單片機(jī)課件 第2章：?jiǎn)纹瑱C(jī)硬件結(jié)構(gòu)及原理

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1、第二章、單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)第2章單片機(jī)硬件系統(tǒng)2.1MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.2中央處理器CPU2.3存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)2.4并行輸入/輸出接口2.1MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.1.1MCS-51系列單片機(jī)的分類表2.1MCS-51系列單片機(jī)配置一覽表第二章、單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.1.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.1MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖第二章、單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.1.3單片機(jī)的引腳及其功能圖2.2MCS-51單片機(jī)引腳及總線結(jié)構(gòu)(a)管腳圖；(b)8031引腳功能分類第二章、單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)1．主電源引腳VCC(40腳)：接+5V電源正端。VSS(20腳)：接+5V電源地

2、端。2．外接晶體引腳XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)：接外部石英晶體的兩端，構(gòu)成單片機(jī)內(nèi)部的振蕩器，支持CPU工作。引腳說(shuō)明3．輸入/輸出引腳(1)P0口(39~32腳)：P0.0~P0.7統(tǒng)稱為P0口。P0口分時(shí)復(fù)用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。(2)P1口(1~8腳)：P1.0~P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為雙向I/O口使用，直接對(duì)外輸出控制脈沖。(3)P2口(21~28腳)：P2.0~P2.7統(tǒng)稱為P2口，通常不作為I/O口使用，而是用做高8位地址，與P1口共同構(gòu)成單片機(jī)的16位地址總線。(4)P3口(10~17腳)：P3.0~P3.7統(tǒng)稱為P3口。除作為準(zhǔn)雙

3、向I/O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。4．控制線(1)ALE/PROG(30腳)：地址鎖存有效信號(hào)輸出端（在形成16位地址總線時(shí)實(shí)用）。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的機(jī)型，在編程期間，該引腳用作編程脈沖PROG的輸入端。(2)PSEN(29腳)：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期該信號(hào)兩次有效，以通過(guò)數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。(3)RST/VPD(9腳)：RST即為RESET，VPD為備用電源。該引

4、腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。上電時(shí)，考慮到振蕩器有一定的起振時(shí)間，該引腳上高電平必須持續(xù)10ms以上才能保證有效復(fù)位。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD(+5V)為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。(4)EA/VPP(31腳)：EA為片外程序存儲(chǔ)器選用端。該引腳有效(低電平)時(shí)，只選用片外程序存儲(chǔ)器，否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的機(jī)型，在編程期間，此引腳用作21V編程電源VPP的輸入端。

5、綜上所述，MCS-51系列單片機(jī)的引腳可歸納為以下兩點(diǎn)：(1)單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都具有第二功能。(2)單片機(jī)對(duì)外呈現(xiàn)三種總線形式，由P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時(shí)復(fù)用為數(shù)據(jù)總線；由ALE、PSEN、RST、EA與P3口中的INT0、INT1、T0、T1、WR、RD共10個(gè)引腳組成控制總線。由于是16位地址線，因此，可使片外存儲(chǔ)器的尋址范圍達(dá)到64KB。2.2中央處理器CPU2.2.1運(yùn)算器算術(shù)邏輯單元ALU2.累加器ACC（Accumulator）3.寄存器B4.程序狀態(tài)字PSW（ProgrameStateWord）CyACF0RS1RS0O

6、V…PD7D6D5D4D3D2D1D0第二章、單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)程序狀態(tài)字的說(shuō)明程序狀態(tài)字PSW是一個(gè)8位的標(biāo)志寄存器，它保存指令執(zhí)行結(jié)果的特征信息，以供程序查詢和判別。其各位的定義如下：進(jìn)位標(biāo)志位C(PSW.7)：在執(zhí)行某些算術(shù)操作類、邏輯操作類指令時(shí)，可被硬件或軟件置位或清零。它表示運(yùn)算結(jié)果是否有進(jìn)位或借位。如果在最高位有進(jìn)位(加法時(shí))或有借位(減法時(shí))，則C=1，否則C=0。字節(jié)地址D0HCACF0RS1RS0OV---PPSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0表2-1RS1、RS0與片內(nèi)工作寄存器組的對(duì)應(yīng)關(guān)系RS1RS0寄存器組片內(nèi)

7、PAM地址通用寄存器名稱000組00H~07HR0~R7011組08H~0FHR0~R7102組10H~17HR0~R7013組18H~1FHR0~R7第二章、單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.2.2控制器1.時(shí)鐘電路圖2.3單片機(jī)時(shí)鐘電路（a）內(nèi)部時(shí)鐘電路；（b）外部振蕩源第二章、單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.復(fù)位電路圖2.4單片機(jī)復(fù)位電路（a）上電復(fù)位電路；(b)開(kāi)關(guān)復(fù)位電路第二章、單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)表2-2復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)第二章、單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)3.程序計(jì)數(shù)器PC（ProgramCounter）PC用于存放CPU下一條要執(zhí)