《硬件結(jié)構(gòu)》課件

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1、1第2章AT89S51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2第2章目錄2.1AT89S51單片機(jī)的硬件組成2.2AT89S51的引腳功能2.2.1電源及時(shí)鐘引腳2.2.2控制引腳2.2.3并行I/O口引腳2.3AT89S51的CPU2.3.1運(yùn)算器2.3.2控制器2.4AT89S51存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)2.4.1程序存儲(chǔ)器空間2.4.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間2.4.3特殊功能寄存器（SFR）2.4.4位地址空間2.5AT89S51的并行I/O端口2.5.1P0口2.5.2P1口2.5.3P2口2.5.4P3口2.5.5P1～P3口驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管

2、32.6時(shí)鐘電路與時(shí)序2.6.1時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)2.6.2機(jī)器周期、指令周期與指令時(shí)序2.7復(fù)位操作和復(fù)位電路2.7.1復(fù)位操作2.7.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)2.8低功耗節(jié)電模式2.8.1空閑模式2.8.2掉電運(yùn)行模式2.8.3掉電和空閑模式下的WDT4AT89S51的片內(nèi)硬件基本結(jié)構(gòu)、引腳功能、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、特殊功能寄存器功能、4個(gè)并行I/O口的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，復(fù)位電路和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì),節(jié)電工作模式。目的：本章學(xué)習(xí)，為AT89S51系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。在原理和結(jié)構(gòu)上，單片機(jī)把微機(jī)的許多概念、技術(shù)與特點(diǎn)都繼承下來(lái)。用學(xué)習(xí)微機(jī)的思

3、路來(lái)學(xué)習(xí)單片機(jī)。內(nèi)容概要562.1AT89S51單片機(jī)的硬件組成片內(nèi)硬件組成結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。把作為控制應(yīng)用所必需的基本功能部件都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。有如下功能部件和特性：（1）8位微處理器（CPU）；（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（128BRAM）；（3）程序存儲(chǔ)器（4KBFlashROM）；（4）4個(gè)8位可編程并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）；（5）1個(gè)全雙工的異步串行口；（6）2個(gè)可編程的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；7圖2-1AT89S51單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)8（7）1個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器；（8）中斷系統(tǒng)具有

4、5個(gè)中斷源、5個(gè)中斷向量；（9）特殊功能寄存器（SFR）26個(gè)；（10）低功耗模式有空閑模式和掉電模式，且具有掉電模式下的中斷恢復(fù)模式；（11）3個(gè)程序加密鎖定位。與AT89C51相比，AT89S51有更突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）增加在線可編程功能ISP（InSystemProgram），字節(jié)和頁(yè)編程，現(xiàn)場(chǎng)程序調(diào)試和修改更加方便靈活；（2）數(shù)據(jù)指針增加到兩個(gè)，方便了對(duì)片外RAM的訪問(wèn)過(guò)程；（3）增加了看門(mén)狗定時(shí)器，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；（4）增加斷電標(biāo)志；（5）增加掉電狀態(tài)下的中斷恢復(fù)模式。片內(nèi)各功能部件通過(guò)片內(nèi)單一總線

5、連接而成（見(jiàn)圖2-1），基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)微機(jī)結(jié)構(gòu)。CPU對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR，SpecialFunctionRegister）的集中控制方式。下面介紹圖2-1中片內(nèi)各功能部件。（1）CPU（微處理器）8位的CPU，與通用CPU基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，還有面向控制的位處理功能。9（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）片內(nèi)為128B（52子系列為256B），片外最多可擴(kuò)64KB。片內(nèi)128B的RAM以高速RAM的形式集成，可加快單片機(jī)運(yùn)行的速度和降低功耗。（3）

6、程序存儲(chǔ)器（FlashROM）片內(nèi)集成有4KB的Flash存儲(chǔ)器（AT89S52則為8KB；AT89C55片內(nèi)20KB），如片內(nèi)容量不夠，片外可外擴(kuò)至64KB。（4）中斷系統(tǒng)具有6個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。（5）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（52子系列有3個(gè)），4種工作方式。10（6）1個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器WDT當(dāng)CPU由于干擾使程序陷入死循環(huán)或跑飛時(shí)，WDT可使程序恢復(fù)正常運(yùn)行。（7）串行口1個(gè)全雙工的異步串行口，4種工作方式?？蛇M(jìn)行串行通信，擴(kuò)展并行I/O口，還可與多個(gè)單片機(jī)構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)。（8）P1口、P2

7、口、P3口、P0口4個(gè)8位并行I/O口。（9）特殊功能寄存器（SFR）26個(gè)，對(duì)片內(nèi)各功能部件管理、控制和監(jiān)視。是各個(gè)功能部件的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，映射在片內(nèi)RAM區(qū)80H～FFH內(nèi)。11AT89S51完全兼容AT89C51，在充分保留原來(lái)軟、硬件條件下，完全可以用AT89S51直接代換。2.2AT89S51的引腳功能先了解引腳，牢記各引腳的功能。AT89S51與51系列中各種型號(hào)芯片的引腳互相兼容。目前多采用40只引腳雙列直插，如圖2-2所示。引腳按其功能可分為如下3類：（1）電源及時(shí)鐘引腳—VCC、VSS；

8、XTAL1、XTAL2。（2）控制引腳—、ALE/、/VPP、RST（RESET）（3）I/O口引腳——P0、P1、P2、P3，為4個(gè)8位I/O口122.2.1電源及時(shí)鐘引腳1．電源引腳（1）VCC（40腳）：+5V電源。（2）VSS（20腳）：數(shù)字地。13圖2-2AT89S51雙列直插封裝方式的引腳2．時(shí)鐘引腳（1）XTAL1（19腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大