单片机原理及应用二部分

1、第一节第一节 mcs-51单片机结构单片机结构 第二节第二节 mcs-51的存储器结构的存储器结构第三节第三节 输入输入/输出端口结构输出端口结构第一节第一节 mcs-51单片机结构一、mcs-51单片机内部结构二、mcs-51引脚及功能 89c5189c51单片机结构框图单片机结构框图89c51cpu振荡器和时序振荡器和时序osc64kb 总线总线扩展控制器扩展控制器数据存储器数据存储器256b ram/sfr216位位定时器定时器/计数器计数器可编程可编程i/o程序存储器程序存储器4kbrom可编程全双工可编程全双工串行口串行口外中断外中断内中断内中断控制控制并行口并行口串行通信串行通信外

2、部时钟源外部时钟源外部事件计数外部事件计数p0驱动器驱动器p2驱动器驱动器p0锁存器锁存器p2锁存器锁存器ram地地址寄存器址寄存器128bram4kbflash romb寄存器寄存器暂存器暂存器1暂存器暂存器2accsp程序地址程序地址寄存器寄存器 缓冲器缓冲器pc增增1pcdptr中断、串行口和定时器中断、串行口和定时器pswp1锁存器锁存器p1驱动器驱动器p3锁存器锁存器p3驱动器驱动器定定时时控控制制指指令令寄寄存存器器指指令令译译码码器器oscalup0.0-p0.7p2.0-p2.7p3.0-p3.7p1.0-p1.7xtal1 xtal2psenaleearetp0驱动器驱动器p

3、2驱动器驱动器p0锁存器锁存器p2锁存器锁存器ram地地址寄存器址寄存器128bram4kbflash romb寄存器寄存器暂存器暂存器1暂存器暂存器2accsp程序地址程序地址寄存器寄存器 缓冲器缓冲器pc增增1pc=0000hdptr中断、串行口和定时器中断、串行口和定时器pswp1锁存器锁存器p1驱动器驱动器p3锁存器锁存器p3驱动器驱动器定定时时控控制制指指令令寄寄存存器器指指令令译译码码器器oscalup0.0-p0.7p2.0-p2.7p3.0-p3.7p1.0-p1.7xtal1 xtal2psenaleearetmov a, p0e5 80执行过程执行过程cpu从功能上可分为从

4、功能上可分为n 控制器控制器n 运算器运算器alucpu算术逻辑单元算术逻辑单元单片机的核心单片机的核心产生各种控制信号产生各种控制信号控制存储器和输入控制存储器和输入/输出端口的数据传送输出端口的数据传送控制数据的算术运算，逻辑运算以及位操控制数据的算术运算，逻辑运算以及位操作作总线(bus)将多个部件连接起来并传送信息的公共通道cpu控制总线ccontrolbus数据总线databus地址总线addressbusromrami/o接口外部设备总线结构的特点：结构简单、规则、易于扩展o 8051=8位cpu+4kbrom+256bram+2x16位定时/计数器+4x8位i/o端口+全双工串行

5、口256bram:4kbrom:程序存储器程序存储器,存放事先写好的指令存放事先写好的指令数据存储器数据存储器,保存运算过程的结果保存运算过程的结果低128bram特殊功能寄存器特殊功能寄存器(sfr)高128bram存储器存储器存放事先写好的指令，存放事先写好的指令，或大量的处理结果或大量的处理结果存储量大存储量大 00h24h42h00h存储器存储器 地址地址0000h0001h0002h0003h使用时需给出每个单元的地址使用时需给出每个单元的地址寄存器寄存器使用时可以用寄存器的名称使用时可以用寄存器的名称,也可以用地址也可以用地址用于暂时存放参与运算的数用于暂时存放参与运算的数据，中间

6、结果，或地址的电据，中间结果，或地址的电子单元子单元accdptrp0p1p2数目不多，使用频繁数目不多，使用频繁中断系统中断系统定时定时/ /计数器计数器i/o口口单片机与外界联系单片机与外界联系进行中断处理进行中断处理进行定时计数控制进行定时计数控制串口串口串口通讯串口通讯并口并口8条线条线串口串口2条线条线二、二、mcs-51引脚及功能引脚及功能805112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221 p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 rst/vpd

7、rxd/ p3.0txd/ p3.1int0/ p3.2int1/ p3.3 t0/ p3.4 t1/ p3.5 wr/ p3.6 rd/ p3.7 xtal2 xtal1 vssvccp0.0p0.1p0.2p0.3p0.4p0.5p0.6p0.7ea/vppale/progpsenp2.7p2.6p2.5p2.4p2.3p2.2p2.1p2.0二、二、mcs-51引脚及功能引脚及功能40引脚双列直插式封装（引脚双列直插式封装（dip）形式）形式 按功能可按功能可分为分为4类类4类引脚类引脚1、电源引脚、电源引脚2、外接晶振器引脚、外接晶振器引脚3、控制信号引脚、控制信号引脚4、 i/o（输

8、入（输入/输出）引脚输出）引脚1、电源引脚、电源引脚提供工作电源提供工作电源n vss（第（第20脚）脚） ：接地：接地n vcc（第（第40脚）脚） ：主电源：主电源+5v vcc80512040 产生时钟信号（产生时钟信号（1-12mhz）nxtal1 放大器输入端放大器输入端nxtal2 放大器输出端放大器输出端 2、外接晶振器引脚、外接晶振器引脚 振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期1振荡周期：为单片机提供时钟信号的振荡源的周期振荡周期：为单片机提供时钟信号的振荡源的周期2时钟周期：时钟周期：是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号是振荡源信号经

9、二分频后形成的时钟脉冲信号是衡量计算机运算速度的一个重要参数是衡量计算机运算速度的一个重要参数目前的主频已达目前的主频已达12ghz主频3机器周期：机器周期：12个振荡周期个振荡周期4指令周期：是指指令周期：是指cpu执行一条指令所执行一条指令所需要的时间。一个指令周期通常含有需要的时间。一个指令周期通常含有14个机器周期个机器周期p1p2s1p2振荡周期振荡周期时钟周期时钟周期机器周期机器周期机器周期机器周期指令周期指令周期xtal2(osc)s2s3s4s5s6s1s2s4s5s3s6p1p1p1p1p1p1p1p1p1p1p1p2p2p2p2p2p2p2p2p2p2例例:若若mcs-51

10、单片机外接晶振为单片机外接晶振为12mhz时，时，则单片机的四个周期的具体值为：则单片机的四个周期的具体值为：振荡周期振荡周期1/12mhz1/12s0.0833s时钟周期时钟周期1/6s0.167s机器周期机器周期1s指令周期指令周期14s3、控制信号引脚、控制信号引脚 rst/vpd （复位端/备用电源接入端） （9脚） 复位使单片机内部寄存器初始化 pc0000hacc00hb00hpsw00hsp07hdptr0000hp0-p30ffhipxx000000ie00htmod00htcon00hth000htl000hth100htl100hpcon0xxx0000程序从头开始运行默认

11、第0组寄存器；累加器清零端口置位 复位电路复位电路复位条件：复位条件：rst端有足够长时间（端有足够长时间（2个机个机器周期）的高电平信号器周期）的高电平信号上电复位上电复位电源开电源开关闭合时自动复位关闭合时自动复位上电复位上电复位/按键复位按键复位 按键压下时手动复位按键压下时手动复位ale脚可以提供相当于脚可以提供相当于1/6主频的对外时钟脉冲信号主频的对外时钟脉冲信号prog ale/ （地址锁存允许（地址锁存允许/eprom编程脉冲）（编程脉冲）（30脚）脚）p1p2s1p2振荡周期振荡周期时钟周期时钟周期机器周期机器周期机器周期机器周期xtal2(osc)s2s3s4s5s6s1s

12、2s4s5s3s6p1p1p1p1p1p1p1p1p1p1p1p2p2p2p2p2p2p2p2p2p2ale输出输出0.5 倍的倍的机器周期机器周期单片机单片机 8031p2.0p2.1p2.2a8a9a10alerd74ls373g6264a7a6a5a4a3a2a1a0o0o1o2o3o4o5o6o7p0.0p0.1p0.2p0.3p0.4p0.5p0.6p0.7oeceq0q1q2q3q4q5q6q7d0d1d2d3d4d5d6d7wewrp2.7p2.3p2.4a11a12ale脉冲可用于脉冲可用于cpu访问片外存储器时锁存低字节地址访问片外存储器时锁存低字节地址12位地址的位地址的低

13、八位低八位12位地址的位地址的高四位高四位提供低八位地址提供低八位地址提供八位数据提供八位数据提供锁存脉冲提供锁存脉冲 用于提供编程脉冲用于提供编程脉冲progprog ale/ （地址锁存允许（地址锁存允许/eprom编程脉冲）（编程脉冲）（30脚）脚）psen （片外程序存储器选通信号）（片外程序存储器选通信号）（29脚）脚）当当cpu访问片外程序存储器时，访问片外程序存储器时，此端输出的负脉冲将可作为存储器的选通信号此端输出的负脉冲将可作为存储器的选通信号单片机单片机 8031p2.4p2.4p2.0p2.0a8a12ale74ls373g2864a7a6a5a4a3a2a1a0d0d1

14、d2d3d4d5d6d7p0.0p0.1p0.2p0.3p0.4p0.5p0.6p0.7oeceq0q1q2q3q4q5q6q7d0d1d2d3d4d5d6d7p2.7p2.7&psenea / vpp （31脚）脚）ea=1ea=0ea当当 脚为高电平时，脚为高电平时，cpu可将可将片内程序存储器与片内程序存储器与片外程序存储器的地址统一寻址片外程序存储器的地址统一寻址当当 脚为低电平时，脚为低电平时，cpu只能只能访问片外程序存储器访问片外程序存储器eavpp对eprom型单片机提供+21v的编程电压ea / vpp （31脚）脚）在单片机无需外扩存储器时，这在单片机无需外扩存储器时，这4个端口可以个端口可以作为一般寄存器或位开关使用作为一般寄存器或位开关使用p0、p1、p2、p3p0p3是是8051单片机与外界联系的单片机与外界联系的4个个8位位双向并行双向并行i/o口口4、 i/o（输入（输入/输出）引脚输出）引脚（共（共32个引脚）个引脚）p0p3将承担数据总线、地址总线和控制总将承担数据总线、地址总线和控制总线的作用线的作用p3口的每一位