单片机课件 第二章资料

1、2.1 MCS-51系列单片机的内部组成(z chn)及信号引脚2.1.1 8051单片机的基本组成基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C512.1.2 MCS-51系列(xli)单片机引脚及其功能2、振荡电路(zhn dn din l)：XTAL1、XTAL23、复位引脚：RST4、并行口：P0、P1、P2、P37、ALE：地址锁存控制信号1、电源线：

2、VCC(+5V)、VSS(地)5、EA：访问程序存储控制信号6、PSEN：外部ROM读选通信号P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7RXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/P3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7RSTVSSXTAL2XTAL1P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7VCCALEEAPSENP2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0P3口线的第二功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章

3、MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页第二章 MCS-51系列(xli)单片机的结构与功能 电源引脚Vcc和Vss Vcc：电源端，接5V。 Vss：接地端。 时钟电路(dinl)引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是 振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该 引脚必须接地。 XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它 是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时， 该引脚为外部时钟的输入端。基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页 地址锁存允许ALE 系统扩展(kuzhn)时，ALE用于控制地址锁存器锁存P

4、0口输出的低8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。 外部程序存储器读选通信号PSEN PSEN是外部程序存储器的读选通信号，低电平有效。 外部程序存储器地址允许输入端EA /VPP 当EA为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令。当EA为低电平时CPU只执行片外程序存储器指令。第二章 MCS-51系列(xli)单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页第二章 MCS-51系列单片机的结构(jigu)与功能 复位信号RST 该信号高电平有效，在输入端保持两个机器周期的高电平后，就可以完成复位操作

5、。 输入/输出端口引脚P0，P1，P2和P3 P0口（P0.0P0.7）：该端口为漏极开路(kil)的8位双向口，它为外部低8位地址线和8位数据线复用端口，驱动能力为8个LSTTL负载。基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页第二章 MCS-51系列单片机的结构(jigu)与功能 P1口（P1.0P1.7）：它是一个(y )内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P1口的驱动能力为4个LSTTL负载。 P2口（P2.0P2.7）：它为一个内部带上拉电阻的8位 准双向I/O口，P2口的驱动能力也为4个LSTTL负载。在访问外部程序存储器时，作为高8位地址线。 P3口（P3.0P3.

6、7）：为内部带上拉电阻的8位准双向 I/O口，P3口除了作为一般的I/O口使用之外，每个引脚都具有第二功能。基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页 P3口的第二(d r)功能如下： P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 RD WR T1 T0 INT1 INT0 TXD RXD 外RAM的R/W 计数脉冲输入端 中请输入端 串出 串入第二章 MCS-51系列单片机的结构(jigu)与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页 2.2 8051的存储器配置(pizh) 存储器是用于存放程序和数据的部件。单片机有4个

7、物理存储器：内部程序存储器，外部程序存储器，内部数据存储器和外部数据存储器。 MCS-51单片机的存储空间分为： 程序存储器（64KB ROM） 数据存储器（64KB RAM）8051有四个存储空间： 片内ROM, 片外ROM, 片内RAM, 片外RAM.基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列(xli)单片机的结构与功能8051存储器地址空间分为三类：（1） 片内、片外统一编址0000FFFFH的64K字节的程序存储器地址空间（用16位地址）（2

8、） 64K字节的片外数据存储器地址空间，地址也从0000FFFFH（用16位地址）（3） 256字节数据存储器地址空间（用8位地址）共四十三页8051单片机的存储器配置(pizh)基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页2.2.1 程序(chngx)存储器 程序存储器用于存放编好的程序和表格常数。 程序存储器ROM包括片内ROM和片外ROM两个部分。主要用来存放编好的用户程序和表格常数，它以16位的程序计数器PC作为地址指针，寻址空间为64KB。当EA接高电平时，单片机从片内ROM的4kB字节存储器区取指令，当指令地址超过0F

9、FFH后，自动地转向片外ROM取指令。当EA接低电平时，所有的取指操作均对片外程序存储器进 行。基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页 内部ROM中的一些特殊(tsh)单元：基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页 2.2.2 数据存储器 用途：用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。 RAM分类： 片内RAM： 256字节；地址从000000FFH； 片外RAM： 64K字节；地址从0000FFFFH。 a. 内部数据存储器低128单元 低128

10、单元是单片机的真正RAM存储器，按其用途划分(hu fn)为三个区域：寄存器区、位寻址区、通用RAM区。基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构(jigu)与功能共四十三页 寄存器区：共有四组寄存器，每组8个寄存单元（8位），各组都以R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7作寄存单元编号。寄存器常用于存放操作数及中间结果等，由于它们的功能及使用(shyng)不作预先规定因此称之为通用寄存器，有时也叫工作寄存器、四组通用寄存器占据内

11、部RAM的00H1FH单元地址。 在任一时刻，CPU只能使用其中的一组寄存器，并且把正在使用的那组寄存器称之为当前寄存器组。到底是那一组由程序状态字寄存器PSW中RS0、RS1位的状态组合来决定。 基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列(xli)单片机的结构与功能PSW寄存器RS1、RS0位 当前工作寄存器区 寄存器R7R0地址 00 0区 07H00H 01 1区 0FH08H 10 2区 17H10H 11 3区 1FH18H 复位后，PSW

12、的RS1、RS0位为00，因此复位后将选择0区作为当前工作寄存器区。共四十三页寄存器及其存储器映射(yngsh)如下图：基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页位寻址区：地址范围为20H2FH,即可作为一般RAM单元进行(jnxng)字节操作，又可以对单元中的每一位进行(jnxng)位操作，因此称为位寻址区。位寻址区共有16个RAM单元，计128位，位地址范围为00H7FH。基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页通用RAM区：地址范围为30H7FH，共80个

13、单元。既可以作为数据(shj)缓冲器使用，又快要作为堆栈以保存子程序调用和响应中断时的断点地址和现场数据(shj)。 b. 内部数据存储器高128单元 片内RAM的80HFFH地址空间是特殊功能寄存器SFR区，对于51子系列在该区域内安排了21个特殊功能寄存器。基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能共四十三页特殊功能寄存器名称符号位地址与位名称字节地址D7D6D5D4D3D2D1D0B寄存器BF7F6F5F4F3F2F1F0F0H累加器AE7E6E5E4E3E2E1E0E0H程序状态字PSWD7D6D5D4D3D2D1D0D0HCAC

14、F0RS1RS0OVP中断优先级控制IPBFBEBDBCBBBAB9B8B8HPSPT1PX1PT0PX0D7D6D5D4D3D2D1D0P3口P3B7B6B5B4B3B2B1B0B0HP3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0特殊功能(gngnng)寄存器的名称、符号与地址第二章 MCS-51系列(xli)单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页中断允许控制IEAFAEADACABAAA9A8A8HEAESET1EX1ET0EX0P2口P2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P

15、2.0串行数据缓冲器SBUF99H串行控制SCON9F9E9D9C9B9A999898HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRIP1口P1979695949392919090HP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0定时/计数器1高字节TH18DH定时/计数器0高字节TH08CH第二章 MCS-51系列(xli)单片机的结构与功能基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页定时/计数器1低字节TL18BH定时/计数器0低字节TL08AH定时/计数方式控制TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M089H第二章 MCS-51系列单片机的结

16、构(jigu)与功能基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页（1）B寄存器 B寄存器是一个8位寄存器，即可作为一般寄存器使用(shyng)，也可用于乘除运算。做乘法运算时，B是乘数。乘法操作后，乘积的高8位存于B中。做除法运算时，B存放除数。除法操作后，余数存放在B中。（2）累加器ACC（Accumulator） 累加器A是在编程操作中最常用的专用寄存器，功能较多，可按位寻址。（3）程序状态字PSW（Program Status Word）第二章 MCS-51系列单片机的结构(jigu)与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页（4）定时器2寄存

17、器（52系列单片机独有） T2CON：定时器2控制寄存器。 T2MOD：定时器2方式寄存器。 RCAP2L、RCAP2H：捕获寄存器，一旦8052单片机的T2EX脚出现负跳变，则TL2、TH2的内容立即(lj)被捕获到RCAP2L、RCAP2H中。 TL2、TH2：定时器2寄存器。（5）IP寄存器 中断优先级寄存器 （6）IE寄存器 中断允许寄存器 第二章 MCS-51系列(xli)单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页第二章 MCS-51系列(xli)单片机的结构与功能基于(jy)KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才（7）SCON寄存器 串行控制

18、寄存器 （8）SBUF寄存器 串行数据缓冲器SBUF用于利用串行口进行发送或接收的数据，在硬件上，实际上由两个独立的寄存器组成，一个是发送缓冲器，另一个是接收缓冲器。 共四十三页（9）定时器0和定时器1寄存器 TCON：定时器控制寄存器。 TMOD：定时器方式寄存器。 TL0、TH0：定时器0寄存器。 TL1、TH1：定时器1寄存器。（10）P0P3端口寄存器 （11）栈指针SP寄存器 栈指针SP寄存器指示出堆栈顶部在内部数据存储器中的位置。系统复位后，SP初始化为07H，如果不重新设置，就使得堆栈由08H单元开始。但08H1FH单元属于工作寄存器区，所以在程序设计中，最好把SP的值设置的大一

19、些，一般将堆栈开辟(kip)在30H7FH区域中。SP的值越小，堆栈容量就越大，但最大为128字节。 第二章 MCS-51系列单片机的结构(jigu)与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页（12）数据指针DPTR寄存器 数据指针DPTR由两个8位寄存器DPH和DPL组合而成一个16位专用寄存器，其中DPH为DPTR的高8位，DPL为DPTR的低8位。 c. 程序计数器PC PC属于特殊功能寄存器，但没有地址在物理结构上是独立的。程序计数器PC中存储的是将要执行(zhxng)的指令地址，是一个16位的计数器。寻址范围达64KB。第二章 MCS-51系列(xli)单片机的

20、结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页2.3并行(bngxng)输入输出端口结构2.3.1 P0结构QQDCVcc控制AD0P0R1 P0R2D0P0WP0口内部结构读锁存器读引脚锁存器内部总线写锁存器地址/数据P0.0多路开关说明：1、当控制信号为0时，P0口做双向I/O口，为漏极开路（三态）； 2、控制信号为1时，P0口为地址/数据复用总线（用于口扩展）； 3、P0W为端口输出(shch)写信号，用于锁存输出(shch)状态；4、P0R1为读锁存器信号，执行“ANL P0,#0FH”时该信号有效；5、P0R2为读引脚信号，执行“MOV A,P0”时该信号有效；

21、6、读引脚（端口）时，输出锁存器应为“1”。第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页多路开关功能：用于控制选通I/O方式还是地址(dzh)/数据输出方式方式控制：由内部控制信号产生输入(shr)锁存器两个输入缓冲器(BUF1和BUF2)推拉式I/O驱动器2.3并行输入输出端口结构2.3.1 P0结构P0口位图内部结构BUF2BUF15、P0R2为读引脚信号，执行“MOV A,P0”时该信号有效6、读引脚（端口）时，输出锁存器应为“1”说明：1、当控制信号为0时，P0口做双向I/O口，为漏极开路（三态）2、控制信号为1时，P0口为地址/

22、数据复用总线（用于口扩展）3、P0W为端口输出写信号，用于锁存输出状态4、P0R1为读锁存器信号，执行“ANL P0,#0FH”时该信号有效QQDCVcc控制AD0P0R1 P0R2D0P0W读锁存器读引脚锁存器内部总线写锁存器地址/数据P00多路开关10第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页2.3.2 P1口结构(jigu)2.3.3 P2口结构(jigu)1. P2口用作地址总线2. P2口用作通用I/O口第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才写数据读端口共四十三页2.3.4

23、P3口结构(jigu)第二章 MCS-51系列单片机的结构(jigu)与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页2.4 时钟电路及CPU时序 时钟电路的作用是产生单片机工作时所需要的时钟信号。指令(zhlng)执行中各信号之间的相互时间关系称为时序。2.4.1 时钟电路 内部(nib)时钟电路外部时钟电路第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页2.4.2 CPU的时序 MCS-51包括4个定时单位，它们分别是：振荡周期（节拍）、状态周期、机器(j q)周期和指令周期。单片机两种常用晶振的4个周期信号的对比见下表所

24、示。 第二章 MCS-51系列(xli)单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页 （1）振荡周期 振荡周期也叫节拍，用P表示，振荡周期是指为单片机提供定时信号的振荡源的周期。是时序中最小的时间单位。例如：若某单片机时钟频率为2MHz，则它的振荡周期应为0.5s。 （2）状态(zhungti)周期 状态周期，用S表示。是振荡周期的二倍，其前半周期对应的节拍叫P1拍，后半周期对应的节拍叫P2。P1节拍通常完成算术、逻辑运算，P2节拍通常完成传送指令。 第二章 MCS-51系列单片机的结构(jigu)与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页

25、 （3）机器周期 机器周期是实现特定功能所需的时间周期，通常有若干(rugn)时钟周期构成。MCS-51的一个机器周期是固定不变的，宽度均由6个状态周期（12个振荡周期）组成，并依次表示为S1S6，分别记作S1P1、S1P2S6P1、S6P2。 （4）指令周期 指令周期是最大的时序定时单位，指令周期是指执行一条指令需要的时间。通常MCS-51的指令周期可以包含有14个机器周期。MCS-51的几种典型的指令时序如图2-15所示，每个机器周期内地址锁存信号（ALE）产生两次有效信号，分别出现在S1P2、S2P1期间与S4P2、S5P1期间。 第二章 MCS-51系列单片机的结构(jigu)与功能基

26、于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页2.4.3 典型(dinxng)指令的时序单周期(zhuq)指令 单字节单周期指令 双字节单周期指令 第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页双周期(zhuq)指令 2个机器(j q)周期中ALE有效4次，后3次读操作无效。 第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页访问(fngwn)外部RAM的双周期指令时序 第二机器(j q)周期无读操作码的操作，而是进行外部数据存储器的寻址和数据选通 。ALE信号会出现非周期现象。第二章 MCS-51系列单片机的结构与功能基于KEIL和PROTEUS的单片机技术 侯俊才共四十三页2.5 复位及掉电处理 复位可使单片机或系统(xtng)部件处于确定的初始状态。2.5.1 复位电路a.上电复位(f wi)b.按键电平复位c. 按键脉