第二章单片机芯片的硬件结构

第二章单片机芯片的硬件结构第1页，共26页，2023年，2月20日，星期三2单片机芯片的硬件结构2.1MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚2.1.1MCS-51单片机结构框图P192.1.2MCS-51单片机芯片内部逻辑结构中央处理器(CPU)运算器控制器：ALU(算术逻辑单元)、ACC(累加器)、B寄存器、程序状态字、暂存寄存器：PC(程序计数器)、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、定时与控制电路第2页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.1.2MCS-51单片机芯片内部逻辑结构中央处理器(CPU)2.内部数据寄存器RAM(128*8)、RAM地址寄存器3.内部程序寄存器ROM(4K*8)、程序地址寄存器4.定时器/计数器2个16位的定时器/计数器5.并行I/O口4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3)第3页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.1.2MCS-51单片机芯片内部逻辑结构6.串行口7.中断控制系统5个中断源：外中断2个、定时/计数中断2个、串行中断1个。8.时钟电路9.位处理器10.总线第4页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.1MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚2.1.1MCS-51单片机结构框图2.1.2MCS-51单片机芯片内部逻辑结构2.1.3MCS-51的信号引脚40引脚双列直插式第5页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.1MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚2.1.1MCS-51单片机结构框图2.1.2MCS-51单片机芯片内部逻辑结构2.1.3MCS-51的信号引脚40引脚双列直插式1.信号引脚介绍

输入/输出口线P0.0—P0.7

P0口8位双向口线P1.0—P1.7

P1口8位双向口线P2.0—P2.7

P2口8位双向口线P3.0—P3.7

P3口8位双向口线ALE地址锁存控制信号(1)P0口输出的低8位地址锁存控制信号(2)作为外部时钟或外部定时脉冲第6页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.1.3MCS-51的信号引脚1.信号引脚介绍PSEN外部程序存储器读选通信号EA访问程序存储器控制信号0：仅访问外部程序存储器1：从内部程序存储器开始访问，并可延续至外部程序存储器。RST复位信号：连续2个周期以上的高电平。XTAL1、XTAL2

外接晶体引线端VSS

地线VCC+5V电源第7页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.1.3MCS-51的信号引脚1.信号引脚介绍2.信号引脚的第二功能P3口线的第二功能外部RAM读选通RDP3.7外部RAM写选通WRP3.6定时器/计数器1计数输入T1P3.5定时器/计数器0计数输入T0P3.4外部中断1申请INT1P3.3外部中断0申请INT0P3.2串行数据发送TXDP3.1串行数据接受RXDP3.0信号名称第二功能口线第8页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.1.3MCS-51的信号引脚1.信号引脚介绍2.信号引脚的第二功能P3口线的第二功能EPROM存储器程序固化所需要的信号(1)编程脉冲：30引脚(ALE/PROG)(2)编程电压：31引脚(EA/VPP)

备用电源引入9引脚(RST/VPD)第9页，共26页，2023年，2月20日，星期三2单片机芯片的硬件结构2.1MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚2.2MCS-51单片机的内部存储器2.2.1内部数据存储器低128单元以80C51为例数据存储器程序存储器低128单元(单元地址00H-7FH)高128单元(单元地址80H-FFH)1.通用寄存器区(00H-1FH)(1)分成四组0,1,2,3，每组8个寄存器(R7-R0),每个寄存器为8位。(2)任意时刻，CPU只能使用其中的一组寄存器。(3)运用通用寄存器，可以简化程序设计，提高运行速度。第10页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.2.1内部数据存储器低128单元1.通用寄存器区(00H-1FH)2.2MCS-51单片机的内部存储器2.位寻址区(20H-2FH)3.用户RAM区(30H-7FH)2.2.2内部数据存储器高128单元专用寄存器(SFR)、特殊功能寄存器1.专用寄存器简介：22个，可寻址21个。(1)程序计数器(PC）：16位，不可寻址。(2)累加器A(或ACC）：8位，寻址地址0E0H。(3)B寄存器：8位，寻址地址0F0H。(4)程序状态字(PSW）：8位，寻址地址0D0H。第11页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.2.2内部数据存储器高128单元1.专用寄存器简介(4)程序状态字(PSW）：8位，寻址地址0D0H。位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0RS1RS0OV/PCY:进位标志位。AC:辅助进位标志位。F0:用户标志位。RS1和RS0:寄存器组选择位。OV:溢出标志位。P:奇偶标志位。(5)数据指针(DPTR）：16位，寻址地址82H(DPL)，

83H(DPH)。第12页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.2.2内部数据存储器高128单元1.专用寄存器简介2.专用寄存器的字节寻址（21个）3.专用寄存器的位寻址(1)21个专用寄存器不连续分布在内部RAM的高128个单元，空余单元不能使用。(2)程序计数器(PC)不可寻址。(3)对专用寄存器采用直接寻址方式，指令中使用寄存器符号或寄存器地址。(1)11个专用寄存器可位寻址（83个寻址位）。(2)与内部数据存储器低128单元中的位寻址区(20H-2FH),共同组成数据位存储区。第13页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.2MCS-51单片机的内部存储器2.2.1内部数据存储器低128单元2.2.2内部数据存储器高128单元2.2.3MCS-51的堆栈操作术语：出栈、入栈、栈底、栈顶、后入先出1、堆栈的功能：保护断点、保护现场2、堆栈的开辟：内部数据存储器3、堆栈指示器：SP（复位后为07H,初始化为30H）4、堆栈类型：向上生长型入栈SP30H或4AH或78H(1)SP←SP+1第14页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.2MCS-51单片机的内部存储器2.2.1内部数据存储器低128单元2.2.2内部数据存储器高128单元2.2.3MCS-51的堆栈操作术语：出栈、入栈、栈底、栈顶、后入先出1、堆栈的功能：保护断点、保护现场2、堆栈的开辟：内部数据存储器3、堆栈指示器：SP（复位后为07H,初始化为30H）4、堆栈类型：向上生长型入栈30H或4AH或78H(1)SP←SP+1SP(2)写入数据出栈(1)读出数据(2)SP←SP-1第15页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.2MCS-51单片机的内部存储器2.2.1内部数据存储器低128单元2.2.2内部数据存储器高128单元2.2.3MCS-51的堆栈操作术语：出栈、入栈、栈底、栈顶、后入先出1、堆栈的功能：保护断点、保护现场2、堆栈的开辟：内部数据存储器3、堆栈指示器：SP（复位后为07H,初始化为30H）4、堆栈类型：向上生长型入栈30H或4AH或78H(1)SP←SP+1SP(2)写入数据出栈(1)读出数据(2)SP←SP-1、向下生长型（8086）第16页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.2MCS-51单片机的内部存储器2.2.1内部数据存储器低128单元2.2.2内部数据存储器高128单元2.2.3MCS-51的堆栈操作术语：出栈、入栈、栈底、栈顶、后入先出1、堆栈的功能：保护断点、保护现场2、堆栈的开辟：内部数据存储器3、堆栈指示器：SP（复位后为07H,初始化为30H）4、堆栈类型：向上生长型、向下生长型（8086）5、堆栈使用方式：自动方式指令方式第17页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.2MCS-51单片机的内部存储器2.2.4内部程序存储器80C51：4KROM程序存储器，地址0000H-0FFFH80C52：8KROM程序存储器，地址0000H-1FFFH启动单元：0000H-0002H中断地址区：0003H-002AH2.2.5MCS-51单片机系统的存储器结构特点1.数据存储器和程序存储器分开3.存储器扩展16位地址线-寻址范围64KB地址0000H-FFFFH2.内部存储器和外部存储器分开第18页，共26页，2023年，2月20日，星期三第19页，共26页，2023年，2月20日，星期三2单片机芯片的硬件结构2.1MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚2.2MCS-51单片机的内部存储器2.3MCS-51单片机并行输入/输出口电路P0.0—P0.7

P0口8位双向口线P1.0—P1.7

P1口8位双向口线P2.0—P2.7

P2口8位双向口线P3.0—P3.7

P3口8位双向口线2.3.1P0口字节地址：80H;位地址：80H-87H.1.双向I/0接口输出(写)：加上拉电阻输入(读)低8位地址接口双向数据接口第20页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.3MCS-51单片机并行输入/输出口电路2.3.1P0口MUX选择端V1V2地址/数据推拉式输出I/O输出，控制端为0，与门封锁，V2截止。外接上拉电阻传送指令都是读引脚第21页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.3MCS-51单片机并行输入/输出口电路2.3.1P0口2.3.2P1口字节地址：90H;位地址：90H-97H.1.准双向I/0接口（无三态）2.输出时不需上拉电阻2.3.3P2口字节地址：0A0H;位地址：0A0H-0A7H.1.高8位地址接口2.准双向I/O接口3.输入时先写“1”第22页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.3MCS-51单片机并行输入/输出口电路2.3.1P0口2.3.2P1口2.3.3P2口2.3.4P3口字节地址：0B0H;位地址：0B0H-0B7H.1.准双向I/0接口2.第二功能信号2.3.5MCS-51口电路小结1.都是双向I/0接口P0口可同时用为地址和数据总线P2口可用为地址总线2.P0口三态门，P1、P2、P3口准双向口。3.P3口具有第二功能第23页，共26页，2023年，2月20日，星期三2单片机芯片的硬件结构2.1MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚2.2MCS-51单片机的内部存储器2.3MCS-51单片机并行输入/输出口电路2.4MCS-51单片机时钟电路与时序