第一讲单片机硬件结构

第一讲单片机硬件结构第一页，共三十页，编辑于2023年，星期四复习：1、什么是单片机在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器(RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口(I/O)。具有一台计算机的属性。也称为：

嵌入式控制器EMCU（EmbeddedMicroControllerUnit)我国，习惯使用“单片机”这一名称。

微控制器MCU(MicroControllerUnit)第二页，共三十页，编辑于2023年，星期四复习：2、单片机的历史及发展概况8位单片机的主要生产厂家和机型①美国Intel公司

MCS-51系列及其增强型、扩展型系列。②美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。③荷兰PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列,软、硬件设计资料丰富齐全。④美国TexasInstrument公司的MSP16bit系列单片机。⑤美国Motorola公司的68系列。第三页，共三十页，编辑于2023年，星期四复习：3、单片机的应用①日常生活中的电器产品第四页，共三十页，编辑于2023年，星期四复习：3、单片机的应用②工业领域第五页，共三十页，编辑于2023年，星期四③网络及通讯领域复习：3、单片机的应用第六页，共三十页，编辑于2023年，星期四④军事技术复习：3、单片机的应用第七页，共三十页，编辑于2023年，星期四⑤智能控制复习：3、单片机的应用第八页，共三十页，编辑于2023年，星期四单片机A/DRS232接口电机驱动E2PROM麦克I/O开关量接口LED、LCD和键盘接口复习：3、单片机的应用第九页，共三十页，编辑于2023年，星期四1.总体结构；2.CPU；3.引脚功能；4.存储器的结构；5.复位操作和复位电路；6.时钟时序；第2章MCS-51单片机硬件结构第十页，共三十页，编辑于2023年，星期四2.1MCS-51单片机的总体结构CPU运算部件控制部件BRAMP0口P2口ROM(EPROM)串行口

C/T中断系统SFRP1口8P3口888XTAL1XTAL2PSENALEEARESETVccVss按功能可分成8个部件，通过片内单一总线连接起来1.微处理器2.数据存储器3.程序存储器4.I/O口5.串行口6.定时/计数器7.中断系统8.特殊功能寄存器控制方式：SFR对各功能部件集中控制片内总线第十一页，共三十页，编辑于2023年，星期四各功能部件：1.CPU（微处理器）：8位2.数据存储器（RAM）----注意！！！片内为128（低）+128（高SFR）个字节(52为256+128)3.程序存储器（ROM/EPROM）

8031:无此部件；8051:4K字节ROM；8751:4K字节EPROM；

89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K字节闪存。第十二页，共三十页，编辑于2023年，星期四4.P1口、P2口、P3口、P0口：为4个并行8位I/O口。5.串行口：

1个全双工的异步串行口6.定时器/计数器：2个，16位7.中断系统

8.特殊功能寄存器（SFR）共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区。9.时钟电路：8M，12M，16M等。第十三页，共三十页，编辑于2023年，星期四2.2MCS-51的CPU

由运算器和控制器所构成2.2.1运算器

对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。1．算术逻辑运算单元ALU2．累加器A（8位）使用最频繁的寄存器，可写为Acc。A的作用：（1）是ALU单元的输入之一，又是运算结果存放单元。（2）数据传送大多都通过累加器A。（3）A的进位标志Cy同时又是位处理机的位累加器。第十四页，共三十页，编辑于2023年，星期四3．程序状态字寄存器PSW

（1）Cy（PSW.7）进位标志位：进、借位置1；（2）Ac(PSW.6)辅助进位标志位：低4位向高4位进/借位置1；（3）F0（PSW.5）标志位：由用户使用的一个状态标志位。（4）RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：4组工作寄存器区选择控制位1和位0。F1第十五页，共三十页，编辑于2023年，星期四工作寄存器区的选择18～1FH3区1110～17H2区1008～0FH1区0100～07H0区00R0～R7地址寄存器组RS1RS0第十六页，共三十页，编辑于2023年，星期四（5）OV（PSW.2）溢出标志位指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂，将在第3章介绍。（6）

F1(PSW.1位)标志位：由用户使用的一个状态标志位，或者保留位，未用。（7）P(PSW.0)奇偶标志位（课本无）

P=1，A中“1”的个数为奇数 P=0，A中“1”的个数为偶数第十七页，共三十页，编辑于2023年，星期四2.2.2控制器程序计数器PC（ProgramCounter）（16位）存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。

基本工作方式：

（1）程序计数器自动加1，初始PC=0000H；

（2）执行有条件或无条件转移指令时，程序计数器将被置入新的数值，从而使程序的流向发生变化。（3）执行子程序调用或中断调用时完成下列操作： ①PC的当前值保护②将子程序入口地址或中断向量的地址送入PC。第十八页，共三十页，编辑于2023年，星期四2.3MCS-51的引脚

40只引脚双列直插封装（DIP）第十九页，共三十页，编辑于2023年，星期四44只引脚方形封装方式（4只无用）第二十页，共三十页，编辑于2023年，星期四引脚逻辑图8051单片机为40条引脚双列直插式封装引脚可分为三个部分控制引脚并行I/O口引脚电源及时钟引脚第二十一页，共三十页，编辑于2023年，星期四MCS-51XTAL1XTAL2VccVssRSTP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.75V+5V&5V&5VMCS-51的典型接口

第二十二页，共三十页，编辑于2023年，星期四MCS-51的典型电路第二十三页，共三十页，编辑于2023年，星期四MCS-51的实物电路第二十四页，共三十页，编辑于2023年，星期四P1口P3口P0口P2口

时钟端

复位端控制信号

接VCC（+5V）

接地端P27第二十五页，共三十页，编辑于2023年，星期四

2.3.1电源及时钟引脚

1．电源引脚（1）Vcc（40脚）：+5V电源；

（2）Vss（20脚）：接地。2．时钟引脚

（1）XTAL1（19脚）：采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。（2）XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端。第二十六页，共三十页，编辑于2023年，星期四2.3.2控制引脚

(1)RST/VPD(9脚)：复位与备用电源(2)ALE/PROG（30脚）：第一功能ALE：片外地址锁存允许,读取指令标志；或输出1/6时钟脉冲信号。第二功能PROG：编程脉冲输入端。(3)PSEN（29脚）：读外部程序存储器的选通信号。可以驱动8个LS型TTL负载。第二十七页，共三十页，编辑于2023年，星期四外部ROM内部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFHEA=0/14kB4kBPSEN2.3.2控制引脚

(4)EA/VPP(31脚)：EA为内外程序存储器选择控制

EA=1，访问片内程序存储器，

EA=0，单片机则只访问外部程序存储器。第二功能VPP，用于施加编程电压(带EPROM)。EA，PSEN用途P30第二十八页，共三十页，编辑于2023年，星期四2.3.3I/O口引脚(1)P0口：双向8位三态I/O口，地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。(2)P1口：8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负载。(3)P2口：8位准双向I/O口，与地址总线（高8位）复用，可驱动4个LS型TTL负载。(4)P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。注意:准双向口与双向三态口的差别。当3个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写“1”，另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。