单片机课件：2系统结构-.ppt

1、通知 下周星期三（16日）课与实验课调换。停课一次。第二章第二章MCS51单片机系统结构单片机系统结构 外部引脚外部引脚 内部结构内部结构 专用寄存器专用寄存器 内部时钟、振荡器内部时钟、振荡器 并行并行I/O口结构、总线口结构、总线 断电保护、加密和解密断电保护、加密和解密2.2 单片机的引线单片机的引线P1P3P2P0复位复位晶振输入晶振输入控制端控制端MCS-51单片机芯单片机芯片引脚图片引脚图P3口 单片机的组成单片机的组成时钟时钟OSC程序存储器程序存储器ROM数据存储器数据存储器RAMCPU各种各种I/O定时定时/计数器计数器CTC第二章第二章 单片机的系统结构单片机的系统结构 2

2、.1单片机的系统结构单片机的系统结构RAMP0P1 ROMP2P3PC指针指针加法器加法器DPTR缓冲器缓冲器 ROM地址地址ACCSP ALUTMP2TMP1PSWB定定时时与与控控制制PSENALEEARST振荡器振荡器中中断断串串口口定定时时PCON.SCON.TMCD.TCON.TH0.TH1.TL0.TL1.TH2.TL2.IE.IP.SBUF.VCCVSS专用寄存器专用寄存器 累加器（累加器（A）寄存器（寄存器（B）程序状态字（程序状态字（PSW）堆栈及堆栈指针（堆栈及堆栈指针（SP）07H 数据指针（数据指针（DPTR）16位位专用状态寄存器专用状态寄存器PSW CY AC F0

3、 RS0 RS1 OV -PCY:高位进位标志高位进位标志AC:辅助位进位标志辅助位进位标志RS0、RS1：工作寄存器组：工作寄存器组F0:用户标志位用户标志位OV:溢出标志位溢出标志位P:奇偶标志位奇偶标志位-：保留位：保留位RS0、RS1：工作寄存器组：工作寄存器组RS1 RS0 寄存器组寄存器组 RAM位置位置 0 0 0 00H07H 0 1 1 08H-0FH 1 0 2 10H-17H 1 1 3 18H-1FH1FH00H7FH内部内部RAMSP堆栈及堆栈指针堆栈及堆栈指针 在在MCS51的内部的内部RAM定义一个区域作为堆栈定义一个区域作为堆栈 该区域通过软件确定该区域通过软件

4、确定 堆栈的区域和深度可根据需要来自行决定堆栈的区域和深度可根据需要来自行决定 RAMSP=07H上上下下调调整整7FH00H数据指针数据指针DPTRDPTR数据指针，数据指针，16位寄存器由两个位寄存器由两个8位的位的寄存器：寄存器：DPH、DPL组成。组成。作为访问外部数据存储器的地址寄存器，作为访问外部数据存储器的地址寄存器，可以访问可以访问64K存储器空间。存储器空间。常用于调用、转移、访问外部数据存储器常用于调用、转移、访问外部数据存储器查表等指令中。查表等指令中。内部时钟电路与外部内部时钟电路与外部元件组成振荡器元件组成振荡器指令周期指令周期机器周期机器周期机器周期机器周期 P1时

5、序及有关概念时序及有关概念0）振荡（分频）周期）振荡（分频）周期P1、P2（8051有有12个振荡周期）个振荡周期）1）时钟周期）时钟周期S:1MHZ时钟频率时钟频率=1us（8051有有6个时钟周期）个时钟周期）4MHZ时钟频率时钟频率=0.25us2）机器周期：）机器周期：完成一个基本操作的时间完成一个基本操作的时间 3）指令周期：）指令周期：由若干机器周期组成由若干机器周期组成SP2 4）8051定义一个分频周期为一拍（定义一个分频周期为一拍（P）两）两个分频周期为一个状态（个分频周期为一个状态（S）（时钟周期）（时钟周期）5）8051定义：一个机器周期由包含定义：一个机器周期由包含12

6、个个分频周期的分频周期的6个状态（个状态（s）组成。）组成。12MHZ时钟频率时钟频率/12=1us 6）改变机器周期中的分频个数或时钟个数）改变机器周期中的分频个数或时钟个数可以调整指令执行的时间可以调整指令执行的时间时序及有关概念时序及有关概念S11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4OSCALEINC A 单字节单周期单字节单周期ADD A,DATA 双字节单周期双字节单周期INC DPTR 单字节双周期MOVX A,Ri 单字节双周期单字节双周期S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S1 S2 S3 S4 S5

7、 S6 S1 S2 一个机器周期一个机器周期无ALE 助记符助记符 机器码机器码 字节数字节数 机器周期机器周期 INCA04H11 ADDA,#data25H21 INCDPTR77H12 MOVX A,DPTR E0H12立即数第二讲 MCS51并行口结构、总线、非总线结构并行口结构、总线、非总线结构 P0口-数据/地址总线 P1口-I/O口 P2口-高位地址线或I/O口 P3口-多功能口上述上述I/O口由于功能不同在结构上有所区别口由于功能不同在结构上有所区别&1 P0口自动置口自动置0FFH,Q=0下拉管下拉管截止，控制端截止，控制端=0上拉管也截止。上拉管也截止。输出端为高阻态输入输

8、出端为高阻态输入2 真的双向口真的双向口总线方式：总线方式：(数据数据/地址地址)*输出信号（输出信号（数据数据/地址）地址）通过与门驱动上通过与门驱动上拉拉FET管管,又通过反相器驱动下拉又通过反相器驱动下拉FET管。管。*输入信号：访问外部存储器时，输出管截输入信号：访问外部存储器时，输出管截止输入端呈高阻态。止输入端呈高阻态。*真双向口真双向口*作为总线方式作为总线方式（数据（数据/地址地址）使用后，就使用后，就不能再作为通用不能再作为通用I/O口使用。口使用。外上拉电阻外上拉电阻 R1上拉管截止，输出极是漏极开路，需接上拉电阻上拉管截止，输出极是漏极开路，需接上拉电阻2输出端随输出端随

9、 Q 变化变化3 输入时需要置锁存器输入时需要置锁存器=1 及输出端为高电平及输出端为高电平4准双向口准双向口读引脚读引脚&当当I/O方式时：控制方式时：控制=0 *上拉管截止需要外接上拉电阻上拉管截止需要外接上拉电阻 *Q=0 下拉管截止下拉管截止,由于有上拉电阻由于有上拉电阻 输出端输出端高电平高电平而不是高阻态而不是高阻态 *Q=1 下拉管导通下拉管导通,输出端低电平输出端低电平 *当输入时需要将输出端置为高电平才能正当输入时需要将输出端置为高电平才能正确输入数据确输入数据 *准双向准双向MUXR 上拉电阻上拉电阻（内部）（内部）1读锁存器内容读锁存器内容 与与 读引脚结果不同读引脚结果

10、不同引脚电平可能与锁存器引脚电平可能与锁存器Q状态不一样状态不一样0。7V读锁存器内容读锁存器内容-修改修改-写操作写操作读锁存器内容读锁存器内容-修改修改-写回锁存器写回锁存器如如:ANL P1,A ;逻辑与指令逻辑与指令 ORL P2,A ;逻辑或指令逻辑或指令 XRL P3,A ;逻辑异或指令逻辑异或指令 CPL P3.0 ;位取反指令位取反指令 INC P2 ;增量指令增量指令 DEC P2 ;增量指令增量指令 DJNZ P3,LOOP ;循环判跳指令循环判跳指令并行口并行口写操作写操作:加快引脚跳变过程在加快引脚跳变过程在S1P1、S1P2的的2个周期内加入一个上拉电阻个周期内加入一

11、个上拉电阻A+ALEA:地址线地址线 B:数据线数据线 C:命令线命令线G2.2.数据数据/地址总线分离电路连接地址总线分离电路连接A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15D0D1D2D3D4D5D6D7805174LS373IN0IN7A/D0809译译码码器器74LS138VREFINT0EOCIN0IN7A/DC0832译译码码器器74LS138WRWRCSVREF AT89c2051、AT89C10511202193184175166157148139121011RETRXD/P3.0TXD/P3.1XTAL2XTAL1INT/P3.2INT/P3.

12、3T0/P3.4T1/P3.5GNDVCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1/AIN1P1.0/AIN0P3.7内部有上拉电阻比较器P3口为双向多功能口，内部有上拉电阻。1)内部有内部有2k的程序存储器，地址范围在的程序存储器，地址范围在000H-7FFH2)不可外扩数据不可外扩数据/程序存储器，没有程序存储器，没有MOVX指令指令AT89C20511202193184175166157148139121011VCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.7RETRXD/P3.0TXD/P3.1XTAL2XTAL1INT/P3.2INT/P3

13、.3T0/P3.4T1/P3.5GNDWPA0SCLA1SDAA2WPA0SCLA1SDAA2AT89C2051非总线扩展非总线扩展AT89C2051AT89C2051与串行与串行E2PROM的接口的接口VCCAT24CXXRAM内部C=10ufR=8.2Kt 10msRET8051VSSVCC1.单片机复位单片机复位2.系统复位系统复位-多机多机同时复位（单稳触同时复位（单稳触发器复位）发器复位）复位信号保持复位信号保持2个机器周期电平个机器周期电平 vccVccINT0RST/Vpd备用电源备用电源掉电保护中断方式时序过程掉电保护中断方式时序过程vcc RST其他芯片其他芯片89c51施密

14、特触发器施密特触发器RST用单稳触发器用单稳触发器74LS123输出不同信号电平复位输出不同信号电平复位QQRSTRSTRSTRSTT=1.1RCDR CPD=1掉电掉电IDL=1冻结冻结中断中断 串口串口 定时器定时器CPUOSCXTAL1 XTAL2或门或门或门或门时钟发时钟发生器生器8051单片机节电运行方式单片机节电运行方式结束冻结方式，通过中断响应结束冻结方式，通过中断响应IDL=0或硬件复位或硬件复位结束掉电方式，硬件复位结束掉电方式，硬件复位加密与解密：加密与解密：加密加密:密码阵列和封锁位密码阵列和封锁位 多级加密多级加密 1 两级加密、两级加密、三级加密三级加密 2 烧短烧短I/O口线口线 烧短烧短封锁位封锁位解密解密:*根据读数先后秩序将密码根据读数先后秩序将密码.加密位擦除加密位擦除.*电擦电擦EEPROM用程序设定时间进行擦除用程序设定时间进行擦除加密：加密：*分段保存分段保存:重要部分进行加密重要部分进行加密 *动态加密动态加密:随机加密和解密随机加密和解密