MCS51单片机的结构课件.ppt

1、2-2-3 CPU3 CPU时序时序2-2 2-2 单片机存储器配置单片机存储器配置内容提要:2-1 2-1 MCS-51MCS-51单片机内部结构及引脚单片机内部结构及引脚2-2-4 4 MCS-51MCS-51工作方式工作方式MCS-51单片机l美国Intel公司于1980年推出的8位高档单片机系列产品lAtmel、Infoneon Technologies(原Siemens AG)、Maxim Integrated Products、NXP(原Philips Semiconductor)、Nuvoton(原Winbond)、ST Microelectronics、Silicon Labo

2、ratories(原Cygnal)、Texas Instruments、Cypress Semiconductor等lIntel的产品系列称作MCS-51，其他厂家的自行命名MCS-51系列单片机配置一览表2.1 MCS-51单片机的内部结构l一个8位的中央处理器(又可分为运算器和控制器两部分)；l128字节的数据存储器(增强型为256字节)；l4KB的程序存储器；l32条并行I/O口线；l两个定时器/计数器(增强型为3个)；l具有5个中断源(增强型为6个)、两个优先级的中断机构；l可用于多处理机通信、I/O扩展或全双工UART的串行口；l以及一个片内振荡器和时钟电路单片机的引脚定义从一片集成

3、电路的角度去认识单片机 MCS-51单片机的引脚功能l流行的MCS-51兼容单片机根据型号不同，引脚数目、封装形式有很大区别l常见的有40引脚双列直插(DIP)方式，和44引脚PLCC封装形式。较新型的产品采用占用面积更小的封装，如Atmel的AT89S51有44引脚TQFP封装形式认识单片机的引脚MCS-51MCS-51单片机单片机4040脚脚VccVcc,GNDGND 2 2XTAL1XTAL1,XTAL2XTAL2 2 2RESETRESET 1 1EAEA/VppVpp 1 1ALEALE/PROG /PROG 1 1PSENPSEN 1 1P0.0P0.0P0.7 P0.7 8 8

4、P1.0P1.0P1.7 P1.7 8 8 P2.0P2.0P2.7 P2.7 8 8 P3.0P3.0P3.7 P3.7 8 8单片机的引脚（电源端）lVccVcc,GND,GND:正电源端与接地端（正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。的单片机表现出的功耗也不同。单片机的引脚（晶振端）lXTAL1,XTAL2:XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入片内振荡电路输入/输出端输出端151545pf45pfx2x21 112MHz12MHz（MCS-5

5、1MCS-51）0 024MHz24MHz（Atmel-89CAtmel-89C）XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2也可以由也可以由 XTAL1XTAL1端接入外部时钟，端接入外部时钟，此时应将此时应将 XTAL2XTAL2接地：接地：XTAL2XTAL2XTAL1XTAL1外部时钟外部时钟通常通常外接外接一个晶振一个晶振两个电容两个电容 时钟电路时钟电路时钟电路复位使单片机进入某种确定的复位使单片机进入某种确定的初始状态初始状态：PCPC值归零（值归零（0000H0000H）；）；各个各个SFRSFR被赋予初始值：被赋予初始值：P0P0P3=0FFHP3=0FFH，Acc=0Acc=0

6、，B=0B=0，TH0=0TH0=0，TL0=0TL0=0，TH1=0TH1=0，TL0=0TL0=0，SP=7SP=7，PSW=0 PSW=0 退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序进程、退出程序的死循环，程序进程、退出程序的死循环，从头开始从头开始。单片机的引脚（复位端）lRESET:RESET:复位端（高电平有效，高电平持续时间复位端（高电平有效，高电平持续时间 2 2个机器周期个机器周期）单片机的引脚（复位端）+5V10uF10KVccRSTGND上电复位上电复位10uF10KVccRSTGND手动手动&上电复位上电复位1K+5V复位方式单

7、片机的引脚（EA端）lEA/EA/VppVpp:寻址外部寻址外部ROMROM控制端控制端/编程电源输入端。编程电源输入端。低有效低有效，片内，片内无无ROMROM时时必须必须接地接地；片内片内有有ROMROM时时应当应当接高电平接高电平；对片内对片内ROMROM编程时编程正电源加到此端。编程时编程正电源加到此端。单片机的引脚（PSEN端）lPSENPSEN：寻址外部程序存储器时选通外部寻址外部程序存储器时选通外部EPROMEPROM的的 读控制端读控制端（OEOE）低有效。低有效。单片机单片机锁存器锁存器74LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A

8、0-A7D0-D7GEAOECEEPROM单片机的引脚（PSEN端）lPSENPSEN：寻址外部程序存储器时选通外部寻址外部程序存储器时选通外部EPROMEPROM的的 读控制端读控制端（OEOE）低有效。低有效。各寄存器的名称：各寄存器的名称：1 1、算术运算寄存器、算术运算寄存器（1 1）A A累加器。累加器。（2 2）B BB B寄存器，乘、除法运算寄存器，乘、除法运算用。用。（3 3）PSWPSW程序状态字寄存器：包程序状态字寄存器：包含程序运行状态、信息。含程序运行状态、信息。单片机存储器配置（片外RAM/ROM）l可寻址片外可寻址片外RAM 64KRAM 64K字节字节 （0000

9、H0000HFFFFHFFFFH）；）；l可寻址片外可寻址片外ROM 64KROM 64K字节字节 （0000H0000HFFFFHFFFFH）；）；l片内片内 掩膜掩膜 ROM 4KROM 4K字节字节 （0000H0000H0FFFH0FFFH）；）；FFFFH0000H可寻址可寻址片外片外RAMRAM 64K字节字节FFFFH0000H可寻址可寻址片外片外ROMROM 64K字节字节0FFFH0000H可寻址可寻址片内片内 掩膜掩膜 ROMROM 4K字节字节805180517FH00H片内片内 RAMRAM 128字节字节FFH80H单片机的程序存储器特殊单元 中断矢量中断矢量：MCS

10、-51MCS-51单片机的单片机的 5 5 个中断源分别对个中断源分别对应有各自的应有各自的中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址中断矢量中断矢量000BH000BH000BH-0012H000BH-0012H定时定时/计数器计数器0(T0)0(T0)002BH002BH002BH-0032H002BH-0032H定时定时/计数器计数器2(T2)2(T2)0023H0023H0023H-002AH0023H-002AH串行口接收串行口接收/发送发送001BH001BH001BH-0022H001BH-0022H定时定时/计数器计数器1(T1)1(T1)0013H0013H0013H-001A

11、H0013H-001AH外部中断外部中断1(INT1)1(INT1)0003H0003H0003H-000AH0003H-000AH外部中断外部中断0(INT0)0(INT0)中断矢量中断矢量中断地址区中断地址区中中 断断 源源系统启动单元系统启动单元：系统复位（系统复位（PCPC）0000H0000H占用地址区占用地址区0000H-0003H0000H-0003H存储器配置（片内RAM）l片内片内RAMRAM 128128字节字节（00H00H7FH7FH）00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普

12、通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区SFR分布在分布在80H-FFH其中其中92个位个位可位寻址可位寻址80H80HFFHFFH所有的所有的RAMRAM区区(包括包括位位寻址区、工作寄存器寻址区、工作寄存器区）都可以用于存放区）都可以用于存放数据，故也称为数据，故也称为数据数据缓存寄存器缓存寄存器8051 128128字节字节l片内片内RAMRAM前前3232个单元是个单元是工作寄存器区工作寄存器区 (00H(00H1FH)1FH)00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通R

13、AM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区存储器配置（片内RAM）00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器区工作寄存器区3工作寄存器区工作寄存器区2工作寄存器区工作寄存器区1工作寄存器区工作寄存器区00FH10H17H18Hl片内片内RAMRAM前前3232个单元是个单元是工作寄存器区工作寄存器区 (00H(00H1FH)1FH)存储器配

14、置（片内RAM）l工作寄存器区选择由工作寄存器区选择由PSWPSW中的中的RS1RS1和和RS0RS0决决定定00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区l片内片内RAMRAM中有中有128128个可按位寻址的位。个可按位寻址的位。位地址位地址:00H00H7FH 7FH 分布在分布在:20H20H2FH2FH单元单元存储器配置（片内RAM）00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才

15、有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区27H22H21H20H26H24H25H23H28H2FH单元地址单元地址07 06 05 04 03 02 01 000F 0E 0D 0C 0B 0A 09 0817 16 15 14 13 12 11 101F 1E 1D 1C 1B 1A 19 1827 26 25 24 23 22 21 202F 2E 2D 2C 2B 2A 29 2837 36 35 34 33 32 31 303F 3E 3D 3C 3B 3A 39 3847 46 45 44 43 42 41 407F 7E 7D 7C 7

16、B 7A 79 78位地址位地址总共总共128个可个可按位按位寻址寻址的位的位l片内片内RAMRAM中有中有128128个可按位寻址的位。个可按位寻址的位。位地址位地址:00H00H7FH 7FH 分布在分布在:20H20H2FH2FH单元单元存储器配置（片内RAM）存储器配置（片内RAM）00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区SFR分布在分布在80H-FFH其中其中92个位个位可位寻址可位寻址80H80HFFHFFH所有的所有的RAMRAM

17、区区(包括包括位寻址位寻址区、工作寄存器区）都可区、工作寄存器区）都可以用于存放数据，故也称以用于存放数据，故也称为为数据缓存寄存器数据缓存寄存器128128字节字节 小结 时钟的基本概念时钟的基本概念 启动单片机后，指令执行顺序：启动单片机后，指令执行顺序：取指令取指令 分析分析 执行执行 时序lCPU执行指令时所需控制信号的时间顺序l在制造商设计产品时，CPU的时序已经固定lCPU发出的时序信号l一类用于芯片内部各功能部件的控制l另一类用于芯片外部存储器或I/O端口的控制，需要通过器件的控制引脚送到片外典型指令时序P1口：8位内部上拉的双向I/O接口P0口：8位开漏输出的双向I/O接口 扩

18、展时，8位作为数据总线或低 8位地址总线P3口：P3.6、P3.7的第二功能WR#、RD#提供P2口：8位内部上拉的双向I/O接口 扩展时，高8位地址总线P3口第二功能表（P.26 表23）引引 脚脚第第 二二 功功 能能 P3.0P3.0RxD:RxD:串行口接收数据输入端串行口接收数据输入端P3.1P3.1TxD:TxD:串行口发送数据输出端串行口发送数据输出端P3.2P3.2INT0:INT0:外部中断申请输入端外部中断申请输入端 0 0P3.3P3.3INT1:INT1:外部中断申请输入端外部中断申请输入端 1 1P3.4P3.4T0:T0:外部计数脉冲输入端外部计数脉冲输入端 0 0P3.5P3.5T1:T1:外部计数脉冲输入端外部计数脉冲输入端 1 1P3.6P3.6WR:WR:写外设控制信号输出端写外设控制信号输出端P3.7P3.7RD:RD:读外设控制信号输出端读外设控制信号输出端单片机最小系统实例ORG0000HLOOP:INCAADDA,#12HSJMPLOOPENDTHE END!