單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,*,單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù),單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)第二章,MCS-51,單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),1,2021/2/21,第二章,MCS-51,單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),2,2021/2/21,2.1 MCS-51,單片機(jī)的組成及工作原理,2.2,存 儲(chǔ) 器,3,2021/2/21,2.1.2 MCS-51,單片機(jī)的引腳功能,2.1.1 MCS-51,單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn),2.1.3,振蕩器、時(shí)鐘電路和,CPU,時(shí)序,2.1.5,復(fù)位和低功耗操作,2.1.4,并 行,I/O,端口,4,2021/2/21,2.1.1 MCS-51,單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn),1,、,MCS-51,單片機(jī)的基本組成,5,2021/2/21,單片機(jī)內(nèi)部包含了下列幾個(gè)部件：,一個(gè),8,位,CPU,一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路,4K,字節(jié)程序存儲(chǔ)器,128,字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,兩個(gè),16,位定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,一個(gè)可編程全雙工串行口,四個(gè),8,位可編程并行,I/O,端口,64K,字節(jié)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和,64K,字節(jié)程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展控制電路,五個(gè)中斷源；兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu),6,2021/2/21,2,、,MCS-51,單片機(jī)處理器及內(nèi)部結(jié)構(gòu),7,2021/2/21,8,2021/2/21,1.,運(yùn)算器,2.,程序計(jì)數(shù)器,PC 3.,指令寄存器,4.,工作寄存器區(qū),5.,專用寄存器區(qū),6.,堆棧,7,標(biāo)志寄存,9,2021/2/21,3,、,MCS-51,單片機(jī)系列,10,2021/2/21,2.1.2 MCS-51,單片機(jī)的引腳功能,11,2021/2/21,1,、主電源引腳：,Vcc,和,Vss2,、外接晶體引腳,XTAL1,和,XTAL23,、控制或其它電源復(fù)用引腳,RST/V,PD,、,ALE/,PROG,、,PSEN,、,EA,/V,PP,4,、,輸入,/,輸出引腳,P0.0,P0.7,、,P1.0,P1.7,、,P2.0,P2.7,、,P3.0,P3.7,12,2021/2/21,（,1,）,P0.0,P0.7,P0,是一個(gè),8,位漏極開路型雙向,I/O,口。,在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)可作為,地址（低,8,位）,/,數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線使用,。作為地址,/,數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線時(shí)，在訪問存儲(chǔ)器期間它能激活內(nèi)部的上拉電阻，此時(shí),P0,成為一個(gè)雙向口。在,EPROM,型單片機(jī)編程時(shí)，,P0,接收指令，而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。,P0,能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng),8,個(gè),LSTTL,電路。,13,2021/2/21,（,2,）,P1.0,P1.7,（,1,8,）,P1,是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的,8,位準(zhǔn)雙向,I/O,口。,在對(duì),EPROM,型單片機(jī)編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它接收低,8,位地址。,P1,能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）,4,個(gè),LSTTL,電路。（,3,）,P2.0,P2.7,（,21,28,）,P2,是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的,8,位準(zhǔn)雙向,I/O,口。,在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出,高,8,位地址,。在對(duì),EPROM,型單片機(jī)編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高,8,位地址。,P2,可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）,4,個(gè),LSTTL,電路。,14,2021/2/21,（,4,）,P3.0,P3.7,（,10,17,）,P3,內(nèi)部帶上拉電阻的,8,位準(zhǔn)雙向,I/O,口。,P3,能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）,4,個(gè),LSTTL,電路，,P3,每個(gè)引腳分別具有第二功能。,15,2021/2/21,P3,各口線的第二功能,口線 第二功能,P3.0 RXD,（串行口輸入）,P3.1 TXD,（串行口輸出）,P3.2 INT0,（外部中斷,0,外部輸入）,P3.3 INT1,（外部中斷,1,外部輸入）,P3.4 T0,（定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,0,外部輸入）,P3.5 T1,（定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,1,外部輸入）,P3.6 WR,（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）,P3.7 RD,（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）,16,2021/2/21,2.1.3,振蕩器、時(shí)鐘電路和,CPU,時(shí)序,1,、,振蕩器、時(shí)鐘電路,17,2021/2/21,石英晶體可以在,1.2,至,12,之間選擇，外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求。,采用外部振蕩器來產(chǎn)生時(shí)鐘。,18,2021/2/21,2,、,CPU,時(shí)序,19,2021/2/21,2.1.4,并 行,I/O,端口,1,、,P0,口,20,2021/2/21,2,、,P1,口,21,2021/2/21,3,、,P2,口,22,2021/2/21,4,、,P3,口,23,2021/2/21,2.1.5,復(fù)位和低功耗操作,1,、復(fù)位,硬件,復(fù)位電路,24,2021/2/21,寄存器 內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容,PC 0000H TH0 00H,ACC 00H TL0 00H,B 00H TH1 00H,PSW 00H TL1 00H,SP 07H TH2 00H,DPTR 0000H TL2 00H,P0,P3 0FFH RLDH 00H,IP 000000B RLDL 00H,IE 0000000B SCON 00H,TMOD 00H SBUF,不確定,TCON 00H PCON 00000B,25,2021/2/21,2,、低功耗操作,（,1,）待機(jī)方式,（,2,）,掉電方式,26,2021/2/21,2.2,存 儲(chǔ) 器,2.2.1,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,一、只讀存儲(chǔ)器,ROM,掩膜編程的,ROM,現(xiàn)場(chǎng)編程,ROM,（,PROM,）可改寫的現(xiàn)場(chǎng)編程,ROM,（,EPROM,）,EPROM,又可分為兩種，即用紫外線擦除的,EPROM,，簡(jiǎn)稱,UV,EPROM,（,Ultraviolet-Erasable Programmable ROM,）。另一種為電擦除的,EPROM,，簡(jiǎn)稱,EEPROM,（,Electrically Erasable Programmable Rom,）。,二、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,RAM,靜態(tài),RAM,動(dòng)態(tài),RAM,27,2021/2/21,2.2.2 MCS-51,單片機(jī)存儲(chǔ)器的配置和組織,從物理地址空間分析，,MCS,51,有,4,個(gè)存儲(chǔ)器空間：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ)器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。從邏輯地址空間分析，,MCS,51,有,3,個(gè)存儲(chǔ)器空間：片內(nèi)外統(tǒng)一的,64KB,的程序存儲(chǔ)器地址空間，,256B,（對(duì),51,子系列）或,384B,（對(duì),52,子系列）的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間（其中,128B,的專用寄存器地址空間），以及,64KB,的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間,。,28,2021/2/21,29,2021/2/21,1,、程序存儲(chǔ)器,64KB,程序存儲(chǔ)器中有,7,個(gè)單元具有特殊功能。,0000H,單元，,MCS-51,系統(tǒng)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器,PC,的內(nèi)容為,0000H,，,中 斷 源,入 口 地 址,外部中斷,0,定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,0,溢出中斷,外部中斷,1,定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,1,溢出中斷,串行口,*定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,2,溢出或,T2EX,（,P1.1,）端負(fù)跳變時(shí),0003H,000BH,0013H,001BH,0023H,002BH,30,2021/2/21,2,、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上又可以分為,3,個(gè)不同的塊：,00H,7FH,（,0,127,）單元組成的低,128,字節(jié)的,RAM,塊；,80H,0FFH,（,128,255,）單元組成的高,128,字節(jié)的,RAM,塊（僅為,52,子系列所有）；以及,80H,0FFH,（,128,255,）高,128,字節(jié)的專用寄存器塊（,SFR,）。,在,51,子系列中，只有低,128,字節(jié)的,RAM,塊和高,128,字節(jié)的專用寄存器塊。,52,子系列中，高,128,字節(jié)的,RAM,塊與專用寄存器塊的地址是重合的。究竟訪問哪一塊是通過不同的尋址方式加以區(qū)分。訪問高,128,字節(jié),RAM,時(shí)采用寄存器間接尋址方式，訪問,SFR,塊時(shí)則只能采用直接尋址方式。訪問低,128,字節(jié),RAM,時(shí)，兩種尋址方式都可以采用。,31,2021/2/21,1.,內(nèi)部,RAM,32,2021/2/21,33,2021/2/21,2.,專用寄存器,34,2021/2/21,35,2021/2/21,部份專用寄存器的功能,（,1,）程序計(jì)數(shù)器,PC,（,2,）累加器,ACC,（,3,）,B,寄存器,（,4,）程序狀態(tài)字,PSW,36,2021/2/21,CY,（,PSW,7,）進(jìn)位標(biāo)志,AC,（,PSW,6,）輔助進(jìn)位標(biāo)志,F0,（,PSW,5,）標(biāo)志,0,RS1,、,RS0,（,PSW,4,、,PSW,3,）寄存器區(qū)選擇控制位,OV,（,PSW,2,）溢出標(biāo)志,PSW,1,是保留位，未用,P,（,PSW,0,）奇偶標(biāo)志,37,2021/2/21,（,5,）堆棧指針,SP,（,6,）數(shù)據(jù)指針,DPTR,（,7,）端口,P0,P3,專用寄存器,P0,、,P1,、,P2,、,P3,分別是,I/O,端口,P0,P3,的鎖存器。,（,8,）串行數(shù)據(jù)緩沖器,SBUF,（,9,）定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,TH0,，,TL0,，,TH1,，,TL1,，,TH2,，,TL2,（,10,）其它控制寄存器,IP,、,IE,、,TMOD,、,TCON,、,T2CON,、,SCON,和,PCON,38,2021/2/21,2.2.3,程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展,MCS,51,系統(tǒng)中，除了,8051/8751,內(nèi)部駐留,4KB,的,ROM/EPROM,，,8052/8752,內(nèi)部駐留,8KB,的,ROM/EPROM,外，其余型號(hào)的芯片內(nèi)部均無程序存儲(chǔ)器。即使內(nèi)部具有程序存儲(chǔ)器的芯片其容量也很小，因此實(shí)際應(yīng)用中就可以利用其能對(duì)外部,64KB,的程序存儲(chǔ)器尋址的能力進(jìn)行外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。,一、外擴(kuò),8KB,的,EPROM,39,2021/2/21,外擴(kuò),8KB,程序存儲(chǔ)器,2764,（,EPROM,）硬件連接圖,40,2021/2/21,EPROM,型號(hào)及容量,型 號(hào),容 量,2716,2732,2764,27128,27256,27512,2KB,4KB,8KB,16KB,32KB,64KB,41,2021/2/21,8031,與,6264,的硬件連接圖,2.2.4,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展,42,2021/2/21,外部程序存儲(chǔ)器的操作時(shí)序,43,2021/2/21,44,2021/2/21,8031,擴(kuò)展,EEPROM 2864,硬件圖,45,2021/2/21,謝謝,46,