單片機原理與實驗指導 第2章 原理與結構.ppt

2單片機結構與原理 2 1MCS 51系列單片機的基本組成一 MCS 51單片機的基本功能特性 以89C5240個引腳為例 1 一個8位字長的CPU和指令系統 2 一個片內振蕩器及時鐘電路 3 內部有8KB的E2PROM 程序存儲器 4 64KB的外部程序存儲器尋址空間 5 64KB的外部數據存儲器尋址空間 6 SRAM數據存儲器256字節(jié) 分低128字節(jié)和高128字節(jié) 7 兩個16位定時器 計數器 8 一個可編程的全雙工串行接口 9 32條可編程的I O端口 分4個8位并行I O端口 10 有6個中斷源 2個優(yōu)先級中斷控制器 11 一個布爾處理器 12 有111條指令 二 MCS 51單片機的硬件組成 1 算術邏輯單元ALU 2 累加器ACC 3 寄存器B 4 程序計數器PC 5 數據指針DPTR 6 堆棧指針SP 先進后出 后進先出 7 程序狀態(tài)寄存器PSW RS0 RS1的設置見表2 1其中 0組 00H 07H R0 R7 00 1組 08H 0FH R0 R7 01 2組 10H 17H R0 R7 10 3組 18H 1FH R0 R7 11 2 2MCS 51系列單片機的引腳與功能一 8051型引腳與功能 40腳封裝 其它引腳封裝 PLCC PQFP 其它引腳封裝 DIP20 28 SOP20 28 其它引腳封裝 C5051單片機 48腳封裝 2 351單片機存儲器的結構 以89C52為例 一 程序存儲器標準的51單片機程序存儲器地址范圍是 0000H FFFFH 共64KB空間 在64KB的程序存儲器中0000H 0002AH 地址向量區(qū) 區(qū)域具有特殊用途 是保留給系統使用的 即 0000H 0002H 為上電或復位的入口地址 0003H 000AH 為外部中斷0的中斷地址區(qū) 000BH 0012H 為定時 計數器0 T0 的中斷地址區(qū) 0013H 001AH 為外部中斷1的中斷地址區(qū) 001BH 0022H 為定時 計數器1 T1 的中斷地址區(qū) 0023H 002AH 為串口 TI RI 中斷地址區(qū) 二 內部數據存儲器 寄存器組的設置 RS1 RS0 位操作區(qū) 20H 2FH 16字節(jié) 其它SRAM區(qū)的劃分片內SRAM區(qū)的30H 7FH可用作高速的數據存儲區(qū)或堆棧區(qū) 片內SRAM區(qū)的80H FFH可用作一般的數據存儲區(qū) 要間接尋址 8051無這個區(qū)域 或堆棧區(qū) 特殊功能寄存器SFR在特殊功能寄存器區(qū) 80H FFH 的128字節(jié)存放的是51單片機中專用寄存器 SFR 的數據 其名稱 符號及字節(jié)地址見表2 5所示 三 外部數據存儲器外部數據存儲器 RAM 的地址范圍是 0000H FFFFH 這個區(qū)域既可以作為一般的RAM區(qū) 也可擴展I O口或其它接口 2 4單片機I O端口邏輯結構 8051有4個8位并行I O端口 記做P0 P1 P2和P3 這四個口都是準雙向的I O口 共占有32條管腳 每一條I O線都能獨立的用作輸入或輸出 一 PO口 I O 總線 二 P1口 I O口 三 P2口 I O口 總線 四 P3口 I O口 復用功能 五 I O口的 讀 修改 寫 操作 從P0 P3口的邏輯電路分析可知 讀一個端口的數據有兩類 一類是讀引腳電平的 另一類是讀鎖存器的 讀 修改 寫 指令是為了避免誤讀引腳電平 見表2 8列出的指令 例如 ANLP1 A 邏輯與指令 CPLP2 0 取反 INCP3 P3的內容增1 2 5單片機的工作時序及時鐘電路 一 幾個概念振蕩頻率 晶振的頻率 機器周期 包含12個振蕩脈沖 即機器周期就是振蕩 頻率 脈沖的12分頻 顯然 如果使用6MHz的時鐘頻率 一個機器周期就是2 s 而如使用12MHz的時鐘頻率 一個機器周期就是1 s 指令周期 執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期 指令有單字節(jié) 雙字節(jié)和三字節(jié)之分 所以它們的指令周期也不相同 二 典型時序 看教材34 36頁 三 MCS 51單片機的時鐘電路 見教材 37頁 三 MCS 51單片機的復位及省電方式 見教材 37 41頁 復位方式復位的輸入引腳是RST 高電平有效 非TTL電平 復位后 除了I O口 SP SBUF寄存器外 其余SFR全部清零 但片內SRAM中的數據不受影響 單片機復位后特殊功能寄存器初值見表2 9所示 注意 復位后 SP 07H 復位電路 省電方式 采用低功耗的CHMOS工藝的單片機 不僅本身消耗功耗低 還有兩種省電方式 待機方式和掉電方式 正常工作時電流 10mA 25mA 待機方式時電流 1 5m