第2章 單片機(jī)的組成原理

第第頁(yè)第2章單片機(jī)的組成原理單片機(jī)學(xué)習(xí)資料

第2章單片機(jī)的組成原理

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第2章MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.1MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.2單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)2.3MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置

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2.1.1MCS-51單片機(jī)的基本組成時(shí)鐘源

T0T1

時(shí)鐘電路

SFR和RAM

ROM

定時(shí)/計(jì)數(shù)器

CPU

系

統(tǒng)

總

線(xiàn)

并行端口

串行端口

中斷系統(tǒng)

P0P1P2P3

T*DR*D

INT0INT1

圖2-1MCS-51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖

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MCS-51單片機(jī)的基本組成

8位CPU,片內(nèi)振蕩器；4K字節(jié)ROM,128字節(jié)RAM;21個(gè)非常功能寄存器；32根可編程I/O口線(xiàn)；可尋址各64K的外部程序存儲(chǔ)器、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；2個(gè)l6位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；中斷結(jié)構(gòu)：具有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)；一個(gè)可編程全雙工串行口；有位尋址功能，適于布爾處理的位處理機(jī)。

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2.1.2MCS-51單片機(jī)的外部引腳說(shuō)明40個(gè)引腳分為四類(lèi)：電源、地2條；時(shí)鐘2條；掌握4條；I/O線(xiàn)32條。

803180518751

1.I/O口線(xiàn)功能.口線(xiàn)功能4個(gè)8位并行I/O接口引腳個(gè)位并行P0.0~P0.7、P1.0~P1.7、P2.0~P2.7和P3.0~P3.7~~~

為多功能引腳，可自動(dòng)切換用作數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、掌握總線(xiàn)和或I/O接口外部引腳。

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P0.0--P0.7(39-32):雙向I/O口P0.:雙向口第二功能是在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，可分時(shí)用作低位地址和位數(shù)據(jù)線(xiàn)；位地址和8位數(shù)據(jù)線(xiàn)第二功能是在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，可分時(shí)用作低8位地址和位數(shù)據(jù)線(xiàn)；在對(duì)8751編程和校驗(yàn)時(shí)，用于數(shù)據(jù)的輸人/輸出。編程和校驗(yàn)時(shí)，在對(duì)編程和校驗(yàn)時(shí)用于數(shù)據(jù)的輸人/輸出。PO口能以汲取電流的方式驅(qū)動(dòng)個(gè)LS型TTL負(fù)載口能以汲取電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)型口能以汲取電流的方式驅(qū)動(dòng)負(fù)載

Pl.0--Pl.7(1-8):雙向口Pl。P1口能驅(qū)動(dòng)(汲取或輸出電流個(gè)LS口能驅(qū)動(dòng)(:雙向I/O口?？谀茯?qū)動(dòng)汲取或輸出電流)4個(gè)負(fù)載。型TTL負(fù)載。負(fù)載在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。在8052單片機(jī)中編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低位地址位地址。在對(duì)編程和程序驗(yàn)證時(shí)單片機(jī)中P1.0還用作定時(shí)器的計(jì)數(shù)觸發(fā)輸人端，P1.1還用作定時(shí)器的外部還用作定時(shí)器2的計(jì)數(shù)觸發(fā)輸人端定時(shí)器2的外部還用作定時(shí)器的計(jì)數(shù)觸發(fā)輸人端T2,還定時(shí)器掌握端T2E*。掌握端。

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P2.0--P2.7(21-28):雙向I/O口P2。P2口可以驅(qū)動(dòng)(汲取或輸出電流)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。第二功能是在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，輸出高8位地址。在對(duì)EPROM編程和校驗(yàn)時(shí)，它接收高位地址。P3.0--P3.7(10-17):雙向口P3。P3口能驅(qū)動(dòng)(汲取或輸出電流)4.):雙向口能驅(qū)動(dòng)():雙向I/O口。口能驅(qū)動(dòng)汲取或輸出電流)負(fù)載。個(gè)LS型TTL負(fù)載。型負(fù)載

P3口的每條引腳都有各自的第二功能?？诘拿?/p>

條引腳都有各自的第二功能?？诘拿織l引腳都有各自的第二功能

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2.掌握線(xiàn).ALE:地址鎖存允許信號(hào)端：PSEN:外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)端：EA/VPP:程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)端和編程電源輸入端803180518751

RST/VPD(9):)RST是復(fù)位信號(hào)輸人端是復(fù)位信號(hào)輸人端

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ALE/PROG(30):ALE是地址鎖存允許信號(hào)

在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，用來(lái)鎖存由口送出的低口送出的低8位地址信在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，用來(lái)鎖存由PO口送出的低位地址信在不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，以振蕩頻率1/的固定速率輸號(hào)。在不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE以振蕩頻率/6的固定速率輸以振蕩頻率出脈沖信號(hào)。因此它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘。但要留意，出脈沖信號(hào)。因此它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘。但要留意，只要外接有存儲(chǔ)器,ALE端輸出的就不再是連續(xù)的周期脈沖信號(hào)。端輸出的就不再是連續(xù)的周期脈沖信號(hào)。接有存儲(chǔ)器端輸出的就不再是連續(xù)的周期脈沖信號(hào)用于對(duì)8751片內(nèi)片內(nèi)EPROM編程的脈沖輸人端。編程的脈沖輸人端。第二功能PROG用于對(duì)片內(nèi)編程的脈沖輸人端

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:PSEN(29):它是外部程序存儲(chǔ)器ROM的讀選通信號(hào)。在執(zhí)行訪(fǎng)問(wèn)外部ROM指令時(shí)，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生PSEN信號(hào)；而在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM或訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部ROM時(shí)，不產(chǎn)生PSEN信號(hào)。

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EA/VPP(31)::訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器的掌握信號(hào)。當(dāng)EA高電平常，訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；但當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC的值超過(guò)OFFFH(對(duì)8051/80051/8751)或1FFFH(對(duì)8052)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平常，只訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。第二功能VPP為對(duì)8751片內(nèi)EPROM的21V編程電源輸入。

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RST/VPD(9):RST是復(fù)位信號(hào)輸人端。當(dāng)此輸人端保持兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初的高電平常，就可以完成復(fù)位操作。始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器始化狀態(tài)，PC=0000H,這說(shuō)明程序從0000H0000H地PC=0000H,這說(shuō)明程序從0000H地第二功能是VPD,即備用電源輸人址單元開(kāi)始執(zhí)行。21個(gè)非常功能寄址單元開(kāi)始執(zhí)行。21個(gè)非常功能寄端。當(dāng)主電源發(fā)生故障，降低到規(guī)存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值。。存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值。定的低電平以下時(shí)，vl,1。將為片內(nèi)RAM提供備用電源，以保證存儲(chǔ)在RAM中的信息不丟失。

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*TALl(19):接外部晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)單片機(jī)采納外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，此腳應(yīng)接地。*TAL2(18):接外部晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)單片機(jī)采納外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳接入。運(yùn)用單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路時(shí)，用來(lái)接外部晶體的兩端和微調(diào)電容。當(dāng)單片

機(jī)采納外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，那么用來(lái)輸入時(shí)鐘脈沖。Vss(20):接地端。Vcc(40):電源端，接十5V。

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圖2-28051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

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2.1.3、單片機(jī)時(shí)鐘電路及CPU基本時(shí)序、單片機(jī)時(shí)鐘電路及基本時(shí)序

單片機(jī)時(shí)鐘電路通常有兩種形式：1.內(nèi)部振蕩方式：MCS-51單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳*TAL1和*TAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。把放大器與作為反饋元件的晶體振蕩器或陶瓷諧振器連接，就構(gòu)成了內(nèi)部自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖(如圖2-10所示)。2.外部振蕩方式：外部振蕩方式就是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)(如圖2-11所示)。

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3、單片機(jī)時(shí)鐘電路及CPU基本時(shí)序

振蕩器輸出信號(hào)

向CPU提供兩相時(shí)鐘信號(hào)提供兩相時(shí)鐘信號(hào)

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一、機(jī)器周期、狀態(tài)、振蕩周期

一個(gè)機(jī)器周期=6個(gè)狀態(tài)=12個(gè)振蕩周期1、振蕩周期：振蕩器輸出的振蕩時(shí)鐘脈沖信號(hào)的周期。單片機(jī)以晶體振蕩器的振蕩周期(或外部引入的時(shí)鐘周期)為最小的時(shí)序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時(shí)序基準(zhǔn)。2、時(shí)鐘周期：又稱(chēng)狀態(tài)周期、狀態(tài)時(shí)間S,是振蕩周期的兩倍。分為P1、P2節(jié)拍。P1節(jié)拍通常完成規(guī)律操作，P2節(jié)拍通常完成內(nèi)部寄存器間數(shù)據(jù)傳送。

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3、機(jī)器周期假設(shè)把一條指令執(zhí)行過(guò)程分為幾個(gè)基本操作，那么執(zhí)行每個(gè)基本操作所需要的時(shí)間，稱(chēng)為機(jī)器周期。單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)振蕩周期，分為6個(gè)S狀態(tài)：S1-S6。每個(gè)狀態(tài)又分為2拍，即前面介紹的P1和P2信號(hào)；個(gè)機(jī)器周期中的12個(gè)振蕩周期可表示為S1P1,S1P2,S2P1……S6P1,S6P2o4、指令周期CPU執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。CPU執(zhí)CPU執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。是以機(jī)器周期為單位的，CPU執(zhí)執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間行一條指令通常需要1行一條指令通常需要1~4個(gè)機(jī)器周期。

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MCS-51單片機(jī)各種周期的相互關(guān)系單片機(jī)各種周期的相互關(guān)系

指令周期機(jī)器周期S1S2機(jī)器周期

*TAL2(OSC)

S4S3S4S5S6S1S2S3S5S6P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P2

振蕩周期時(shí)鐘周期

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第2章MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.1MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.2單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)2.3MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置

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2.1.1MCS-51單片機(jī)的基本組成時(shí)鐘源

T0T1

時(shí)鐘電路

SFR和RAM

ROM

定時(shí)/計(jì)數(shù)器

CPU

系

統(tǒng)

總

線(xiàn)

并行端口

串行端口

中斷系統(tǒng)

P0P1P2P3

T*DR*D

INT0INT1

圖2-1MCS-51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖

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MCS-51單片機(jī)的基本組成

8位CPU,片內(nèi)振蕩器；4K字節(jié)ROM,128字節(jié)RAM;21個(gè)非常功能寄存器；32根可編程I/O口線(xiàn)；可尋址各64K的外部程序存儲(chǔ)器、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；2個(gè)l6位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；中斷結(jié)構(gòu)：具有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)；一個(gè)可編程全雙工串行口；有位尋址功能，適于布爾處理的位處理機(jī)。

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2.1.2MCS-51單片機(jī)的外部引腳說(shuō)明40個(gè)引腳分為四類(lèi)：電源、地2條；時(shí)鐘2條；掌握4條；I/O線(xiàn)32條。

803180518751

1.I/O口線(xiàn)功能.口線(xiàn)功能4個(gè)8位并行I/O接口引腳個(gè)位并行P0.0~P0.7、P1.0~P1.7、P2.0~P2.7和P3.0~P3.7~~~

為多功能引腳，可自動(dòng)切換用作數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、掌握總線(xiàn)和或I/O接口外部引腳。

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P0.0--P0.7(39-32):雙向I/O口P0.:雙向口第二功能是在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，可分時(shí)用作低位地址和位數(shù)據(jù)線(xiàn)；位地址和8位數(shù)據(jù)線(xiàn)第二功能是在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，可分時(shí)用作低8位地址和位數(shù)據(jù)線(xiàn)；在對(duì)8751編程和校驗(yàn)時(shí)，用于數(shù)據(jù)的輸人/輸出。編程和校驗(yàn)時(shí)，在對(duì)編程和校驗(yàn)時(shí)用于數(shù)據(jù)的輸人/輸出。PO口能以汲取電流的方式驅(qū)動(dòng)個(gè)LS型TTL負(fù)載口能以汲取電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)型口能以汲取電流的方式驅(qū)動(dòng)負(fù)載

Pl.0--Pl.7(1-8):雙向口Pl。P1口能驅(qū)動(dòng)(汲取或輸出電流個(gè)LS口能驅(qū)動(dòng)(:雙向I/O口。口能驅(qū)動(dòng)汲取或輸出電流)4個(gè)負(fù)載。型TTL負(fù)載。負(fù)載在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。在8052單片機(jī)中編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低位地址位地址。在對(duì)編程和程序驗(yàn)證時(shí)單片機(jī)中P1.0還用作定時(shí)器的計(jì)數(shù)觸發(fā)輸人端，P1.1還用作定時(shí)器的外部還用作定時(shí)器2的計(jì)數(shù)觸發(fā)輸人端定時(shí)器2的外部還用作定時(shí)器的計(jì)數(shù)觸發(fā)輸人端T2,還定時(shí)器掌握端T2E*。掌握端。

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P2.0--P2.7(21-28):雙向I/O口P2。P2口可以驅(qū)動(dòng)(汲取或輸出電流)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。第二功能是在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，輸出高8位地址。在對(duì)EPROM編程和校驗(yàn)時(shí)，它接收高位地址。P3.0--P3.7(10-17):雙向口P3。P3口能驅(qū)動(dòng)(汲取或輸出電流)4.):雙向口能驅(qū)動(dòng)():雙向I/O口。口能驅(qū)動(dòng)汲取或輸出電流)負(fù)載。個(gè)LS型TTL負(fù)載。型負(fù)載

P3口的每條引腳都有各自的第二功能?？诘拿?/p>

條引腳都有各自的第二功能?？诘拿織l引腳都有各自的第二功能

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2.掌握線(xiàn).ALE:地址鎖存允許信號(hào)端：PSEN:外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)端：EA/VPP:程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)端和編程電源輸入端803180518751

RST/VPD(9):)RST是復(fù)位信號(hào)輸人端是復(fù)位信號(hào)輸人端

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ALE/PROG(30):ALE是地址鎖存允許信號(hào)

在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，用來(lái)鎖存由口送出的低口送出的低8位地址信在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，用來(lái)鎖存由PO口送出的低位地址信在不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，以振蕩頻率1/的固定速率輸號(hào)。在不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE以振蕩頻率/6的固定速率輸以振蕩頻率出脈沖信號(hào)。因此它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘。但要留意，出脈沖信號(hào)。因此它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘。但要留意，只要外接有存儲(chǔ)器,ALE端輸出的就不再是連續(xù)的周期脈沖信號(hào)。端輸出的就不再是連續(xù)的周期脈沖信號(hào)。接有存儲(chǔ)器端輸出的就不再是連續(xù)的周期脈沖信號(hào)用于對(duì)8751片內(nèi)片內(nèi)EPROM編程的脈沖輸人端。編程的脈沖輸人端。第二功能PROG用于對(duì)片內(nèi)編程的脈沖輸人端

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:PSEN(29):它是外部程序存儲(chǔ)器ROM的讀選通信號(hào)。在執(zhí)行訪(fǎng)問(wèn)外部ROM指令時(shí)，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生PSEN信號(hào)；而在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM或訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部ROM時(shí)，不產(chǎn)生PSEN信號(hào)。

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EA/VPP(31)::訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器的掌握信號(hào)。當(dāng)EA高電平常，訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；但當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC的值超過(guò)OFFFH(對(duì)8051/80051/8751)或1FFFH(對(duì)8052)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平常，只訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。第二功能VPP為對(duì)8751片內(nèi)EPROM的21V編程電源輸入。

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RST/VPD(9):RST是復(fù)位信號(hào)輸人端。當(dāng)此輸人端保持兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初的高電平常，就可以完成復(fù)位操作。始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器始