第三章AT89S51单片机的结构和原理课件

单片机应用开发技术基于Proteus单片机仿真和C语言编程河工科技河工科技瓮嘉民瓮嘉民 制作制作单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件单片机应用开发技术基于Proteus单片机仿真和C语言第三章第三章 AT89S51单片机的结构和原理单片机的结构和原理第五节第五节 I/O口应用举例口应用举例第四节第四节 CPU的时序及辅助电路的时序及辅助电路第三节第三节 AT89S51单片机的存储器配置单片机的存储器配置第二节第二节 AT89S51单片机的引脚及片外总线结构单片机的引脚及片外总线结构第一节第一节 AT89S51单片机的基本结构单片机的基本结构单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件第三章 AT89S51单片机的结构和原理第五节 I/O口第一节第一节 AT89S51单片机的基本结构单片机的基本结构一、一、AT89S51单片机的基本组成单片机的基本组成图3-1 AT89S51单片机基本结构示意图单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件第一节 AT89S51单片机的基本结构一、AT89S51单二、二、AT89S51单片机内部结构单片机内部结构图图3-2 AT89S51片内总体结构框图片内总体结构框图单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件二、AT89S51单片机内部结构图3-2 AT89S51片三、输入三、输入/输出（输出（I/O）端口结构）端口结构1P0口的结构口的结构图图3-3 P0口的一位结构图口的一位结构图2P1口的结构口的结构图3-4 P1口的一位结构图单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件三、输入/输出（I/O）端口结构1P0口的结构图3-3 21DQCK/Q读引脚读引脚=1读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X34控制控制=0 时时，此脚作，此脚作输入口输入口（事先必须对它写（事先必须对它写“1”）00100截截止止截截止止=0Vcc单片机的引脚（P0口）P0.0P0.7:P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置（内置场效应管场效应管上拉）上拉）寻址外部程序存储器寻址外部程序存储器时分时作为时分时作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输出低输出低8 8位地址位地址复用口；复用口；不接外部程序存储器时可作为不接外部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件21DQCK/Q读引脚=1读锁存器写锁存器内部总线地址/数3P2口的结构口的结构4P3口的结构口的结构图图3-5 P2口的一位结构图口的一位结构图 图图3-6 P3口的一位结构图口的一位结构图单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件3P2口的结构4P3口的结构图3-5 P2口的一位结构表3-1 P3口的第二功能表位线位线引脚引脚第二功能第二功能P3.010RXD(串行输入口）串行输入口）P3.111TXD(串行输出口）串行输出口）P3.212(外部中断外部中断0）P3.313(外部中断外部中断1）P3.414T0(定时器定时器0的计数的计数输入）输入）P3.515T1(定时器定时器1的计数的计数输入）输入）P3.616（外部数据存储器（外部数据存储器写脉冲）写脉冲）P3.717(外部数据存储器外部数据存储器读脉冲）读脉冲）表表3-1 P3口的第二功能表口的第二功能表单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件表3-1 P3口的第二功能表位线引脚第二功能P3.010R第二节 AT89S51单片机的引脚及片外总线结构一、一、AT89S51单片机芯片引脚描述单片机芯片引脚描述(a)DIP40封装封装AT89S51 (b)TQFP44封装封装AT89S51 (b)图图3-7 AT89S51单片机的引脚图单片机的引脚图单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件第二节 AT89S51单片机的引脚及片外总线结构一、AT8二、二、AT89S51单片机的片外总线结构单片机的片外总线结构图3-8 AT89S51片外总线结构示意图单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件二、AT89S51单片机的片外总线结构图3-8 AT89S第三节第三节 AT89S51单片机的存储器配置单片机的存储器配置图图3-9 AT89S51单片机存储器结构单片机存储器结构单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件第三节 AT89S51单片机的存储器配置图3-9 AT8一、片内数据存储器一、片内数据存储器片内数据存储器的8位地址共可寻址256个字节单元，51系列单片机将其分为两个区：00H7FH的128个单元为片内RAM区，可以读、写数据；80HFFH的高128个单元为专用寄存器，其结构如图3-9（a）所示。前32个单元（地址为00H1FH）为通用工作寄存器区，共分为四组（寄存器0组、1组、2组和3组），每组8个工作寄存器由R0R7组成，共占32个单元。当前CPU选用哪一组由程序状态字PSW中的RS1和RS0这两位的组合决定。CPU在复位时自动选中0组工作寄存器组。20H2FH的16个单元为位寻址区，每个单元8位，共128位，其位地址范围为00H7FH。一、片内数据存储器片内数据存储器的8位地址共可寻址256个字1212表3-5 PSW的定义格式位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符号PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位名称CYACF0RS1RS0OVXP表3-6 工作寄存器组选择控制表RS1RS0选择工作寄存器组000组（00H07H）011组（08H0FH）102组（10H17H）113组（18H1FH）单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件表3-5 PSW的定义格式位序D7D6D5D4D3D2D1二、片外数据存储器二、片外数据存储器数据区和扩展的数据区和扩展的I/O口是统一编址的，使用的指令也完全相同口是统一编址的，使用的指令也完全相同 最大容量可达最大容量可达64K字节，其结构如图字节，其结构如图3-9（b）所示。）所示。三、程序存储器三、程序存储器片内和片外程序存储器两个部分片内和片外程序存储器两个部分.六个中断入口地址：六个中断入口地址：0000H系统复位，PC指向此处；0003H外部中断0入口；000BHT0溢出中断入口；0013H外中断1入口；001BHT1溢出中断入口；0023H串口中断入口；002BHT2溢出中断入口（52系列特有）。单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件二、片外数据存储器数据区和扩展的I/O口是统一编址的，使用的一、单片机的时钟电路一、单片机的时钟电路图图3-10 内部振荡方式内部振荡方式 图图3-11 外部振荡方式外部振荡方式第四节第四节 CPU的时序及辅助电路的时序及辅助电路单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件一、单片机的时钟电路图3-10 内部振荡方式 二、振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期二、振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期图图3-12 AT89S51单片机的时钟电路框图单片机的时钟电路框图单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件二、振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期图3-12 AT图图3-13 AT89S51单片机各种周期的相互关系单片机各种周期的相互关系单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件图3-13 AT89S51单片机各种周期的相互关系单片微机三、单片机复位电路及复位状态三、单片机复位电路及复位状态表3-7 单片机复位后特殊功能寄存器的状态特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0P3FFHSBUFXXXXXXXXBIPXXX00000BSCON00HIE0XX0000BPCON0XXXXXXXBWDTRSTXXXXXXXXB单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件三、单片机复位电路及复位状态表3-7 单片机复位后特殊功能(a)上电复位电路 (b)按键电平复位电路 (c)按键脉冲复位电路图3-14 复位电路单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件(a)上电复位电路 (b)按键电平复位电路 第五节第五节 I/O口应用举例口应用举例一、一、P0、P1、P2和和P3作为输出口作为输出口 详见第二章流水灯。详见第二章流水灯。二、二、P1作为输入口作为输入口 三、花样灯三、花样灯单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件第五节 I/O口应用举例一、P0、P1、P2和P3作为输出 P1口的高四位口的高四位P14、P15、P16和和P17分别接分别接4个独立按键个独立按键K01、K02、K03和和K04及及4个个VD5、VD6、VD7和和VD8；当独立按键按下时，对应发光二极管亮，比如；当独立按键按下时，对应发光二极管亮，比如K01按下时，按下时，VD5被点亮，同时被点亮，同时P30输出低电平输出低电平VD17被点亮，如图被点亮，如图3-15所示。仿真所示。仿真元件如表元件如表3-8所示。所示。二、二、P1作为输入口作为输入口图3-15 P1口作为输入口电路原理图和仿真效果图单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件 P1口的高四位P14、P15、P16和P17使用使用P0、P1、P2和和P3口控制口控制VD1VD32进行花样显示。显示规律进行花样显示。显示规律为：（为：（1）32个个VD依次左移单个点亮。（依次左移单个点亮。（2）32个个VD依次右移逐个依次右移逐个点亮。（点亮。（3）32个个VD依次左移逐个熄灭，然后再从（依次左移逐个熄灭，然后再从（1）进行循环。）进行循环。三、花样灯三、花样灯图3-16 花样灯仿真效果图单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件使用P0、P1、P2和P3口控制VD1VD32进行花样显示习习 题题1AT89S51系列机种类？系列机种类？AT89S51内部结构有几部分？有何特点？内部结构有几部分？有何特点？251的存储器组织采用何种结构？存储器地址空间如何划分？各地址空间的地址的存储器组织采用何种结构？存储器地址空间如何划分？各地址空间的地址范围和容量如何？在使用上有何特点？范围和容量如何？在使用上有何特点？351单片机的单片机的P0P3口在结构上有何不同？在使用上有何特点？口在结构上有何不同？在使用上有何特点？4AT89S52晶振频率为晶振频率为12MHz，时钟周期、机器周期为多少？，时钟周期、机器周期为多少？5AT89S51单片机的单片机的PSW寄存器各位标志的意义如何？寄存器各位标志的意义如何？6AT89S51单片机的当前工作寄存器组如何选择？单片机的当前工作寄存器组如何选择？7AT89S51单片机的控制总线信号有哪些？各信号的作用是什么？单片机的控制总线信号有哪些？各信号的作用是什么？8AT89S51单片机的程序存储器低端的几个特殊单元的用途是什么？单片机的程序存储器低端的几个特殊单元的用途是什么？9.单片机的复位电路有哪几种？在单片机系统中一般应该选择哪种复位方式？单片机的复位电路有哪几种？在单片机系统中一般应该选择哪种复位方式？单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件习 题1AT89S51系列机种类？AT89S51内部结构OVER!单片微机原理及应用教学课件单片微机原理及应用教学课件OVER!单片微机原理及应用教学课件