单片机原理与实验指导 第2章 原理与结构

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2,单片机结构与原理,2.1 MCS-51,系列单片机的基本组成,一、,MCS-51,单片机的基本功能特性（以,89C52 40,个引脚为例）,（,1,）一个,8,位字长的,CPU,和指令系统；,（,2,）一个片内振荡器及时钟电路；,（,3,）内部有,8KB,的,E,2,PROM,（程序存储器）；,（,4,）,64KB,的外部程序存储器寻址空间；,（,5,）,64KB,的外部数据存储器寻址空间；,（,6,）,SRAM,数据存储器,256,字节（分低,128,字节和高,128,字节）；,（,7,）两个,16,位定时器,/,计数器；,（,8,）一个可编程的全双工串行接口；,（,9,）,32,条可编程的,I/O,端口（分,4,个,8,位并行,I/O,端口）；,（,10,）有,6,个中断源、,2,个优先级中断控制器；,（,11,）一个布尔处理器；,（,12,）有,111,条指令。,二、,MCS-51,单片机的硬件组成,（,1,）算术逻辑单元,ALU,（,2,）累加器,ACC,（,3,）寄存器,B,（,4,）程序计数器,PC,（,5,）数据指针,DPTR,（,6,）堆栈指针,SP,（,“,先进后出，后进先出,”,）,（,7,）程序状态寄存器,PSW,RS0,、,RS1,的设置见表,2-1,其中：,0,组，,00H,07H=R0,R7,“,00,”,1,组，,08H,0FH=R0,R7,“,01,”,2,组，,10H,17H=R0,R7,“,10,”,3,组，,18H,1FH=R0,R7,“,11,”,2.2 MCS-51,系列单片机的引脚与功能,一、,8051,型引脚与功能（,40,脚封装）,其它引脚封装（,PLCC,、,PQFP,）,其它引脚封装（,DIP20,、,28,，,SOP20,、,28,）,其它引脚封装（,C5051,单片机，,48,脚封装）,2.3 51,单片机存储器的结构,（以,89C52,为例）,一、程序存储器,标准的,51,单片机程序存储器地址范围是：,0000H,FFFFH,，共,64KB,空间。,在,64KB,的程序存储器中,0000H,0002AH,（地址向量区）区域具有特殊用途，是保留给系统使用的。即：,0000H,0002H,，为上电或复位的入口地址；,0003H,000AH,，为外部中断,0,的中断地址区；,000BH,0012H,，为定时,/,计数器,0,（,T0,）的中断地址区；,0013H,001AH,，为外部中断,1,的中断地址区；,001BH,0022H,，为定时,/,计数器,1,（,T1,）的中断地址区；,0023H,002AH,，为串口,(TI,，,RI),中断地址区。,二、内部数据存储器,寄存器组的设置（,RS1,、,RS0,）,位操作区（,20H,2FH=16,字节,),其它,SRAM,区的划分,片内,SRAM,区的,30H,7FH,可用作高速的数据存储区或堆栈区。,片内,SRAM,区的,80H,FFH,可用作一般的数据存储区（要间接寻址，,8051,无这个区域）或堆栈区。,特殊功能寄存器,SFR,在特殊功能寄存器区（,80H,FFH,）的,128,字节存放的是,51,单片机中专用寄存器（,SFR,）的数据。其名称、符号及字节地址见表,2-5,所示。,三、外部数据存储器,外部数据存储器（,RAM,）的地址范围是,:0000H,FFFFH,。,这个区域既可以作为一般的,RAM,区，也可扩展,I/O,口或其它接口。,2.4,单片机,I/O,端口逻辑结构,8051,有,4,个,8,位并行,I/O,端口，记做,P0,、,P1,、,P2,和,P3,。这四个口都是准双向的,I/O,口，共占有,32,条管脚，每一条,I/O,线都能独立的用作输入或输出。,一、,PO,口（,I/O,、总线）,二、,P1,口（,I/O,口）,三、,P2,口（,I/O,口、总线）,四、,P3,口（,I/O,口、复用功能）,五、,I/O,口的,“,读修改写,”,操作,从,P0,P3,口的逻辑电路分析可知，读一个端口的数据有两类：一类是读引脚电平的，另一类是读锁存器的。,“,读修改写,”,指令是为了避免误读引脚电平,（见表,2-8,列出的指令）。,例如，,ANL P1,A ;,逻辑与指令,.,CPL P2.0 ;,取反,INC P3 ;P3,的内容增,1,.,2.5,单片机的工作时序及时钟电路,一、几个概念,振荡频率,-,晶振的频率；,机器周期,-,包含,12,个振荡脉冲，即机器周期就是振荡（频率）脉冲的,12,分频，显然，如果使用,6MHz,的时钟频率，一个机器周期就是,2s,，而如使用,12MHz,的时钟频率，一个机器周期就是,1s,。,指令周期,-,执行一条指令所需要的时间称为指令周期。指令有单字节、双字节和三字节之分，所以它们的指令周期也不相同。,二、,典型时序,（看教材,34,36,页）,三、,MCS-51,单片机的时钟电路,(,见教材：,37,页）,三、,MCS-51,单片机的复位及省电方式,（见教材：,37,41,页,),复位方式,复位的输入引脚是,RST,，高电平有效（非,TTL,电平）。,复位后，除了,I/O,口、,SP,、,SBUF,寄存器外，其余,SFR,全部,清零，但片内,SRAM,中的数据不受影响,。单片机复位后特,殊功能寄存器初值见表,2-9,所示。,注意，复位后：,“,SP=07H,”,复位电路,省电方式,采用低功耗的,CHMOS,工艺的单片机，不仅本身消耗功,耗低，还有两种省电方式：,待机方式和掉电方式,。,正常工作时电流,:10mA,25mA;,待机方式时电流,:1.5mA,5mA;,掉电方式时电流,:5,A,50,A,。,(,通过软件设置,),例如，,ORL PCON,，,01H;,进入待机方式,ORL PCON,，,02H;,进入掉电方式,退出待机方式是中断或复位,退出掉电方式的唯一途径是,硬件复位,