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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,*,1,.2,单片机的内部结构与外部引脚,80C51,的内部结构,80C51,的外部引脚及功能,主要内容：,一、,80C51,单片机的内部结构,MCS-51,单片机的典型芯片是80,31,、80,51,、87,51,。,8051内部有4,KB ROM，8751,内部有4,KB EPROM，8031,内部无,ROM；,除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。,本课程以80,C51,为例，说明本系列单片机的内部组成及信号引脚。,80,C51,单片机的基本组成请参见图示。下面介绍各部分的基本情况。,80C51,单片机内部结构框图,时钟电路,SFR,和,RAM,ROM,CPU,定时,/,计数器,并行端口,中断系统,串行端口,系 统 总 线,时钟源,T,0,T,1,P0,P1,P2,P3,TXD RXD,INT,0,INT,1,1、中央处理器（,CPU）,中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。,CPU,由运算器、控制器组成，其中运算器包括,ALU,，位处理器，,ACC,，,B,寄存器，暂存器，,PSW,（程序状态字）寄存器等。,控制器包括指令指针寄存器，指令寄存器，译码器，信息传送控制部件等。,MCS-51,的,CPU,能处理8位二进制数或代码。,2、,80C51,内部存储器,内部,RAM,：存放可读写的数据,80C51,芯片中共有,256个,RAM,单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部,RAM。,80C51,的内部,存储器包括,内部数据存储器（,RAM,）,内部程序存储器（,ROM,）,内部,ROM,：存放程序、常数和固定的表格。,80C51,共有,4,KB,掩膜,ROM,，,用于存放程序、原始数据或表格，因此，称之为程序存储器，简称内部,ROM。,3,、定时与中断系统,（,1,）定时系统,80,C51,共有,两个16位,的定时/计数器，以实现定时控制或对外部事件的计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。,（,2,）中断系统,80,C51,共有,5,个中断源,，分别为,2,个外部中断源，,2,个定时中断源，,1,个串行口中断源，而且可以分为高、低两个级别。,4,、,I/O,口,80C51,共有,4个8位的并行,I/O,口,（,P0、P1、P2、P3），,可以实现数据的并行输入/输出,。,此外，还有,一个全双工的串行口,可以实现数据的串行传送。,5,、时钟电路,80C51,芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频率一般为,6,MHz,和12,MHz。,二、,80C51,单片机的外部引脚及功能,80C51,单片机共有,40,个信号引脚,，有两种封装形式：,双列直插式封装：每侧,20,个，共,40,个引脚,方形封装：每侧,11,个，共,44,个引脚，其中,4,个是不连线的,80C51,的,40,个引脚按功能分别为：,电源引脚,2,根,外接晶体引脚,2,根,控制引脚,4,根,输入,/,输出引脚,32,根,80C51,引脚图,80C51,1,、主电源引脚（,2,根）：,Vss,和,Vcc,Vss,：接地端,Vcc,：电源端，接,+5V,2,、外接晶体引脚（,2,根）：,XTAL,1,和,XTAL,2,XTAL,1,：接外部晶体的一个引脚。对单片机内部而言，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器（时钟）时，对,HMOS,型工艺的单片机，此引脚应接地；对,CHMOS,型而言，此引脚作为时钟输入端（驱动端）。,(,一,),信号引脚功能介绍,XTAL,2,：接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器（时钟）时，对,HMOS,型单片机而言，该引脚作为时钟输入端；对,CHMOS,型而言，此引脚悬浮。,3,、控制引脚（,4,根）：,ALE,RST:,复位信号引脚。当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与,VSS,之间连接一个约,8.2K,下拉电阻，与,VCC,引脚之间连接一个约,10uF,的电容，以保证可靠的复位。,RST,ALE,：地址锁存允许信号。,当访问外部存储器时，,ALE,（允许地址锁存）的输,出用于锁存地址的低,8,位字节。即使不访问外部存,储器，,ALE,端仍以不变的频率周期性地出现脉冲信,号，此频率为振荡频率的,1/6,。因此，它可用作对,外输出的时钟，或用于定时的目的。,：外部程序存储器的读选通信号。,在读外部,ROM,时，有效（低电平），以实现对外,部程序存储器的读操作。,：访问程序存储器选择控制信号。,当信号接低电平时，对,ROM,的读操作限定在外部,程序存储器；,当接高电平时，对,ROM,的读操作是从内部开始，,PC,值超出内部,ROM,的容量时（,51,系列为,0FFFH,，,52,系列为,1FFFH,），将自动转向外部程序存储器继,续执行。,3,、输入输出引脚（,32,根）：,P0.0P0.7,P1.0P1.7,P2.0P2.7,P3.0P3.7,P0.0P0.7,：,P0,口的,8,位双向,I/O,口线。,P0,口是一个,8,位漏极开路的双向,I/O,口。在访问外部,存储器时，它是分时多路转换的地址（低,8,位）和,数据总线，,P0,口常用作此方式。在外部没有存储器,时，它作为并行,I/O,口使用，但需外接上拉电阻。,它的带负载能力为,8,个,LSTTL,门电路。,P1.0P1.7,：,P1,口的,8,位准双向,I/O,口线。,P1,口是一个带内部上拉电阻的,8,位准双向,I/O,口，它,通常用作通用,I/O,口，能带动,4,个,LSTTL,门。,P2.0P2.7,：,P2,口的,8,位准双向,I/O,口线。,P2,口是一个带有内部上拉电阻的,8,位准双向,I/O,口。,在访问外部存储器时，它送出地址的高,8,位。在没,有外部存储器时，也可作为通用,I/O,口使用。可带,动,4,个,LSTTL,门。,P3.0P3.7,：,P3,口的,8,位准双向,I/O,口线。,P3,口是一个带有内部上拉电阻的,8,位准双向,I/O,口。,作为通用,I/O,时与,P1,相同。在,MCS51,中，,P3,口的,8,根口线还具有第二功能。,(,二,),引脚的第二功能,由于工艺及标准化等方面的原因，芯片的引脚数,目是有限的。如,MCS51,系列把引脚数目限定为,40,条，但单片机为实现其功能所需要的信号数目都,远远超过此数，因此就出现了需要与可能的矛盾。,为了解决这个矛盾，给一些信号赋以双重功能。如,果把前述信号定义为第一功能的话，则根据需要再,定义的信号就是第二功能。下面就来介绍某些信号,引脚的第二功能。,1,、,P3,口线的第二功能,P3,口的第一功能就是用作通用,I/O,口，第二功能,见下表。,P,3,口的第二功能表,2,、,EPROM,存储器程序固化时所需要的信号,对于内部有,EPROM,的单片机（如,8751,）而言，为,写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这,些信号也是由信号引脚以第二功能的形式提供。,即：,编程脉冲：,ALE/PROG(30),编程电压引脚,:,3,、备用电源的引入,当电源发生故障，电压降到下限值时，备用电源经,RST/VPD(9),向内部,RAM,供电，使信息不会丢失。,思考,一个引脚的两种功能作用会不会发生冲突？,不会的。对,9,，,31,，,30,等引脚而言，第一功能,与第二功能是单片机在不同工作方式下的信号，不,会出现冲突；对,P3,口而言，在实际应用中，都是先,按需要选用第二功能信号，此时该信号线就不能再,作通用,I/O,使用了，剩下的口线才可作为通用,I/O,口,使用。,答案：,本节小结,80C51,的内部结构,80C51,的外部引脚及功能,引脚的第一功能,引脚的第二功能,
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