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1、单片机原理及应用课件单片机原理及应用课件(第第2 2讲讲)E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao2第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-1MCS-51单片机的总体结构单片机的总体结构 1.系列问题系列问题 2.内部结构内部结构 3.外部引脚外部引脚 4.总线图总线图2.1 总体结构总体结构E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao3第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-1总体结构总体结构系列问题系列问题n MCS-51MCS-51：基本型基本型 5151子系列子系
2、列(803180518751)(803180518751)增强型增强型 5252子系列子系列(803280528752)(803280528752)特殊型特殊型 C8051F MSC1210 P87C591C8051F MSC1210 P87C591n 所有的基础都是所有的基础都是基本型。基本型。n 主要讲主要讲AT89C51AT89C51，其他系列相似。，其他系列相似。E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao4第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-1总体结构总体结构内部结构内部结构单片机内部结构框图单片机内部结构框图E_mai
3、l:zht_ Author:Zhanghaitao5第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-1总体结构总体结构内部结构内部结构1 1个个个个8 8位的位的位的位的CPUCPU，1 1个布尔处理机，个布尔处理机，个布尔处理机，个布尔处理机，1 1个片内振荡器；个片内振荡器；个片内振荡器；个片内振荡器；128128个字节的片内个字节的片内个字节的片内个字节的片内RAMRAM；4K4K字节的片内字节的片内字节的片内字节的片内ROMROM程序存储器程序存储器程序存储器程序存储器(8031(8031无无无无)外部的外部的外部的外部的RAMRAM和和和和ROMR
4、OM的寻址范围为的寻址范围为的寻址范围为的寻址范围为64K64K2121个字节的专用寄存器个字节的专用寄存器个字节的专用寄存器个字节的专用寄存器4 4个个个个8 8位并行位并行位并行位并行I/OI/O口口口口 1 1个全双工的串行口个全双工的串行口个全双工的串行口个全双工的串行口2 2个个个个1616位的定时器位的定时器位的定时器位的定时器/计数器计数器计数器计数器5 5个中断源、个中断源、个中断源、个中断源、2 2个中断优先级个中断优先级个中断优先级个中断优先级111111 条指令。条指令。条指令。条指令。E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao6第第2 2章章 MCS-
5、51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-1总体结构总体结构外部引脚外部引脚E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao7第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-1总体结构总体结构总线图总线图E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao8第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-2微处理器微处理器(CPU)n微处理器又称为微处理器又称为CPUCPU，是单片机内部的核心是单片机内部的核心部件，它由部件，它由运算器运算器和和控制器控制器两大部分组成。两大部分组成。
6、n对对CPUCPU的使用就是对的使用就是对CPUCPU中的寄存器的使用。中的寄存器的使用。E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao9第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-2微处理器微处理器有关的寄存器有关的寄存器 累加器累加器累加器累加器 A A 地址地址E0HE0H，可位寻址，可位寻址E0HE7HE0HE7H 寄存器寄存器寄存器寄存器 B B 地址地址F0HF0H，可位寻址，可位寻址F0HF7HF0HF7H 程序状态字程序状态字程序状态字程序状态字 PSW PSW 地址地址D0HD0H，可位寻址，可位寻址D0HD7HD0HD7
7、H 布尔处理器布尔处理器布尔处理器布尔处理器 位处理指令集、存储器中的位地址空间及位处理指令集、存储器中的位地址空间及位处理指令集、存储器中的位地址空间及位处理指令集、存储器中的位地址空间及PSWPSW中中中中的进位标志的进位标志的进位标志的进位标志C C构成布尔处理器，可对直接寻址位进行位操作。构成布尔处理器，可对直接寻址位进行位操作。构成布尔处理器，可对直接寻址位进行位操作。构成布尔处理器，可对直接寻址位进行位操作。E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao10第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-2微处理器微处理器有关的寄存
8、器有关的寄存器程序计数器程序计数器 PCPC1616位，表示下一条要执行指令的地址，自动加位，表示下一条要执行指令的地址，自动加1 1，复位，复位后，后，PC=0000HPC=0000H 数据指针数据指针 DPTRDPTR1616位，主要用于存放地址，分为位，主要用于存放地址，分为DPHDPH，DPLDPL 堆栈指针堆栈指针 SPSP8 8为专用寄存器，用于存放栈顶的地址为专用寄存器，用于存放栈顶的地址E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao11第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-3存储器存储器从物理结构上可分为从物理结构上可
9、分为2 2部分：部分：n程序存储器程序存储器1.1.编址与访问编址与访问2.2.程序的程序的7 7个特殊入口地址个特殊入口地址 n数据存储器数据存储器1.1.编址与访问编址与访问2.2.片内数据存储器片内数据存储器3.3.特殊功能寄存器块特殊功能寄存器块E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao12第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-3存储器存储器程序存储器程序存储器 程序存储器程序存储器通常存放程序指令、常数及表格等，通常存放程序指令、常数及表格等，系统在运行过程中不能修改其中的数据。系统在运行过程中不能修改其中的数据。E_m
10、ail:zht_ Author:Zhanghaitao13第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-3存储器存储器程序存储器程序存储器1.编址与访问编址与访问E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao14第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-3存储器存储器程序存储器程序存储器1.1.复位复位 0000H0000H2.2.外部中断外部中断0 0003H0 0003H3.3.定时器定时器/计数器计数器0 0溢出溢出 000BH000BH4.4.外部中断外部中断1 0013H1 0013H5.5
11、.定时器定时器/计数器计数器1 1溢出溢出 001BH001BH6.6.串行口中断串行口中断 0023H0023H7.7.定时器定时器/计数器计数器2 2溢出溢出 002BH002BH2.2.程序的程序的6 6个特殊的入口地址个特殊的入口地址ORG 0000HORG 0000HAJMP ResetAJMP Reset0RG 0003H0RG 0003HAJMP Timer0AJMP Timer0ORG 0030HORG 0030HReset:Reset:MOV A,#10HMOV A,#10HADD A,#10HADD A,#10HAJMP$AJMP$Timer0:Timer0:ADDC A,
12、#10H ADDC A,#10HRETIRETI END ENDE_mail:zht_ Author:Zhanghaitao15第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-3存储器存储器数据存储器数据存储器 数据存储数据存储器器用于存放缓冲数据，且系统在运行用于存放缓冲数据，且系统在运行过程中可修改其中的数据。过程中可修改其中的数据。E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao16第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-3存储器存储器数据存储器数据存储器1.编址与访问编址与访问E_mail:zh
13、t_ Author:Zhanghaitao17第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-3存储器存储器数据存储器数据存储器2.2.片内数据存片内数据存片内数据存片内数据存储器储器储器储器E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao18第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-3存储器存储器数据存储器数据存储器00H00H1FH1FH 工作寄存器区工作寄存器区分分4 4个组，没组个组，没组8 8个寄存器，用个寄存器，用R0R7R0R7表示，使用那组表示，使用那组工作寄存器有程序状态字工作寄存器有程
14、序状态字PSWPSW中的中的RS0RS0和和RS1RS1来选择。来选择。20H20H2FH2FH 位寻址区位寻址区用于存储程序状态标志和位控制变量用于存储程序状态标志和位控制变量注意：位地址注意：位地址7FH7FH和字节地址和字节地址7FH7FH是两个不同的概念。是两个不同的概念。E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao19第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-3存储器存储器数据存储器数据存储器30H30H7FH 7FH 数据缓冲区数据缓冲区 对于对于5252，片内，片内ARMARM中字节地址为中字节地址为80H0FFH80H0
15、FFH的区域，的区域，只能通过间接寻址访问只能通过间接寻址访问堆栈：堆栈：1.1.片内片内RAMRAM、初始化时、初始化时SP=07HSP=07H 2.2.向上生长的向上生长的 3.3.一般程序的开始：一般程序的开始：MOV SPMOV SP，#60H#60HE_mail:zht_ Author:Zhanghaitao20第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-3存储器存储器数据存储器数据存储器特殊功能寄存器又称为特殊功能寄存器又称为特殊功能寄存器又称为特殊功能寄存器又称为专用寄存器专用寄存器专用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行专用于控制、管理片内
16、算术逻辑部件、并行专用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行专用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行I/OI/O口、口、口、口、串行串行串行串行I/OI/O口、定时器口、定时器口、定时器口、定时器/计数器、中断系统等功能模计数器、中断系统等功能模计数器、中断系统等功能模计数器、中断系统等功能模块的工作。块的工作。块的工作。块的工作。5151有有有有1818个共个共个共个共2121字节专用寄存器字节专用寄存器字节专用寄存器字节专用寄存器5252有有有有2121个共个共个共个共2626字节专用寄存器字节专用寄存器字节专用寄存器字节专用寄存器3.特殊功能寄存器特殊功能寄存器E_mail:zht_ Auth
17、or:Zhanghaitao21第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-4辅助电路及时序辅助电路及时序1.1.时钟电路时钟电路2.2.复位电路复位电路3.3.时序时序E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao22第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-4辅助电路及时序辅助电路及时序时钟电路时钟电路频率频率1.22.4MHz，典型，典型11.0592MHzE_mail:zht_ Author:Zhanghaitao23第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件
18、结构 2-4辅助电路及时序辅助电路及时序复位电路复位电路上电复位电路上电复位电路按键复位电路按键复位电路E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao24第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 2-4辅助电路及时序辅助电路及时序时序时序(1)(1)振荡周期振荡周期(2)(2)状态周期状态周期(3)(3)机器周期机器周期(4)(4)指令周期指令周期外部晶振的外部晶振的2 2分频是分频是MCS-51MCS-51单片机的内部单片机的内部时钟周时钟周期期，6 6个时钟周期个时钟周期构成了单片机的构成了单片机的1 1个机器周期个机器周期。E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao25第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 E_mail:zht_ Author:Zhanghaitao26第第2 2章章 MCS-51 MCS-51系列单片机硬件结构系列单片机硬件结构 结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！27