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,*,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,*,*,*,单片微型计算机原理与接口技术,单片微型计算机原理与接口技术单片微型计算机原理与接口技术第二章,MCS-51,单片机的硬件结构,1,2021/2/21,第二章,MCS-51,单片机的硬件结构,2,2021/2/21,2.1 MCS-51,单片机的组成及工作原理,2.2,存 储 器,3,2021/2/21,2.1.2 MCS-51,单片机的引脚功能,2.1.1 MCS-51,单片机的结构与特点,2.1.3,振荡器、时钟电路和,CPU,时序,2.1.5,复位和低功耗操作,2.1.4,并 行,I/O,端口,4,2021/2/21,2.1.1 MCS-51,单片机的结构与特点,1,、,MCS-51,单片机的基本组成,5,2021/2/21,单片机内部包含了下列几个部件：,一个,8,位,CPU,一个片内振荡器及时钟电路,4K,字节程序存储器,128,字节数据存储器,两个,16,位定时器,/,计数器,一个可编程全双工串行口,四个,8,位可编程并行,I/O,端口,64K,字节外部数据存储器和,64K,字节程序存储器扩展控制电路,五个中断源；两个优先级嵌套中断结构,6,2021/2/21,2,、,MCS-51,单片机处理器及内部结构,7,2021/2/21,8,2021/2/21,1.,运算器,2.,程序计数器,PC 3.,指令寄存器,4.,工作寄存器区,5.,专用寄存器区,6.,堆栈,7,标志寄存,9,2021/2/21,3,、,MCS-51,单片机系列,10,2021/2/21,2.1.2 MCS-51,单片机的引脚功能,11,2021/2/21,1,、主电源引脚：,Vcc,和,Vss2,、外接晶体引脚,XTAL1,和,XTAL23,、控制或其它电源复用引脚,RST/V,PD,、,ALE/,PROG,、,PSEN,、,EA,/V,PP,4,、,输入,/,输出引脚,P0.0,P0.7,、,P1.0,P1.7,、,P2.0,P2.7,、,P3.0,P3.7,12,2021/2/21,（,1,）,P0.0,P0.7,P0,是一个,8,位漏极开路型双向,I/O,口。
在访问外部存储器时可作为,地址（低,8,位）,/,数据分时复用总线使用,作为地址,/,数据分时复用总线时，在访问存储器期间它能激活内部的上拉电阻，此时,P0,成为一个双向口在,EPROM,型单片机编程时，,P0,接收指令，而在验证程序时，则输出指令验证时，要求外接上拉电阻P0,能以吸收电流的方式驱动,8,个,LSTTL,电路13,2021/2/21,（,2,）,P1.0,P1.7,（,1,8,）,P1,是一个内部带上拉电阻的,8,位准双向,I/O,口在对,EPROM,型单片机编程和验证程序时，它接收低,8,位地址P1,能驱动（吸收或输出电流）,4,个,LSTTL,电路3,）,P2.0,P2.7,（,21,28,）,P2,是一个内部带上拉电阻的,8,位准双向,I/O,口在访问外部存储器时，它送出,高,8,位地址,在对,EPROM,型单片机编程和程序验证期间，它接收高,8,位地址P2,可以驱动（吸收或输出电流）,4,个,LSTTL,电路14,2021/2/21,（,4,）,P3.0,P3.7,（,10,17,）,P3,内部带上拉电阻的,8,位准双向,I/O,口P3,能驱动（吸收或输出电流）,4,个,LSTTL,电路，,P3,每个引脚分别具有第二功能。
15,2021/2/21,P3,各口线的第二功能,口线 第二功能,P3.0 RXD,（串行口输入）,P3.1 TXD,（串行口输出）,P3.2 INT0,（外部中断,0,外部输入）,P3.3 INT1,（外部中断,1,外部输入）,P3.4 T0,（定时器,/,计数器,0,外部输入）,P3.5 T1,（定时器,/,计数器,1,外部输入）,P3.6 WR,（外部数据存储器写选通）,P3.7 RD,（外部数据存储器读选通）,16,2021/2/21,2.1.3,振荡器、时钟电路和,CPU,时序,1,、,振荡器、时钟电路,17,2021/2/21,石英晶体可以在,1.2,至,12,之间选择，外接电容的值虽然没有严格的要求采用外部振荡器来产生时钟18,2021/2/21,2,、,CPU,时序,19,2021/2/21,2.1.4,并 行,I/O,端口,1,、,P0,口,20,2021/2/21,2,、,P1,口,21,2021/2/21,3,、,P2,口,22,2021/2/21,4,、,P3,口,23,2021/2/21,2.1.5,复位和低功耗操作,1,、复位,硬件,复位电路,24,2021/2/21,寄存器 内容 寄存器 内容,PC 0000H TH0 00H,ACC 00H TL0 00H,B 00H TH1 00H,PSW 00H TL1 00H,SP 07H TH2 00H,DPTR 0000H TL2 00H,P0,P3 0FFH RLDH 00H,IP 000000B RLDL 00H,IE 0000000B SCON 00H,TMOD 00H SBUF,不确定,TCON 00H PCON 00000B,25,2021/2/21,2,、低功耗操作,（,1,）待机方式,（,2,）,掉电方式,26,2021/2/21,2.2,存 储 器,2.2.1,半导体存储器,一、只读存储器,ROM,掩膜编程的,ROM,现场编程,ROM,（,PROM,）可改写的现场编程,ROM,（,EPROM,）,EPROM,又可分为两种，即用紫外线擦除的,EPROM,，简称,UV,EPROM,（,Ultraviolet-Erasable Programmable ROM,）。
另一种为电擦除的,EPROM,，简称,EEPROM,（,Electrically Erasable Programmable Rom,）二、随机存取存储器,RAM,静态,RAM,动态,RAM,27,2021/2/21,2.2.2 MCS-51,单片机存储器的配置和组织,从物理地址空间分析，,MCS,51,有,4,个存储器空间：片内程序存储器和片外程序存储器以及片内数据存储器和片外数据存储器从逻辑地址空间分析，,MCS,51,有,3,个存储器空间：片内外统一的,64KB,的程序存储器地址空间，,256B,（对,51,子系列）或,384B,（对,52,子系列）的内部数据存储器地址空间（其中,128B,的专用寄存器地址空间），以及,64KB,的外部数据存储器地址空间,28,2021/2/21,29,2021/2/21,1,、程序存储器,64KB,程序存储器中有,7,个单元具有特殊功能0000H,单元，,MCS-51,系统复位后程序计数器,PC,的内容为,0000H,，,中 断 源,入 口 地 址,外部中断,0,定时器,/,计数器,0,溢出中断,外部中断,1,定时器,/,计数器,1,溢出中断,串行口,*定时器,/,计数器,2,溢出或,T2EX,（,P1.1,）端负跳变时,0003H,000BH,0013H,001BH,0023H,002BH,30,2021/2/21,2,、内部数据存储器,内部数据存储器在物理上又可以分为,3,个不同的块：,00H,7FH,（,0,127,）单元组成的低,128,字节的,RAM,块；,80H,0FFH,（,128,255,）单元组成的高,128,字节的,RAM,块（仅为,52,子系列所有）；以及,80H,0FFH,（,128,255,）高,128,字节的专用寄存器块（,SFR,）。
在,51,子系列中，只有低,128,字节的,RAM,块和高,128,字节的专用寄存器块52,子系列中，高,128,字节的,RAM,块与专用寄存器块的地址是重合的究竟访问哪一块是通过不同的寻址方式加以区分访问高,128,字节,RAM,时采用寄存器间接寻址方式，访问,SFR,块时则只能采用直接寻址方式访问低,128,字节,RAM,时，两种寻址方式都可以采用31,2021/2/21,1.,内部,RAM,32,2021/2/21,33,2021/2/21,2.,专用寄存器,34,2021/2/21,35,2021/2/21,部份专用寄存器的功能,（,1,）程序计数器,PC,（,2,）累加器,ACC,（,3,）,B,寄存器,（,4,）程序状态字,PSW,36,2021/2/21,CY,（,PSW,7,）进位标志,AC,（,PSW,6,）辅助进位标志,F0,（,PSW,5,）标志,0,RS1,、,RS0,（,PSW,4,、,PSW,3,）寄存器区选择控制位,OV,（,PSW,2,）溢出标志,PSW,1,是保留位，未用,P,（,PSW,0,）奇偶标志,37,2021/2/21,（,5,）堆栈指针,SP,（,6,）数据指针,DPTR,（,7,）端口,P0,P3,专用寄存器,P0,、,P1,、,P2,、,P3,分别是,I/O,端口,P0,P3,的锁存器。
8,）串行数据缓冲器,SBUF,（,9,）定时器,/,计数器,TH0,，,TL0,，,TH1,，,TL1,，,TH2,，,TL2,（,10,）其它控制寄存器,IP,、,IE,、,TMOD,、,TCON,、,T2CON,、,SCON,和,PCON,38,2021/2/21,2.2.3,程序存储器的扩展,MCS,51,系统中，除了,8051/8751,内部驻留,4KB,的,ROM/EPROM,，,8052/8752,内部驻留,8KB,的,ROM/EPROM,外，其余型号的芯片内部均无程序存储器即使内部具有程序存储器的芯片其容量也很小，因此实际应用中就可以利用其能对外部,64KB,的程序存储器寻址的能力进行外部扩展程序存储器一、外扩,8KB,的,EPROM,39,2021/2/21,外扩,8KB,程序存储器,2764,（,EPROM,）硬件连接图,40,2021/2/21,EPROM,型号及容量,型 号,容 量,2716,2732,2764,27128,27256,27512,2KB,4KB,8KB,16KB,32KB,64KB,41,2021/2/21,8031,与,6264,的硬件连接图,2.2.4,数据存储器的扩展,42,2021/2/21,外部程序存储器的操作时序,43,2021/2/21,44,2021/2/21,8031,扩展,EEPROM 2864,硬件图,45,2021/2/21,谢谢,46,。