第二章 51系列单片机结构原理.ppt

《单片机原理及应用》教学课件单片机原理及应用主讲教师:聂志刚******@gsau.《单片机原理及应用》教学课件有关本课程学****的几点建议:本课程是一门实践性、应用性很强的学科仅仅听懂还不够,重在培养动手能力硬件/软件同样重要、不可偏废硬件是框架,软件是内容本课程的前期基础课程是数字电路与微机原理这方面知识掌握得不够好的请自己补上预****听课、复****作业、实验环环都重要用科学的方法学****单片机原理及应用》教学课件典型单片机有MCS-51、MSP430、EM78、PIC、Motorola、AVR等。MCS-51为主流产品。MSP430为低功耗产品,功能较强。EM78为低功耗产品,价格较低。PIC为低电压、低功耗、大电流LCD驱动、低价格产品。Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一,品种全、选择余地大、新产品多。其特点是噪声低,抗干扰能力强,比较适合于工控领域及恶劣的环境。。AVR为高速、低功耗产品,支持ISP、IAP,I/O口驱动能力较强。 典型单片机性能概览《单片机原理及应用》 MCS-51单片机硬件结构及引脚MCS-51系列单片机都是以Intel公司最早的典型产品8051为核心,增加了一定的功能部件后构成的,因此,本章以8051为主介绍MCS-51系列单片机。 MCS-51单片机的内部结构MCS-51单片机的组成: CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器)、I/O口(串口、并口)、内部总线和中断系统等。组成框图如下:《单片机原理及应用》教学课件内部结构如下:《单片机原理及应用》教学课件组成:运算器、控制器。8051的CPU包含以下功能部件:(1)8位CPU。(2)布尔代数处理器,具有位寻址能力。(3)128B内部RAM数据存储器,21个专用寄存器。(4)4KB内部掩膜ROM程序存储器。(5)2个16位可编程定时器/计数器。(6)32个(4×8位)双向可独立寻址的I/O口。(7)1个全双工UART(异步串行通信口)。(8)5个中断源、两级中断优先级的中断控制器。(9)时钟电路,~12 MHz的时钟频率。(10)外部程序/数据存储器寻址空间均为64KB。(11)111条指令,大部分为单字节指令。(12)单一+5V电源供电,双列直插40引脚DIP封装。1. 中央处理器(CPU)《单片机原理及应用》教学课件(1)运算器组成:8位算术逻辑运算单元ALU(Arithmetic Logic Unit)、8位累加器A(Accumulator)、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW(Program Status Word)、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等。功能:完成算术运算和逻辑运算。(2)控制器组成:程序计数器PC(Program Counter)、指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(InstructionDecoder)、堆栈指针SP、数据指针DPTR、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路。功能:CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出,存放在IR中,ID对IR中的指令码进行译码,定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时,以产生执行本条指令所需的全部信号。《单片机原理及应用》教学课件MCS-51系列单片机配置一览表系列片内存储器(字节)定时器计数器并行I/O串行I/O中断源片内ROM 片内RAM无有ROM 有EPROMIntel51子系列8031 80C31 805180C51(4K字节)8751 87C51(4K字节)128字节 2x16 4x8位 1 5Intel52子系列8032 80C32 805280C52(8K字节)8752 87C52(8K字节)256字节3x16 4x8位 1 6ATEML89C系列(常用型)1051(1K)/2051(2K)/4051(4K)(20条引脚DIP封装)128 2 15 1 5 89C51(4K)/89C52(8K)(40条引脚DIP封装)128/256 2/3 32 1 5/6《单片机原理及应用》教学课件2. 存储器MCS-51的存储器可分为程序存储器和数据存储器,又有片内和片外之分。(1)程序存储器一般将只读存储器(ROM)用做程序存储器。可寻址空间为64KB,用于存放用户程序、数据和表格等信息。MCS-51单片机按程序存储器可分为内部无ROM型(如8031)和内部有ROM型(如8051)两种,连接时引脚有区别。程序存储器结构如右图所示:EA《单片机原理及应用》教学课件(2)数据存储器一般将随机存储器(RAM)用做数据存储器。可寻址空间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部分。片外RAM:最大范围