51单片机结构与工作原理.ppt

第二章 MCS-51单片机结构与工作原理
§2-1 MCS-51单片机内部结构
§2-2 MCS-51单片机外部引脚及功能, I/O 接口电路
§2-3 MCS-51的存储器结构
§2-4 MCS-51时序电路与时序
§2-5 MCS-51的工作方式和最小系统
§2-1 MCS-51单片机内部结构
一、MCS-51内部资源及特点
1、内部资源
MCS-51系列单片机的各种型号均是以8051为核心电路发展起来的。因此具有MCS-51的基本结构与软件特征。
8051内包括:
适于控制应用的8位CPU;
具有布尔处理(位处理)能力;
4KB程序存储器;
128B数据存储器
32根双向并可以按位寻址的I/O线
1个全双工串行口I/O线;
2个16位定时计数器器;
6源/5向量中断结构,具有两个优先级;
片内时钟振荡器
8051/8751:带有4KB ROM/EPROM
52子系列的RAM/ROM容量为:256B/8KB
2、性能特点
单片机为哈佛结构的计算机,除上述基本资源外,还具
有如下特点:
外部程序存储器:可扩展到64KB;
外部数据存储器:可扩展到64KB;
堆栈:最深128B/256B;
输入/ 输出口线:32根;
寄存器区:划出RAM中32B作为通用寄存器;
具有位寻址功能;
单一“+5V”电源;
系统时钟1~12 MHz,常用12MHz、 和 6MHz。
二、MCS-51单片机基本结构
内部结构简图如图2-1所示。
包括:CPU、存储器(ROM、RAM)、I/O接口等计算机的基本组成。
§2-2 MCS-51外部引脚及功能、I/O接口电路
一、外部引脚返回
MCS-51共40个引脚,大致可分为四类,其管脚分布如图2-2所示。
1)和VSS
VCC:40脚,电源端,+5V
VSS:20脚,接地端(GND)
  2)时钟电路引脚
XTAL1:19脚,外接晶振输入引脚。
XTAL2:18脚,外接晶振输出引脚。
  3)控制线引脚
共4根,其中3根为双功能
①RST/VPD :9脚,复位/备用电源。
RST---通过外接复位电路实现上电复位或按键复位。
VPD---可外接备用电源,掉电时向RAM供电。
②/VPP :31脚,内外ROM的选择/ EPROM编程电源。
=0:访问外部ROM;
=1:访问内部ROM;
PC值超过0FFFH(4KB)时,自动转向外ROM。
VPP ---在8751片内EPROM编程期间,为21V编程电源输入端。
③ALE/ :30脚,地址锁存允许/编程脉冲。
ALE---访问外ROM或RAM时,用来驱动地址锁存器锁存P0口
分时送出的低8位地址(下降沿有效)。
不访问外存储器时,该端以1/6时钟频率输出正脉冲,可用作为外部时钟。带8个LS型TTL门电路。--- 8751片内EPROM编程期间,此引脚输入编程脉冲。
 ④: 29脚,读外部ROM选通信号,即该脚有效时(上升沿),外ROM允许输出。每个机器周期2次有效。从内部ROM取指时不产生。可带8个LS型TTL门电路。
4)I/O引脚
P0口:~,39~32脚,外接存储器时作地址/数据分时
使用口线;不接外部存储器时,可用作为8位准双向
I/O口。
P1口:~,1~8脚,8位准双向I/O口。
P2口:~,21~28脚,8位准双向I/O口。外接存储器时
作为高8位地址总线。
P3口:~,10~17脚,8位准双向I/O口,出于芯片引脚
数的限制,P3口具有第二输出、输入功能。
二、I/O接口电路
1、I/O端口的内部结构及其特点
MCS-51单片机有4个8位并行I/O口,P0~P3,共32根口线。
每个端口都包括:锁存器(即SFR:P0-P3)、输出驱动器、
两个三态缓冲器以及控制电路。结构如图2-3所示。
1) P1口(90H)
特点:
(1)准双向口:作为I/O输入时,口锁存器必须置“1”,使T截止,输入信号通过“读引脚”三态缓冲器进入内部总线。
(2)内部有上拉电阻(20KΩ~40KΩ);
(3)CPU读P1口的二种情况:
①读P1口的锁存器状态值:“读─改─写”指令。
例ANL P1,#0FH;
②读P1口的引脚(外部输入)。例MOV A,P1;