弗原創IT教育中心 第6讲单片机内部结构和工作原理 本章要点 80C51系列单片机内部结构 外部引脚功能 存储空间配置和功能 片内RAM结构和功能 特殊功能寄存器的用途和功能 程序计数器PC的作用和基本工作方式 I/0端口结构、工作原理及功能 时钟和时序 复位电路、复位条件和复位后状态 低功耗工作方式的作用和进入退出的方法
第6讲 单片机内部结构和工作原理 本章要点 单片机内部结构和工作原理 80C51系列单片机内部结构 系列单片机内部结构 外部引脚功能 存储空间配置和功能 存储空间配置和功能 片内RAM结构和功能 特殊功能寄存器的用途和功能 特殊功能寄存器的用途和功能 程序计数器PC的作用和基本工作方式 的作用和基本工作方式 I/O端口结构、工作原理及功能 端口结构、工作原理及功能 时钟和时序 复位电路、复位条件和复位后状态 复位电路、复位条件和复位后状态 低功耗工作方式的作用和进入退出的方法 低功耗工作方式的作用和进入退出的方法
弗原創IT教育中心 6-1内部结构和引脚功能 6.1.1内部结构 外时钟源 外部事件计数 振荡器和时序 程序存储器 数据存储器 2×16位 OSC 4KB ROM 256B RAM/SFR 定时/计数器 8C51 CPU 内中断 64KB总线 可编程I/0口 可编程全双工 扩展控制器 串行口 外中断 控制 并行口 串行通信
6 -1 内部结构和引脚功能 内部结构和引脚功能 6.1.1 内部结构
弗原創IT教育中心 MCS-51单片机基本特性 ◆8位的CPU,片内有振荡器和时钟电路,工作频率为 1-12MHz(Atmel 89Cxx *0-24MHz) ◆片内有128/256字节RAM ◆片内有0K/4K/8K字节程序存储器ROM ◆可寻址片外64K字节数据存储器RAM ◆可寻址片外64K字节程序存储器ROM ◆片内21/26个特殊功能寄存器(SFR) ◆4个8位的并行I/0口(PI0) ◆1个全双工串行口(SI0/UART ◆2/3个16位定时器/计数器(TMER/ COUNTER) ◆可处理5/6个中断源,两级中断优先级 ◆内置1个布尔处理器和1个布尔累加器(Cy) ◆MCS-51指令集含111条指令
MCS-51单片机基本特性 ♦8 位的 CPU， 片内有振荡器和时钟电路,工作频率为 1～12MHz（Atmel 89Cxx为0～24MHz） ♦片内有 128/256字节 RAM ♦片内有 0K/4K/8K字节 程序存储器ROM ♦可寻址片外 64K字节 数据存储器RAM ♦可寻址片外 64K字节 程序存储器ROM ♦片内 21/26个 特殊功能寄存器（SFR） ♦4个8位 的并行I/O口（PIO） ♦1个 全双工串行口（SIO/UART） ♦2/3个16位 定时器/计数器（TIMER/COUNTER） ♦可处理 5/6个中断源，两级中断优先级 ♦内置1个布尔处理器和1个布尔累加器（Cy） ♦MCS-51指令集含 111条指令
弗原創IT教育中心 MCS-51系列单片机配置一览表 片内存储器(字节) 中 系列 定时器并行串 片内ROM 片内 计数器1/010断 无 有ROM有 EPROM RAM 源 80518751 8031 MCS-51 80C5187C51 子系列 80C31 字节2164x8位 (4K字节)(4K字节) Intel 8032 80528752 子系列8C32/805287C52/256 MCS-52 字芳/3x164x8位1 (8K字节)(8K字节) 1051(1K)/2051(2K)/4051(4K) ATEML 128 15 (20条引脚DIP封装) 89C系列 (常用型) 89c51(43/89c52(83|128/ 2/3 32 (40条引脚DIP封装) 256 注意:今后将会经常提到 ATMEL的AT892051/51/52等MCU
MCS-51系列单片机配置一览表 片内存储器（字节） 片内ROM 无 有ROM 有EPROM 片内 RAM 8051 80C51 (4K字节) 8751 87C51 (4K字节) 128 字节 2x16 4x8 位 1 5 定时器 计数器 并行 I/O 串行 I/O 中 断 源 Intel MCS -51 子系列 8031 80C31 Intel MCS -52 子系列 8032 80C32 8052 80C52 (8K字节) 8752 87C52 (8K字节) 256 字节 3x16 4x8 位 1 6 系列 128 2 15 1 5 1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K) 1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K) （20条引脚DIP封装） 2/3 32 1 5/6 128/ 256 89C51(4K)/ 89C52(8K) 89C51(4K)/ 89C52(8K) （40条引脚DIP封装） ATEML 89C系列 (常用型) 注意：今后将会经常提到ATMEL的AT89S2051/51/52等MCU！
单片机的引脚定义 从一片集成电路的角度去认识单片机 6.1.2引脚功能 冷80个到引脚双排直插DP封装大致可分为类:电源、时钟、 制和I/O引脚。 P1.0 40V P1.1 39P0.0 v: 38}P0.1 P1.3 XTAL1 Po口 P1.4 36P0.3 地址数据总线 P1.5 35P0.4 XTALZ P1.7 FsT/Vm→80c5132P0.7 RSTJVPD 8C51 FDF3.010 EAJVPP EAJVPP TXD/F3.1-11 30HALE/PROG 地址总线 P2口 PSER INTO/P3. 2 TIP3.3-13 To/P3.4-14 T1/P3.5 26P2.5 WR/P3.6-16 25-P2.4 K/P3.7-17 24P2.3 1口 功P3日 TALI 18 23P2.2 XTALZ vss-20 21P2.0
单片机的引脚定义 6.1.2 引脚功能 40个引脚双排直插DIP封装,大致可分为4类：电源、时钟、 控制和I/O引脚。 从一片集成电路的角度去认识单片机
弗原創IT教育中心 单片机的引脚(晶振端) 1.电源:()Vc-芯片电源,接+5V/3.3V/2.7V; (2)Vss-接地端; 2.时钟:XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和 输出端。 通常外接一个 也可以由XTAL1端接 晶振两个电容 入外部时钟,此时应 将XTAL2接地: XTAL1 外部时钟 XTAL1 XTAL2 XTAL2 15~45pfx 1~12MHz(MCS-51) 0-24MHz (Atme1-89C)
单片机的引脚（晶振端） ⒈ 电源: ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V/3.3V/2.7V； ⑵ VSS - 接地端； ⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和 输出端。 15～45pfx2 1～12MHz（MCS-51） 0～24MHz（Atmel-89C） XTAL1 XTAL2 也可以由 XTAL1端接 入外部时钟，此时应 将 XTAL2接地： XTAL2 XTAL1 外部时钟 通常外接一个 晶振两个电容
弗原創IT教育中心 3.控制线:控制线共有根, (1)ALE/PROG:地址锁存允许/片内 EPROM编程脉冲 ①ALE功能:用来锁存P0口送出的低8位地址 ②PR0G功能:片内有 EPROM的芯片,在 EPROM编 程期间,此引脚输入编程脉冲。 (2)PSEN:外ROM读选通信号。 (3)RST/P:复位/备用电源。 ①RST( Reset)功能:复位信号输入端。 ②WP功能:在Vcc掉电情况下,接备用电源
⒊ 控制线:控制线共有4根， ⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 ② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编 程期间，此引脚输入编程脉冲。 ⑵ PSEN:外ROM读选通信号。 ⑶ RST/VPD:复位/备用电源。 ① RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源
弗原創IT教育中心 单片机的引脚(PSEN端) PSEN:寻址外部程序存储器时选通外部EPOM的 读控制端(OE)低有效。 EPROM D0-D7 P0.0-P0.7 8D 8Q A0-A7 ALE EA9 OE PSEN OE CE P2.0-P2.4 A8-A12 单片机 锁存器 74LS373 EPROM
P0.0-P0.7 ALE PSEN P2.0-P2.4 8D 8Q OE A8-A12 A0-A7 D0-D7 G EA OE CE 单片机的引脚（PSEN端） PSEN：寻址外部程序存储器时选通外部EPROM的 读控制端（OE）低有效。 EPROM 锁存器 74LS373 单片机 EPROM
弗原創IT教育中心 (4)EA/Vpp:内外ROM选择片内 EPROM编程电源。 ①EA功能:内外ROM选择端。 >80C51单片机ROM寻址范围为64KB,其中4KB在片 内,60KB在片外(80C31芯片无内ROM,全部在片外)。 >当EA保持高电平时,先访问内ROM,但当PC(程序 计数器)值超过4KB( OFFFH时,将自动转向执行外ROM 中的程序。 当EA保持低电平时,则只访问外ROM,不管芯片 内有否内ROM。对80C31芯片,片内无ROM,因此EA必 须接地。 ②pp功能:片内有 EPROM的芯片,在 EPROM编程 期间,施加编程电源vpp
⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ① EA功能：内外ROM选择端。 ¾ 80C51单片机ROM寻址范围为64KB，其中4KB在片 内，60KB在片外(80C31芯片无内ROM，全部在片外)。 ¾ 当EA保持高电平时，先访问内ROM，但当PC(程序 计数器)值超过4KB(0FFFH)时，将自动转向执行外ROM 中的程序。 ¾ 当EA保持低电平时，则只访问外ROM，不管芯片 内有否内ROM。对80C31芯片，片内无ROM，因此EA必 须接地。 ② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程 期间，施加编程电源Vpp
弗原創IT教育中心 4.I/0线 80C51共有4个8位并行I/O端口:P0、P1、P2、 P3口,共32个引脚。P3口还具有第二功能,用于特殊 信号输入输出和控制信号(属控制总线) P3.0 RXD:串行口输入端; P3.1 TXD:串行口输出端; P3.2 HF0:外部中断0请求输入端; P3.3 INT1:外部中断1请求输入端; P3.4 T0:定时/计数器0外部信号输入端 P3.5 T1:定时/计数器1外部信号输入端 P3.6 wR:外RAM写选通信号输出端; P3.7 :外RAM读选通信号输出端
⒋ I/O 线 80C51共有 4 个 8位并行I/O端口：P0 、P1 、P2 、 P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊 口还具有第二功能，用于特殊 信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 P3.0 —— RXD：串行口输入端； P3.1 —— TXD：串行口输出端； P3.2 —— INT0：外部中断0请求输入端； P3.3 —— INT1：外部中断1请求输入端； P3.4 —— T0：定时/计数器0外部信号输入端； P3.5 —— T1：定时/计数器1外部信号输入端； P3.6 —— WR：外RAM写选通信号输出端； P3.7 —— RD：外RAM读选通信号输出端