Q第二章单片机的基本结构 ◆第一节MCS-51单片机的性能及结构 ◆第二节单片机的存储器结构 ◆第三节AT89与P89C5系列单片机 ◆第四节单片机的工作方式
第二章 单片机的基本结构 第一节 MCS-51单片机的性能及结构 第二节 单片机的存储器结构 第三节 AT89与P89C5系列单片机 第四节 单片机的工作方式
Q第一节MCS-51单片机的性能及结构 ◆第一节MCS-51单片机的性能及结构 MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量 I/O口功能、系统扩展能力、指令系统 引脚等都基本相同。在制造技术上, MCS-51系列单片机按两种工艺生产 种是HMOS工艺,即高密度短沟道MOS 工艺。另一种是 CHMOS工艺,即互补金 属氧化物的HMOS工艺生产
第一节 MCS-51单片机的性能及结构 第一节 MCS-51单片机的性能及结构 MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量、 I/O口功能、系统扩展能力、指令系统、 引脚等都基本相同。在制造技术上， MCS-51系列单片机按两种工艺生产。一 种是HMOS工艺，即高密度短沟道MOS 工艺。另一种是CHMOS工艺，即互补金 属氧化物的HMOS工艺生产
◆在片内程序存储器的配置上,MCS-51系 列单片机有三种形式,即片内无程序存 储器、有掩膜程序存储器ROM、有可擦 除程序存储器 EPROM 在功能上,MCS-51系列单片机有基本型 和增强型两类,它们以芯片型号的末位 数字来区分。即“1”为基本型,“2”为 增强型。 ◆在MCS-51系列单片机中,我们以8051为 例,来介绍其结构及功能。8051单片机 的内部功能框图如图2-1所示
在片内程序存储器的配置上，MCS-51系 列单片机有三种形式，即片内无程序存 储器、有掩膜程序存储器ROM、有可擦 除程序存储器EPROM。 在功能上，MCS-51系列单片机有基本型 和增强型两类，它们以芯片型号的末位 数字来区分。即“1”为基本型，“2”为 增强型。 在MCS-51系列单片机中，我们以8051为 例，来介绍其结构及功能。8051单片机 的内部功能框图如图2-1所示
◆8051单片机结构功能框图 外时钟源 外部事件计数 振荡器和程序存储器[数据存储器2×16位定 时序Osc4 KB ROM」236 RAM/SFI时器/计数器 8051 CPU 内中断64KB总线 可编程I/O 可编程全 扩展控制器 双工串行口 外中断 控制 并行口 串行通讯
8051单片机结构功能框图
◆1.中央处理器CPU8051中央处理器由运算 口口 控制器和控制逻辑组成,其中还包括中断 系统与部分特殊功能寄存器。 (1)运算器包括一个可进行8位算术运算 和逻辑运算的ALU单元,8位的暂存器TMP1和暂 存器TMP2,8位累加器ACC,8位寄存器B和程序 状态寄存器PSW ◆(2)控制器包括程序计数器PC、指令寄 存器IR、指令译码器ID、振荡和定时电路等部 分 ◆2.存储器 ◆(1)程序存储器ROM8051及8751片内均有 4KB字节容量的程序存储器,地址0000HI开始 用于存放程序和表格常数,8031片内无ROM, 使用时要进行片外扩展
1．中央处理器CPU 8051中央处理器由运算 器、控制器和控制逻辑组成，其中还包括中断 系统与部分特殊功能寄存器。 （1）运算器 包括一个可进行8位算术运算 和逻辑运算的ALU单元，8位的暂存器TMP1和暂 存器TMP2，8位累加器ACC，8位寄存器B和程序 状态寄存器PSW。 （2）控制器 包括程序计数器PC、指令寄 存器IR、指令译码器ID、振荡和定时电路等部 分。 2．存储器 （1）程序存储器ROM 8051及8751片内均有 4KB字节容量的程序存储器，地址0000H开始， 用于存放程序和表格常数，8031片内无ROM， 使用时要进行片外扩展
◆(2)数据存储器RAM8051/8031/8751 片内数据存储器均为128B,地址为0OH 7HH,用于存放运算的中间结果、数据暂 存及数据缓冲等 ◆3.I/0接口8051有四个8位并行接口, 即PO~P3,它们是双向端口,可用于输 入也可用于输出,每个端口各有8条I/O 口线 MCS-51单片机的引脚 ◆MCS-51单片机大多是40条引脚的双列直 插式器件,图2-2为MCS-51的40引脚配置 图
（2）数据存储器RAM 8051/8031/8751 片内数据存储器均为128B，地址为00H～ 7FH，用于存放运算的中间结果、数据暂 存及数据缓冲等。 3．I/O接口 8051有四个8位并行接口， 即P0～P3，它们是双向端口，可用于输 入也可用于输出，每个端口各有8条I/O 口线。 二、MCS-51单片机的引脚 MCS-51单片机大多是40条引脚的双列直 插式器件，图2-2为MCS-51的40引脚配置 图
◆MCS-51引脚配置图 P10日1 40 Vcc P11日2 39P00(AD0) P123 38P0.l(AD1) P13d4 37P02(AD2 P14日5 36P03AD3 P1546 35P04AD4) P1.67 34pP0(AD5) P178 33P0(AD6 RST/VPD9 32P0(AD7 RXD)P30可10 31F EA/VpP (TXD)P3.1 30F ALE/PROG ①NToP32 29F PSEN (INm)P3313 28P7(A15 TO)P3. 4 27hP2(A14) (TI)P3.5 26BP2(A13) (WR)P3.6=16 25P24(A12 RD)P37中17 24}P23(Al XTAL2 =18 23P22(A10) XTAL1 E19 22P2l(A9) GND E20 21PA8)
MCS-51引脚配置图
◆(-)时钟电路引脚 ◆1.内时钟方式 ◆如图所示,XTAL1接地,ⅪTAL2接外部振荡 19xTALI CIT3OPF12MH ↓↑品中 8051 0,1H 2 18 XTAL2 (a)内时钟方式
(一) 时钟电路引脚 1．内时钟方式 如图所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡 器
◆2.外时钟方式如图所示,XTAL1接地 XTAL2接外部振荡器。由于XTAL2端的电平不是TT 电平,故接一个上拉电阻。外部振荡器的频率应 低于12MHZ。 +5V OC门 外部 18XTAL2 振荡源 805l 19 XTALI (b)外时钟方式
2．外时钟方式 如图所示，XTAL1接地， XTAL2接外部振荡器。由于XTAL2端的电平不是TTL 电平，故接一个上拉电阻。外部振荡器的频率应 低于12MHZ
◆(二)控制信号引脚 ◆1.RST/Vp(9脚)复位信号复位/备用电 源引脚。RST是复位信号输入端,高电平有效。 时钟电路工作后,在此引脚上连续出现两个机 器周期的高电平,就可以完成复位操作。同 引脚的Vp是备用电源输入端(即V接+5V备 用电源)。在VCC掉电时,为保证RAM中的信 息不丢失,可使用此引脚完成掉电保护功能。 ◆2.ALE/(30脚)地址锁存信号当CPU 访问片外存储器时,ALE用于锁存PO口输出的 低8位地址信息到片外地址锁存器。之后,PO 口作地址/数据复用口,PO口的信息究竟是地址 还是数据完全由ALE来判别,ALE高电平期间 P0口出现的是地址信息,ALE下降沿到来时, P0口上的地址信息被锁存,在ALE低电平期间 P0口上出现指令和数据信息
（二）控制信号引脚 1．RST/VPD（9脚）复位信号 复位/备用电 源引脚。RST是复位信号输入端，高电平有效。 时钟电路工作后，在此引脚上连续出现两个机 器周期的高电平，就可以完成复位操作。同一 引脚的VPD是备用电源输入端（即VPD接+5V备 用电源）。在VCC掉电时，为保证RAM中的信 息不丢失，可使用此引脚完成掉电保护功能。 2．ALE/ (30脚）地址锁存信号 当CPU 访问片外存储器时，ALE用于锁存P0口输出的 低8位地址信息到片外地址锁存器。之后，P0 口作地址/数据复用口，P0口的信息究竟是地址 还是数据完全由ALE来判别，ALE高电平期间， P0口出现的是地址信息，ALE下降沿到来时， P0口上的地址信息被锁存，在ALE低电平期间 P0口上出现指令和数据信息。 PROG