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《单片机原理及应用教程》第2章:单片机的组成与结构分析.ppt

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《单片机原理及应用教程》第2章:单片机的组成与结构分析.ppt
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MCS-51 单片机原理及应用教程,清华大学出版社 刘迎春 主编,第2章 单片机的组成与结构分析,▲ MCS-51单片机的内部结构 ▲ CPU的结构和功能 ▲存储器的组织结构 ▲MCS-51单片机的并行输入输出端口 ▲MCS-51 单片机的外部引脚及功能 ▲单片机指令时序 ▲思考练习题,2.1 MCS-51单片机的内部结构,,2.1 MCS-51单片机的内部结构,,其基本特性如下: 8位CPU,含片内振荡器; 4KB的程序存储器ROM; 128B的数据存储器RAM; 64KB的外部程序存储器寻址能力; 64KB的外部数据存储器寻址能力; 32根输入输出(I/O)线; 2个16位定时/计数器; 1个全双工异步串行口; 21个特殊功能寄存器; 5个中断源,2个优先级; 具有位寻址功能。,2.2 CPU的结构和功能,2.2.1 运算器,8051单片机的运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器A、寄存器B、暂存器1、暂存器2以及程序状态字寄存器PSW组成。,,图2.2 PSW寄存器各位的标志符号,表2.1 寄存器PSW各位的功能、标志符号与相应的位地址,2.2.2 控制器,2.3 存储器的组织结构,存储器的功能是存储信息(即程序与数据)。存储器是组成计算机的主要部件,目前所使用的存储器以半导体存储器为主。从功能上来划分,半导体存储器可分为两大类:即只读存储器(ROM),和随机存储器(RAM)。,8051单片机的控制器由指令寄存器、指令译码器、堆栈指针SP、程序计数器PC、数据指针DPTR、RAM地址寄存器以及16位地址缓冲器等组成。,2.3.1 MCS-51单片机的存储器结构,,图2.3 8051存储器配置图,2.3.2 程序存储器,程序是控制计算机运行的一系列命令。计算机能够识别并执行的命令是由代码“0”和“1”组成的一组机器指令。,2.3.3 数据存储器,单片机的数据存储器由可读可写的存储器RAM组成,最多可扩展到64KB,用于存储数据。,2.3.4 MCS-51单片机的内部数据存储器,MCS-51单片机的内部数据存储器由地址00H~FFH共有256个字节的地址空间组成,这256个字节的地址空间被分为两部分,其中内部数据RAM地址为00H~7FH(即0~127)。,,图2.4 内部数据存储器地址空间,1. 内部数据RAM单元,内部数据RAM分为工作寄存器区、位寻址区、通用RAM区三个部分。,,图2.5 RAM位地址(低128位在00H~7FH),,(a)系统复位后,未改变SP初值时的堆栈操作(设(A)=0ABH),,,(b)系统复位后,改变SP初值为60H时的堆栈操作 图2.6 堆栈操作示例,2. 特殊功能寄存器,特殊功能寄存器SFR的地址空间是80H~FFH。,表2.3 特殊功能寄存器的名称、符号与地址,2. 特殊功能寄存器,2. 特殊功能寄存器,2. 特殊功能寄存器,,2.4 MCS-51单片机的并行输入输出端口,2.4.1 P0口结构,1. P0用作通用I/O口,2. P0用作地址/数据总线分时复用方式,,2.4.2 P2口结构,1. P2口用作地址总线,2. P2口用作通用I/O口,,,2.4.3 P3口结构,2.4.4 P1口结构,,,,2.5 MCS-51单片机的外部引脚及功能,2.5.1 电源引脚,,,(b)双列直插式封装,(a)方形封装,2.5.2 外接晶振或外部时钟信号输入端,,,,(a)内部振荡器方式 (b)外部振荡器方式 图2.12 8051单片机的振荡器方式,表2.4 按不同工艺制造的单片机芯片外接振荡器时的接法,2.5.3 输入输出引脚,,P0.0~P0.7:通道0是一个8位漏极开路的双向输入输出通道。在外接存储器或者扩展I/O接口时,P0口作为复用的低8位地址总线和双向数据总线。在不扩展存储器或者I/O接口时,作为准双向输入输出接口。P1.0~P1.7:只有一种功能,即准双向I/O口。P2.0~P2.7:可作为准双向I/O口使用;但在接有片外存储器或扩展I/O接口范围超过256B时,则该口一般只能作为高8位地址总线使用。P3.0~P3.7:该口除了作为准双向口外,还具有第二功能。,2.5.4 控制线,1. ALE/,2.,,3.,,/VPP,4. RST,,,(a)上电复位 (b)电平开关复位图2.13 复位电路,2.6 单片机指令时序,,,2.7 思考练习题,,,(1)MCS-51单片机包含哪些主要逻辑功能部件? (2)程序状态字寄存器PSW包含哪几个标志位?各位的含义是什么?各有何作用? (3)什么叫单片机? (4)MCS-51单片机的存储结构有何特点? (5)单片机的端有何作用?在8031组成的单片机应用系统中,其端怎样处理?为什么? (6)单片机内部RA
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