單片微型計算機原理與接口技術課件

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,單片微型計算機原理與接口技術,單片微型計算機原理與接口技術單片微型計算機原理與接口技術第二章,MCS-51,單片機的硬件結構,1,2021/2/21,第二章,MCS-51,單片機的硬件結構,2,2021/2/21,2.1 MCS-51,單片機的組成及工作原理,2.2,存 儲 器,3,2021/2/21,2.1.2 MCS-51,單片機的引腳功能,2.1.1 MCS-51,單片機的結構與特點,2.1.3,振蕩器、時鐘電路和,CPU,時序,2.1.5,復位和低功耗操作,2.1.4,并 行,I/O,端口,4,2021/2/21,2.1.1 MCS-51,單片機的結構與特點,1,、,MCS-51,單片機的基本組成,5,2021/2/21,單片機內部包含了下列幾個部件：,一個,8,位,CPU,一個片內振蕩器及時鐘電路,4K,字節(jié)程序存儲器,128,字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器,兩個,16,位定時器,/,計數(shù)器,一個可編程全雙工串行口,四個,8,位可編程并行,I/O,端口,64K,字節(jié)外部數(shù)據(jù)存儲器和,64K,字節(jié)程序存儲器擴展控制電路,五個中斷源；兩個優(yōu)先級嵌套中斷結構,6,2021/2/21,2,、,MCS-51,單片機處理器及內部結構,7,2021/2/21,8,2021/2/21,1.,運算器,2.,程序計數(shù)器,PC 3.,指令寄存器,4.,工作寄存器區(qū),5.,專用寄存器區(qū),6.,堆棧,7,標志寄存,9,2021/2/21,3,、,MCS-51,單片機系列,10,2021/2/21,2.1.2 MCS-51,單片機的引腳功能,11,2021/2/21,1,、主電源引腳：,Vcc,和,Vss2,、外接晶體引腳,XTAL1,和,XTAL23,、控制或其它電源復用引腳,RST/V,PD,、,ALE/,PROG,、,PSEN,、,EA,/V,PP,4,、,輸入,/,輸出引腳,P0.0,P0.7,、,P1.0,P1.7,、,P2.0,P2.7,、,P3.0,P3.7,12,2021/2/21,（,1,）,P0.0,P0.7,P0,是一個,8,位漏極開路型雙向,I/O,口。,在訪問外部存儲器時可作為,地址（低,8,位）,/,數(shù)據(jù)分時復用總線使用,。作為地址,/,數(shù)據(jù)分時復用總線時，在訪問存儲器期間它能激活內部的上拉電阻，此時,P0,成為一個雙向口。在,EPROM,型單片機編程時，,P0,接收指令，而在驗證程序時，則輸出指令。驗證時，要求外接上拉電阻。,P0,能以吸收電流的方式驅動,8,個,LSTTL,電路。,13,2021/2/21,（,2,）,P1.0,P1.7,（,1,8,）,P1,是一個內部帶上拉電阻的,8,位準雙向,I/O,口。,在對,EPROM,型單片機編程和驗證程序時，它接收低,8,位地址。,P1,能驅動（吸收或輸出電流）,4,個,LSTTL,電路。（,3,）,P2.0,P2.7,（,21,28,）,P2,是一個內部帶上拉電阻的,8,位準雙向,I/O,口。,在訪問外部存儲器時，它送出,高,8,位地址,。在對,EPROM,型單片機編程和程序驗證期間，它接收高,8,位地址。,P2,可以驅動（吸收或輸出電流）,4,個,LSTTL,電路。,14,2021/2/21,（,4,）,P3.0,P3.7,（,10,17,）,P3,內部帶上拉電阻的,8,位準雙向,I/O,口。,P3,能驅動（吸收或輸出電流）,4,個,LSTTL,電路，,P3,每個引腳分別具有第二功能。,15,2021/2/21,P3,各口線的第二功能,口線 第二功能,P3.0 RXD,（串行口輸入）,P3.1 TXD,（串行口輸出）,P3.2 INT0,（外部中斷,0,外部輸入）,P3.3 INT1,（外部中斷,1,外部輸入）,P3.4 T0,（定時器,/,計數(shù)器,0,外部輸入）,P3.5 T1,（定時器,/,計數(shù)器,1,外部輸入）,P3.6 WR,（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）,P3.7 RD,（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）,16,2021/2/21,2.1.3,振蕩器、時鐘電路和,CPU,時序,1,、,振蕩器、時鐘電路,17,2021/2/21,石英晶體可以在,1.2,至,12,之間選擇，外接電容的值雖然沒有嚴格的要求。,采用外部振蕩器來產生時鐘。,18,2021/2/21,2,、,CPU,時序,19,2021/2/21,2.1.4,并 行,I/O,端口,1,、,P0,口,20,2021/2/21,2,、,P1,口,21,2021/2/21,3,、,P2,口,22,2021/2/21,4,、,P3,口,23,2021/2/21,2.1.5,復位和低功耗操作,1,、復位,硬件,復位電路,24,2021/2/21,寄存器 內容 寄存器 內容,PC 0000H TH0 00H,ACC 00H TL0 00H,B 00H TH1 00H,PSW 00H TL1 00H,SP 07H TH2 00H,DPTR 0000H TL2 00H,P0,P3 0FFH RLDH 00H,IP 000000B RLDL 00H,IE 0000000B SCON 00H,TMOD 00H SBUF,不確定,TCON 00H PCON 00000B,25,2021/2/21,2,、低功耗操作,（,1,）待機方式,（,2,）,掉電方式,26,2021/2/21,2.2,存 儲 器,2.2.1,半導體存儲器,一、只讀存儲器,ROM,掩膜編程的,ROM,現(xiàn)場編程,ROM,（,PROM,）可改寫的現(xiàn)場編程,ROM,（,EPROM,）,EPROM,又可分為兩種，即用紫外線擦除的,EPROM,，簡稱,UV,EPROM,（,Ultraviolet-Erasable Programmable ROM,）。另一種為電擦除的,EPROM,，簡稱,EEPROM,（,Electrically Erasable Programmable Rom,）。,二、隨機存取存儲器,RAM,靜態(tài),RAM,動態(tài),RAM,27,2021/2/21,2.2.2 MCS-51,單片機存儲器的配置和組織,從物理地址空間分析，,MCS,51,有,4,個存儲器空間：片內程序存儲器和片外程序存儲器以及片內數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。從邏輯地址空間分析，,MCS,51,有,3,個存儲器空間：片內外統(tǒng)一的,64KB,的程序存儲器地址空間，,256B,（對,51,子系列）或,384B,（對,52,子系列）的內部數(shù)據(jù)存儲器地址空間（其中,128B,的專用寄存器地址空間），以及,64KB,的外部數(shù)據(jù)存儲器地址空間,。,28,2021/2/21,29,2021/2/21,1,、程序存儲器,64KB,程序存儲器中有,7,個單元具有特殊功能。,0000H,單元，,MCS-51,系統(tǒng)復位后程序計數(shù)器,PC,的內容為,0000H,，,中 斷 源,入 口 地 址,外部中斷,0,定時器,/,計數(shù)器,0,溢出中斷,外部中斷,1,定時器,/,計數(shù)器,1,溢出中斷,串行口,*定時器,/,計數(shù)器,2,溢出或,T2EX,（,P1.1,）端負跳變時,0003H,000BH,0013H,001BH,0023H,002BH,30,2021/2/21,2,、內部數(shù)據(jù)存儲器,內部數(shù)據(jù)存儲器在物理上又可以分為,3,個不同的塊：,00H,7FH,（,0,127,）單元組成的低,128,字節(jié)的,RAM,塊；,80H,0FFH,（,128,255,）單元組成的高,128,字節(jié)的,RAM,塊（僅為,52,子系列所有）；以及,80H,0FFH,（,128,255,）高,128,字節(jié)的專用寄存器塊（,SFR,）。,在,51,子系列中，只有低,128,字節(jié)的,RAM,塊和高,128,字節(jié)的專用寄存器塊。,52,子系列中，高,128,字節(jié)的,RAM,塊與專用寄存器塊的地址是重合的。究竟訪問哪一塊是通過不同的尋址方式加以區(qū)分。訪問高,128,字節(jié),RAM,時采用寄存器間接尋址方式，訪問,SFR,塊時則只能采用直接尋址方式。訪問低,128,字節(jié),RAM,時，兩種尋址方式都可以采用。,31,2021/2/21,1.,內部,RAM,32,2021/2/21,33,2021/2/21,2.,專用寄存器,34,2021/2/21,35,2021/2/21,部份專用寄存器的功能,（,1,）程序計數(shù)器,PC,（,2,）累加器,ACC,（,3,）,B,寄存器,（,4,）程序狀態(tài)字,PSW,36,2021/2/21,CY,（,PSW,7,）進位標志,AC,（,PSW,6,）輔助進位標志,F0,（,PSW,5,）標志,0,RS1,、,RS0,（,PSW,4,、,PSW,3,）寄存器區(qū)選擇控制位,OV,（,PSW,2,）溢出標志,PSW,1,是保留位，未用,P,（,PSW,0,）奇偶標志,37,2021/2/21,（,5,）堆棧指針,SP,（,6,）數(shù)據(jù)指針,DPTR,（,7,）端口,P0,P3,專用寄存器,P0,、,P1,、,P2,、,P3,分別是,I/O,端口,P0,P3,的鎖存器。,（,8,）串行數(shù)據(jù)緩沖器,SBUF,（,9,）定時器,/,計數(shù)器,TH0,，,TL0,，,TH1,，,TL1,，,TH2,，,TL2,（,10,）其它控制寄存器,IP,、,IE,、,TMOD,、,TCON,、,T2CON,、,SCON,和,PCON,38,2021/2/21,2.2.3,程序存儲器的擴展,MCS,51,系統(tǒng)中，除了,8051/8751,內部駐留,4KB,的,ROM/EPROM,，,8052/8752,內部駐留,8KB,的,ROM/EPROM,外，其余型號的芯片內部均無程序存儲器。即使內部具有程序存儲器的芯片其容量也很小，因此實際應用中就可以利用其能對外部,64KB,的程序存儲器尋址的能力進行外部擴展程序存儲器。,一、外擴,8KB,的,EPROM,39,2021/2/21,外擴,8KB,程序存儲器,2764,（,EPROM,）硬件連接圖,40,2021/2/21,EPROM,型號及容量,型 號,容 量,2716,2732,2764,27128,27256,27512,2KB,4KB,8KB,16KB,32KB,64KB,41,2021/2/21,8031,與,6264,的硬件連接圖,2.2.4,數(shù)據(jù)存儲器的擴展,42,2021/2/21,外部程序存儲器的操作時序,43,2021/2/21,44,2021/2/21,8031,擴展,EEPROM 2864,硬件圖,45,2021/2/21,謝謝,46,