分享
分享赚钱 收藏 举报 版权申诉 / 10

类型第二章MCS-51 单片机硬件结构及原理.doc

  • 上传人:精品资料
  • 文档编号:7887070
  • 上传时间:2019-05-29
  • 格式:DOC
  • 页数:10
  • 大小:176KB
  • 配套讲稿:

    如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。

    特殊限制:

    部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。

    关 键  词:
    第二章MCS-51 单片机硬件结构及原理.doc
    资源描述:

    1、豆丁文档代下载:http:/ (0.1 元/篇)造纸,印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选:http:/ MCS-51 单片机硬件结构及原理2.1 MCS-51 系列单片机结构2.1.1 MCS-51 单片机的基本组成1 总体结构2. MCS-51 单片机外部引脚及其说明最常见的封装形式是 40 引脚双列直插式 DIP(Dual In-line Package)尚有 44 引脚的无引线芯片载体封装 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2

    2、INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSS12345678910111213141516171819208031805187514039383736353433323130292827262521222324VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0其中两条电源线,两条外接晶体,4 条控制或作电源复用,32 条 I/O 引线。 电源引脚:2 条VCC : +5VVSS : 接地 外接晶体:2 条,接石英晶体构成

    3、自激振荡器豆丁文档代下载:http:/ (0.1 元/篇)造纸,印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选:http:/ 片内反相放大器输入端XTAL2: 片内反相放大器输出端内部振荡方式 外部振荡方式 控制线:4 条EA/V PP : 程序存储器选择编程电源 输入线 1 访问片内程序存储器,寻址范围为 0000H 0FFFHEA 0 访问片外程序存储器(用于片内无 ROM/EPROM 型)VPP : 用于片内 EPROM 型,在编程固化期间加编程高压。 RST: 复位输入 (VPD:对 HMOS 芯片为片内 RAM 掉电保护备用电源)10F C1RSTR18.2K+5V10F C1RST+5V

    4、R2200RSTR1+5VC222F 803180518751803180518751803180518751(a)上电复位电路 (c)按键脉冲复位电路(b)按键电平复位电路R18.2K保持两个机器周期的高电平便复位。推荐此引脚与 VCC 之间接一个 10f 电容,与VSS 之间接一个下拉电阻 8.2k,便上电复位。EPROMALE/PROG:(外部扩展存储器低位字节)地址锁存允许/编程脉冲输入ALE (Address Latch Enable):当访问外部存储器时,用该输出脉冲锁存地址的低位字节。ALE 输出正脉冲的频率为晶体频率的 1/6。但在访问外部数据存储器时,即运行MOVX 指令时,

    5、将跳过一个 ALE 脉冲,即这时的频率是晶体频率的 1/12。PROG:编程脉冲输入,用于片内 EPROM 型单片机编程期间输入编程脉冲。豆丁文档代下载:http:/ (0.1 元/篇)造纸,印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选:http:/ Storage Enble)用以区分外部数据存储器 RAM 的读信号 RD(P3.7 ) 。其写信号 WR 是 P3.6。 I/O 接口: 4 个 8 位的 I/O 接口P0、P1 、P2 和 P3 口,每个口都有锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。其中 P0 口是三态开漏双向口,而 P1、P2 和 P3 口都是准双向口,内部都有固定的上拉电阻。

    6、特点:一口多用、分时复用 P0 口: 作输出时,开漏电路需加上拉电阻不需要扩展时此口可作一般 I/O 口用 作输入时,需要先写入 1,使之浮置 外接存储器时,分时作为扩展电路的低 8 位地址和数据总线复用,这时由 P2 口提供高 8 位地址。 P1 口:内有固定上拉电阻,每条 I/O 线都可单独用作输入或输出。要用作输入,必须先写入 1,使输出驱动器的 FET 截止,通过上拉电阻置为高电平。复位以后,自动对其写入 1,置为输入状态。 P2 口:在外接存储器时,作为高 8 位地址总线。 P3 口:内有固定的上拉电阻,可作为通用 I/O 口用,也可通过把相应位置 1,使它具有以下专用功能:P3.0

    7、 RXD 串行输入口P3.1 TXD 串行输出口P3.2 /INT0 外部中断P3.3 /INT1 外部中断P3.4 T0 定时器的外部输入P3.5 T1 定时器的外部输入P3.6 /WR 外部 RAM 写信号P3.7 /RD 外部 RAM 读信号2.1.2 内部基本结构 (1) 运算器 主要由 8 位的算术逻辑运算单元 ALU、两个 8 位的暂存器 TMP1 和 TMP2、8 位累加器 ACC、寄存器 B 和程序状态字寄存器 PSW 组成。 ALU:可对 4 位、8 位(、16 位)数据进行操作和处理。如加、减、乘、除、增量、减量、十进制数调整、比较、逻辑与、或、异或、求补豆丁文档代下载:h

    8、ttp:/ (0.1 元/篇)造纸,印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选:http:/ ACC:累加器(Accumulator)这是使用最频繁的寄存器,它本身没有运算功能,它配合 ALU 完成算术和逻辑运算。在算术和逻辑运算中,参与运算的两个操作数必须有一个是在 A 累加器中,运算结果也存放在 A 累加器中。 B:8 位寄存器,在乘和除法运算中用来存放一个操作数和部分的运算结果。在不作乘除用时,可作为一般通用寄存器来使用。 PSW:程序状态字寄存器,8 位寄存器,用来提供当前指令操作结果引起的状态变化信息特征,以供程序查询和判断用。这些标志如有无进位、半进位、溢出等信息。CY AC F0

    9、RS1 RS0 OV - P进 半 用 溢 未 奇位 进 户 出 用 偶位 定 寄存器选择 义 00 0 区(00H07H)状 01 1 区(08H0FH)态 10 2 区(10H17H)标 11 3 区(18H1FH)志(2) 控制器控制器包括指令寄存器、指令译码器和定时控制逻辑电路等。这部分是整个 CPU的控制中枢。控制过程是取指译码控制。 指令寄存器和指令译码器:从存储器中取出指令指令寄存器指令译码器翻译成控制信号,再通过定时控制电路,在规定的时刻向有关部件发出相应的控制信号,如寄存器传送、存储器读写、加或减算术操作、逻辑运算等命令,其动作的依据就是该时刻执行的指令。 时钟和定时电路:C

    10、PU 的操作需要精确的定时,这是用一个晶体振荡器产生稳定的时钟脉冲来控制的。单片机内部已集成了振荡器电路,只需要外接一个石英晶体和两个频率微调电容就可工作。其频率范围为 1.212MHz。* 振荡周期:定时信号振荡器频率的倒数,用 P 表示。如 6MHz 时为 1/6S,12MHz 时为 1/12S。 * 时钟周期:对振荡周期二分频,它是振荡周期的两倍。又称状态周期,用 S 表示,其前半周期为 P1,后半周期为 P2。* 机器周期:一个机器周期含 6 个时钟周期,分别用 S1S6 表示。含 12 个振荡周期,分别用 S1P1、S1P2 S6P2 表示。* 指令周期:完成一条指令所需要的时间。一

    11、个指令周期一般含 14 个机器周期。大部分指令是单字节单周期指令,少数是单字节双周期、双字节双周期指令,只有乘法和除法指令占用 4 个机器周期。豆丁文档代下载:http:/ (0.1 元/篇)造纸,印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选:http:/ P2S1P2振荡周期时钟周期机器周期 机器周期指令周期XTAL2(OSC)S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S4 S5S3 S6P1 P1 P1 P1 P1 P1 P1 P1 P1 P1 P1P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2各种周期的相互关系(3) 存储器根据不同的型号,不同的芯片内部可有不同的存储器配置

    12、,一般片内可以有两类存储器:程序存储器(ROM、EPROM 、EEPROM 等)和数据存储器 RAM。它们是两个完全分开的各自独立的存储空间。详细情况在存储器安排一节介绍。存储器类型单片机系列 掩膜ROMEPROM RAMMCS-5151子系列 8031/ / 128 B80514KB / 128 B8751/ 4 KB 128 B52子系列 8032/ / 256 B80528KB / 256 B8752/ 8 KB 256 B(4) 输入和输出接口从结构安排上看,MCS-51 单片机有 4 个 8 位的并行 I/O 接口 P0、P1 、P2、P3,当采用片内存储器而不再片外扩展存储器时,它

    13、们都是既可输入也可输出的(准)双向接口,这些端口的地址与 RAM 统一编址,可以把它们当作寄存器来看待。但当需要在片外扩展存储器芯片时,P2 口就作为高 8 位地址总线使用,同时 P0 既作为 8 位的数据总线又作为低 8 位的地址总线分时复用。详细结构后面介绍。(5) 其他部件定时器计数器、通信串行口、中断控制逻辑 定时器计数器豆丁文档代下载:http:/ (0.1 元/篇)造纸,印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选:http:/ 单片机片内有 2 个 16 位的定时器计数器。详细结构和用法后面介绍。 通信串行口MCS-51 单片机片内有一个全双工异步通信串行接口。详细结构和用法后面介绍

    14、。 中断控制逻辑MCS-51 单片机片内有可实现五个中断源二个不同优先级的中断控制逻辑。详细结构和用法后面介绍。 布尔处理机位处理机可直接位寻址、位操作,构成一个位处理机。有位处理指令系统计 17 条指令,位处理累加器 Cy。在片内 RAM 中,可对 16 个字节(20H2FH)的 168=128 位直接寻址,其位地址从 00H 7FH。(也可字节寻址 20H 2FH)。在寄存器中可对 11 个字节的专用寄存器(80H、88H、90H、98H、A0H、A8H、B0H、B8H、(C8H)、D0H、E0H、F0H 单元)的(118-3)/(128-3)计 85/93 位直接寻址,其位地址从 80H

    15、 F7H(中间不完全连续)。其中包括 P0 P3 的各位 I/O 口。这提供了面向控制的功能,可简化、优化实时控制程序设计,实现复杂的组合逻辑功能。2.2. MCS-51 单片机存储器安排1. 存储器空间安排程序存储器与数据存储器严格分开数据存储器片内与片外严格分开片内-程序存储器(851 4kB8)有 4 个物理存储空间: 数据存储器 256 Bytes片外-程序存储器(851 60 kB8, 8031 64kB8)数据存储器 64 kB8但仅有 3 个逻辑存储空间: 程序存储器 64 kB8片内数据存储器 256 Bytes片外数据存储器 64 kB8豆丁文档代下载:http:/ (0.1

    16、 元/篇)造纸,印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选:http:/ 0000H0FFFH 0FFFH1000HFFFFH外 部RAM(I/O口地址 )0000HFFFFH内部数据存储器(a)外部数据存储器(b)程序存储器(c)工作寄存器区2. 片内存储器 片内 RAM 区(128 单元)寄存器区(00H1FH):32 个单元通用寄存器或工作寄存器4 组寄存器,每组 8 个单元。每组都以 R0R7 编号。任一时刻只能使用其中的一组,由 PSW 中的 RS1、RS0 指定。RS1 RS0 选择工作寄存器组0 0 0组(00H 07H)0 1 1组( 08H 0FH)1 0 2组(10H 17H

    17、)1 1 3组( 18H 1FH)可位寻址区(20H2FH):16 个单元,128 位。既可作一般字节寻址的字节单元,也可以每一个单元中的每一位进行位操作,作为布尔处理机中的存储空间。豆丁文档代下载:http:/ (0.1 元/篇)造纸,印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选:http:/ 普通 RAM 区(30H 7FH):80 个单元,作为用户通用 RAM 存储单元。如需要用到(08H1FH)单元的寄存器,一般可把堆栈存储区设置在该区域中。 SFR 区(21 个)豆丁文档代下载:http:/ (0.1 元/篇)造纸,印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选:http:/ PSW(Prog

    18、ram Status Word):程序状态字寄存器其中,CY:进借位标志;AC:辅助进借位标志; F0:用户标志; RS1、RS 0:工作寄存器组选择;OV:溢出标志;P:奇偶标志。(1) Cy 进位标志。当执行算术运算时,最高位向前进位或借位时,Cy 被置位。在执行逻辑运算时,可以被硬件或软件置位或清零。在布尔处理机中,它被认为是位累加器。(2)Ac 辅助进位标志。进行加法或减法运算时,当低四位向高四位进位或借位时,Ac 被置位,否则就被清零。Ac 被用于十进制调正,详见 DA A 指令。(3)F0 标志。是用户定义的一个状态标志,可以用软件来使它置位或清零,也可以用软件测试 F0 以控制程

    19、序的流向。(4)RS1,RS0 寄存器区选择控制位 1 和 0。可以用软件来置位或清 0,以确定工作寄存器区。RSl,RS0 与工作寄存器区的对应关系如表 23 所示。(5)OV 溢出标志。当执行算术运算 ADD 或 SUBB 指令时,对带符号数作加、减运算时,OV1,表示加、减运算的结果超出 8 位带符号数的范围(+127-128)。OV 标志常用 C6 和 C7 的关系来表示。OV=C6C7当进行加、减运算时,C6 表示 D6 位向 D7 位有进位或借位,C7 表示 D7 位向进位位有进位或借位。在 MCS-51 单片机中,无符号数乘法指令 MUL 和除法指令 DIV 的执行结果也会影响溢

    20、出标志。(6)奇偶标志。表示累加器 A 中 1 的位数的奇偶数。若 1 的位数为奇数,则 P 置位,偶数,则清 0。该标志在每个指令周期由硬件来置位或清 o。此标志位对串行通信中的数据传输有重要意义。在串行通信中常用奇偶校验来检验数据传输的误码率。在发送端可根据 P 的值对数据的奇偶位置位或清零,若通信协议中规定采用奇校验的办法,则 P1,当数据传输到接收端,若 P1,则表示传输过程中,豆丁文档代下载:http:/ (0.1 元/篇)造纸,印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选:http:/ DPTR=DPH+DPL83H 82H这是一个 16 位的寄存器,用来存放外部数据存储器的 16 位地址,当对 64kB 的外部数据存储器寻址时,可作间址寄存器,用下列两条指令来传送数据:MOVX A,DPTRMOVX DPTR ,A在访问程序存储器时,DPIR 可用作基址寄存器,以读取存放在程序存储器内的表格常数;MOVC A,A 十 DPTRDPTR 可以分成两个 8 位寄存器:高位字节寄存器 DPH 和低位字节寄存器 DPL,既可作一个 16 位寄存器用,也可作两个 8 位寄存器来用。 SP,堆栈指针,8 位寄存器复位初始化后,SP=07H,从 08H 开始存放。因为 08H1FH 是工作寄存器 13 区,如要用到这些区,可重新设置 SP。

    展开阅读全文
    提示  道客多多所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:第二章MCS-51 单片机硬件结构及原理.doc
    链接地址:https://www.docduoduo.com/p-7887070.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    道客多多用户QQ群:832276834  微博官方号:道客多多官方   知乎号:道客多多

    Copyright© 2025 道客多多 docduoduo.com 网站版权所有世界地图

    经营许可证编号:粤ICP备2021046453号    营业执照商标

    1.png 2.png 3.png 4.png 5.png 6.png 7.png 8.png 9.png 10.png



    收起
    展开