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亚博直播软件:8051单片机硬件结构

2021-03-31 22:20:18 来源:【jake】 作者:-=Jake=- 197
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MCS-512.1 MCS-51单片机的基本组成 2-18051的基本组成 CPU RAM ROM 4个(I/O)并行口 1个串行口 2(3)个定时/计数器 中断系统 对不同型号内部配置有一点差异 注意: MCS-51系列单片机没有单独的总线, 总线与I/O并 行口共用。 MCS-51系列单片机配置表P30 2-2MCS—51系列单片机内部结构 运算器运算器: ALU、ACC(8位)、TMP、PSW等组成。 ACC(累加器)通过暂存器2与ALU相连,在指令中 一般写为A,一般的运算都需要用ACC来作为ALU 的操作数。 标志寄存器PSW(8位) OVRS0 RS1 F0 AC CY PSW.7 PSW.0 PSW.1PSW.6 图2-2 (Program state word) CY(PSW.7)——进位标志位。运算结束后,最高位有进位或 借位时,CY=1,否则CY=0; AC(PSW.6)——辅助进位(半进位)标志。运算结束后,D3 有进位或借位时,AC=1,否则AC=0; F0(PSW.5)——由用户定义的标志位。 RS1(PSW.4)、 RS0(PSW.3)——工作寄存器组选择位。

OV(PSW.2)——溢出标志位。运算结束后,结果溢出 OF=1,否则OF=0; OF=最高位的CY次高位的CY。 PSW.1——未定义位。 P(PSW.0)——奇偶标志位,ACC中“1”的个数为奇数时, P=1,否则P=0。 2、控制器 控制器:定时控制逻辑、指令寄存器、指令译码器、 PC、数据指针(DPTR)、堆栈指针(SP)、地址 寄存器和地址缓冲器等组成。 DPTR:是16的寄存器,有高8位DPH和低8位DPL 组成,用来存放16地址。 图2-2 堆栈指针SP 堆栈是存储器中先出后进(LIFO)的片内数据 存储区。SP始终指向栈顶。 2.2 引脚功能 各个引脚的功能说明如下。 Vss:接地端。 Vcc:电源端,接+5V。 XTAL1,XTAL2: 接外部晶体或外部时钟。 RST/VPD:复位信号输入。 8XX51单片机大多数采用 40个引脚的双列直插式封装形 图2-3P32 接备用电源,当VCC掉电后,在低功耗条件下保持内部RAM 中的数据。 ALE/PROG:ALE 地址锁存允许。 ALE输出脉冲的频率为振荡频率的1/6。 PROG 对8751单片机片内 EPROM 编程时,编程脉冲由该引 脚引入。

PSEN:程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信号。 EA=0,单片机只访问外部程序存储器。 EA =1,单片机访问内部程序存储器。 在8751单片机片内EPROM编程期间,此引脚引入21V编程电 源VPP。 P0.0~P0.7:P0口,数据/低八位地址复用总线端口 P1.0~P1.7:P1口亚博app ,静态通用端口 P2.0~P2.7:P2口,高八位地址总线端口 P3.0~P3.7:P3口,双功能静态端口 一、P0口 2.3 并行I/O口结构 (a)P0口位结构 读引脚地址/数据 控制 T1T2 Vcc P0.x 引脚 MUX CLP0.x PO口作I/O口使用时亚博app ,CPU发控制电平“0”封锁与门,使T1管截止,同时使MUX开关同下面 的触点接通,使锁存器的Q与T2管栅极接通。 当CPU向端口输出数据时,写脉冲加在锁存器 的CL上,内部总线的数据经Q反相爱游戏app ,再经T2管反 相,PO口的这一位引脚上出现正好和内部总线同 相的数据。由于输出驱动级是漏极开路电路(因T1 截止),在作I/O口使用时应外接10K的上拉电阻。 P0口可作为通用的I/O端口和地址/数据复用总线。 1、作为通用I/O口 作为输出口时8051内部硬件结构,应接上拉电阻(10K); 作为输入口时,应先将锁存器置“1”。

2、作为地址/数据复用总线 根据时序分别作为地址信号和数据信号。 二.P1口 P1口作通用I/O口使用,在电路结构上,输出驱动部分接 有上拉电阻。当作输入口使用时,同PO口一样, 写“1”.(准双向口)三、P2口 P2口也是一准双向口, 其1位的内部结构如图所 它具有通用I/O接口或高8位地址总线输出两种功能, 所以其输出驱动结构比P1口输出驱动结构多了 一个输出模拟转换开关MUX和反相器3。 MUX的的倒向是受CPU内部控制的。 应当注意:当P2口的其中几位作地址线使用时, 剩下的P2口线不能作I/O口线使用。 三、P3口 当作为普通I/O口使用时,第二输出功能端保持“1”, 打开与非门3,用法同P1口。 当作第二功能输出时8051内部硬件结构,锁存器输出为“1”打开与非门3,第二功能内容通过与非门3和V送至引脚。 当作第二功能输入时澳洲幸运10app ,引脚的第二功能信号通过三态缓 冲器4进入第二输入功能端。 两种功能的引脚输入都应使T截止,此时第二输出功能 端和锁存器输出端Q均为高电平。 P3的各位如不设定为第二功能则自动处于第一功能。在 更多情况下,根据需要,把几条口线设为第二功能,剩下 的口线可作第一功能(I/O)使用,此时,宜采用位操作形式。

2.4 MCS-51的存储器组织 一、从物理结构分 为片内/片外程序存储器、片内/片外数据存储器4个部分。 1、程序存储器 在MCS-51系列单片机芯片中不同的型号芯片的片内程序 存储器的容量不同。不论哪种芯片程序存储器总容量可扩展 到64K字节,地址从0000H~FFFFH。如图2-5所示。 2、片内数据存储器 51和52系列单片机的片内RAM为256个字节,地址从 00H~FFH,其中00H~7FH为数据存储区,80H~FFH为特殊功 能寄存器区。如图2-5所示。 图2-5 MCS—51单片机存储器空间结构图 (a)程序存储器 (b)片内数据存储器 (c)片外数据存储器(I/O) 51子系列 3、片外数据存储器和I/O接口 片外数据存储器和I/O接口共可扩展64K字节亚博app ,地址从 0000H~FFFFH。 注:表1-1表示的各型号单片机片内的程序存储器范围! “哈佛”结构的存储器配置:程序存储器和数据存储器相互 独立,利用不同的存储器指令和寻址方式访问。 程序存储器、 内部数据存储器、 特殊功能寄存器、 位地址空间和外部数据存储器5大部分 二、从功能上分 (一)程序存储器 程序存储器程序存储器用来存放已编好的程序、表格和常数, 它一般 用只读存储器ROM或EPROM组成。

程序运行的入口地址实际应用时, 程序存储器的容量由用户根据需要扩展, 程序地址空间原则上也可由用户任意安排。但程序最初运行 的入口地址, MCS—51单片机是固定的, 用户不能更改。 序存储器中有复位和中断源共7个固定的入口地址见下表。(二)内部数据存储器 内部数据存储器的编址MCS—51系列单片机的内部数据存储器由读 写存储器RAM组成, 用于存储数据。 它由RAM块和 特殊功能寄存器(SFR)块组成, 其结构如图2―5 (b)所示。 内部数据存储器RAM块共分为工作寄存器区、 位寻址区和数据缓冲区3个部 (1)工作寄存器组(R0~R7)(2)位寻址区 数据缓冲区30H~7FH是数据缓冲区, 也即用户RAM区, 共80个单 MCS—52子系列片内RAM有256个单元,前两个的单元数 与地址都和MCS—51子系列一致。 用户RAM区从30H~FFH, 共208个单元。 (4)堆栈区 8XX51单片机的堆栈设在内部RAM区,深度不大于128字 节,初始化时SP指向07H。 对51基本型单片机只有00H~7FH单元128字节的RAM区。对52增强型的单片机还有80H~FFH组成的高128字节 RAM区(共256字节RAM (5)特殊功能寄存器SFR块特殊功能寄存器SFR, 又称为专用寄存器。

它专用于 控制、 管理单片机内算术逻辑部件、 串行口数据缓冲器、定时器/计数器、 中断系统等功能模块 的工作, SFR的地址空间为80H~FFH。 注:凡是有 位地址的均 可位寻址, 否则只能按 字节寻址。 例如:可位 寻址有P0、 TCON等, 字节寻址有 TL0、SP等 P43 8051CPU时序1、时钟电路 单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操 作时间基准,8XX51单片机的时钟信号通常有两种 电路形式:内部振荡方式和外部振荡方式。 XTAL1 XTAL2 GND 8XX51 C0 内部振荡方式外部 时钟 XTAL1 XTAL2 GND 8XX51 悬空 外部 时钟 XTAL1 XTAL2 GND 悬空 CHMOS HMOS 8XX51 外部振荡方式 图2-6 P33 8051单片机CPU取指/执行时序P48 例如: 外接晶振为12 MHz时, MCS—51单片机 的4个时间周期的具体值为: 振荡周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us 状态周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us 机器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us 指令周期=(1~4)机器周期=1~4us 振荡周期: 为单片机提供定时信号的振荡源的周期 (晶振周期或外加振荡源周期)。 状态周期: 2个振荡周期为1个状态周期, 用S表示。 1个机器周期=6个状态周期=12个振荡周期 2.6 复位信号与复位电路 RST 8XX51 VCC复位电路分为自动上电复位和按键手动复位两种 如P10图1-9 表1-3 复位后内部各寄存器状态

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