單片機(jī)原理與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 第2章 原理與結(jié)構(gòu).ppt

2單片機(jī)結(jié)構(gòu)與原理 2 1MCS 51系列單片機(jī)的基本組成一 MCS 51單片機(jī)的基本功能特性 以89C5240個(gè)引腳為例 1 一個(gè)8位字長的CPU和指令系統(tǒng) 2 一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路 3 內(nèi)部有8KB的E2PROM 程序存儲器 4 64KB的外部程序存儲器尋址空間 5 64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間 6 SRAM數(shù)據(jù)存儲器256字節(jié) 分低128字節(jié)和高128字節(jié) 7 兩個(gè)16位定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 8 一個(gè)可編程的全雙工串行接口 9 32條可編程的I O端口 分4個(gè)8位并行I O端口 10 有6個(gè)中斷源 2個(gè)優(yōu)先級中斷控制器 11 一個(gè)布爾處理器 12 有111條指令 二 MCS 51單片機(jī)的硬件組成 1 算術(shù)邏輯單元ALU 2 累加器ACC 3 寄存器B 4 程序計(jì)數(shù)器PC 5 數(shù)據(jù)指針DPTR 6 堆棧指針SP 先進(jìn)后出 后進(jìn)先出 7 程序狀態(tài)寄存器PSW RS0 RS1的設(shè)置見表2 1其中 0組 00H 07H R0 R7 00 1組 08H 0FH R0 R7 01 2組 10H 17H R0 R7 10 3組 18H 1FH R0 R7 11 2 2MCS 51系列單片機(jī)的引腳與功能一 8051型引腳與功能 40腳封裝 其它引腳封裝 PLCC PQFP 其它引腳封裝 DIP20 28 SOP20 28 其它引腳封裝 C5051單片機(jī) 48腳封裝 2 351單片機(jī)存儲器的結(jié)構(gòu) 以89C52為例 一 程序存儲器標(biāo)準(zhǔn)的51單片機(jī)程序存儲器地址范圍是 0000H FFFFH 共64KB空間 在64KB的程序存儲器中0000H 0002AH 地址向量區(qū) 區(qū)域具有特殊用途 是保留給系統(tǒng)使用的 即 0000H 0002H 為上電或復(fù)位的入口地址 0003H 000AH 為外部中斷0的中斷地址區(qū) 000BH 0012H 為定時(shí) 計(jì)數(shù)器0 T0 的中斷地址區(qū) 0013H 001AH 為外部中斷1的中斷地址區(qū) 001BH 0022H 為定時(shí) 計(jì)數(shù)器1 T1 的中斷地址區(qū) 0023H 002AH 為串口 TI RI 中斷地址區(qū) 二 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 寄存器組的設(shè)置 RS1 RS0 位操作區(qū) 20H 2FH 16字節(jié) 其它SRAM區(qū)的劃分片內(nèi)SRAM區(qū)的30H 7FH可用作高速的數(shù)據(jù)存儲區(qū)或堆棧區(qū) 片內(nèi)SRAM區(qū)的80H FFH可用作一般的數(shù)據(jù)存儲區(qū) 要間接尋址 8051無這個(gè)區(qū)域 或堆棧區(qū) 特殊功能寄存器SFR在特殊功能寄存器區(qū) 80H FFH 的128字節(jié)存放的是51單片機(jī)中專用寄存器 SFR 的數(shù)據(jù) 其名稱 符號及字節(jié)地址見表2 5所示 三 外部數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器 RAM 的地址范圍是 0000H FFFFH 這個(gè)區(qū)域既可以作為一般的RAM區(qū) 也可擴(kuò)展I O口或其它接口 2 4單片機(jī)I O端口邏輯結(jié)構(gòu) 8051有4個(gè)8位并行I O端口 記做P0 P1 P2和P3 這四個(gè)口都是準(zhǔn)雙向的I O口 共占有32條管腳 每一條I O線都能獨(dú)立的用作輸入或輸出 一 PO口 I O 總線 二 P1口 I O口 三 P2口 I O口 總線 四 P3口 I O口 復(fù)用功能 五 I O口的 讀 修改 寫 操作 從P0 P3口的邏輯電路分析可知 讀一個(gè)端口的數(shù)據(jù)有兩類 一類是讀引腳電平的 另一類是讀鎖存器的 讀 修改 寫 指令是為了避免誤讀引腳電平 見表2 8列出的指令 例如 ANLP1 A 邏輯與指令 CPLP2 0 取反 INCP3 P3的內(nèi)容增1 2 5單片機(jī)的工作時(shí)序及時(shí)鐘電路 一 幾個(gè)概念振蕩頻率 晶振的頻率 機(jī)器周期 包含12個(gè)振蕩脈沖 即機(jī)器周期就是振蕩 頻率 脈沖的12分頻 顯然 如果使用6MHz的時(shí)鐘頻率 一個(gè)機(jī)器周期就是2 s 而如使用12MHz的時(shí)鐘頻率 一個(gè)機(jī)器周期就是1 s 指令周期 執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期 指令有單字節(jié) 雙字節(jié)和三字節(jié)之分 所以它們的指令周期也不相同 二 典型時(shí)序 看教材34 36頁 三 MCS 51單片機(jī)的時(shí)鐘電路 見教材 37頁 三 MCS 51單片機(jī)的復(fù)位及省電方式 見教材 37 41頁 復(fù)位方式復(fù)位的輸入引腳是RST 高電平有效 非TTL電平 復(fù)位后 除了I O口 SP SBUF寄存器外 其余SFR全部清零 但片內(nèi)SRAM中的數(shù)據(jù)不受影響 單片機(jī)復(fù)位后特殊功能寄存器初值見表2 9所示 注意 復(fù)位后 SP 07H 復(fù)位電路 省電方式 采用低功耗的CHMOS工藝的單片機(jī) 不僅本身消耗功耗低 還有兩種省電方式 待機(jī)方式和掉電方式 正常工作時(shí)電流 10mA 25mA 待機(jī)方式時(shí)電流 1 5m