單片機(jī)原理及應(yīng)用第二部分

1、第一節(jié)第一節(jié) mcs-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) mcs-51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 輸入輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)輸出端口結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) mcs-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)一、mcs-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、mcs-51引腳及功能 89c5189c51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖89c51cpu振蕩器和時(shí)序振蕩器和時(shí)序osc64kb 總線總線擴(kuò)展控制器擴(kuò)展控制器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256b ram/sfr216位位定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器可編程可編程i/o程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器4kbrom可編程全雙工可編程全雙工串行口串行口外中斷外中斷內(nèi)中斷內(nèi)中斷控制控制并行口并行口串行通信串行通信外

2、部時(shí)鐘源外部時(shí)鐘源外部事件計(jì)數(shù)外部事件計(jì)數(shù)p0驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器p2驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器p0鎖存器鎖存器p2鎖存器鎖存器ram地地址寄存器址寄存器128bram4kbflash romb寄存器寄存器暫存器暫存器1暫存器暫存器2accsp程序地址程序地址寄存器寄存器 緩沖器緩沖器pc增增1pcdptr中斷、串行口和定時(shí)器中斷、串行口和定時(shí)器pswp1鎖存器鎖存器p1驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器p3鎖存器鎖存器p3驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器定定時(shí)時(shí)控控制制指指令令寄寄存存器器指指令令譯譯碼碼器器oscalup0.0-p0.7p2.0-p2.7p3.0-p3.7p1.0-p1.7xtal1 xtal2psenaleearetp0驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器p

3、2驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器p0鎖存器鎖存器p2鎖存器鎖存器ram地地址寄存器址寄存器128bram4kbflash romb寄存器寄存器暫存器暫存器1暫存器暫存器2accsp程序地址程序地址寄存器寄存器 緩沖器緩沖器pc增增1pc=0000hdptr中斷、串行口和定時(shí)器中斷、串行口和定時(shí)器pswp1鎖存器鎖存器p1驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器p3鎖存器鎖存器p3驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器定定時(shí)時(shí)控控制制指指令令寄寄存存器器指指令令譯譯碼碼器器oscalup0.0-p0.7p2.0-p2.7p3.0-p3.7p1.0-p1.7xtal1 xtal2psenaleearetmov a, p0e5 80執(zhí)行過(guò)程執(zhí)行過(guò)程cpu從功能上可分為從

4、功能上可分為n 控制器控制器n 運(yùn)算器運(yùn)算器alucpu算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元單片機(jī)的核心單片機(jī)的核心產(chǎn)生各種控制信號(hào)產(chǎn)生各種控制信號(hào)控制存儲(chǔ)器和輸入控制存儲(chǔ)器和輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳送輸出端口的數(shù)據(jù)傳送控制數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算以及位操控制數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算以及位操作作總線(bus)將多個(gè)部件連接起來(lái)并傳送信息的公共通道cpu控制總線ccontrolbus數(shù)據(jù)總線databus地址總線addressbusromrami/o接口外部設(shè)備總線結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、規(guī)則、易于擴(kuò)展o 8051=8位cpu+4kbrom+256bram+2x16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器+4x8位i/o端口+全雙工串行

5、口256bram:4kbrom:程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器,存放事先寫好的指令存放事先寫好的指令數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,保存運(yùn)算過(guò)程的結(jié)果保存運(yùn)算過(guò)程的結(jié)果低128bram特殊功能寄存器特殊功能寄存器(sfr)高128bram存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存放事先寫好的指令，存放事先寫好的指令，或大量的處理結(jié)果或大量的處理結(jié)果存儲(chǔ)量大存儲(chǔ)量大 00h24h42h00h存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 地址地址0000h0001h0002h0003h使用時(shí)需給出每個(gè)單元的地址使用時(shí)需給出每個(gè)單元的地址寄存器寄存器使用時(shí)可以用寄存器的名稱使用時(shí)可以用寄存器的名稱,也可以用地址也可以用地址用于暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)用于暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，中間

6、結(jié)果，或地址的電據(jù)，中間結(jié)果，或地址的電子單元子單元accdptrp0p1p2數(shù)目不多，使用頻繁數(shù)目不多，使用頻繁中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器i/o口口單片機(jī)與外界聯(lián)系單片機(jī)與外界聯(lián)系進(jìn)行中斷處理進(jìn)行中斷處理進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)控制進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)控制串口串口串口通訊串口通訊并口并口8條線條線串口串口2條線條線二、二、mcs-51引腳及功能引腳及功能805112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221 p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 rst/vpd

7、rxd/ p3.0txd/ p3.1int0/ p3.2int1/ p3.3 t0/ p3.4 t1/ p3.5 wr/ p3.6 rd/ p3.7 xtal2 xtal1 vssvccp0.0p0.1p0.2p0.3p0.4p0.5p0.6p0.7ea/vppale/progpsenp2.7p2.6p2.5p2.4p2.3p2.2p2.1p2.0二、二、mcs-51引腳及功能引腳及功能40引腳雙列直插式封裝（引腳雙列直插式封裝（dip）形式）形式 按功能可按功能可分為分為4類類4類引腳類引腳1、電源引腳、電源引腳2、外接晶振器引腳、外接晶振器引腳3、控制信號(hào)引腳、控制信號(hào)引腳4、 i/o（輸

8、入（輸入/輸出）引腳輸出）引腳1、電源引腳、電源引腳提供工作電源提供工作電源n vss（第（第20腳）腳） ：接地：接地n vcc（第（第40腳）腳） ：主電源：主電源+5v vcc80512040 產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)（產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)（1-12mhz）nxtal1 放大器輸入端放大器輸入端nxtal2 放大器輸出端放大器輸出端 2、外接晶振器引腳、外接晶振器引腳 振蕩周期、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期振蕩周期、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期1振蕩周期：為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的振蕩源的周期振蕩周期：為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的振蕩源的周期2時(shí)鐘周期：時(shí)鐘周期：是振蕩源信號(hào)經(jīng)二分頻后形成的時(shí)鐘脈沖信號(hào)是振蕩源信號(hào)經(jīng)

9、二分頻后形成的時(shí)鐘脈沖信號(hào)是衡量計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的一個(gè)重要參數(shù)是衡量計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的一個(gè)重要參數(shù)目前的主頻已達(dá)目前的主頻已達(dá)12ghz主頻3機(jī)器周期：機(jī)器周期：12個(gè)振蕩周期個(gè)振蕩周期4指令周期：是指指令周期：是指cpu執(zhí)行一條指令所執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。一個(gè)指令周期通常含有需要的時(shí)間。一個(gè)指令周期通常含有14個(gè)機(jī)器周期個(gè)機(jī)器周期p1p2s1p2振蕩周期振蕩周期時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期指令周期指令周期xtal2(osc)s2s3s4s5s6s1s2s4s5s3s6p1p1p1p1p1p1p1p1p1p1p1p2p2p2p2p2p2p2p2p2p2例例:若若mcs-51

10、單片機(jī)外接晶振為單片機(jī)外接晶振為12mhz時(shí)，時(shí)，則單片機(jī)的四個(gè)周期的具體值為：則單片機(jī)的四個(gè)周期的具體值為：振蕩周期振蕩周期1/12mhz1/12s0.0833s時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期1/6s0.167s機(jī)器周期機(jī)器周期1s指令周期指令周期14s3、控制信號(hào)引腳、控制信號(hào)引腳 rst/vpd （復(fù)位端/備用電源接入端） （9腳） 復(fù)位使單片機(jī)內(nèi)部寄存器初始化 pc0000hacc00hb00hpsw00hsp07hdptr0000hp0-p30ffhipxx000000ie00htmod00htcon00hth000htl000hth100htl100hpcon0xxx0000程序從頭開始運(yùn)行默認(rèn)

11、第0組寄存器；累加器清零端口置位 復(fù)位電路復(fù)位電路復(fù)位條件：復(fù)位條件：rst端有足夠長(zhǎng)時(shí)間（端有足夠長(zhǎng)時(shí)間（2個(gè)機(jī)個(gè)機(jī)器周期）的高電平信號(hào)器周期）的高電平信號(hào)上電復(fù)位上電復(fù)位電源開電源開關(guān)閉合時(shí)自動(dòng)復(fù)位關(guān)閉合時(shí)自動(dòng)復(fù)位上電復(fù)位上電復(fù)位/按鍵復(fù)位按鍵復(fù)位 按鍵壓下時(shí)手動(dòng)復(fù)位按鍵壓下時(shí)手動(dòng)復(fù)位ale腳可以提供相當(dāng)于腳可以提供相當(dāng)于1/6主頻的對(duì)外時(shí)鐘脈沖信號(hào)主頻的對(duì)外時(shí)鐘脈沖信號(hào)prog ale/ （地址鎖存允許（地址鎖存允許/eprom編程脈沖）（編程脈沖）（30腳）腳）p1p2s1p2振蕩周期振蕩周期時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期xtal2(osc)s2s3s4s5s6s1s

12、2s4s5s3s6p1p1p1p1p1p1p1p1p1p1p1p2p2p2p2p2p2p2p2p2p2ale輸出輸出0.5 倍的倍的機(jī)器周期機(jī)器周期單片機(jī)單片機(jī) 8031p2.0p2.1p2.2a8a9a10alerd74ls373g6264a7a6a5a4a3a2a1a0o0o1o2o3o4o5o6o7p0.0p0.1p0.2p0.3p0.4p0.5p0.6p0.7oeceq0q1q2q3q4q5q6q7d0d1d2d3d4d5d6d7wewrp2.7p2.3p2.4a11a12ale脈沖可用于脈沖可用于cpu訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)鎖存低字節(jié)地址訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)鎖存低字節(jié)地址12位地址的位地址的低

13、八位低八位12位地址的位地址的高四位高四位提供低八位地址提供低八位地址提供八位數(shù)據(jù)提供八位數(shù)據(jù)提供鎖存脈沖提供鎖存脈沖 用于提供編程脈沖用于提供編程脈沖progprog ale/ （地址鎖存允許（地址鎖存允許/eprom編程脈沖）（編程脈沖）（30腳）腳）psen （片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)）（片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)）（29腳）腳）當(dāng)當(dāng)cpu訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端輸出的負(fù)脈沖將可作為存儲(chǔ)器的選通信號(hào)此端輸出的負(fù)脈沖將可作為存儲(chǔ)器的選通信號(hào)單片機(jī)單片機(jī) 8031p2.4p2.4p2.0p2.0a8a12ale74ls373g2864a7a6a5a4a3a2a1a0d0d1

14、d2d3d4d5d6d7p0.0p0.1p0.2p0.3p0.4p0.5p0.6p0.7oeceq0q1q2q3q4q5q6q7d0d1d2d3d4d5d6d7p2.7p2.7&psenea / vpp （31腳）腳）ea=1ea=0ea當(dāng)當(dāng) 腳為高電平時(shí)，腳為高電平時(shí)，cpu可將可將片內(nèi)程序存儲(chǔ)器與片內(nèi)程序存儲(chǔ)器與片外程序存儲(chǔ)器的地址統(tǒng)一尋址片外程序存儲(chǔ)器的地址統(tǒng)一尋址當(dāng)當(dāng) 腳為低電平時(shí)，腳為低電平時(shí)，cpu只能只能訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器eavpp對(duì)eprom型單片機(jī)提供+21v的編程電壓ea / vpp （31腳）腳）在單片機(jī)無(wú)需外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)，這在單片機(jī)無(wú)需外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)，這4個(gè)端口可以個(gè)端口可以作為一般寄存器或位開關(guān)使用作為一般寄存器或位開關(guān)使用p0、p1、p2、p3p0p3是是8051單片機(jī)與外界聯(lián)系的單片機(jī)與外界聯(lián)系的4個(gè)個(gè)8位位雙向并行雙向并行i/o口口4、 i/o（輸入（輸入/輸出）引腳輸出）引腳（共（共32個(gè)引腳）個(gè)引腳）p0p3將承擔(dān)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總將承擔(dān)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線的作用線的作用p3口的每一位