第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課件

第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)12.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能2.2時鐘電路和復(fù)位電路2.3存儲器結(jié)構(gòu)2.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能22.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能2.1.1單片機內(nèi)部主要部件中央處理器：完成控制運算和控制功能內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器：地址范圍00H~7FH21個特殊功能寄存器：地址為80H~FFH程序計數(shù)器PC：獨立的16位專用寄存器4KB內(nèi)部程序存儲器：存儲程序等4個8位可編程I/O口一個串行通信口2個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源，兩個中斷源優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能2.1.1單片機內(nèi)部主要部件32.1.2引腳功能1.電源引腳GND：接地端VCC：電源腳，一般工作電壓為5V2、時鐘引腳XTAL1:振蕩輸入端XTAL2:振蕩輸出端3、控制線RST:復(fù)位輸入端ALE:地址鎖存允許/編程脈沖PSEN:外部ROM讀選通信號EA：內(nèi)外ROM選擇/編程電源4、4個I/O口可作輸入和輸出端2.1.2引腳功能42.2時鐘電路和復(fù)位電路2.2.1時鐘電路單片機內(nèi)有時鐘電路，與振蕩器共同產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。它使單片機在唯一的時鐘信號控制下，嚴格地按一定的節(jié)拍進行工作（按一定的時序進行工作）。振蕩器可由單片機內(nèi)振蕩元件外接振蕩元件實現(xiàn)，構(gòu)成內(nèi)部時鐘方式，即在XTAL1和XTAL2引腳跨接振蕩器元件（如晶振），則可構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。如果振蕩器元件是晶振，則在晶振兩個引腳上接上兩個電容。電容主要是起頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用。電容容量一般為30pf.

2.2時鐘電路和復(fù)位電路2.2.1時鐘電路5第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課件6圓柱11.0592MHZ

晶振

11.0592MHZ

圓柱11.0592MHZ晶振

17當(dāng)時鐘精度要求不高時，也可以用陶瓷諧振蕩器、電感電容電路等代替晶振。若用陶瓷諧振蕩器，則兩個電容的容量為47pf設(shè)計電路板時，晶振、電容應(yīng)盡可能地靠近單片機，以減少分布電容的影響，從而保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。當(dāng)時鐘精度要求不高時，也可以用陶瓷諧振蕩器、電感電容電路等代8片晶體諧振器

26.000MHZ陶瓷晶振4.000MHZ

片晶體諧振器

26.000MHZ陶瓷晶振4.000MHZ

9振蕩器也可以是外振蕩源，將其信號接單片機XTAL1腳，XTAL2腳懸空，構(gòu)成外部時鐘方式。見P15時鐘方式方框圖振蕩器也可以是外振蕩源，將其信號接單片機XTAL1腳，XTA102.2.2復(fù)位電路1復(fù)位復(fù)位是令單片機初始化的操作，其主要功能是初始化單片機的工作狀態(tài)。例如，把程序計數(shù)器PC的值初始化為0000H，這樣單片機在復(fù)位后就從程序存儲器ROM的0000H單元開始執(zhí)行程序。另外，當(dāng)程序運行出錯或因操作錯誤而使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，按復(fù)位鍵來重新初始化單片機。2.2.2復(fù)位電路112、復(fù)位信號RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。實現(xiàn)復(fù)位操作，必須使RST引腳至少保持兩個機器周期的高電平（一般用手按下去再放開，都能達到兩個機器周期），再從高電平變?yōu)榈碗娖?，完成?fù)位。復(fù)位后，單片機從ROM中的0000H單元開始執(zhí)行程序。2、復(fù)位信號123復(fù)位電路復(fù)位操作有上電自動復(fù)位、按鍵復(fù)位等方式。3復(fù)位電路13第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課件14上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電容充電來實現(xiàn)復(fù)位。由于電容通交流隔直流，在上電瞬間可等效交流電，在這一瞬間RST引腳的電位與VCC的電位一樣。由于電容兩端電壓差不斷增大，則RST端的電壓逐漸變小，直至電容充電完畢。電容的充電時間必須大于兩個機器周期。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電容充電來實現(xiàn)復(fù)位。由于電容通交流隔直15按鍵復(fù)位是通過按鍵接通的瞬間，使RST為高電平，實現(xiàn)復(fù)位功能。有些單片機內(nèi)部設(shè)置RST接收低電平時，實現(xiàn)復(fù)位功能RST是高電平還是低電平時復(fù)位，要根據(jù)單片機的類型而定。按鍵復(fù)位是通過按鍵接通的瞬間，使RST為高電平，實現(xiàn)復(fù)位功能16第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課件172.3存儲器結(jié)構(gòu)2.3.1存儲器組成AT89C51存儲器由程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM組成。ROM可分為片內(nèi)ROM和片外ROM。片內(nèi)ROM為4KB，地址范圍為0000H~0FFFH.片外ROM可擴展到64KB。RAM可分為片內(nèi)RAM和片外RAM.片內(nèi)RAM由128B（00H~7FH)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和21個特殊功能寄存器（80H~FFH)組成；片外可擴展到64KB。2.3存儲器結(jié)構(gòu)2.3.1存儲器組成182.3.2程序存儲器ROM片內(nèi)ROM用于存儲編好的程序、表格、常數(shù)。當(dāng)程序內(nèi)存不夠用時，可擴展外程序存儲器。單片機工作時，只能讀ROM，不能寫ROM.單片機斷電后，存儲在ROM中的程序、表格、常數(shù)等不會消失。低4KB地址的程序可存儲在片內(nèi)ROM也可存儲在片外ROM.選擇片外ROM還是片內(nèi)ROM,由控制線EA來決定。當(dāng)EA=0時，選擇片外ROM.當(dāng)EA=1時，先執(zhí)行片內(nèi)ROM,地址滿時，跳轉(zhuǎn)到片外ROM.2.3.2程序存儲器ROM19ROM內(nèi)5個特殊的地址，是單片機的5個中斷子程序的入口程序。ROM內(nèi)5個特殊的地址，是單片機的5個中斷子程序的入口程序。202.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM容量為128B，地址范圍為00H~7FH.分為四個區(qū)：工作寄存器、可位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和堆棧區(qū)。

2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM211、工作寄存器工作寄存器地址為00H~1FH,分為四個組。選用哪一組的寄存器，由PSW中的RS1和RS0來決定。一般只使用工作寄存器0組。0組00H~07H1組08H~0FH2組10H~17H3組18H~1FH1、工作寄存器0組00H~07H1組08H~0FH2組10H222、位尋址區(qū)地址范圍為20H~2FH3、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址范圍為30H~7FH

2、位尋址區(qū)234、堆棧區(qū)

什么是堆棧？(1)是單片機內(nèi)部RAM中一個專用的連續(xù)存儲區(qū)，是一個單端讀寫操作的存儲結(jié)構(gòu)。(2)51單片機的堆棧在片內(nèi)RAM中開辟。堆棧指針（SP）(1)8位寄存器，用來存放堆棧的棧頂。(2)單片機復(fù)位后SP=07H。堆棧的操作(1)壓入堆棧：SP自動加1，數(shù)據(jù)進棧；先加后進(2)彈出堆棧：數(shù)據(jù)進棧，SP自動減1；先出后減舉例：假設(shè)SP=70H，將數(shù)據(jù)12H，34H依次壓入堆棧解答：(1)SP自動加1，SP=71H；將數(shù)據(jù)12H壓入SP所指的單元（71H）。(2)SP自動加1，SP=72H，將數(shù)據(jù)34H壓入SP所指的單元（72H）。堆棧的原則：★先進后出，后進先出4、堆棧區(qū)24周一【作業(yè)】簡述時鐘電路外部時鐘和內(nèi)部時鐘方式工作原理周三【作業(yè)】1、簡述上電復(fù)位和按鍵復(fù)位的工作原理（電路圖參考P18圖2-5）2、數(shù)據(jù)存儲器RAM可分為哪四個區(qū)，它們的地址是什么?周一25THANKYOU!!THANKYOU!!26第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)272.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能2.2時鐘電路和復(fù)位電路2.3存儲器結(jié)構(gòu)2.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能282.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能2.1.1單片機內(nèi)部主要部件中央處理器：完成控制運算和控制功能內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器：地址范圍00H~7FH21個特殊功能寄存器：地址為80H~FFH程序計數(shù)器PC：獨立的16位專用寄存器4KB內(nèi)部程序存儲器：存儲程序等4個8位可編程I/O口一個串行通信口2個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源，兩個中斷源優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能2.1.1單片機內(nèi)部主要部件292.1.2引腳功能1.電源引腳GND：接地端VCC：電源腳，一般工作電壓為5V2、時鐘引腳XTAL1:振蕩輸入端XTAL2:振蕩輸出端3、控制線RST:復(fù)位輸入端ALE:地址鎖存允許/編程脈沖PSEN:外部ROM讀選通信號EA：內(nèi)外ROM選擇/編程電源4、4個I/O口可作輸入和輸出端2.1.2引腳功能302.2時鐘電路和復(fù)位電路2.2.1時鐘電路單片機內(nèi)有時鐘電路，與振蕩器共同產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。它使單片機在唯一的時鐘信號控制下，嚴格地按一定的節(jié)拍進行工作（按一定的時序進行工作）。振蕩器可由單片機內(nèi)振蕩元件外接振蕩元件實現(xiàn)，構(gòu)成內(nèi)部時鐘方式，即在XTAL1和XTAL2引腳跨接振蕩器元件（如晶振），則可構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。如果振蕩器元件是晶振，則在晶振兩個引腳上接上兩個電容。電容主要是起頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用。電容容量一般為30pf.

2.2時鐘電路和復(fù)位電路2.2.1時鐘電路31第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課件32圓柱11.0592MHZ

晶振

11.0592MHZ

圓柱11.0592MHZ晶振

133當(dāng)時鐘精度要求不高時，也可以用陶瓷諧振蕩器、電感電容電路等代替晶振。若用陶瓷諧振蕩器，則兩個電容的容量為47pf設(shè)計電路板時，晶振、電容應(yīng)盡可能地靠近單片機，以減少分布電容的影響，從而保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。當(dāng)時鐘精度要求不高時，也可以用陶瓷諧振蕩器、電感電容電路等代34片晶體諧振器

26.000MHZ陶瓷晶振4.000MHZ

片晶體諧振器

26.000MHZ陶瓷晶振4.000MHZ

35振蕩器也可以是外振蕩源，將其信號接單片機XTAL1腳，XTAL2腳懸空，構(gòu)成外部時鐘方式。見P15時鐘方式方框圖振蕩器也可以是外振蕩源，將其信號接單片機XTAL1腳，XTA362.2.2復(fù)位電路1復(fù)位復(fù)位是令單片機初始化的操作，其主要功能是初始化單片機的工作狀態(tài)。例如，把程序計數(shù)器PC的值初始化為0000H，這樣單片機在復(fù)位后就從程序存儲器ROM的0000H單元開始執(zhí)行程序。另外，當(dāng)程序運行出錯或因操作錯誤而使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，按復(fù)位鍵來重新初始化單片機。2.2.2復(fù)位電路372、復(fù)位信號RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。實現(xiàn)復(fù)位操作，必須使RST引腳至少保持兩個機器周期的高電平（一般用手按下去再放開，都能達到兩個機器周期），再從高電平變?yōu)榈碗娖?，完成?fù)位。復(fù)位后，單片機從ROM中的0000H單元開始執(zhí)行程序。2、復(fù)位信號383復(fù)位電路復(fù)位操作有上電自動復(fù)位、按鍵復(fù)位等方式。3復(fù)位電路39第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課件40上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電容充電來實現(xiàn)復(fù)位。由于電容通交流隔直流，在上電瞬間可等效交流電，在這一瞬間RST引腳的電位與VCC的電位一樣。由于電容兩端電壓差不斷增大，則RST端的電壓逐漸變小，直至電容充電完畢。電容的充電時間必須大于兩個機器周期。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電容充電來實現(xiàn)復(fù)位。由于電容通交流隔直41按鍵復(fù)位是通過按鍵接通的瞬間，使RST為高電平，實現(xiàn)復(fù)位功能。有些單片機內(nèi)部設(shè)置RST接收低電平時，實現(xiàn)復(fù)位功能RST是高電平還是低電平時復(fù)位，要根據(jù)單片機的類型而定。按鍵復(fù)位是通過按鍵接通的瞬間，使RST為高電平，實現(xiàn)復(fù)位功能42第二章AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課件432.3存儲器結(jié)構(gòu)2.3.1存儲器組成AT89C51存儲器由程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM組成。ROM可分為片內(nèi)ROM和片外ROM。片內(nèi)ROM為4KB，地址范圍為0000H~0FFFH.片外ROM可擴展到64KB。RAM可分為片內(nèi)RAM和片外RAM.片內(nèi)RAM由128B（00H~7FH)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和21個特殊功能寄存器（80H~FFH)組成；片外可擴展到64KB。2.3存儲器結(jié)構(gòu)2.3.1存儲器組成442.3.2程序存儲器ROM片內(nèi)ROM用于存儲編好的程序、表格、常數(shù)。當(dāng)程序內(nèi)存不夠用時，可擴展外程序存儲器。單片機工作時，只能讀ROM，不能寫ROM.單片機斷電后，存儲在ROM中的程序、表格、常數(shù)等不會消失。低4KB地址的程序可存儲在片內(nèi)ROM也可存儲在片外ROM.選擇片外ROM還是片內(nèi)ROM,由控制線EA來決定。當(dāng)EA=0時，選擇片外ROM.當(dāng)EA=1時，先執(zhí)行片內(nèi)ROM,地址滿時，跳轉(zhuǎn)到片外ROM.2.3.2程序存儲器ROM45ROM內(nèi)5個特殊的地址，是單片機的5個中斷子程序的入口程序。ROM內(nèi)5個特殊的地址，是單片機的5個中斷子程序的入口程序。462.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM容量為128B，地址范圍為00H~7FH.分為四個區(qū)：工作寄存器、可位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和堆棧區(qū)。

2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM471、工作寄存器工作寄存器地址為00H~1FH,分為四個組。選用哪一組的寄存器，由PSW中的RS1和RS