第二章單片機(jī)芯片的硬件結(jié)構(gòu)

第二章單片機(jī)芯片的硬件結(jié)構(gòu)第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日2單片機(jī)芯片的硬件結(jié)構(gòu)2.1MCS-51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳2.1.1MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖P192.1.2MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)中央處理器(CPU)運(yùn)算器控制器：ALU(算術(shù)邏輯單元)、ACC(累加器)、B寄存器、程序狀態(tài)字、暫存寄存器：PC(程序計(jì)數(shù)器)、PC加1寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)與控制電路第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.1.2MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)中央處理器(CPU)2.內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器RAM(128*8)、RAM地址寄存器3.內(nèi)部程序寄存器ROM(4K*8)、程序地址寄存器4.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5.并行I/O口4個(gè)8位的I/O口（P0、P1、P2、P3)第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.1.2MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)6.串行口7.中斷控制系統(tǒng)5個(gè)中斷源：外中斷2個(gè)、定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2個(gè)、串行中斷1個(gè)。8.時(shí)鐘電路9.位處理器10.總線第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.1MCS-51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳2.1.1MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖2.1.2MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)2.1.3MCS-51的信號(hào)引腳40引腳雙列直插式第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.1MCS-51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳2.1.1MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖2.1.2MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)2.1.3MCS-51的信號(hào)引腳40引腳雙列直插式1.信號(hào)引腳介紹

輸入/輸出口線P0.0—P0.7

P0口8位雙向口線P1.0—P1.7

P1口8位雙向口線P2.0—P2.7

P2口8位雙向口線P3.0—P3.7

P3口8位雙向口線ALE地址鎖存控制信號(hào)(1)P0口輸出的低8位地址鎖存控制信號(hào)(2)作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.1.3MCS-51的信號(hào)引腳1.信號(hào)引腳介紹PSEN外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)0：僅訪問外部程序存儲(chǔ)器1：從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始訪問，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。RST復(fù)位信號(hào)：連續(xù)2個(gè)周期以上的高電平。XTAL1、XTAL2

外接晶體引線端VSS

地線VCC+5V電源第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.1.3MCS-51的信號(hào)引腳1.信號(hào)引腳介紹2.信號(hào)引腳的第二功能P3口線的第二功能外部RAM讀選通RDP3.7外部RAM寫選通WRP3.6定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入T1P3.5定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入T0P3.4外部中斷1申請(qǐng)INT1P3.3外部中斷0申請(qǐng)INT0P3.2串行數(shù)據(jù)發(fā)送TXDP3.1串行數(shù)據(jù)接受RXDP3.0信號(hào)名稱第二功能口線第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.1.3MCS-51的信號(hào)引腳1.信號(hào)引腳介紹2.信號(hào)引腳的第二功能P3口線的第二功能EPROM存儲(chǔ)器程序固化所需要的信號(hào)(1)編程脈沖：30引腳(ALE/PROG)(2)編程電壓：31引腳(EA/VPP)

備用電源引入9引腳(RST/VPD)第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日2單片機(jī)芯片的硬件結(jié)構(gòu)2.1MCS-51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳2.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器2.2.1內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元以80C51為例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器低128單元(單元地址00H-7FH)高128單元(單元地址80H-FFH)1.通用寄存器區(qū)(00H-1FH)(1)分成四組0,1,2,3，每組8個(gè)寄存器(R7-R0),每個(gè)寄存器為8位。(2)任意時(shí)刻，CPU只能使用其中的一組寄存器。(3)運(yùn)用通用寄存器，可以簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，提高運(yùn)行速度。第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.2.1內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元1.通用寄存器區(qū)(00H-1FH)2.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器2.位尋址區(qū)(20H-2FH)3.用戶RAM區(qū)(30H-7FH)2.2.2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元專用寄存器(SFR)、特殊功能寄存器1.專用寄存器簡(jiǎn)介：22個(gè)，可尋址21個(gè)。(1)程序計(jì)數(shù)器(PC）：16位，不可尋址。(2)累加器A(或ACC）：8位，尋址地址0E0H。(3)B寄存器：8位，尋址地址0F0H。(4)程序狀態(tài)字(PSW）：8位，尋址地址0D0H。第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.2.2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元1.專用寄存器簡(jiǎn)介(4)程序狀態(tài)字(PSW）：8位，尋址地址0D0H。位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位標(biāo)志CYACF0RS1RS0OV/PCY:進(jìn)位標(biāo)志位。AC:輔助進(jìn)位標(biāo)志位。F0:用戶標(biāo)志位。RS1和RS0:寄存器組選擇位。OV:溢出標(biāo)志位。P:奇偶標(biāo)志位。(5)數(shù)據(jù)指針(DPTR）：16位，尋址地址82H(DPL)，

83H(DPH)。第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.2.2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元1.專用寄存器簡(jiǎn)介2.專用寄存器的字節(jié)尋址（21個(gè)）3.專用寄存器的位尋址(1)21個(gè)專用寄存器不連續(xù)分布在內(nèi)部RAM的高128個(gè)單元，空余單元不能使用。(2)程序計(jì)數(shù)器(PC)不可尋址。(3)對(duì)專用寄存器采用直接尋址方式，指令中使用寄存器符號(hào)或寄存器地址。(1)11個(gè)專用寄存器可位尋址（83個(gè)尋址位）。(2)與內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元中的位尋址區(qū)(20H-2FH),共同組成數(shù)據(jù)位存儲(chǔ)區(qū)。第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器2.2.1內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元2.2.2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元2.2.3MCS-51的堆棧操作術(shù)語：出棧、入棧、棧底、棧頂、后入先出1、堆棧的功能：保護(hù)斷點(diǎn)、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)2、堆棧的開辟：內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3、堆棧指示器：SP（復(fù)位后為07H,初始化為30H）4、堆棧類型：向上生長(zhǎng)型入棧SP30H或4AH或78H(1)SP←SP+1第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器2.2.1內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元2.2.2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元2.2.3MCS-51的堆棧操作術(shù)語：出棧、入棧、棧底、棧頂、后入先出1、堆棧的功能：保護(hù)斷點(diǎn)、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)2、堆棧的開辟：內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3、堆棧指示器：SP（復(fù)位后為07H,初始化為30H）4、堆棧類型：向上生長(zhǎng)型入棧30H或4AH或78H(1)SP←SP+1SP(2)寫入數(shù)據(jù)出棧(1)讀出數(shù)據(jù)(2)SP←SP-1第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器2.2.1內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元2.2.2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元2.2.3MCS-51的堆棧操作術(shù)語：出棧、入棧、棧底、棧頂、后入先出1、堆棧的功能：保護(hù)斷點(diǎn)、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)2、堆棧的開辟：內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3、堆棧指示器：SP（復(fù)位后為07H,初始化為30H）4、堆棧類型：向上生長(zhǎng)型入棧30H或4AH或78H(1)SP←SP+1SP(2)寫入數(shù)據(jù)出棧(1)讀出數(shù)據(jù)(2)SP←SP-1、向下生長(zhǎng)型（8086）第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器2.2.1內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元2.2.2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元2.2.3MCS-51的堆棧操作術(shù)語：出棧、入棧、棧底、棧頂、后入先出1、堆棧的功能：保護(hù)斷點(diǎn)、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)2、堆棧的開辟：內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3、堆棧指示器：SP（復(fù)位后為07H,初始化為30H）4、堆棧類型：向上生長(zhǎng)型、向下生長(zhǎng)型（8086）5、堆棧使用方式：自動(dòng)方式指令方式第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器2.2.4內(nèi)部程序存儲(chǔ)器80C51：4KROM程序存儲(chǔ)器，地址0000H-0FFFH80C52：8KROM程序存儲(chǔ)器，地址0000H-1FFFH啟動(dòng)單元：0000H-0002H中斷地址區(qū)：0003H-002AH2.2.5MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器分開3.存儲(chǔ)器擴(kuò)展16位地址線-尋址范圍64KB地址0000H-FFFFH2.內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器分開第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日2單片機(jī)芯片的硬件結(jié)構(gòu)2.1MCS-51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳2.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器2.3MCS-51單片機(jī)并行輸入/輸出口電路P0.0—P0.7

P0口8位雙向口線P1.0—P1.7

P1口8位雙向口線P2.0—P2.7

P2口8位雙向口線P3.0—P3.7

P3口8位雙向口線2.3.1P0口字節(jié)地址：80H;位地址：80H-87H.1.雙向I/0接口輸出(寫)：加上拉電阻輸入(讀)低8位地址接口雙向數(shù)據(jù)接口第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.3MCS-51單片機(jī)并行輸入/輸出口電路2.3.1P0口MUX選擇端V1V2地址/數(shù)據(jù)推拉式輸出I/O輸出，控制端為0，與門封鎖，V2截止。外接上拉電阻傳送指令都是讀引腳第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.3MCS-51單片機(jī)并行輸入/輸出口電路2.3.1P0口2.3.2P1口字節(jié)地址：90H;位地址：90H-97H.1.準(zhǔn)雙向I/0接口（無三態(tài)）2.輸出時(shí)不需上拉電阻2.3.3P2口字節(jié)地址：0A0H;位地址：0A0H-0A7H.1.高8位地址接口2.準(zhǔn)雙向I/O接口3.輸入時(shí)先寫“1”第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.3MCS-51單片機(jī)并行輸入/輸出口電路2.3.1P0口2.3.2P1口2.3.3P2口2.3.4P3口字節(jié)地址：0B0H;位地址：0B0H-0B7H.1.準(zhǔn)雙向I/0接口2.第二功能信號(hào)2.3.5MCS-51口電路小結(jié)1.都是雙向I/0接口P0口可同時(shí)用為地址和數(shù)據(jù)總線P2口可用為地址總線2.P0口三態(tài)門，P1、P2、P3口準(zhǔn)雙向口。3.P3口具有第二功能第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日2單片機(jī)芯片的硬件結(jié)構(gòu)2.1MCS-51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳2.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器2.3MCS-51單片機(jī)并行輸入/輸出口電路2.4MCS-51單片機(jī)時(shí)鐘電路與時(shí)序