第二章 单片微机的基本结构
第二章-单片微型计算机概述资料
单
30 ALE/PROG
片
29 PSEN
机
28 P2.7
的
27 P2.6
引
26 P2.5 25 P2.4 24 P2.3
23 P2.2 22 P2.1
脚 配 置 图
21 P2.0
返回本节
2.2 8051单片机引脚
I/O CB
P1.0 PPP111...123
T0和T1在定时器控制寄存器TCON和定时器方式 选择寄存器TMOD的控制下(TCON、TMOD为特殊 功能寄存器)，可选择工作在定时器模式或计数器模 式下，每种模式下又有不同的工作方式。
2.1 8051单片机的结构
• 5．中断控制系统
• 单片机中的中断是指CPU暂停正在执行的原程 序转而为中断源服务(执行中断服务程序)，在执行
• ③ 用户标志位F0： 是用户定义的一个状态标志位，根据需要可 以用软件来使它置位或清除。
2.1 8051单片机的结构
• ④ 寄存器选择位RS1、RS0：
• 8051共有四组，每组八个工作寄存器R0～R7。编程时用 于存放数据或地址。但每组工作寄存器在内部RAM中的 物理地址不同。RS1和RS0的四种状态组合就是用来确定 四组工作寄存器的实际物理地址的。RS1、RS0状态与工 作寄存器R0～R7的物理地址关系如表2-3所示。
2.2 8051单片机引脚
• 8051单片机内部总线是单总线结构，即数据 总线和地址总线是公用的。 8051有40条引脚， 与其他51系列单片机引脚是兼容的。这40条 引脚可分为I/O端口线、电源线、控制线、外 接晶体线四部分。其封装形式有两种：双列 直插封装(DIP)形式和方形封装形式，如图25所示。
8051有一个全双工的可编程串行I/O端口，实现单片机与 其它数据设备之间的串行数据传递。
微机原理-第2章 计算机的基本结构与工作过程
2.1.2
图2.2 计算机基本组成框图
• 图2.2表明，程序和数据通过输入设备送入到存储器中； 程序被启动执行时，控制器输出地址及控制信号，并 从相应的存储单元中取出指令送到控制器中进行识别， 分析该指令执行什么运算或操作，然后控制器根据指 令含义发出操作命令。
• 人们通常使用一些助记符来代替它，例如用ADD表示 加法，用SUB表示减法，用MOV表示传送等。
• 为了让计算机做一件复杂的工作，总是先要把解决问 题的过程分解为若干步骤，然后用相应的指令序列， 按照一定的顺序去控制计算机完成这一工作。这样的 指令序列就称为程序。
• 通常把用二进制代码形式组成的指令序列称为机器语 言程序。它是计算机能够直接识别和运行的程序；而 把用助记符形式组成的指令序列称为汇编语言程序或 符号程序。
• 这 就 是 最 早 的 “ 存 储 程 序 概 念 ” (Stored Program Concept )的产生。
• EDVAC计算机由运算器、逻辑控制装置、存储器、 输入设备和输出设备五个部分组成。它采用了“存储 程序”的思想，把数据和程序指令均用二进制代码的 形式存放在存储器中，保证了计算机能按事先存入的 程序自动地进行运算。
• 在微型计算机中，往往把CPU制作在一块大规模集成 电路芯片上，称之为微处理器( Microprocessor )。
1.
• 存储器是用来存放程序和数据的记忆装置。它是组成 计算机的重要部件，也是使计算机能够实现“存储程 序”功能的基础。
• 根据存储器和中央处理器的关系，存储器可分为内存 和外存。
4．输入设备
• 输入设备的任务是用来输入操作者或其他设备提供的 原始信息，并把它转变为计算机能够识别的信息，送 到计算机内部进行处理。
单片微型计算机原理及接口技术 第二章(1) MCS51单片机的组成结构
3、I/O口
MCS-51单片机有 4 个 8 位并行口，1 个全双工串行口 UART， 2 个 16 位的 T/C。
（二）MCS-51单片机的主要 功能特点
⑴ 8位CPU ⑵ 片内128B RAM 8051/8751 ⑶ 片内4KB ROM/EPROM（8031无） ⑷ 特殊功能寄存器区 SFR ⑸ 2个优先级的5个中断源结构
单片机系统是典型的嵌入式系统，是嵌入式系统的 重要组成部分。
主流单片机体系
◆ 51系列单片机产品繁多，近年来推出的与51兼 容的主要产品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列；
﹡Philips公司的80C51、80C552系列； ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。
单片机处在初级的发展阶段，元件集成规模还 比较小，功能比较简单，一般均把CPU、RAM 有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上， 象Farichild公司就属于这一类型，它还需配上 外围的其他处理电路方才构成完整的计算系统。 类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。
2、单片机的发展、应用里程碑
⑹ 4个8位并行口：P0、P1、P2、P3
⑺ 2个16位定时器/计数器T/C
⑻ 1个全双工串行口UART 通用异步收发器 可同时接收或发送
半双工 —— 即可接受又可发送，但不同时 单工 —— 只接收或只发送
⑼ 布尔处理机 —— 位处理机
(10) 64KB外部RAM地址空间
16条地址线
第二章1单片机基本结构和功能介绍
第二章1单片机基本结构和功能介绍单片机是一种集成电路芯片，内部包含了处理器、存储器、输入输出接口等基本功能模块。
本文将介绍单片机的基本结构和功能。
一、单片机的基本结构单片机的基本结构包括处理器核心、存储器、输入输出接口和时钟电路等模块。
1.处理器核心处理器核心是单片机的主要功能模块，负责执行程序指令并进行算术和逻辑运算。
单片机的处理器核心通常由运算器、控制器和寄存器组成。
（1）运算器：负责进行各种算术和逻辑运算，包括加减乘除、与或非等操作。
（2）控制器：负责对指令进行解码和执行，控制单片机的工作流程。
（3）寄存器：用于存储程序和数据，供处理器核心进行读写操作。
2.存储器存储器用于存储程序指令和数据，分为程序存储器和数据存储器两种。
（1）程序存储器（ROM）：用于存储程序指令，是单片机的固化存储器，不可随机写入。
（2）数据存储器（RAM）：用于存储数据，可以进行读写操作，但断电后数据会丢失。
存储器的容量决定了单片机能够处理的程序和数据量的大小。
3.输入输出接口输入输出接口用于与外部设备进行通信，实现与外部环境的交互。
（1）输入接口：用于接收外部设备传输的数据，如按键输入、传感器信号等。
（2）输出接口：用于向外部设备发送数据，如LED显示、电机控制等。
输入输出接口可以通过GPIO（General Purpose Input/Output）口实现，GPIO口可以根据需要进行输入或输出的状态设置。
4.时钟电路时钟电路用于提供时钟信号，控制单片机的工作节奏和指令执行速度。
时钟信号在单片机内部进行同步，确保各个模块按照统一的时序进行工作。
二、单片机的基本功能单片机的基本功能包括存储和处理数据、控制外部设备和与其他设备进行通信等。
1.存储和处理数据单片机的存储器用于存储程序指令和数据，处理器核心通过读取和写入存储器来执行指令和进行数据处理。
单片机可以对数据进行各种算术和逻辑运算，如加减乘除、与或非等操作，以及逻辑判断和条件判断等。
《单片机第二章》课件
THANKS
感谢观看
04
05
单片机应用实例
智能家居控制系统
01
智能家居控制系统是利用单片机技术，实现家庭设备的智能化控制， 提高生活便利性和舒适度。
02
智能家居控制系统可以实现的功能包括：智能照明、智能安防、智能 家电控制、智能环境监测等。
03
单片机在智能家居控制系统中主要负责接收和处理各种传感器和设备 的信息，控制设备的运行，并通过网络与其他设备进行通信。
《单片机第二章》ppt课 件
目录
• 单片机基础知识 • 单片机硬件结构 • 单片机软件编程 • 单片机开发流程 • 单片机应用实例
01
单片机基础知识
单片机定义
总结词
单片机的定义
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将计算机的中央处理器（CPU）、随机存储器 （RAM）、只读存储器（ROM）以及输入/输出（I/O）接口等主要部件集成在 一块芯片上，具有体积小、功耗低、可靠性高的优点。
02
03
调试程序
通过仿真器等工具，对单片机程序进 行调试，确保程序逻辑正确、功能实 现无误。
系统集成与测试
01
系统集成
将硬件和软件整合在一起，构建完 整的单片机系统。
性能测试
测试系统的性能指标，如处理速度 、功耗等是否达标。
03
02
功能测试
对系统进行全面的功能测试，确保 满足需求。
可靠性测试
模拟恶劣环境条件，测试系统的稳 定性和可靠性。
优化代码
优化代码可以提高程序的执行效 率和可读性。可以通过减少冗余 代码、合理分配内存、使用高效 的数据结构和算法等方式进行优 化。
微机原理与接口技术第2章-基本结构
数据总线
用于CPU和存储器或I/O接口之间传送数据，是 双向的。
微处理器数据总线的条数决定CPU和存储器或 I/O设备一次能交换数据的位数，是区分微处理器 是多少位的依据。
8086 CPU的数据总线是16条，我们就说8086 CPU是16位微处理器。
控制总线
管理总线上的活动，用来传送自CPU发出的控 制信息或外设送到CPU的状态信息，大部分是单 向的，有一些是双向的。
微处理器的内部结构
② 工作寄存器：暂存用于寻址和计算过 程的信息。工作寄存器分为两组：数据寄存 器和地址寄存器。但有的寄存器兼有双重用 途。数据寄存器用来暂存操作数和中间运算 结果。地址寄存器用于操作数的寻址。
微处理器的内部结构
③ 控制器：它是CPU的“指挥中心”，完成指 令的读入，寄存，译码和执行。从CPU典型内部 结构图中可以看出，一般微处理器中的控制器由 6部分组成：
堆栈指针（SP）
是在对按后进先出原则组织的称为堆栈的专用存 储区进行操作时提供地址的。堆栈用于子程序调用时 保存返回地址和工作寄存器的内容。
微处理器的内部结构
④ I/O控制逻辑 包括 CPU 中与输入/输出操作有关的逻辑。 其作用是处理输入/输出操作。
2. 存储器
定义：又叫内存或主存，用于存放数据和程 序的存储单元。
地址总线
CPU通过地址总线输出地址码来选择某一存储 单元或某一称为I/O端口的寄存器，是单向的。
地址码的位数决定了地址空间的大小。
n位地址总线可有2个n 地址（0∽ 2-1n ）。
例如： 16位地址总线 64KB 20位地址总线 1MB 32位地址总线 4GB
地址总线
8086/8088地址总线 20位 存储器地址总线20位， 地址空间 1MB I/O地址总线16位 地址空间 64KB
单片微型机原理-第二章-单片机系统结构完整
续表二
AT89S51
4 8 12 8 16 32 64 32 64
128 256 256 256＋ 256 ERAM
2 3 3
√ √ √
6 6 6
2 2 2
4 4 4
√ √ √
√ √ √
32 32 32
12 12 12
√ √ √
24 24 24
AT89S52 AT89S53 78E52B 78E54B
ISP编程并内置了硬件看门狗计数器，该系列中的
AT89S53芯片还集成了SPI总线接口部件。
2.1.1 总体结构（一、内部结构）
2.1.1 总体结构（二、引脚功能及封装）
引脚功能
增强型MCS-51系列芯片的封装形式及引脚排列与标
准MCS-51系列芯片兼容，其引脚逻辑符号和常见封装形 式及引脚排列分别如图2-2和2-3所示(为了便于比较，图 2-3(a)中还给出了标准MCS-51内核芯片DIP40封装引脚 排列图)，引脚功能如表2-2所示。
看 门 狗
中 断 源
外 中 断 源
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
可 禁 止
优 先 级
引 脚 数
时 钟 机 器 周 期
输 出
可 编 程 时 钟 输 出
工 作 频 率
工 作 频 率
EMI(
T2
I/O
/MHz(2.7
RAM
/
/MHz(5.0 V)
EPROM(OTP)
DPTR
Flash ROM
/B
)
— — 16 32 — — — —
— — — — 4 8 16 32
256 256 256 256 128 256 256 256
第二章 微型计算机的基本结构
第二章微型计算机的基本结构2.1 微型计算机系统微型计算机系统是由硬件和软件两部分组成的。
2.1.1 微型计算机的硬件冯诺依曼“存储程序控制式”计算机系统机构是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成的。
运算器和控制器合称为中央处理器，把中央处理器的功能集成在一个芯片上的大规模或超大规模集成电路，称作微处理器，简称MPU。
微型计算机由微处理器、存储器、输入\输出接口和总线组成。
总线（BUS）是一组公共信息传输线，分为内部总线：互连芯片内部各个装置的总线。
系统总线：微处理器、存储器和输入\输出设备接口之间的总线。
外部总线：微机与外部设备之间的总线。
按功能分为数据总线：（DB）微处理器向内存、输入\输出接口之间传送数据。
（双向线）地址总线：（AB）微处理器向内存、输入\输出接口之间传输地址。
（单向线）控制总线：（CB）微处理器向其他部件传输控制信息和其他部件向微处理器传输状态信息，从而协调各部件工作。
一、微处理器1、发展概况第一代（1971年开始）第一块微处理器是单片处理器，4位，集成了2250个晶体管，有16个引脚。
1972年Intel 8008，8位微处理器。
第二代（1974年开始）Intel 8008 微处理器，同时有motorola M6800 、Zilong Z80。
第三代（1978年开始）Intel 8086微处理器，字长有16位，20位的AB、16位DB，时钟频率达到5~40MHz，是单用户单任务的微处理器。
到1982年Intel 80286（16位）的微处理器具有多任务系统必须得任务转换功能，存储器管理能力和多种保护功能。
第四代（1985年开始）Intel 80386（32位）微处理器，有32位DB和AB，集成了30万个晶体管。
1989年Intel 80486（32位）微处理器问世的有120万个晶体管运算速度是80286的2到3倍。
第五代（1993年开始）Intel Pentium系列微处理器。