单片机硬件及内部结构.

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单片机第二章MCS-51系列单片机硬件结构

单片机第二章MCS-51系列单片机硬件结构

3. P1口(P1.0~P1.7,1脚~8脚)
P1口仅用作I/O使用,它也是自带上拉电阻的8 位准双向I/O接口,每一位可驱动4个LSTTL负载。 当P1口作为输入接口时,应先向口锁存器写“1”。 4. P3口(P3.0~P3.7,10脚~17脚)
除了和P1口的功能一样外, P3口的每一引脚还具有第二功能。
第二章 单片机的硬件结构
2.1 MCS-51单片机的总体结构
2.2 微处理器 2.3 MCS-51存储器 2.4 MCS-51基本电路及引脚电路 2.5 实例演练
2.1MCS-51单片机的总体结构
一,8031芯片实照
二,MCS-51单片机外形是一个40脚的双列直插式集成块:
P10 P1.1 P12 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3 T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 Vss 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
ALE地址锁存使能信号输出端。存取 片外存储器时,用于锁存低8位地址。 PROG是对于EPROM型单片机,在 EPROM编程期间,此引脚用于输入编 程脉冲。
ALE/ PROG (30脚)
控制 引脚

MCS-51单片机的内部结构及引脚

MCS-51单片机的内部结构及引脚

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谢谢
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谢谢!
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结构特点:
MCS-51系列单片机为哈佛结构(而非普林斯顿结构) 1)内ROM:4KB 2)内RAM:128B 3)外ROM:64KB 4)外RAM:64KB 5)I / O线: 32根(4埠,每埠8根) 6)定时/计数器:2个16位可编程定时/计数器 7)串行口:全双工,2 根 8)寄存器区:工作寄存器区、在内128B RAM中,分4个区, 9)中断源:5源中断,2级优先 10)堆栈:最深128B 11)布尔处理机:位处理机,某位单独处理 12)指令系统:五大类,111条
MCS-51单片机的内部结 构及引脚
一、单片机硬件结构
内部结构 引脚功能 内存的配置 CPU时序 I / O接口
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二、 概述
Intel MCS-51 系列单片机三个版本:8031、8051、 8751(8位机)
Intel MCS-96系列机:8096 (16位机) 除此之外,Motorla公司、Zilog公司、Mcrochip相 继推出产品, 各系列产品内部功能、单元组成、指令系统不尽相 同。 Intel公司单片机问世早,系列齐全,兼容性强,所 以得到广泛使用。
作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片
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5、串行输入/输出口(2条) 串行通信、扩展I / O接口芯片
6、定时/计数器(16位、加1计数) 计满溢出、中断标志置位、向CPU提出中断请求,与 CPU之间独立工作
7、时钟电路 内振、外振。 8、中断系统 五源中断、2级优先。
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单片机内部主要部件

单片机内部主要部件

1.2 单片机内部主要部件单片机内部电路比较复杂,MCS-51系列的8051型号单片机的内部电路根据功能可以分为CPU、RAM、ROM/EPROM、并行口、串行口、定时/计数器、中断系统及特殊功能寄存器(SFR)等8个主要部件,如图1-2-1所示。

这些部件通过片内的单一总线相连,采用CPU加外围芯片的结构模式,各个功能单元都采用特殊功能寄存器集中控制的方式。

其他公司的51系列单片机与8051结构类似,只是根据用户需要增加了特殊的部件,如A/D转换器等。

在设计程序过程中,寄存器的使用非常频繁。

本节内容在了解单片机内部的组成机构基础上,重点介绍单片机内部常用的寄存器的作用。

图1-2-1 MCS-51架构1.2.1中央处理器(CPU)中央处理器是单片机的核心,主要功能是产生各种控制信号,根据程序中每一条指令的具体功能,控制寄存器和输入/输出端口的数据传送,进行数据的算术运算、逻辑运算以及位操作等处理。

MCS-51系列单片机的CPU字长是8位,能处理8位二进制数或代码,也可处理一位二进制数据。

单片机的CPU从功能上一般可以分为运算器和控制器两部分。

一、控制器控制器由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、定时控制与条件转移逻辑电路等组成。

其功能是对来自存储器中的指令进行译码,通过定时电路,在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部和外部的控制信号,使各部分协调工作,完成指令所规定的功能。

各部分功能部件简述如下。

1.程序计数器PC(Program Counter)程序计数器是一个16位的专用寄存器,用来存放下一条指令的地址,具有自动加1的功能。

当CPU要取指令时,PC的内容送地址总线上,从存储器中去取出一个指令码后,PC 内容自动加1,指向下一个指令码,以保证程序按顺序执行。

PC是用来指示程序的执行位置,在顺序执行程序时,单片机每执行一条指令,PC就自动加1,以指示出下一条要取的指令的存储单元的16位地址。

也就是说,CPU总是把PC 的内容作为地址,根据该地址从存储器中取出指令码或包含在指令中的操作数。

第2节-单片机内部主要部件

第2节-单片机内部主要部件

一、控制器
控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、 定时控制与条件转移逻辑电路等组成,对来自存储器 中的指令进行译码,通过定时电路,在规定的时刻发 出各种操作所需的控制信号,使各部分协调工作,完 成指令所规定的功能。
1、程序计数器 PC是一个16位的专用寄存器,用来存放下一条指 令的地址。CPU取指令时,PC的内容送到地址总线上。 从存储器取出一个指令码后,PC自动加1,指向下一条 指令,即CPU总是把PC的内容作为地址。51系列单片机 的寻址范围为64K,PC中数据范围是0000H~FFFFH,共 64K 。 单 片 机 上 电 或 复 位 时 , PC 自 动 清 0 , 装 入 地 址 0000H,保证单片机上电或复位后,程序从0000H开始 执行。
2.指令寄存器IR(Instruction Register) 指令寄存器是一个8位寄存器用于暂存待执行的指
令,等待译码。 3.暂存器TMP
用于暂存进入运算器的数据。 4.指令译码器ID(Instruction Decoder)
指令译码器是对指令寄存器中的指令进行译码,将 指令变为执行此指令所需要的电信号。根据译码器的输 出信号,再经时序电路定时产生执行该指令所需要的各 种控制信号。
一、单片机的RAM 8051单片机芯片中共有256个字节的RAM单元,其
中 128 个 字 节 被 专 用 寄 存 器 占 用 , 用 户 使 用 的 只 是 前 128B,即通常所说的片内128B数据存储器,它可以用 来存放临时可读写的数据,但在单片机掉电时,RAM单 元所有数据将丢失。单片机对RAM的寻址空间可达64kB。
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0
CY AC F0 RS1 RS0 OV F1

单片机的基本组成

单片机的基本组成

单片机的基本组成单片机是一种集成电路,具有微处理器、存储器、输入输出接口以及时钟电路等基本组成部分。

它被广泛应用于各种电子设备中,如手机、电视、汽车等。

本文将从以下几个方面介绍单片机的基本组成。

一、微处理器微处理器是单片机的核心部件,它负责处理各种指令和数据。

微处理器通常由控制单元和算术逻辑单元组成。

控制单元负责从存储器中获取指令,并根据指令控制执行的操作。

算术逻辑单元则负责执行各种运算和逻辑操作。

微处理器的性能通常由其主频、指令集和位数决定。

二、存储器存储器用于存储程序和数据。

单片机的存储器分为程序存储器和数据存储器两种。

程序存储器用于存储程序代码,常见的有闪存和EEPROM。

数据存储器则用于存储数据,包括RAM和寄存器。

RAM 是一种易失性存储器,用于临时存储数据。

而寄存器则是一种特殊的存储器,用于存储微处理器的状态和临时数据。

三、输入输出接口输入输出接口用于与外部设备进行数据交互。

单片机的输入输出接口可以连接各种传感器、执行器和其他外部设备。

常见的输入接口有模拟输入和数字输入,常见的输出接口有数字输出和模拟输出。

输入输出接口通常由引脚和相关电路组成,可以通过编程控制引脚的状态和电平,实现与外部设备的通信。

四、时钟电路时钟电路用于提供单片机的时钟信号,控制单片机的运行速度。

时钟信号可以是外部时钟源输入,也可以是内部时钟源产生。

时钟信号的频率决定了单片机的工作速度,常见的频率有8MHz、16MHz 等。

时钟电路还可以包括定时器和计数器,用于实现定时、计数等功能。

五、其他辅助电路除了上述基本组成部分,单片机还可能包括其他辅助电路,如复位电路、电源管理电路等。

复位电路用于在上电或复位时将单片机恢复到初始状态,以确保可靠的启动。

电源管理电路用于管理单片机的电源供给,包括电源开关、电源监测和电源管理等功能。

单片机的基本组成包括微处理器、存储器、输入输出接口、时钟电路以及其他辅助电路。

这些组成部分协同工作,实现了单片机的各种功能和应用。

(完整版)单片机的基本组成

(完整版)单片机的基本组成

单片机的基本组成在讲单片机的组成之前我们先来说一下大家都熟知的计算机一、计算机的经典结构在设计计算机时匈牙利籍数学家冯.诺依曼提出的“程序存储”和“二进制运算”的思想。

1、二进制运算决定了计算机的硬件结构。

二进制运算包括二进制算术运算和逻辑运算(逻辑运算的基础是逻辑代数,又称布尔代数)。

逻辑量只表示两种不同的状态,可以对应电子线路中的电阻高低、二极管、三极管的通断等。

因此,二进制运算决定了计算机可以由电子元器件,特别是集成电路组成。

2、程序存储决定了软件控制硬件工作。

因此,计算机的基本结构包括硬件和软件两部分。

计算机的工作原理:由输入设备将软件送入存储器,然后由控制器逐条取出存储器中的控制软件,并运行,再将运行结果送到输出设备。

3、计算机的经典结构根据以上思路,计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备组成。

图1.1.1 计算机经典结构图对经典结构中各部分有机组合,就构成了微型计算机。

由于各部分的具体电路(元器件及元器件的组合方式)不同,又形成了各种应用形态。

二、微型计算机(Microcomputer)组成及应用形态1、微型计算机组成将经典结构中的运算器、控制器组合在一起,再增加一些寄存器等,集成为一个芯片,这个芯片称为微处理器(Microcontroller),即CPU(Center Processing Unit )。

这样微型计算机就由CPU、存储器、输入/输出(I/O)接口组成。

再配以输入/输出(I/O)设备和软件,就构成了微型计算机应用系统,简称微型计算机。

图1.1.2 微型计算机系统结构图2、应用形态(1)系统机(多版机)微处理器CPU、存储器、I/O端口电路和总线接口等组装在一块主板上,再通过系统总线和外设适配卡连接键盘、显示器、打印机等,再配上系统软件就构成了一个完整的计算机系统。

图1.1.3 微型计算机结构图这就是办公室、家庭使用的PC机的典型形态。

由于较大的存储容量(存储器、硬盘、软盘、光盘等),输入、输出设备齐全,而且软件丰富(系统软件和应用软件),能够进行海量计算和应用系统开发。

第2章 MCS-51单片机的内部结构

第2章 MCS-51单片机的内部结构
P3.4 T0 P3.3 INT1 外部中断1请求 外部中断 请求 计数器0外部输入 计数器 外部输入
当3个准双向I/O口作输入口使用时,要向该口先写“1”, 个准双向I/O口作输入口使用时,要向该口先写“ I/O口作输入口使用时 P3.5 T1 计数器1外部输入 计数器 外部输入 P3.6 WR 外部数据存储器 另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。 I/O口无高阻的 另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。
2.4.2 内部数据存储器 共128个字节, 128个字节, 128个字节 字节地址为00H 7FH。 00H~ 字节地址为00H~7FH 00H~1FH:32个单 00H~1FH:32个单 元,是4组通用工作 寄存器区 20H~2FH:16个单 20H~2FH:16个单 可进行128 128位的 元,可进行128位的 位寻址 30H FH: 用户RAM 30H ~ 7FH : 用户 RAM 区 , 只能进行字节寻 址 , 用作数据缓冲区 以及堆栈区。 以及堆栈区。
I/O口引脚 2.2.3 I/O口引脚 P0口 双向8位三态I/O I/O口 地址总线( (1) P0口:双向8位三态I/O口,地址总线(低8位)及 数据总线分时复用口,可驱动8个LS型TTL负载。 数据总线分时复用口,可驱动8 LS型TTL负载。 负载 P1口 准双向I/O I/O口 可驱动4 LS型TTL负载 负载。 (2) P1口:8位准双向I/O口,可驱动4个LS型TTL负载。 转义引 引脚 与地址总线 ( 高 8 位 ) 复 功能说明 准双向I/O I/O口 (3) P2口:8位 准双向I/O 口, 与地址总线( 脚 可驱动4 LS型TTL负载 负载。 用,可驱动4个LS型TTL负载。RXD 串行数据接收端 P3.0 准双向I/O I/O口 双功能复用口,可驱动4 (4) P3口:8位 准双向I/O 口, 双功能复用口 ,可驱动 4 P3.1 TXD 串行数据发送端 P3.2 INT0 外部中断0请求 外部中断 请求 LS型TTL负载 负载。 个LS型TTL负载。 注意:准双向口与双向三态口的差别。 注意:准双向口与双向三态口的差别。

单片机的硬件结构及原理

单片机的硬件结构及原理
三、单片机的应用
1.单片机应用的特点 软硬件结合、多学科交叉; 应用现场环境恶劣(电磁干扰、电源波动、 冲击振动、高低温湿度等); 应用领域广泛且意义重大(硬件软化--微控 制技术)。
00H~07H
R0~R7
0
1
1组
08H~0FH
R0~R7
1
0
2组
10H~17H
R0~R7
0
1
3组
18H~1FH
R0~R7
单片机复位时,RS1=RS2=00,默认为第0组
2.3.2 控制器
1. 时钟电路
图 2.2 单片机时钟电路(a) 内部时钟电路; (b) 外部振荡源一般地,取C1=C2=30pF, 晶振为6MHz或12MHz
6. 数据指针寄存器DPTR 数据指针DPTR是一个 16 位的专用寄存器, 其高位字节寄存器用DPH表示,低位字节寄存器用DPL表示。既可作为一个 16 位寄存器DPTR来处理, 也可作为两个独立的 8 位寄存器DPH和DPL来处理。 DPTR 主要用来存放 16 位地址, 当对 64 KB外部数据存储器空间寻址时, 作为间址寄存器用。在访问程序存储器时, 用作基址寄存器。
(2) PSEN(29脚):片外程序存储器读选通信号输出端,低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间,每个机器周期该信号两次有效,以通过数据总线P0口读回指令或常数。在访问片外数据存储器期间,PSEN信号将不出现。 (3) RST/VPD(9脚):RST即为RESET,VPD为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时,该引脚上出现持续两个机器周期的高电平,就可实现复位操作,使单片机回复到初始状态。上电时,考虑到振荡器有一定的起振时间,该引脚上高电平必须持续10 ms以上才能保证有效复位。 当VCC发生故障,降低到低电平规定值或掉电时,该引脚可接上备用电源VPD(+5 V)为内部RAM供电,以保证RAM中的数据不丢失。
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单片机硬件及内部结构
(5)时钟电路 单片机是有条不紊地执行着一条条指令,来完成 预定任务的。在执行指令时,又是分成了几个步 骤来完成的,每个步骤又是严格地在不同的时间 段进行的。这些时间段的产生是靠单片机内部的 时钟电路来完成的。
单片机硬件及内部结构
2.信号引脚
(1)信号引脚介 绍: 80C51是MCS- 51系列单片机中 的典型芯片,它 是标准的40引脚、 双列直插式塑料 封装的集成电路, 它的引脚排列如 右图所示。
单片机硬件及内部结构

校: 常州高级技工学校
授课人: 朱文彬
单片机硬件及内部结构
1、单片机内部组成简介 MCS—51单片机内部的结构框图如下图所示
单片机硬件及内部结构
(1)中央处理器(CPU):单片机的核心部件, 用它来完成运算和控制操作。 (2)内部程序存储器(内部ROM):单片机内部 用于存放程序的部件。 (3)内部数据存储器(内部RAM):单片机内部 用于存放数据的部件。 (4)并行I/O口:单片机与外界进行信息交流时, 采用八位二进制数并行处理方式的接口部件。
口线 P3.0 P3.1 第二功能 RXD TXD 信号名称 串行数据接收 串行数据发送
P3.2
P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 T0 T1
外部中断0申请
外部中断1申请 定时器/计数器0计数输入 定时器/计数器1计数输入 外部RAM写选通 外部RAM读选通
单片机硬件及内部结构
2)XTAL1和XTAL2:外接晶体引线端
单片机硬件及内部结构
1)并行输入/输出口线
I/O 口 组成 第一功能 第二功能
P0
P1
P0.0~P0.7
P1.0~P1.7
用于系统扩展 数据的并行输 入、输出口

P2
P3
P2.0~P2.7
P3.0~பைடு நூலகம்3.7
用于系统扩展
每个端口均有相应第二 功能
注:P3口引脚的第二功能
单片机硬件及内部结构
表1-1:P3口线的第二功能
谢谢!
单片机内部有一个振 荡器,通过这两个引 脚接入晶体,就产生 了频率稳定的时钟信 号。单片机也可以使 用外部时钟信号,这 时,外部时钟信号从 XTAL2加入,并要把 XTAL1脚接地。
单片机硬件及内部结构
3)Vcc +5V电源输入端 4)Vss 接地端 5)RST:复位端 单片机开启时,程序需从第一条指令开始执行,内 部一些存储单元需要设定在约定的初始状态,这是 靠外部引入一个复位信号来完成的。复位信号就是 从这一根引脚引入的。另外,当单片机在执行程序 中,出现错误进入死循环时,也需要外部加入复位 信号,把程序执行从死循环中解脱出来,从头开始, 重新执行。
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