第2章 硬件结构

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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

单片机的硬件结构

单片机的硬件结构
以1/6振荡频率(即1/2机器周期)周期性输出
②PROG:在对8751片内EPROM编程时,编程 脉冲由此输入。
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3、EA/VDD:访外允许/编程电压输入
①、8031中EA必须接地。 8051/8751中 EA=1,单片机使用片内ROM/EPROM (由PC值决定); EA=0,单片机片内程序存储器失效,而 使用片外程序存储器。
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• MCS-51单片机的振荡器有内部和外部两种 方式。
1、接石英晶体和微调电容 2、接外部时钟
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• 时序:时间的先后顺序,控制器按照指令功能发出一系列 在时间上有一定次序的信号,控制和启动一部分逻辑电路, 完成某种操作。
• 机器周期=12个时钟周期(振荡周期) 有6个状态(S1~S6),一个状态为2个振荡周期,分为P1和P2
电话铃响 中断信号如INT=0 中断请求
暂停看书 暂停执行主程序 中断响应
书中作记号 当前PC入栈 保护断点
电话谈话 执行中断程序
中断服务
继续看书 返回主程序 中断返回
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中 断 服 务 程 序
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八、布尔处理器
MCS-51单片机内含有一个布尔处理器,是单片机 CPU中运算器的一个重要组成部分。
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六、串行口 完成单片机和其他计算机或通讯设备之
间的串行数据通讯。
MCS-51系列P3口的RXD(P3.0)和 TXD(P3.1)构成
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七、中断系统


中断系统是计算机的重要指标之一。

第二章PLC软、硬件组成及工作原理

第二章PLC软、硬件组成及工作原理
▪ 20世纪90年代中期至今:CPU使用16位/32位微处理 器,运算速度更快、功能更强能使用多种编程语言。
2.1.2 PLC的产生与发展趋势
▪ 2. PLC的国内外发展状况及主要产品厂家 ▪ 美国PLC发展得最快: ▪ 1984年有48家,生产150多种PLC; ▪ 1987年有63家,生产243种PLC; ▪ 1996年有70余家,生产近300种PLC。 ▪ 著名厂家有A—B(Allen-Bradley)艾伦一布拉德利
变的。 ▪ (2)按控制性能进行分类 ▪ 高档机S7-400、中档机S7-300和低档机S7-200
2.1.4 PLC的分类
▪ (3)按结构形式分类 ▪ 整体式PLC:又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电
源、CPU、I/0部件都集中装在一个机箱内。一般小 型PLC采用这种结构。 ▪ 模块式PLC:将PLC各部分分成若干个单独的模块,如 CPU模块、I/0模块、电源模块和各种功能模块。模 块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一 般大、中型PLC采用模块式结构,有的小型PLC也采用 这种结构。 ▪ 有的PLC将整体式和模块式结合起来,称为叠装式PLC。
2.1.5 PLC的特点及应用领域
▪ 主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的: 如专用总线、专家通信网络及协议,I/O模板不通用,甚 至连机柜、电源模板亦各不相同。
▪ 编程语言虽多数是梯形图,但组态、寻址、语言结构均 不一致,因此各公司的 PLC互不兼容。
▪ SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础,在 Windows平台下,结合IEC1131-3国际标准的新一代 开放体系结构的PLC。
世界上第一台可编程序控制器,并在GM公司汽车生产线上 首次应用成功。 ▪ 1980年美国电气制造商协会(NEMA)正式将其命名为编程 序控制器(Programmable Controller),简称 PC。

DSP原理及应用第二章DSP的硬件结构总结(精)

DSP原理及应用第二章DSP的硬件结构总结(精)

第2章DSP的硬件结构DSP的硬件结构:DSP与标准微处理器有许多共同的地方,都是由CPU、存储器、总线、外设、接口、时钟组成。

从广义上讲,可以说DSP是一种CPU。

但DSP和一般的CPU 又有不同, DSP有自己的一些独特的特点,比如采用哈佛结构、流水线操作、独立的硬件乘法器、独立的DMA总线和控制器等。

Von Neuman结构与Harvard结构:Harvard结构:程序与数据存储空间分开,各有独立的地址总线和数据总线,取指和读数可以同时进行,从而提高速度,目前的水平已达到90亿次浮点运算/秒(9000MFLOPS)。

MIPS--Million Instruction Per SecondMFLOPS--Million Floating Operation Per Second流水操作(pipeline):独立的硬件乘法器:在卷积、数字滤波、FFT、相关、矩阵运算等算法中,都有A(kB(n-k一类的运算,大量重复乘法和累加。

通用计算机的乘法用软件实现,用若干个机器周期。

DSP有硬件乘法器,用MAC指令(取数、乘法、累加)在单周期内完成。

独立的DMA总线和控制器:有一组或多组独立的DMA总线,与CPU的程序、数据总线并行工作,数据的传递和处理可以独立进行,DMA内部总线与系统总线完全分开,避开了总线使用上的瓶颈。

在不影响CPU工作的条件下,DMA速度已达800Mbyte/s。

CPU:通用微处理器的CPU由ALU和CU组成,其算术运算和逻辑运算通过软件来实现,如加法需要10个机器周期,乘法是一系列的移位和加法,需要数十个机器周期。

DSP的CPU设置硬件乘法器,可以在单周期内完成乘法和累加.移位:通用微处理器的移位,每调用一次移位指令移动1-bitDSP可以在一个机器周期内左移或右移多个bit,可以用来对数字定标,使之放大或缩小,以保证精度和防止溢出;还可以用来作定点数和浮点数之间的转换.溢出:通用CPU中,溢出发生后,设置溢出标志,不带符号位时回绕,带符号位时反相,带来很大的误差DSP把移位输出的最高位(MSB)存放在一个位检测状态寄存器中,检测到MSB=1时,就通知下一次会发生溢出,可以采取措施防止.数据地址发生器(DAG):在通用CPU中,数据地址的产生和数据的处理都由ALU来完成在DSP中,设置了专门的数据地址发生器(实际上是专门的ALU),来产生所需要的数据地址,节省公共ALU的时间.外设(peripherals):时钟发生器(振荡器与PLL)定时器(Timer)软件可编程等待状态发生器通用I/O同步串口(SSP)与异步串口(ASP)JTAG扫描逻辑电路(IEEE 1149.1标准便于对DSP作片上的在线仿真和多DSP条件下的调试’C54x的内部结构:中央处理器CPU 、内部总线控制、特殊功能寄存器、数据存储器RAM 、程序存储器ROM、I/O功能扩展接口、串行口、、主机通信接口HPI、定时系统、中断系统。

计算机硬件结构

计算机硬件结构

硬盘
硬盘是一种主 要的电脑存储媒 介,由一个或者 多个铝制或者玻 璃制的碟片组成 。这些碟片外覆 盖有铁磁性材料 。
电源

电脑的电源 是为电脑提 供原动力的 重要部件, 电源质量如 何直接影响 到电脑系统 的稳定性和 电脑其他硬 件设施的安 全.
网卡

网卡:网络适配器,网卡是局域 网中最基本的部件之一,它是连 接计算机与网络的硬件设备。必 须借助于网卡才能实现数据的通 信。
计算机硬件系统
初一年级信息技术上册
制作人:钱万东
第二章 计算机系统的基本结构
学习目标:
1.了解计算机的硬件组成 2.了解计算机各组成部分的功能 3.了解计算机软件系统
第一节 计算机的硬件结构
主 机
显 示 器
键 盘
பைடு நூலகம்
打 印 机
音 响
鼠 标
计算机 硬件系统
计算机主机
CPU
CPU是中央处理 器
(Central Processing Unit )的缩写,即 CPU,CPU是电 脑中的核心配件
主板

主板又叫 Mother Board (母板)。它 其实就是一块 电路板,它可 以说是PC机的 神经系统, CPU、内存、 显示卡、声卡 等等都是直接 安装在主板上 的
内存
内存是指CPU可以直接读取的内部 存储器,主要是以芯片的形式出现。 内存又叫"主存储器",简称"主存"。
主板
它是主机与显示器 之间连接的“桥梁 ”,作用是控制电 脑的图形输出,负 责将CPU送来的的 影象数据处理成显 示器认识的格式, 再送到显示器形成 图象。

第二章 PLC的基本组成及工作原理

第二章 PLC的基本组成及工作原理

2.2 PLC的工作原理
继电器控制与 PLC控制的比较:
➢为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异, 考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在 100ms以上,而PLC扫描用户程序的时间一般均小 于100ms。这样在对于I/O响应要求不高的场合, PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别 了。
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块
(1)输入接口作用:将按钮、行程开关或传感器等产生 的信号,转换成数字信号送入主机。
内内1


.

输入n

COM
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块
(2)输出接口作用:将主机向外输出的信号转换成可以 驱动外部执行电路的信号,以便控制接触器线圈等电 器通断电;另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。
并通过显示器显示出程序的内容和存储地址。 ( 2 )检查、校验用户程序。 ( 3 )接收现场数据。 ( 4 )执行用户程序。 ( 5 )故障诊断。
注意:PLC通常以字而不是以字节为单位存储和处理数 据。
描述PLC性能的几个术语
位:二进制的一位,仅有1、0 数字:4位二进制数构成一个数字 字节:2个数字或8位二进制数构成一个字节 字:两个字节构成一个字。
• 继电器输出特点:低速大功率, 用于用于直流、交流负载(隔离、功率放大)。
• 晶体管集电极输出特点:高速小功率, 用于直流负载。
• 双向可控硅(晶闸管的一种)输出特点:高速大功率, 用于交流负载。
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块-继电器输出
继电器输出
PLC





电J

02第二章 80C51单片机的硬件


北华航天工业学院
程序计数器PC 程序计数器PC
16位寄存器,用于存放将要执行的指令的地址, 16位寄存器,用于存放将要执行的指令的地址,
可寻址64K范围.PC在物理结构上相对独立,不 可寻址64K范围.PC在物理结构上相对独立,不 属于SFR,如将要执行的指令为多字节指令,则 属于SFR,如将要执行的指令为多字节指令,则 PC存放指令的第一个字节的地址. PC存放指令的第一个字节的地址. PC的功能: PC的功能: 复位功能 计数功能 直接置位功能
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表2-5 RS1,RS0与寄存器区的关系 , 与寄存器区的关系
RS1 RS0 当前区号(组 当前区号 组) R0~R7地址 ~ 地址
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 2 3
00H~07H ~ 08H~0FH ~ 10H~17H ~ 18H~1FH ~
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(2).位寻址区
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2,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ部数据存储器 ,
由于MCS-51子系列单片机内部数据存储器只有128个
字节,往往不够用,这就需要扩展外部数据存储器, 外部数据存储器最多可扩至64KB. 访问外部存储器需要利用外部总线进行地址和数据的 传输,此时用P0,P2口 P0 P2 访问外部数据存储器只能用间接寻址,两种方式: DPTR和Ri(i=0,1),并有专用指令
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2.3 MCS-51单片机的引脚功能 MCS-51单片机的引脚功能
MCS-51 单片机共有40 个引脚. MCS-51单片机共有 40个引脚 .
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2.4 MCS-51单片机存储器 MCS-51单片机存储器

89C51单片机硬件结构和原理

• 经过12分频,成为机器周期信号( MC = 12 /fosc)
需要指出的是,CPU的运算操作 在P1期间,数据传送在P2期间。
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2.1.2 89C51单片机芯片内部结构
振荡周期 晶振的振荡周期,单片机的最小时间单位。
若时钟的晶体的振荡频率为fosc,则时钟周期 Tosc=1/fosc。如fosc=6MHz,Tosc=166.7ns。
ACC
PSW
可完成的操作:加减法及8位数的乘除法运算;与、或、异或、循环移位等逻辑操作。
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2.1.2 89C51单片机芯片内部结构
累加器ACC
CPU 中 使 用 最频 繁 的 寄 存 器 , 简 称 ACC或A寄存器。
其作用为: ALU的数据输入源之一,同时在ALU 运算结束后,其结果经内部总线又 送回ACC存放。 数据传送中转站,在某些情况下, 数据必须经过寄存器A进行中转。如 变址寻址指令: movc a,@a+dptr movc a,@a+pc
程序计数器PC变化的轨迹决定了程序的流程。
程序计数器PC是一个16位的计数器,故可以对64KB程序存储器进行寻址。 程序计数器PC的基本工作方式: PC自动加1,这是最基本的工作方式,也是被称为计数器的原因。 执行条件或无条件转移指令时,PC将被置入新值,程序流向发生变化。 在执行调用指令或响应中断时: PC的当前值,即下一条将要执行的指令的地址,被送入堆栈。 将子程序的入口地址或者中断矢量地址送入PC,程序流向发生变化, 执行子程序或中断服务程序。待子程序或中断服务程序结束后,将栈 顶的内容送到PC中,程序流程又返回到原来的地方,继续执行。
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2.1.2 89C51单片机芯片内部结构

第2章MCS-51单片机的硬件结构片内结构如图2-1所示


电路结构,大大提高负载能力。
二、P0口作通用的I/O口使用 MUX打向下边,与D锁存器的Q*端接通。 (1) P0作输出口使用 来自 CPU 的“写入”脉冲加在 D 锁存器的 CP 端,内部总 线上的数据写入D锁存器,并向端口引脚P0.x输出。 注意:由于输出电路是漏极开路(因为这时上拉场效
CPU发来的“控制”信号为低电平,上拉场效应管截止,
P0口的MUX的一个输入端为“地址/数据”信号。
P2口的MUX的一个输入信号为“地址”信号。
(2)在4个口中只有P0口是一个真正的双向口,P1~
P3口都是准双向口。
原因 :P0 口作数据总线使用时,需解决芯片内外的隔
离问题,即只有在数据传送时芯片内外才接通;不 P0口的输出缓冲器应为三态门。
进行数据传送时,芯片内外应处于隔离状态。为此,
应管截止),必须外接上拉电阻才能有高电平输出。
(2) P0作输入口使用 区分“读引脚”和“读锁存器”。 “读引脚”信号把下方缓冲器打开,引脚上的状态 经缓冲器读入内部总线;
“读锁存器”信号打开上面的缓冲器把锁存器 Q端的 状态读入内部总线。 2.5.2 P1端口
字节地址90H,位地址90H~97H。
时钟电路用于产生MCS-51单片机工作所必需的时钟控
制信号。
2.6.1 时钟电路
时钟频率直接影响单片机的速度,电路的质量直接影 响系统的稳定性。 常用的时钟电路有两种方式:内部时钟方式和外部时 钟方式。
一、内部时钟方式
片内一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,反相 放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚 XTAL2。
第 2章
MCS-51单片机的硬件结构
片内结构如图2-1所示:
44只引脚方形封装方式(4只无用)

单片微型计算机的硬件结构PPT课件

(4)并行I/O引脚 80C51共有4个8位并行I/O端口:P0、P1、P2、P3口,共32个引脚。每
一并行口包括输出锁存器、三态输入缓冲器、输出场效应管。 1)P0.0 ~ P0.7: P0口,8位双向口线。在系统扩展时,P0.0 ~ P0.7
分时提供低8位地址信息和8位双向数据信息。 当单片机与外扩芯片交换信息时,P0.0 ~ P0.7先送出外扩芯片的低8位
时序部件
AR 地址线
PSW
ALU
ID R0
IR
数据线
图2-2 典型微处理器模型的内部结构框图
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第2章 单片微型计算机的硬件结构
2 存储器 微型计算机的存储器用于存储数据和程序,是一种采用大规模或
超大规模集成电路工艺制成的存储器芯片,通常分为ROM(只读存储 器)和RAM(随机存取存储器)两大类。
ROM存储器在正常工作时只能读不能写,通常用来存放固定程序 和常数。
地址,并在ALE信号的作用下将地址信息锁存在外部锁存器中,然后再传送数 据信息。
在没有外扩芯片时,P0.0 ~ P0.7作为一般的I/O线使用,可以直接与外 设通信。此外,由于P0.0 ~ P0.7的输出驱动电路时开漏的,所以在使用 P0.0 ~ P0.7驱动集电极开路电路或漏极开路电路时需外接上拉电阻。
2.2.2 MCS-51单片机的外部引脚
MCS-51单片机主要采用40脚双列直插式封装,引脚的排列如图2-7所示
⒈ 电源引脚 (1) VCC(40): 芯片电源,接+5V; (2) VSS(20) : 接地端;
⒉ 时钟引脚 (1)XTAL1(18):晶体振荡器信号输入。 (2)XTAL2(19):晶体振荡器信号输出。
RAM存储器在正常工作时既能读又能写,通常用来存放原始数据、 中间结果、最终结果和实时数据等。
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