MCS單片機的結構

MCS單片機的結構演示文稿第1頁，共44頁。MCS-51單片機美國Intel公司于1980年推出的8位高檔單片機系列產品Atmel、InfoneonTechnologies(原SiemensAG)、MaximIntegratedProducts、NXP(原PhilipsSemiconductor)、Nuvoton(原Winbond)、STMicroelectronics、SiliconLaboratories(原Cygnal)、TexasInstruments、CypressSemiconductor等Intel的產品系列稱作MCS-51，其他廠家的自行命名第2頁，共44頁。MCS-51系列單片機配置一覽表系列片內存儲器（字節）定時器計數器并行I/O串行I/O中斷源片內ROM片內RAM無有ROM有EPROMIntelMCS-51子系列803180C31805180C51(4K字節)875187C51(4K字節)128字節2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字節)875287C52(8K字節)256字節3x164x8位16ATEML89C系列(常用型)1051(1K)/2051(2K)/4051(4K)（20條引腳DIP封裝）1282151589C51(4K)/89C52(8K)（40條引腳DIP封裝）128/2562/33215/6第3頁，共44頁。第4頁，共44頁。2.1MCS-51單片機的內部結構一個8位的中央處理器(又可分為運算器和控制器兩部分)；128字節的數據存儲器(增強型為256字節)；4KB的程序存儲器；32條并行I/O口線；兩個定時器/計數器(增強型為3個)；具有5個中斷源(增強型為6個)、兩個優先級的中斷機構；可用于多處理機通信、I/O擴展或全雙工UART的串行口；以及一個片內振蕩器和時鐘電路第5頁，共44頁。第6頁，共44頁。第7頁，共44頁。單片機的引腳定義從一片集成電路的角度去認識單片機第8頁，共44頁。MCS-51單片機的引腳功能流行的MCS-51兼容單片機根據型號不同，引腳數目、封裝形式有很大區別常見的有40引腳雙列直插(DIP)方式，和44引腳PLCC封裝形式。較新型的產品采用占用面積更小的封裝，如Atmel的AT89S51有44引腳TQFP封裝形式第9頁，共44頁。第10頁，共44頁。認識單片機的引腳MCS-51單片機40腳Vcc,GND2XTAL1,XTAL22RESET1EA/Vpp1ALE/PROG1PSEN1P0.0—P0.78P1.0—P1.78P2.0—P2.78P3.0—P3.78第11頁，共44頁。單片機的引腳（電源端）Vcc,GND:正電源端與接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的單片機可以允許不同的工作電壓，不同的單片機表現出的功耗也不同。第12頁，共44頁。單片機的引腳（晶振端）XTAL1,XTAL2:片內振蕩電路輸入/輸出端15～45pfx21～12MHz（MCS-51）0～24MHz（Atmel-89C）XTAL1XTAL2也可以由XTAL1端接入外部時鐘，此時應將XTAL2接地：XTAL2XTAL1外部時鐘通常外接一個晶振兩個電容第13頁，共44頁。時鐘電路第14頁，共44頁。時鐘電路第15頁，共44頁。時鐘電路第16頁，共44頁。復位使單片機進入某種確定的初始狀態：

▼PC值歸零（0000H）；▼各個SFR被賦予初始值：

P0～P3=0FFH，Acc=0，B=0，TH0=0，TL0=0，TH1=0，TL0=0，SP=7，PSW=0……▼退出處于節電工作方式的停頓狀態、退出一切程序進程、退出程序的死循環，從頭開始。單片機的引腳（復位端）RESET:復位端（高電平有效，高電平持續時間

2個機器周期）第17頁，共44頁。單片機的引腳（復位端）+5V10uF10KVccRSTGND上電復位10uF10KVccRSTGND手動&上電復位1K+5V第18頁，共44頁。復位方式第19頁，共44頁。單片機的引腳（EA端）EA/Vpp:尋址外部ROM控制端/編程電源輸入端。低有效，片內無ROM時必須接地；片內有ROM時應當接高電平；對片內ROM編程時編程正電源加到此端。第20頁，共44頁。單片機的引腳（PSEN端）PSEN：尋址外部程序存儲器時選通外部EPROM的讀控制端（OE）低有效。第21頁，共44頁。單片機鎖存器74LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECEEPROM單片機的引腳（PSEN端）PSEN：尋址外部程序存儲器時選通外部EPROM的讀控制端（OE）低有效。第22頁，共44頁。各寄存器的名稱：1、算術運算寄存器（1）A——累加器。（2）B——B寄存器，乘、除法運算用。（3）PSW——程序狀態字寄存器：包含程序運行狀態、信息。

第23頁，共44頁。24第24頁，共44頁。第25頁，共44頁。單片機存儲器配置（片外RAM/ROM）

可尋址片外RAM64K字節（0000H—FFFFH）；可尋址片外ROM64K字節（0000H—FFFFH）；片內掩膜ROM4K字節（0000H—0FFFH）；FFFFH0000H可尋址片外RAM64K字節FFFFH0000H可尋址片外ROM64K字節0FFFH0000H可尋址片內掩膜ROM4K字節80517FH00H片內RAM128字節FFH80H第26頁，共44頁。單片機的程序存儲器特殊單元中斷矢量：MCS-51單片機的5個中斷源分別對應有各自的中斷服務程序入口地址——中斷矢量000BH000BH-0012H定時/計數器0(T0)002BH002BH-0032H定時/計數器2(T2)0023H0023H-002AH串行口接收/發送001BH001BH-0022H定時/計數器1(T1)0013H0013H-001AH外部中斷1(INT1)0003H0003H-000AH外部中斷0(INT0)中斷矢量中斷地址區中斷源系統啟動單元：系統復位（PC）＝0000H——占用地址區0000H-0003H第27頁，共44頁。存儲器配置（片內RAM）片內RAM128字節（00H—7FH）00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有的RAM區普通RAM區位尋址區工作寄存器區SFR分布在80H-FFH其中92個位可位尋址80HFFH所有的RAM區(包括位尋址區、工作寄存器區）都可以用于存放數據，故也稱為數據緩存寄存器8051128字節第28頁，共44頁。片內RAM前32個單元是工作寄存器區(00H—1FH)00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有的RAM區普通RAM區位尋址區工作寄存器區存儲器配置（片內RAM）第29頁，共44頁。00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有的RAM區普通RAM區位尋址區工作寄存器區R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器區3工作寄存器區2工作寄存器區1工作寄存器區00FH10H17H18H片內RAM前32個單元是工作寄存器區(00H—1FH)存儲器配置（片內RAM）工作寄存器區選擇由PSW中的RS1和RS0決定第30頁，共44頁。00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有的RAM區普通RAM區位尋址區工作寄存器區片內RAM中有128個可按位尋址的位。位地址:00H—7FH

分布在:20H—2FH單元存儲器配置（片內RAM）第31頁，共44頁。00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有的RAM區普通RAM區位尋址區工作寄存器區27H22H21H20H26H24H25H23H28H2FH單元地址07060504030201000F0E0D0C0B0A090817161514131211101F1E1D1C1B1A191827262524232221202F2E2D2C2B2A292837363534333231303F3E3D3C3B3A393847464544434241407F7E7D7C7B7A7978位地址總共128個可按位尋址的位片內RAM中有128個可按位尋址的位。位地址:00H—7FH

分布在:20H—2FH單元存儲器配置（片內RAM）第32頁，共44頁。第33頁，共44頁。34第34頁，共44頁。存儲器配置（片內RAM）片內RAM128字節（00H—7FH）00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有的RAM區普通RAM區位尋址區工作寄存器區SFR分布在80H-FFH其中92個位可位尋址80HFFH所有的RAM區(包括位尋址區、工作寄存器區）都可以用于存放數據，故也稱為數據緩存寄存器128字節

小結第35頁，共44頁。

時鐘的基本概念

啟動單片機后，指令執行順序：

取指令

分析執行

§2-3

CPU時序第36頁，共44頁。時序CPU執行指令時所需控制信號的時間順序在制造商設計產品時，CPU的時序已經固定CPU發出的時序信號一類用于芯片內部各功能部件的控制另一類用于芯片外部存儲器或I/O端口的控制，需要通過器件的控制引腳送到片外第37頁，共44頁。第38頁，共44頁。第39頁，共44頁。典型指令時序第40頁，共44頁。P1口：8位內部上拉的雙向I/O接口P0口：8位開漏輸出的雙向I/O接口擴展時，8位作為數據總線或低8位地址總線P3口：P3.6、P3.7的第二功能WR#、RD#提供P2口：8位內部上拉的雙向I/O接口擴展時，高8位地址總線第41頁，共44頁。P3口第二功能表（