单片机原理及应用.ppt

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1、第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理第第2 2章章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理2.1 2.1 各功能部件各功能部件第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理1.CPU1.CPU（微处理器）（微处理器） 2.2.数据存储器（数据存储器（RAMRAM） 片内为片内为128128个字节（个字节（5252子系列的为子系列的为256256个字节）个字节） 3.3.程序存储器（程序存

2、储器（ROM/EPROMROM/EPROM） 8031:8031:无此部件；无此部件； 8051:8051:4K4K字节字节ROMROM； 8751:8751:4K4K字节字节EPROM EPROM ； 89C51:89C51:4K4K字节闪存。字节闪存。 4.4.中断系统中断系统 5.5.定时器定时器/ /计数器计数器第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理6. 6. 串行口串行口 1 1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。 7. P07. P0口口、P1P1口、口、P2P2口、口、P3P3口口 为为4

3、 4个并行个并行8 8位位I/OI/O口。口。 8. 8. 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR） 共有共有2121个，是一个具有特殊功能的个，是一个具有特殊功能的RAMRAM区。区。第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理2.2 MCS-512.2 MCS-51的引脚的引脚第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理 40只引脚双列直插封装（只引脚双列直插封装（DIP）第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理4444只引脚方形封装方式只引脚方形封装方式

4、QFPQFP（4 4只无用）只无用） 第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理4040只引脚按功能分为只引脚按功能分为3 3类：类： （1 1）电源及时钟引脚）电源及时钟引脚: : Vcc Vcc、VssVss；XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2（2 2）控制引脚：）控制引脚： PSENPSEN* *、EAEA* * 、ALEALE、RSTRST。（3 3）I/OI/O口引脚：口引脚：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，为，为4 4个个8 8位位I/O I/O 口的外部引脚。口的外部引脚。2.2.1 2.2.1 电源及时钟引脚电源及时钟

5、引脚 1 1电源引脚电源引脚 （1 1）VccVcc（4040脚）：脚）：+5V+5V电源；电源； （2 2）VssVss（2020脚）：脚）：接地。接地。 2 2时钟引脚时钟引脚（1 1）XTAL1XTAL1（1919脚）：脚）：如果采用外接晶体振荡器时，如果采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。此引脚应接地。（2 2）XTAL2XTAL2（1818脚）：脚）：接外部晶体的另一端。接外部晶体的另一端。第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理2.2.2 2.2.2 控制引脚控制引脚 提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。提供控制信号，有的引脚还具有复

6、用功能。 (1) RST(9(1) RST(9脚脚) )：复位。：复位。(2) ALE/PROG(2) ALE/PROG* *（3030脚）：脚）：第一功能第一功能ALEALE为地址锁存为地址锁存允许，可驱动允许，可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 PROGPROG* *为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端(3) PSEN(3) PSEN* * （2929脚）：脚）：读外部程序存储器的选通信读外部程序存储器的选通信号。可以驱动号。可以驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作

7、原理单片机基本结构与工作原理(4) EA(4) EA* */VPP (Enable Address/Voltage Pulse /VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programingof Programing，3131脚脚) )EAEA* *为内外程序存储器选择控制端。为内外程序存储器选择控制端。 EAEA* *=1=1，访问片内程序存储器，但在访问片内程序存储器，但在PCPC（程（程序计数器）值超过序计数器）值超过0FFFH0FFFH（对于（对于80518051、87518751）时，）时，即超出片内程序存储器的即超出片内程序存储器的4K4K字节地址

8、范围时，字节地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。将自动转向执行外部程序存储器内的程序。 EAEA* *=0=0，单片机则只访问外部程序存储器单片机则只访问外部程序存储器, ,片片外程序存储器访问允许信号。外程序存储器访问允许信号。 VPPVPP为本引脚的第二功能。用于施加编程电压为本引脚的第二功能。用于施加编程电压（例如（例如+21V+21V或或+12V+12V）。）。第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理 2.2.3 I/O2.2.3 I/O引脚引脚 (1)P0(1)P0口：双向口：双向8 8位三态位三态I/OI/O口，此口为地址

9、总线（低口，此口为地址总线（低8 8位）及数据总线分时复用口，可驱动位）及数据总线分时复用口，可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负负载。载。(2)P1(2)P1口：口：8 8位准双向位准双向I/OI/O口，可驱动口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。(3)P2(3)P2口：口：8 8位准双向位准双向I/OI/O口，与地址总线（高口，与地址总线（高8 8位）复位）复用，可驱动用，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。(4)(4)P3P3口：口：8 8位准双向位准双向I/OI/O口，口，双功能复用双功能复用口，可驱动口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL

10、负载。负载。案例：单片机外围扩展案例：单片机外围扩展第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理外围存储器扩展电路P2.0P2.1P2.2P2.3P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.7P0.61817141387431916151219652234567821192223171615141311109202930242322213233343536373839111D7D6D5D4D3D2D1D0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0O7O6O5O4O3O2O1O0OE/VPPALEPSE

11、NG OEGNDGND2412 18VCC GND CEEA31GND803127324K874LS373 5 V第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理学习内容 CPU 特殊功能寄存器特殊功能寄存器 程序存储器程序存储器 数据存储器数据存储器第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理2.3 MCS-512.3 MCS-51的的CPUCPU 由由运算器运算器和和控制器控制器构成构成第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理2.3.1 2.3.1 运算器运算器 对

12、操作数进行算术、逻辑运算和位操作对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。1 1算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元ALU ALU 可完成的操作：可完成的操作：（1 1）带进位和不带进位的加法、减法，）带进位和不带进位的加法、减法，8 8位数的乘位数的乘法、除法运算法、除法运算（2 2）逻辑运算：）逻辑运算：ANDAND、OROR、XORXOR（3 3）递增、递减）递增、递减（4 4）位操作：置位、清零、取反）位操作：置位、清零、取反（5 5）左移、右移）左移、右移（6 6）半字节交换）半字节交换（7 7）BCDBCD码运算码运算第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结

13、构与工作原理2.2.累加器累加器A A 使用最频繁的寄存器，也可写为使用最频繁的寄存器，也可写为AccAcc。 A A的作用：的作用：（1 1）是）是ALUALU单元的输入之一，又是运算结果的存放单单元的输入之一，又是运算结果的存放单元。元。（2 2）数据传送大多都通过累加器）数据传送大多都通过累加器A A，相当于中转站。，相当于中转站。3.3.寄存器寄存器B B 在乘法和除法运算中，作为在乘法和除法运算中，作为ALUALU的输入之一，并存放的输入之一，并存放运算结果运算结果（1 1）乘法：）乘法：ALUALU的两个输入分别来自的两个输入分别来自A A和和B B，相乘后，相乘后，A A存放积的

14、低存放积的低8 8位，位，B B存放积的高存放积的高8 8位。位。（2 2）除法：被除数取自）除法：被除数取自A A，除数取自，除数取自B,B,相除后，商存相除后，商存于于A A，余数存于，余数存于B B第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理4.4.程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSW PSW 存放存放ALUALU运算后的状态，可按位访问。运算后的状态，可按位访问。（1 1）CYCY（PSW.7PSW.7）进位标志位进位标志位（2 2）AC(PSW.6)AC(PSW.6)辅助进位标志位辅助进位标志位 低低4 4位与高位与高4 4位间进位或借位位

15、间进位或借位（3 3）F0F0（PSW.5PSW.5）标志位标志位 由用户使用的一个状态标志位由用户使用的一个状态标志位（4 4）RS1RS1、RS0RS0（PSW.4PSW.4、PSW.3PSW.3） 4 4组工作寄存器区选择控制位组工作寄存器区选择控制位1 1和位和位0 0 第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理RS1 RS0 RS1 RS0 所选的所选的4 4组寄存器（共组寄存器（共3232个地址）个地址） 0 0 00 0 0区（内部区（内部RAMRAM地址地址00H00H07H07H） 0 1 10 1 1区（内部区（内部RAMRAM地

16、址地址08H08H0FH0FH） 1 0 21 0 2区（内部区（内部RAMRAM地址地址10H10H17H17H） 1 1 31 1 3区（内部区（内部RAMRAM地址地址18H18H1FH1FH） （5 5）OVOV（PSW.2PSW.2）溢出标志位）溢出标志位 指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令对指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂，将在第该位的影响情况较复杂，将在第3 3章介绍。章介绍。 （6 6）PSW.1PSW.1位位: : 保留位，未用保留位，未用 （7 7）P(PSW.0)P(PSW.0)奇偶标志位奇偶标志位 P=1P=1，A A中中“1 1”的个数为奇数的个数为奇数 P=0P=0，A A中中“1 1”的个数为偶数的个数为偶数第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机基本结构与工作原理单片机基本结构与工作原理（1）指令寄存器IR(Instruction Register) 指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送至指令寄存器。指令划分为操作码和地址码字段，由二进制代码表示。为了执行