第2章-MCS-51单片机结构和原理

1单片机原理及接口技术机械工业出版社胡健主编2第2章MCS-51单片机结构和原理2.1单片机内部组成及引脚功能（1）MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如：﹡8051/8751/8031；﹡8052/8752/8032；﹡80C51/87C51/80C31﹡80C52/87C52/80C32等。3MCS51系列51子系列52子系列80318051875180328052多一个16位定时/计数器含265B的内部数据存储器存储器类型单片机系列掩膜ROMEPROMMCS5151803180514KB87514KB52803280528KBMCS51单片机程序存储器配置1KB(Kilobyte)=210BB=1024B4（2）该系列生产工艺有两种：CHMOS是CMOS和HMOS的结合，既保持了HMOS高速度和高密度的特点，还具有CMOS的低功耗的特点。在产品型号中凡带有字母“C”的即为CHMOS芯片，CHMOS芯片的电平既与TTL电平兼容，又与CMOS电平兼容。一是HMOS工艺（高密度短沟道MOS工艺）。二是CHMOS工艺（互补金属氧化物的HMOS工艺）。52.1.1单片机内部结构（以8051为例）P0P1P2P3TXDRXD并行接口CPU时钟电路串行接口中断系统ROMRAM定时/计数器INT1INT0T0T1内总线由于受到管脚数量和芯片面积的限制，通常所有部件挂靠在内部总线上，分时使用总线，即内部总线结构。6内部三总线结构CPU71、微处理器8位微处理器，即CPU，是单片机的核心，是单片机的指挥和执行机构。由运算器和控制器组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；81.）运算器(Arithmeticandlogicunit)功能—在控制器的控制下，对二进制数进行算术运算、逻辑运算及信息传递。算术运算：加、减、乘、除逻辑运算：与、或、非信息传递：存取、传递数据中心部件—算术逻辑单元ALUALU累加器ACC暂存器B程序状态字寄存器（PSW）存放第一操作数和操作运算结果暂存原始数据、中间结果及运算结果状态信息92.）控制器(Controlunit)功能—用来控制计算机工作的部件。控制器接收来自存储器的指令，进行译码，并通过定时和控制电路，在规定时刻发出指令所需的各种控制信息和CPU外部所需的各种控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的操作。主要部件—程序计数器PC(ProgramCounter)PC的功能:(1)存放当前指令在存储器中的起始地址。(2)处理器每取出一条指令，PC自动+1，指向下一条指令的起始地址。10时钟电路CPUROMRAMT0T1中断系统串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定时计数器•面向控制的8位中央处理器•由运算器+控制器组成•128B内部数据存储器（RAM）•一组特殊功能寄存器（SFR）•也可扩展，外部RAM最大扩展64KB•4KB片内程序存储器，存放程序、原始数据和表格，最大扩展64KB•2个16位定时器/计数器。实现定时或计数功能。•32根双向并可按位寻址的I/O口线：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。•一个全双工异步串行口。•5个中断源，具有两个优先级。•时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率1.2MHZ-12MHZ具有布尔处理（即位处理）能力11举例：表格查找，表格中的数放在ROM区中要查找的数放在RAM区中个人电脑的键盘，随机按下的数放在RAM区，而每个按键对应的功能解析放在ROM区。ROM和RAM的使用区别122.1.2MCS-51的引脚功能VCCVSSXTAL2XTAL1RST/VPDP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051875189C51DIP封装13标定角6543214443424140393837363534333231302928272625242322212019181716151413121110987P1.5P1.6P1.7RSTP3.0NCP3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P0.4P0.5P0.6P0.7EANCALEPSENP2.7P2.6P2.5P3.6P3.7P1.4P1.380C51BH80C51BH-280C31BH80C31BH-2XTAL1NCP2.1P2.3P2.2P2.4P2.0VSSXTAL2P1.2P1.1P1.0NCVCCP0.0P0.1P0.2P0.3方形封装141.主电源引脚Vcc和VssVCC（40脚）:接+5V电源正端;VSS（20脚）:接+5V电源地端。152.外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）:接外部晶振和微调电容的一端，在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部振荡器的输入端。XTAL2（18脚）:接外部晶振和微调电容的另一端，在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放大器的输出端。当采用外部振荡器时，此引脚应悬空。16XTAL1XTAL28051VCC1外部振荡器R晶振引脚接法外部振荡器XTAL1XTAL28051晶振C1C2通常：晶振=11.0592MHZC1=C2=20p晶振范围：1.2MHZ-12MHZ内部振荡器173.控制信号或与其它电源复用引脚（书）（1）RST/VPD（9脚）:RST即为RESET,是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持2个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。RST引脚的第二功能是备用电源的输入端。（2）(30脚)::(AddressLatchEnable/Programming)当单片机上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正弦脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。CPU访问外部存储器时，ALE作为锁存低8位地址的控制信号。此引脚的第二功能PROG作为8751编程脉冲输入端使用。ALE端可驱动8个LSTTL负载。/ALEPROG18（3）（29脚）:(ProgramStoreEnable)片外程序存储器读选通信号输出端,低电平有效。可驱动8个LSTTL负载。（4）（31脚）:(EnableAddress)当EA接高电平时，CPU访问片内ROM，并执行内部程序存储器中的指令，但当PC（程序计数器）的值超过4K时，将自动转去执行片外存储器内的程序。当EA脚接低电平时，CPU只访问片外ROM并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。对8031来讲，由于片内无程序存储器，所以该脚必须接低电平。PSENEA19（1）P0口（39脚～32脚）:P0.0～P0.7统称为P0口。地址/数据总线复用（2）P1口（1脚～8脚）:P1.0～P1.7统称为P1口,可作为准双向I/O接口使用。用户IO口（3）P2口（21脚～28脚）:P2.0～P2.7统称为P2口,一般可作为准双向I/O接口。地址总线高8位（4）P3口（10脚～17脚）:P3.0～P3.7统称为P3口。具有第二功能。4.输入/输出（I/O）20单片机最小系统Y122.1184C915PC810uFS1SW-PBALEWRRDRXDTXDINT0EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U189S52VCCPSENP10P11P12P13P14P15P16P17T0T1INT1P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27VCCR610KR4101R510KC1015PX1X2