1、MCS-51单片机结构和原理

MCS－51单片机结构和原理内部组成及信号引脚内部存储器并行I/O电路结构时钟电路与时序工作方式一、8051单片机的基本组成图1-1单片机组成框图图1-1单片机组成框图二、MCS-51的引脚信号P08位双向口线P0.0～P0.7•P1、P2、P3ALEPSEN*EA*RST*XTAL1和XTAL2三、8051的内部存储器内部RAM（共256个单元）低128（00H－7FH）高128（80H－FFH）•低128（00H－7FH）a.寄存器区b.位寻址区c.用户RAM区a.工作寄存器区：字节地址：00H～1FHb.位寻址区：字节地址：20H～2FH位地址为：00H～7FHc.用户RAM区：30H～7FH低128（00H－7FH）专用寄存器：A、B、PSW、DPTR、SPI/O接口寄存器：P0、P1、P2、P3、SBUF、TMOD、TCON、SCON…高128（80H－FFH）四、并行I/O电路结构P0口（80H－87H）P0.0—P0.7:双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。分时21DQCP/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制引脚P0.X34VccP0口（80H－87H）21DQCK/Q读引脚=1读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制引脚P0.X34控制=0时，此脚作输入口（事先必须对它写“1”）00100截止截止=0P0口（80H－87H）21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制=1引脚P0.X34控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（1）输出地址/数据=0时1011=0导通截止=0地址/数据复用口（1）21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制=1引脚P0.X34控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（2）输出地址/数据=1时1100=1截止导通=1地址/数据复用口（2）P1口（90H－97H）内部已有上拉电阻，不是开漏输出口P1.0—P1.7:准双向I/O口（内置了上拉电阻）输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其写“1”。P1口（90H－97H）21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输出数据=1时110截止=1P1口（90H－97H）21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输出数据=0时001=0导通P2口（0A0H－0A7H）双向I/O（内置了上拉电阻）寻址外部程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。P2口（0A0H－0A7H）21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制引脚P2.X3内部上拉电阻VccP3口（0B0H－0B7H）P3.0—P3.7:双功能口（内置了上拉电阻）它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能时它就是普通的通用准双向I/O口。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线第二功能输出引脚P3.X3内部上拉电阻Vcc第二功能输入4P3口（0B0H－0B7H）21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线第二功能输出（WR，RD，TxD）引脚P3.X3内部上拉电阻Vcc4第二功能输出时，内部自动D=1111反相器P3口（0B0H－0B7H）21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线此端自动＝1引脚P3.X3内部上拉电阻Vcc第二功能输入（RxD，T0，T1，INT0，INT1）4第二功能输入时，信号经缓冲器4直接进入内总线1110截止P3口（0B0H－0B7H）P3口第二功能表引脚第二功能P3.0RxD:串行口接收数据输入端P3.1TxD:串行口发送数据输出端P3.2INT0:外部中断申请输入端0P3.3INT1:外部中断申请输入端1P3.4T0:外部计数脉冲输入端0P3.5T1:外部计数脉冲输入端1P3.6WR:写外设控制信号输出端P3.7RD:读外设控制信号输出端51单片机的4个8位的I/O口P0.0—P0.7:8位数据口和输出低8位地址复用口(复用时是双向口；不复用时也是准双向口)P1.0—P1.7:通用I/O口（准双向口）P2.0—P2.7:输出高8位地址（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）P3.0—P3.7:具有特定的第二功能（准双向口）注意：在不外扩ROM/RAM时，P0～P3均可作通用I/O口使用，而且都是准双向I/O口小结思考题：一、填空题1．MCS—51单片机的P0—P4口均是I／O口，其中的P0口和P2口除了可以进行数据的输入、输出外，通常还用来构建系统的和，在P0—P4口中，为真正的双向口，为准双向口。2．8051最多可以有（）个并行输入输出口，最少也可以有1个并行口，即（）。P3常需复用作（）。二、简答题：已知A=0F8H，当执行ADDA，#0A9H指令后，PSW中的OV、CY、AC、P各为多少？若是有符号数，A中的结果用十进制表示是多少？答案：1、并行数据总线地址总线P0P1—P32、P1、串行通信、外部中断、外部计数脉冲和读写控制信号OV：0、CY：1、AC：1、P：1A：-95五、时钟电路与时序时钟电路XTAL2XTAL1外部时钟也可以由XTAL1端接入外部时钟，此时应将XTAL2接地：XTAL1XTAL2通常外接一个晶振两个电容五、时钟电路与时序时序定时单位CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作：振荡周期/时钟周期：Tc=晶振频率fosc（或外加频率）的倒数状态周期：Ts=2个时钟周期(Tc)（很少用到此概念）机器周期：Tm=6个状态周期(Ts)=12个振荡周期(Tc)指令周期:Ti:执行一条指令所需的机器周期(Tm)数牢牢记住：振荡周期=晶振频率fosc的倒数；1个机器周期=12个振荡周期；1个指令周期=1、2、4个机器周期思考题：已知一单片机系统的外接晶体振荡器的振荡频率为11．059MHz，请计算该单片机系统的拍节P、状态S、机器周期所对应的时间是多少?指令周期中的单字节双周期指令的执行时间是多少?答案：P＝1／f＝(1／11．059×106)＝0．09×10-6s＝90nsS＝2P＝2×90ns＝180ns机器周期＝12P＝12×90ns＝1．08μs双指令周期＝2×机器周期＝2．16μsMCS-51指令时序以下几种情况：单字节指令单机器周期和单字节指令双机器周期双字节指令单机器周期和双字节指令双机器周期三字节的指令都是双机器周期，而单字节的乘除指令则为四机器周期。六、MCS－51单片机工作方式五种复位方式程序执行方式单步执行方式掉电保护方式低功耗方式