微处理器系统和微型计算机系统总线

第2章微处理器系统和微型计算机系统总线第2章微处理器系统和微型计算机系统总线当前微机应用系统可分为三大类：特制的专用小系统从最初的Z-80、8086到现在MCS51及其增强机型以CPU总线直接作为系统总线进行MEM和I/O接口设计以ＰＣ为基础进行扩展的通用系统：商用PC或工业PC系统独一无二的是IBMPC和它的兼容机系统以IAS、PCI作为系统总线进行接口设计特制的专用大系统：由以上两种系统的结合第2章微处理器系统和微型计算机系统总线复习1、输入/输出口的功能及使用时应注意的问题？2、输入/输出口的接口电路及时序？3、存储器的接口电路及时序？（EPROM、SRAM）4、地址译码器的使用和地址空间的确定？5、数据传送的控制方式及多中断源的处理技术？第2章微处理器系统和微型计算机系统总线第2章微处理器系统和微型计算机系统总线2.1MCS-51单片机系统2.2IBMPC机系统2.3微机系统总线2.4PC中断技术第2章微处理器系统和微型计算机系统总线2.1MCS-51单片机系统1、MCS51单片机系统及扩展总线2、MCS51存储器结构3、MCS51系统扩展4、MCS51中断系统5、MCS51汇编语言第2章微处理器系统和微型计算机系统总线1、MCS51单片机系统及扩展总线1）、MCS51单片机系统的基本特征如下：8位微处理器（CPU）和布尔处理器4KB的片内程序存储器（ROM），可扩展64K128B数据存储器（RAM），外部可扩展64K21个特殊功能寄存器（SFR）两个16位定时器/计数器T0、T1一个全双工串行通信接口4个8位输入输出接口（P0～P3），共32根I/O口线5个中断源，可编程为两个优先级内部时钟电路第2章微处理器系统和微型计算机系统总线1、MCS51单片机系统及扩展总线2）、MCS51单片机管脚及其功能：（1）电源和外接晶体引脚VCC+5V电源VSS接地端XTAL1外接晶振输入端XTAL2外接晶振输入端（2）控制线ALE/PROG：ALE用于地址锁存信号输出端。该端输出的脉冲频率为系统时钟频率的1/6；在访问片外存储器时，其下降沿用于控制锁存P0口输出的低8位地址。PROG用于对片内EPROM输入编程脉冲。/PSEN：片外程序存储器读选通信号输出端。第2章微处理器系统和微型计算机系统总线1、MCS51单片机系统及扩展总线2）、MCS51单片机管脚及其功能：（2）控制线RST/VPD：RST是复位端。当RST端出现持续两个机器周期以上的高电平时，即可实现复位操作。VPD为备用电源输入端。VCC掉电期间，VPD如接有备用电源，可用于保存片内RAM中的数据。当VCC下降到某规定值以下，备用电源便向片内RAM供电。/EA/VDD：EA为片外程序存储器选用端。该引脚接高电平时，选用片内程序存储器，但当PC值超过片内程序存储器范围时，将自动转向片外程序存储器去执行程序；该引脚接低电平时，单片机选用片外程序存储器。VDD用于对8751的EPROM编程时输入21V编程电压。第2章微处理器系统和微型计算机系统总线1、MCS51单片机系统及扩展总线2）、MCS51单片机管脚及其功能：（3）输入输出引脚P0.0~P0.7访问片外存储器时，P0分时复用为低8位地址线和双向数据线。P0口不作为地址/数据线使用时，可作为准双向I/O口使用。但必须外接上拉电阻。可驱动8个LSTTL负载P1.0~P1.7带内上拉电阻的8位准双向通用I/O口。P2.0~P2.7带内上拉电阻的8位准双向通用I/O口。访问片外存储器时，P2口用作高8位地址线。可驱动4个LSTTL负载P3.0~P3.7带内上拉电阻的8位准双向I/O接口，每个引脚还具有第二功能。可驱动4个LSTTL负载第2章微处理器系统和微型计算机系统总线1、MCS51单片机系统及扩展总线3）、MCS51单片机扩展总线结构：74LS373OEGALEMCS51D7::D0Q7::Q0PSENEAP2P0ABDBCBWRRDRST5V8.2k1k10μXTAL2XTAL115p15p12MHz5V地高8位地址线8位数据线低8位地址线第2章微处理器系统和微型计算机系统总线2.1MCS-51单片机系统1、MCS51单片机系统及扩展总线2、MCS51存储器结构3、MCS51系统扩展4、MCS51中断系统5、MCS51汇编语言第2章微处理器系统和微型计算机系统总线MCS51存储器结构特点：分为程序存储器、数据存储器；数据存储器又分为片内和片外；三个独立存储空间2、MCS51存储器结构片内ROM8KEA=10000H1FFFH0000H1FFFH片外ROM8KEA=0片外ROM2000HFFFFH52子系列程序存储器的分布及编址00HFFH片内RAM低128B片内RAM高128B7FH80HSFR80HFFH片外RAM0000HFFFFH52子系列数据存储器的分布及编址第2章微处理器系统和微型计算机系统总线1）、80C51的程序存储器配置0000H0FFFH1000HFFFFHEA=1内部EA=0外部外部PSEN0000HFFFFHROM0003H000BH0013H001BH0023H复位入口INT0中断入口T0中断入口INT1中断入口T1中断入口串口中断入口PC是16位的计数器，所以能寻址64KB的ROM。80C51内部有4KB的掩膜ROM，87C51在内部有4KB的EPROM，而80C31在内部没有程序存储器。第2章微处理器系统和微型计算机系统总线2）、80C51的数据存储器配置工作寄存器区位寻址区通用RAM区00H1FH30H7FH32个字节16个字节80个字节80HFFHSFR区直接寻址访问间接寻址访问增强型附加空间外部RAM（或I/O）64K0000HFFFFHRDWR第2章微处理器系统和微型计算机系统总线①、工作寄存器区低端32个字节分成4个工作寄存器组，每组8个单元。当前工作寄存器组的机制便于快速现场保护。PSW的RS1、RS0决定当前工作寄存器组号寄存器0组：地址00H~07H；寄存器1组：地址08H~0FH；寄存器2组：地址10H~17H；寄存器3组：地址18H~1FH。第2章微处理器系统和微型计算机系统总线②、位寻址区第2章微处理器系统和微型计算机系统总线③、通用RAM区位寻址区之后的30H至7FH共80个字节为通用RAM区。这些单元可以作为数据缓冲器使用。这一区域的操作指令非常丰富，数据处理方便灵活。堆栈区：是通用RAM区中，数据按“先进后出”或“后进先出”方式组织的特殊区域。栈顶的位置由SP寄存器指示。复位时SP的初值为07H，在系统初始化时可以重新设置。80C51的堆栈一般设在30H~7FH的范围内。第2章微处理器系统和微型计算机系统总线④80C51的特殊功能寄存器（SFR）SFR：是一个具有特殊功能的RAM区，占用字节地址：80H～FFH是用来对80C51片内各功能模块进行集中管理、控制、监视的控制寄存器和状态寄存器。第2章微处理器系统和微型计算机系统总线a、与运算器相关的寄存器（3个）累加器ACC，8位。用于向ALU提供操作数，许多运算的结果也存放在累加器中；寄存器B，8位。主要用于乘、除法运算。也可以作为RAM的一个单元使用；程序状态字寄存器PSW，8位。其各位含义为：CY：进位、借位标志。有进位、借位时CY=1，否则CY=0；AC：辅助进位、借位标志；F0：用户标志位，由用户自己定义；RS1、RS0：当前工作寄存器组选择位；OV：溢出标志位。有溢出时OV=1，否则OV=0；P：奇偶标志位。ACC中结果有奇数个1时P=1，否则P=0。第2章微处理器系统和微型计算机系统总线b、指针类寄存器（2个）﹡堆栈指针SP，8位。它总是指向栈顶。堆栈操作遵循“后进先出”的原则，入栈操作时，SP先加1，数据再压入SP指向的单元。出栈操作时，先将SP指向的单元的数据弹出，然后，SP再减1，这时SP指向的单元是新的栈顶。可见，80C51单片机的堆栈区是向地址增大的方向生成的。﹡数据指针DPTR，16位。用来存放16位的地址。它由两个8位的寄存器DPH和DPL组成。间接寻址或变址寻址可访问片外的64KB范围的RAM或ROM数据。第2章微处理器系统和微型计算机系统总线c、与I/O口相关的寄存器（7个）并行I/O口P0、P1、P2、P3，均为8位；串行口数据缓冲器SBUF；串行口控制寄存器SCON；串行通讯波特率倍增寄存器PCON（一些位还与电源控制相关，所以又称为电源控制寄存器）。d、与中断相关的寄存器（2个）中断允许控制寄存器IE；中断优先级控制寄存器IP。第2章微处理器系统和微型计算机系统总线e、与定时器/计数器相关的寄存器（6个）定时/计数器的控制寄存器TCON。定时/计数器的工作方式寄存器TMOD；定时/计数器T0的两个8位计数初值寄存器TH0、TL0，它们可以构成16位的计数器，TH0存放高8位，TL0存放低8位；定时/计数器T1的两个8位计数初值寄存器TH1、TL1，它们可以构成16位的计数器，TH1存放高8位，TL1存放低8位；第2章微处理器系统和微型计算机系统总线⑤数据存储器的扩展———外部RAM扩展RAM和扩展I/O接口相同，由P2口提供高8位地址，P0口分时地作为低8位地址线和8位双向数据总线。外部RAM读时序为：MOVXA，@DPTRORMOVXA,@RiS1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6S1S2输出PCH输出DPHPCLDPL第1个机器周期第2个机器周期ALEPSENP2口P0口指令数据入输出PCHPCL指令RD第2章微处理器系统和微型计算机系统总线外部RAM写时序为：MOVX@DPTR,AORMOVXA,@RiS1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6S1S2输出PCH输出DPHPCLDPL第1个机器周期第2个机器周期ALEPSENP2口P0口指令数据出输出PCHPCL指令WR指令第2章微处理器系统和微型计算机系统总线2.1MCS-51单片机系统1、MCS51单片机系统及扩展总线2、MCS51存储器结构3、MCS51系统扩展4、MCS51中断系统5、MCS51汇编语言第2章微处理器系统和微型计算机系统总线3、MCS51系统扩展1、MCS51系统扩展实例1只扩展I/O口，不扩展存储器8751P2.7P2.6P2.5P2.4EA+5VP3.6P3.7AB15AB14AB13AB12WRRD74LS138G1G2AG2BCBAY0Y1Y2S0S1S274LS238G1G2AG2BCBAY0Y1Y2S3S4S5Y3Y5Y6S6S8Y4Y7S7S9AB14AB13AB12P0.7:P0.0DIRLS245AB8373S8G373S6G373S3G373S9G373S7G373S4G244S5G244GS2244GS1P0.7…P0.08第2章微处理器系统和微型计算机系统总线3、MCS51系统扩展2、MCS51系统扩展实例2扩展I/O口，同时扩展存储器8751P3.6P3.7WRRD8255373G+5VP0.7~P0.0P3.2INT0+5VS4A0WRA1RDPC3A口B口888255S5A0WRA1RDPC3A口B口88P1.4P1.5P2.7PSENP2.6P2.5P2.4AB15AB14AB13AB12P2.3~P2.0EAAB8~AB11ALE74LS138G2AG2BY0Y1Y2G1CBAS0S1S2Y3Y4Y5S3S4S52732OECES0AB1246264OECES1WEAB0~AB7AB1288OE173S3RD44OE17344S2RD8RDWR第2章微处理器系统和微型计算机系统总线2.1MCS-51单片机系统1、MCS51单片机系统及扩展总线2、MCS51存储器结构3、MCS51系统扩展4、MCS51中断系统5、MCS51汇编语言第2章微处理器系统和微型计算机系统总线①、80