第2章89C51单片机引脚及其功能--ppt课件

第二章89C51单片机硬件结构和原理1PPT课件第2章89C51单片机硬件结构和原理§2.189C51单片机芯片内部结构及特点§2.289C51单片机引脚及其功能§2.389C51单片机存储器配置§2.4时钟电路及89C51CPU时序§2.5复位操作§2.689C51单片机的低功耗工作方式§2.7输出/输入端口结构2PPT课件§2.189C51单片机芯片内部结构及特点§2.1.189C51单片机的基本组成§2.1.289C51单片机芯片内部结构3PPT课件§2.1.189C51单片机的基本组成89C51CPU振荡器和时序OSC64KB总线扩展控制器数据存储器256BRAM/SFR2×16位定时器/计数器可编程I/O程序存储器4KBFLASHROM可编程全双工串行口外中断内中断控制并行口串行通信外部时钟源外部事件计数4PPT课件2.1.189C51单片机的基本组成另外89C51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0Hz，并提供两种可用软件来选择的省电方式1.在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。此时的电流可降到大约为正常工作方式的15%。2.在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。这种方式下的电流可降到15μA以下，最小可降到0.6μA。5PPT课件2.1.189C51单片机的基本组成89C51单片机还有一种低电压的型号，即89LV51，除了电压范围有区别之外，其余特性与89C51完全一致。89C51/LV51是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机。它采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS51兼容；片内的FlashROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此89C51/LV51是一种功能强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。6PPT课件§2.1.289C51单片机芯片内部结构一、结构图二、结构组成7PPT课件一、结构图由中央处理单元（CPU）、存储器（ROM及RAM）和I/O接口组成。89C51单片机内部结构如图2-2所示。8PPT课件P0驱动器P2驱动器P0锁存器P2锁存器RAM地址寄存器128BRAM4KBROMB寄存器暂存器1暂存器2ACCSP程序地址寄存器缓冲器PC增1PCDPTR中断、串行口和定时器PSWP1锁存器P1驱动器P3锁存器P3驱动器定时控制指令寄存器指令译码器OSCALUP0.0-P0.7P2.0-P2.7P3.0-P3.7P1.0-P1.7XTAL1XTAL2PSENALEEARESET89C51单片机内部结构图返回运算器控制器存储器I/O接口9PPT课件二、结构组成（一）、中央处理单元（CPU）（二）、存储器（三）、I/O接口返回10PPT课件1、中央处理单元（89C51CPU）1）运算器返回•2）控制器11PPT课件1）运算器（1）8位的ALU：可对4位、8位、16位数据进行操作。（2）8位累加器ACC（A）：它经常作为一个运算数经暂存器2进入ALU的输入端，与另一个来自暂存器1的运算数进行运算，运算结果又送回ACC。（3）8位程序状态寄存器PSW：指示指令执行后的状态信息供程序查询和判别用。（4）8位寄存器B：在乘除运算时，用来存放一个操作数也用来存放运算后的一部分结果；如不能做乘除运算时，作为通用寄存器（5）布尔处理器：专门用于处理位操作的，以PSW中的C为其累加器。（6）2个8位暂存器：ALU的两个入口处12PPT课件2）控制器（1）程序计数器PC（16位）（2）指令寄存器IR及指令译码器ID（3）振荡器和定时电路返回13PPT课件（1）程序计数器PC（16位）由两个8位计数器PCH、PCL组成。PC是程序的字节地址计数器，PC内容为将要执行的指令地址。改变PC内容，改变执行的流向。PC可对64KB的ROM直接寻址，也可对89C51片内RAM寻址。返回14PPT课件（2）指令寄存器IR及指令译码器ID由PC中的内容指定ROM地址取出来的指令经IR送至ID由ID对指令译码产生一定序列的控制信号，以执行指令所规定的操作。返回15PPT课件（3）振荡器和定时电路89C51单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和频率微调电容（2个30pF左右），其频率范围为1.2MHz~12MHz。该信号作为89C51工作的基本节拍即时间的最小单位。返回16PPT课件2、存储器1）程序存储器（ROM）2）数据存储器（RAM）返回17PPT课件1）程序存储器（ROM）89C51片内为4KBFlashROM。地址从0000H开始。用于存放程序和表格常数。返回18PPT课件2）数据存储器（RAM）89C51RAM均为128B，地址为00H～7FH。用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。这128B的RAM中有32个字节单元可指定为工作寄存器。片内还有21个特殊功能寄存器（SFR），它们同128字节RAM统一编址，地址为80H～FFH。后面详细介绍。返回19PPT课件3、I/O接口89C51有四个8位并行I/O接口P0～P3。它们都是双向端口，每个端口各有8条I/O线。P0-P3口四个锁存器同RAM统一编址，可作为SFR来寻址。20PPT课件§2.2.189C51单片机引脚•图2-3是89C51/LV51的引脚结构图，有双列直插封装(DIP)方式和方形封装方式。21PPT课件图2-389C51/LV51的引脚结构22PPT课件一、电源引脚：Vcc和Vss1．Vcc(40脚)：电源端，为+5V。2．Vss(20脚)：接地端。23PPT课件二、时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2XTAL2（18脚）：片内它是振荡电路反向放大器的输出端XTAL1（19脚）：在片内它是振荡电路反向放大器的输入端24PPT课件三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和EARST/VPD（9脚）：RST：复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。25PPT课件三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和EAALE/PROG（30脚）：ALE：地址锁存允许信号端。当89c51上电正常后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为震荡频率的1/6可以用作对外输出的时钟或定时信号。CPU访问片外存储器时，该引脚输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。PROG:对片内带有4KBFlashROM的89C51单片机编程写入时，作为编程脉冲输入端。26PPT课件三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和EAPSEN（29脚）：程序存储器允许信号输出端。当89C51由片外程序存储器取指令时，每个机器周期两次PSEN有效（即输出2个脉冲。）但在此期间内每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将部出现。在访问片外ROM时，定时输出负脉冲作为读片外ROM的选通信号，接片外ROM的OE端。它的负载能力为8个LS型TTL负载。27PPT课件三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和EAEA/Vpp（31脚）：EA：外部程序存储器地址允许输入端。当该引脚接高电平时，CPU访问片内ROM并执行片内程序存储器中的指令，但当PC值超过0FFFH（片内ROM为4KB）时，将自动转向执行片外ROM中的程序。当该引脚接低电平时，CPU只访问片外ROM并执行外部程序存储器中的程序。28PPT课件EA/Vpp（31脚）：Vpp：对89C51片内FlashROM固化编程时，编程电压输入端（12-21V）。三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和EA29PPT课件四、输入/输出端口P0、P1、P2、P3准双向当I/O口作为输入时，应先向此口锁存器写入全1，此时该口引脚浮空，可作高阻抗输入。30PPT课件漏极开路的8位准双向I/O口，每位能驱动8个LS型TTL负载。在CPU访问片外存储器时，P0口为分时复用的低8位地址总线和8位数据总线。在FlashROM编程时，P0端口接受指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。1、P0口：31PPT课件2、P1口：带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，每位能驱动4个LS型TTL负载。用做输入口时，需对端口写1，通过内部上拉电阻把端口拉到高电位。在对FlashROM编程和校验时，接收低8位地址32PPT课件3、P2口：P2口：带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，每位能驱动4个LS型TTL负载。在CPU访问片外存储器时，它输出高8位地址。在对FlashROM编程和校验时，接收高位地址和控制信号33PPT课件4、P3口：带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，每位能驱动4个LS型TTL负载。P3口除作为一般I/O口外，每个引脚都有第二功能。在对FlashROM编程和校验时，接收控制信号34PPT课件表2-1P3端口引脚与复用功能表口线替代的第二功能P3.0RXD（串行口输入）P3.1TXD（串行口输出）P3.2INT0（外部中断0输入）P3.3INT1（外部中断1输入）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6WR（写选通控制输出）P3.7RD（读选通控制输出）35PPT课件§2.389C51存储器配置§2.3.189C51存储器分类§2.3.2程序存储器地址空间§2.3.3数据存储器地址空间36PPT课件1、普林斯顿结构一般的微机结构：通常只有一个地址空间，而ROM和RAM可以随意安排在一个地址范围内的不同空间，即ROM和RAM的地址在同一个队列里的分配不同的地址空间，CPU访问时一个地址对应唯一的一个存储单元，可以是ROM也可以是RAM，并用同类访问指令。2.3.189C51存储器分类37PPT课件2、89C51-物理结构（哈佛结构）片内程序存储器片外程序存储器片内数据存储器片外数据存储器89C51存储器程序存储器ROM数据存储器RAM2.3.189C51存储器分类38PPT课件3、用户角度2.3.189C51存储器分类从用户角度89C51存储器分为3类片内外统一编址0000H~FFFFH的64KB程序存储器地址空间（用16位地址）64KB片外数据存储器地址空间，地址也从0000H~FFFFH编址256字节数据存储器地址空间用8位地址39PPT课件3、用户角度-存储器的空间配置片外FFFF0FFF0000EA=0片外EA=1片内PSEN片外RAM&I/O端口FFFF0000片内SFRRAM007F80FFRDWR2.3.189C51存储器分类程序存储器数据存储器40PPT课件1、片内、外统一编址的64K程序存储器地址空间。CPU访问片内、片外ROM指令用MOVC。2、64K的片外数据存储器地址空间。访问片外RAM指令用MOVX。3、256字节的片内数据存储器地址空间。访问片内RAM指令用MOV。41PPT课件一、用途：二、编址：三、寻址方式：42PPT课件一、用途：用于存放编好的程序和表格常数。程序存储器通过16位程序计数器寻址。§2.3.2程序存储器地址空间二、编址：89C51片内FlashROM的容量为4KB。地址为0000H～0FFFH。片外最多可扩至64KBROM/EPROM，地址为1000H～FFFFH。片内外统一编址。43PPT课件三、寻址方式：1、当EA=“1”时：89C51的PC在0000～0FFFH范围内执行片内ROM中的程序，当指令地址超过0FFFH后就自动转向片外ROM中取指令。2、当EA=”0”时：89C51片内ROM不起作用，CPU只能从片ROM/EPROM中取指令。可以从0000H开始寻址。由于8031片内不带ROM，所以使用时必须EA=”0”。44PPT课件片外FFFF0FFF0000EA=0EA=1PSEN片内片外45PPT