2MCS-51單片機(jī)的基本情況

1、第第二章、二章、 MCS-51單片機(jī)的基本情況單片機(jī)的基本情況1、 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)2、 MCS-51單片機(jī)的引腳引腳3、MCS-51單片機(jī)的存儲器配置4、CPU的時(shí)序及輔助電路的時(shí)序及輔助電路1、 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)MCS-51單片機(jī)功能模塊框圖時(shí)鐘電路CPUROMRAMT0 T1中斷系統(tǒng)串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定時(shí)計(jì)數(shù)器（1） CPU：一個(gè)：一個(gè)8位位的中央處理器的中央處理器。（2） RAM：數(shù)據(jù)存儲器：數(shù)據(jù)存儲器。（3） ROM：內(nèi)部程序存儲器。：內(nèi)部程序存儲器。（4）T0/T1：兩個(gè)：兩個(gè)8位定時(shí)位定時(shí)

2、/計(jì)數(shù)器，用以對外計(jì)數(shù)器，用以對外 部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可用作定時(shí)器。部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可用作定時(shí)器。（5） P0P3: 四個(gè)四個(gè)8位可編程的位可編程的I/O并行端口。并行端口。（6） RXD/TXD: 用于數(shù)據(jù)的串行通信。用于數(shù)據(jù)的串行通信。（7）中斷控制系統(tǒng)。）中斷控制系統(tǒng)。（8）內(nèi)部時(shí)鐘電路。）內(nèi)部時(shí)鐘電路。返回本節(jié)功能模塊說明功能模塊說明：VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P

3、2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524242221AT89C512、MCS-51單片機(jī)的引腳引腳P3口的第二功能表P3.2P3.3位線引腳第二功能P3.010RXD（串行輸入口）P3.111TXD（串行輸出口）1213INT1（外部中斷1）P3.414T0（定時(shí)器0的計(jì)數(shù)輸入）P3.515T1（定時(shí)器1的計(jì)數(shù)輸入）1617RD

4、（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖）P3.7 P3.6 返回本節(jié) INT0 （外部中斷0）WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖）MCS-51單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)地址鎖存器CBI/OA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0DBABP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0P3.1P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VSSVCC P0.0P0.1P0.2P0.3P0.5P0.6P0.7EAALEP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.2MCS-51片外總線結(jié)

5、構(gòu)示意圖 PSEN微型計(jì)算機(jī)中的總線通常分為：微型計(jì)算機(jī)中的總線通常分為：（1）地址總線地址總線（AB）：地址總線寬度為）：地址總線寬度為16位，位， 由由P0口經(jīng)口經(jīng)地址鎖存器地址鎖存器提供低提供低8位地址（位地址（A0-A7）；）；P2口直接提供高口直接提供高8位地址（位地址（A8A15）。）。（2）數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，位，用于傳送數(shù)據(jù)和指令，由用于傳送數(shù)據(jù)和指令，由P0口提供。口提供。（3）控制總線控制總線（CB）：控制總線隨時(shí)掌握各）：控制總線隨時(shí)掌握各種部件的狀態(tài)，并根據(jù)需要向有關(guān)部件發(fā)出命種部件的狀態(tài)，并根據(jù)需要向有關(guān)部件發(fā)出命令。令。

6、返回本節(jié)特殊功能寄存器 00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位尋址外部ROM0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH外 部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（a）外部數(shù)據(jù)存儲器（b）程序存儲器（c）工作寄存器區(qū)MCS-51單片機(jī)存儲器結(jié)構(gòu)3、MCS-51單片機(jī)的存儲器配置單片機(jī)的存儲器配置用來存數(shù)或作堆棧區(qū)位尋址區(qū)內(nèi)部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)RS1 RS0選擇工作寄存器組0 00組（00H07H）0 11組（08H0FH）1 02組（10H17

7、H）1 13組（18H1FH）工作寄存器區(qū)：32個(gè)字節(jié) 分成4個(gè)區(qū)： 8個(gè)字節(jié)/區(qū) 每個(gè)區(qū)： R0R7 內(nèi)部內(nèi)部RAM位地址映像位地址映像 16個(gè)字節(jié)*8位/字節(jié)=128位 特殊功能寄存器地址及功能表特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR:（1 1） 累加器累加器A A：應(yīng)用的頻率很高，在許多指：應(yīng)用的頻率很高，在許多指 令中既參加運(yùn)算，又保存結(jié)果。令中既參加運(yùn)算，又保存結(jié)果。（2 2） 寄存器寄存器B B ：專用的乘除法寄存器，也：專用的乘除法寄存器，也 可以當(dāng)普通的寄存器來用。可以當(dāng)普通的寄存器來用。特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR:（3）PSW：程序狀態(tài)字寄：程序狀態(tài)字寄存器。定義格式如右

8、上邊。存器。定義格式如右上邊。其中，其中，CY：進(jìn)借位標(biāo)志；：進(jìn)借位標(biāo)志；AC：輔助進(jìn)借位標(biāo)志；：輔助進(jìn)借位標(biāo)志； F0：用戶標(biāo)志；用戶標(biāo)志； RS1、RS0：工工作寄存器組選擇（如表作寄存器組選擇（如表2-5所示）。所示）。（4）SP：堆棧堆棧指針。指針。（5）DPTR：數(shù)據(jù)地址指：數(shù)據(jù)地址指針寄存器。針寄存器。 D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OVXPRS1 RS0選擇工作寄存器組0 00組（00H07H）0 11組（08H0FH）1 02組（10H17H）1 13組（18H1FH） 工作寄存器組選擇控制表返回本節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（a）（b）片外數(shù)據(jù)存儲器）片外數(shù)據(jù)存

9、儲器 又稱外部又稱外部RAM，當(dāng)片內(nèi)，當(dāng)片內(nèi)RAM不能滿足數(shù)不能滿足數(shù)量上的要求時(shí)，可通過量上的要求時(shí)，可通過P0和和P2來來擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)RAM，其最大容量可達(dá)，其最大容量可達(dá)64K字節(jié)。字節(jié)。返回本節(jié)（c）程序存儲器）程序存儲器 包括片內(nèi)和片外程包括片內(nèi)和片外程序存儲器兩個(gè)部分。序存儲器兩個(gè)部分。 主要用來存放編好主要用來存放編好的用戶程序和表格常數(shù)，的用戶程序和表格常數(shù)， 它以它以16位的程序計(jì)位的程序計(jì)數(shù)器數(shù)器PC作為地址指針，故作為地址指針，故尋址空間為尋址空間為64KB。返回本節(jié)外部外部ROM內(nèi)部內(nèi)部ROM(EA=1)外部外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFF

10、H0FFFH1000HFFFFH4、CPU的時(shí)序及輔助電路的時(shí)序及輔助電路2.4.1 單片機(jī)的時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘電路2.4.2 振蕩、時(shí)鐘、機(jī)器和指令周期振蕩、時(shí)鐘、機(jī)器和指令周期2.4.3 單片機(jī)復(fù)位電路及復(fù)位狀態(tài)單片機(jī)復(fù)位電路及復(fù)位狀態(tài)返回本章首頁2.4.1 單片機(jī)的時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘電路單片機(jī)時(shí)鐘電路通常有兩種形式：單片機(jī)時(shí)鐘電路通常有兩種形式：1內(nèi)部振蕩方式內(nèi)部振蕩方式：MCS-51單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳引腳XTAL1和和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸分別是此放大器的輸入端和輸出端。把放大器與作

11、為反饋元件的晶體振蕩器出端。把放大器與作為反饋元件的晶體振蕩器或陶瓷諧振器連接，就構(gòu)成了或陶瓷諧振器連接，就構(gòu)成了內(nèi)部自激振蕩器內(nèi)部自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。2外部振蕩方式外部振蕩方式：外部振蕩方式就是把外部振蕩方式就是把外部外部已有的時(shí)鐘信號引入單片機(jī)內(nèi)。已有的時(shí)鐘信號引入單片機(jī)內(nèi)。 XTAL2XTAL1MCS-51C1C2CYSXTAL2XTAL1MCS-51+5VVSSTTL外部時(shí)鐘源內(nèi)部振蕩方式 外部振蕩方式返回本節(jié)P1P2S1P2振蕩周期時(shí)鐘周期機(jī)器周期機(jī)器周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1

12、P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2MCS-51單片機(jī)各種周期的相互關(guān)系2.4.2 振蕩周期、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期振蕩周期、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期1振蕩周期振蕩周期：為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號的振蕩為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號的振蕩源的周期。源的周期。 2時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期：是振蕩源信號經(jīng)二分頻后形成是振蕩源信號經(jīng)二分頻后形成的時(shí)鐘脈沖信號。的時(shí)鐘脈沖信號。 3機(jī)器周期機(jī)器周期：通常將完成一個(gè)基本操作所需通常將完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間稱為機(jī)器周期。的時(shí)間稱為機(jī)器周期。 4指令周期指令周期：是指是指CPU執(zhí)行一條指令所需要執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。一個(gè)指令周期通常含有的時(shí)

13、間。一個(gè)指令周期通常含有14個(gè)機(jī)器周個(gè)機(jī)器周期。期。 若若MCS-51單片機(jī)外接晶振為單片機(jī)外接晶振為12MHz時(shí)，則單時(shí)，則單片機(jī)的四個(gè)周期的具體值為：片機(jī)的四個(gè)周期的具體值為：振蕩周期振蕩周期 頻率的倒數(shù)頻率的倒數(shù) 1/（12MHz） （1/12）s0.0833s時(shí)鐘周期振蕩周期時(shí)鐘周期振蕩周期*20.167s機(jī)器周期時(shí)鐘周期機(jī)器周期時(shí)鐘周期*6 振蕩周期振蕩周期*12 =1 s指令周期指令周期14個(gè)機(jī)器周期個(gè)機(jī)器周期= 14 s返回本節(jié)2.4.3 單片機(jī)復(fù)位電路及復(fù)位狀態(tài)單片機(jī)復(fù)位電路及復(fù)位狀態(tài)1復(fù)位電路復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路包括片內(nèi)、片外兩部分。外部單片機(jī)復(fù)位電路包括片內(nèi)、片外兩部分。

14、外部復(fù)位電路就是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周復(fù)位電路就是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平而設(shè)計(jì)的。期以上的高電平而設(shè)計(jì)的。MCS-51單片機(jī)通單片機(jī)通常采用常采用上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。兩種方式。 2單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)單片機(jī)運(yùn)行單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可按復(fù)位鍵，可按復(fù)位鍵重新運(yùn)行。重新運(yùn)行。21個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值。為確定值。 2 2 F C1 RST R11K+5V2 2 F C1 RST+5VR2200 RSTR1 +5V C222F 803180518751803180518751803180518751（a）上電復(fù)位電路（c）按鍵脈沖復(fù)位電路（b）按鍵電平復(fù)位電路 R11K22FC11K R21K 幾種復(fù)位電路特殊功能寄存器初始狀