最新51单片机的基本结构(共109张PPT课件).pptx

第一页，共一百零九页。返回(fnhu)第二页，共一百零九页。第三页，共一百零九页。VCCRSTXTAL1 P0口XTAL2/EA/PSENALE P1口RXDTXD/INT0/INT1 P2口T0T1 P3口/WR/RDGND87C51EPROM型AT89C51ATMELFLASH型第四页，共一百零九页。引脚图第五页，共一百零九页。XTAL2XTAL1XTAL230P30P返回(fnhu)A 使用单片机内部震荡电路(dinl)连接第六页，共一百零九页。第七页，共一百零九页。 51RSTVcctVT上电自动上电自动(zdng)复位复位电路电路RCRST端上电电压端上电电压(diny)曲曲线线1k22uF第八页，共一百零九页。 VCC51RSTVcc具有上电自动具有上电自动(zdng)复位复位/按键手动复位功按键手动复位功能复位电路能复位电路1k1R2002R第九页，共一百零九页。第十页，共一百零九页。第十一页，共一百零九页。第十二页，共一百零九页。/EA-访问外部程序存储器的控制信号，输入；外部程序存储器的控制信号，输入；只有只有内部的程序存储器内部的程序存储器 将将/EA=“1”电平电平 只使用只使用外部的程序存储器（内部无外部的程序存储器（内部无ROM或内部有或内部有ROM不用）不用） 将将/EA=“0”电平，外部程序存储器编址从电平，外部程序存储器编址从0000H单元开始。单元开始。既使用既使用内部程序存储器（内部程序存储器（4K字节）又使用外部程序存储器字节）又使用外部程序存储器： 将将/EA=“1”电平电平 先使用单片机内部的程序存储器，地址为先使用单片机内部的程序存储器，地址为0000H-0FFFH； 当程序计数器当程序计数器PC的值超过的值超过0FFFH（4K）时，单片机将自动转向）时，单片机将自动转向(zhunxing)外部程序外部程序 存储器，外部程序存储器编址从存储器，外部程序存储器编址从1000H单元开始。单元开始。 Vpp-对于对于EPROM型的单片机，此脚用于写程序时，加入型的单片机，此脚用于写程序时，加入21伏的编程电压。伏的编程电压。第十三页，共一百零九页。第十四页，共一百零九页。 第十五页，共一百零九页。P3口第二(d r)功能表返回(fnhu)第十六页，共一百零九页。/PSEN /WR /RD P2口80C51 P0口 ALED7 Q7D0 Q0/CP/WR/RDA15 A8 64K A7 RAM D0 A0 D7/OEA15 A8 64KA7 ROM D0 A0 D7A7A0A15A8D0D780C51单片机片外并行单片机片外并行(bngxng)扩展时的三总线提扩展时的三总线提供供第十七页，共一百零九页。时钟(shzhng)电路4KROM程序(chngx)存储器RAM数据存储器2X16位定时/计数器CPU处理器中断系统可编程并行I/O端口P0-3可编程串行口TXDRXDT0T1P0 P1 P2 P3 内部总线/INT0/INT1第十八页，共一百零九页。各个各个(gg)(gg)模块的基本功能模块的基本功能第十九页，共一百零九页。第二十页，共一百零九页。（1 1）功能：算术和逻辑运算）功能：算术和逻辑运算（2 2）组成：）组成：ALUALU，ACCACC， TMPTMP， B , PSWB , PSW2 2 控制器控制器（1 1）功能：）功能：对指令对指令(zhlng)(zhlng)译码，通过定时和控制电路，发出内、外部控制信译码，通过定时和控制电路，发出内、外部控制信号，协调各功能模块之间的工作。号，协调各功能模块之间的工作。第二十一页，共一百零九页。（2 2）控制器组成：）控制器组成：程序计数器程序计数器PCPC，指令寄存器，指令译码器，数据指针，指令寄存器，指令译码器，数据指针DPTRDPTR，堆栈指针，堆栈指针SPSP、定时控制逻辑、定时控制逻辑等等数据指针数据指针DPTRDPTR： 对片外对片外RAM+I/ORAM+I/O端口寻址的指针，端口寻址的指针，堆栈指针堆栈指针SPSP： 长度长度8 8位；始终指向栈顶。位；始终指向栈顶。 初始化时指示堆栈的起始地址；初始化时指示堆栈的起始地址； 5151栈区属于向上生长型堆栈栈区属于向上生长型堆栈- -入栈后，入栈后， SPSP增量增量第二十二页，共一百零九页。第二十三页，共一百零九页。第二十四页，共一百零九页。51单片机片内ROM4K片内RAM256B片外RAM64K片外ROM64K000HFFFH0000HFFFFH0FFFH1000H第二十五页，共一百零九页。第二十六页，共一百零九页。程序存储器功能程序存储器功能(gngnng)： 存放程序机器代码、常数表格。存放程序机器代码、常数表格。寻址范围：寻址范围：0000H-FFFFH寻址指针：寻址指针：PC， DPTR程序存储器的访问：程序存储器的访问：1 程序指令的自主操作：程序指令的自主操作：PC2 表格的查表操作：表格的查表操作： MOVC 指令指令:使用的指针使用的指针DPTR 、PC第二十七页，共一百零九页。/EA=1第二十八页，共一百零九页。返回(fnhu)第二十九页，共一百零九页。0100HSER_INT0SER_T0SER_S0000H0003H000BH0013H001BH0023HLJMP 0100HLJMP SER_INT0LJMP SER_T0LJMP SER_INT1LJMP SER_T1LJMP SER_SMOV SP, #60H什么什么(shn me)是中断入是中断入口地址？口地址？符号符号(fho)地址地址第三十页，共一百零九页。第三十一页，共一百零九页。特殊特殊(tsh)功能功能寄存器寄存器SFR通用通用(tngyng)数据数据存储器存储器80H7FH00HFFH片内数据存储器 片外数据存储器256B 64KB片外数据片外数据存储器存储器64KB0000HFFFFH注意：1,访问片内访问片内RAM20H存储单元；存储单元；MOV A,20H2,访问片外访问片外RAM存储单元；存储单元； MOV R0,#20h MOVX A,R03,尽管片内与片外的尽管片内与片外的RAM单元单元 的的00H-FFH地址相重叠但由地址相重叠但由于指令的不同不会发生混乱。于指令的不同不会发生混乱。第三十二页，共一百零九页。SFR高128B低128B0FFH80H7FH00H片内片内RAM第三十三页，共一百零九页。位寻址区3区2区1区0区通用(tngyng)区08H07H00H7FH30H2FH20H1FH18H17H10H0FH四个四个工作工作(gngzu)寄存器区寄存器区每区包含八个工作寄存器：每区包含八个工作寄存器：R0-R7位寻址区位寻址区16个单元个单元20H-2FH，共有共有128个可位寻址位。个可位寻址位。位地址：位地址：00H-7FH注意：位地址与字节地址的区别注意：位地址与字节地址的区别通用的通用的RAM区（包含栈区）区（包含栈区）地址：地址：30H-7FH第三十四页，共一百零九页。RAM地址(dzh)07H06H05H04H03H02H01H00H第三十五页，共一百零九页。2FH20H字节(z ji)地址位地址(dzh)第三十六页，共一百零九页。返回(fnhu)第三十七页，共一百零九页。第三十八页，共一百零九页。SFR高128B低128B0FFH80H7FH00H特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR在片内在片内RAM中的位置中的位置片内片内RAM第三十九页，共一百零九页。第四十页，共一百零九页。注:表中黄色的单元黄色的单元(dnyun)为可按位寻址按位寻址的字节第四十一页，共一百零九页。第四十二页，共一百零九页。第四十三页，共一百零九页。第四十四页，共一百零九页。A1PA0P第四十五页，共一百零九页。第四十六页，共一百零九页。SP=60H(执行(zhxng)前61HRAMFFH累加器A堆栈(duzhn)操作示意图SP 始终指向有意义的单元始终指向有意义的单元FFHSP=61H(执行后60H00H第四十七页，共一百零九页。SP=61H(执行(zhxng)前）61H60HRAMFFH累加器A堆栈(duzhn)操作示意图SP 始终指向有意义的单元始终指向有意义的单元FFHSP=60H(执行后）第四十八页，共一百零九页。第四十九页，共一百零九页。第五十页，共一百零九页。TH0TL0第五十一页，共一百零九页。第五十二页，共一百零九页。第五十三页，共一百零九页。第五十四页，共一百零九页。第五十五页，共一百零九页。第五十六页，共一百零九页。第五十七页，共一百零九页。CPU输入(shr)/输出端口外部设备(wi b sh bi)输入/输出端口成为CPU与外部设备进行数据交换的桥梁80C51单片机单片机内部总线端口引脚第五十八页，共一百零九页。继续(jx)第五十九页，共一百零九页。第六十页，共一百零九页。/PSEN /WR /RD P2口80C51 P0口 ALED7 Q7D0 Q0/CP/WR/RDA15 A8 64K A7 RAM D0 A0 D7/OEA15 A8 64KA7 ROM D0 A0 D7A7A0A15A8D0D780C51单片机片外并行扩展单片机片外并行扩展(kuzhn)时的三总线提供时的三总线提供第六十一页，共一百零九页。第六十二页，共一百零九页。硬件(yn jin)组成：1.一个输出锁存器（D型触发器）第六十三页，共一百零九页。D Q 锁存器CL /QP0.x引脚Vcc地址/数据1/0控制(=0时)读锁存器读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (控制=0时)Vcc第六十四页，共一百零九页。1 P0口的I/O操作(cozu)（通用I/O端口）D Q 锁存器CL /QP0.x引脚Vcc地址/数据1/0控制(=0时)读锁存器读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (控制=0时)Vcc第六十五页，共一百零九页。通用(tngyng)I/O端口D Q 锁存器CL /QP0.x引脚Vcc地址/数据1/0控制(=0时)读锁存器读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (控制=0时)Vcc第六十六页，共一百零九页。结构图（二）通用(tngyng)I/O端口输入操作第六十七页，共一百零九页。D Q 锁存器CL /QP0.x引脚Vcc地址/数据1/0控制(=0时)读锁存器读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (控制=0时)Vcc第六十八页，共一百零九页。D Q 锁存器CL /QP0.x引脚Vcc地址/数据1/0控制(=0时)读锁存器读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (控制=0时)Vcc第六十九页，共一百零九页。P口单片机的引脚设计为输单片机的引脚设计为输入时使用入时使用(shyng)MOV指令指令结构图第七十页，共一百零九页。D Q 锁存器CL /QP0.x引脚Vcc地址/数据1/0控制(=0时)读锁存器读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (控制=0时)Vcc第七十一页，共一百零九页。第七十二页，共一百零九页。P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7第七十三页，共一百零九页。P0.0JVDD返回(fnhu)结构图第七十四页，共一百零九页。2 P0口的总线方式（系统(xtng)片外扩展存储器/I/O接口时）第七十五页，共一百零九页。作用：(1) 地址/数据输出输出片外ROM/RAM单元(dnyun)的低8位地址输出8位数据。(2) 数据输入输入8位数据。第七十六页，共一百零九页。D Q 锁存器CL /QP0.x引脚Vcc地址/数据1/0控制(=1时)读锁存器读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (控制=1时)(1) 地址地址/数据输出数据输出控制电路的控制电路的“控制控制”=1MUX接向接向“地址地址/数据数据”信号，地址信号，地址/数据信息经反相器送至下数据信息经反相器送至下FET输出。输出。与门打开与门打开,输出极的两个输出极的两个FET都处于正常的工作状态都处于正常的工作状态,不用不用(byng)外加上拉电阻。外加上拉电阻。第七十七页，共一百零九页。D Q 锁存器CL /QP0.x引脚Vcc地址/数据1/0控制(=1时)读锁存器读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (控制=1时)(1) 地址地址/数据输出数据输出输出的地址输出的地址/数据信息数据信息(xnx)为为1:与门输出为与门输出为1，上方的场效应管导通，场效应管起到内部上拉电阻的作用，上方的场效应管导通，场效应管起到内部上拉电阻的作用下方的场效应管截止，下方的场效应管截止，P0.x引脚输出为引脚输出为1；输出的地址输出的地址/数据信息为数据信息为0: 上方的场效应管截止，下方的场效应管导通，上方的场效应管截止，下方的场效应管导通，P0.x引脚输出为引脚输出为0。输出电路是上、下两个场效应管形成的推拉式结构，提高负载能力；输出电路是上、下两个场效应管形成的推拉式结构，提高负载能力；第七十八页，共一百零九页。(2 )数据输入数据输入对应的对应的“控制控制” =0，MUX接通锁存器的接通锁存器的/Q端。端。P0口作为地址口作为地址/数据复用方式访问外部数据复用方式访问外部(wib)存储器时，存储器时，CPU自动向自动向P0口写入口写入FFH，使下方场效应管截止，上方场效应管由于控制信号为，使下方场效应管截止，上方场效应管由于控制信号为0也截止，从而保证数据信息的高阻抗输入，从外部存储器输入的数据信息直接由也截止，从而保证数据信息的高阻抗输入，从外部存储器输入的数据信息直接由P0.x引脚通过输入缓冲器进入内部总线。引脚通过输入缓冲器进入内部总线。P0口作为地址口作为地址/数据总线使用时是一个真正的双向端口。数据总线使用时是一个真正的双向端口。D Q 锁存器CL /QP0.x引脚Vcc地址/数据1/0控制(=0时)读锁存器读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (控制=0时)第七十九页，共一百零九页。返回(fnhu)结构图第八十页，共一百零九页。D Q 锁存器CL /QP1.x引脚Vcc读锁存器读引脚内部(nib)总线写锁存器内部(nib)上拉电阻第八十一页，共一百零九页。D Q 锁存器CL /QP2.x引脚Vcc地址(dzh)控制(kngzh)读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (地址/数据=0)内部上拉电阻返回上一次第八十二页，共一百零九页。第八十三页，共一百零九页。D Q 锁存器CL /QP3.x引脚第二(d r)输出功能读锁存器读引脚内部(nib)总线写锁存器Vcc返回第二输入功能第八十四页，共一百零九页。P0、P1、P2、P2作作通用通用(tngyng)I/O口口使用时的注意事项使用时的注意事项第八十五页，共一百零九页。继续(jx)第八十六页，共一百零九页。返回(fnhu)第八十七页，共一百零九页。TS1S1S6S5S4S3机器(j q)周期第八十八页，共一百零九页。第八十九页，共一百零九页。TS1S1S6S5S4S3机器周期第九十页，共一百零九页。64条指令条指令45条指令条指令乘除法指令乘除法指令第九十一页，共一百零九页。第九十二页，共一百零九页。ROMROMROM单字节指令(zhlng)双字节(z ji)指令三字节指令第九十三页，共一百零九页。读操作码丢弃(diq) 机器周期读操作码一ALES1S2S6S5S4S3T震荡周期INC A CPU取指和执行周期时序取指和执行周期时序ROM单字节指令第九十四页，共一百零九页。第九十五页，共一百零九页。OP2-2OP2-1n+1n程序(chngx)ROMPC返回ADD A, #DATA第九十六页，共一百零九页。S1S2S6S5S4S3机器周期读操作码一读操作码二ALET震荡周期双字节单周期指令双字节单周期指令(zhlng) ADD A, #DATACPU取指和执行周期时序取指和执行周期时序第九十七页，共一百零九页。第九十八页，共一百零九页。S1S2S6S5S4S3机器(j q)周期1读操作码读无效(wxio)S1S2S6S5S4S3读无效读无效机器周期2ALE返回单字节双周期指令单字节双周期指令 INC DPTR CPU取指和执行周期时序取指和执行周期时序第九十九页，共一百零九页。/PSEN /WR /RD P2口80C51 P0口 ALED7 Q7D0 Q0/CP/WR/RDA15 A8 64K A7 RAM D0 A0 D7/CSA15 A8 64KA7 ROM D0 A0 D7第一百页，共一百零九页。1004HPC2000HDPTR外部外部(wib)(wib)ROMROM外部外部(wib)(wib)RAMRAM第一百零一页，共一百零九页。1004H单元取指令代码单元取指令代码CPU取指和执行周期时序取指和执行周期时序S1S2S6S5S4S3S1S2S6S5S4S3ALEPsenA15-A8(PC)=10HA15-A8(DPH)=20H04H00H数据FFHRDP2口P0口选中外选中外ROMROME0H第一百零二页，共一百零九页。S1S2S6S5S4S3S1S2S6S5S4S3ALEPsenA15-A8(PC)=10HA15-A8(DPH)=20H04H00H数据数据FFHFFHRDP2口P0口选中外部选中外部RAMRAME0HCPU取指和执行周期时序取指和执行周期时序第一百零三页，共一百零九页。第一百零四页，共一百零九页。第一百零五页，共一百零九页。第一百零六页，共一百零九页。第一百零七页，共一百零九页。80C51单片机片外并行扩展单片机片外并行扩展(kuzhn)时的三总线提时的三总线提供供/PSEN /WR /RD P2口80C51 P0口 ALED7 Q7D0 Q0/CPA7A0A15A8D0D7第一百零八页，共一百零九页。内容(nirng)总结第2章 51单片机的基本结构。如果使用外部震荡器信号,其外来的时钟脉冲信号加在XTAL1或XTAL2引脚上。此脚用于烧写程序（编程）时，输入编程脉冲。D7。0000H单元：上电复位时，程序计数器PC所指向的单元。数据存储器无论在物理上还是逻辑上都分为两个(lin )地址空间:。判断符号数加减法运算时是否溢出. OV=1表明有溢出。OV的结果可以用一个算法来表示: OV=CP CS。“读修改写”操作：第一百零九页，共一百零九页。