MCS-51单片机的结构.ppt
第二章第二章 MCS-51 MCS-51系列单片机的结构系列单片机的结构主要内容：主要内容：详细介绍单片机概念、单片机系统，单详细介绍单片机概念、单片机系统，单片机的中央处理器片机的中央处理器(CPU)(CPU)、程序和数据存储器、输入、程序和数据存储器、输入输出等。重点是片内输出等。重点是片内RAM RAM 的分区以及个分区和特殊的分区以及个分区和特殊功能寄存器的作用。功能寄存器的作用。章节内容安排章节内容安排2.12.1 单片机的结构及引脚单片机的结构及引脚2.22.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器2.32.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.42.4 时钟电路时钟电路2.52.5 复位电路复位电路2.1 2.1 单片机的结构及引脚单片机的结构及引脚2.1.1 单片机的内部逻辑结构RAMRAM12881288ROMROMNk8Nk8AT91RM9200SD卡插槽CF卡插槽网口USBRSTEspon 13806显示芯片32M内存16MflashFPGA显示接口DSP6713DSP6713CPLDCPLD光同光同步口步口FPGAFPGA32M内存芯片2.1 2.1 单片机的逻辑结构及引脚单片机的逻辑结构及引脚2.1.2 单片机的封装与信号引脚什么是封装？封装，就是指如何把芯片中的电路管脚封装，就是指如何把芯片中的电路管脚,用导用导线接引到外部接头处线接引到外部接头处,以便与其它器件连接以便与其它器件连接.封装的分类？封装主要分为直插和贴片封装两种。封装主要分为直插和贴片封装两种。一 80C51单片机的封装80C5180C51有有4040引脚的双列直插式引脚的双列直插式DIPDIP和和4444引脚方形扁引脚方形扁平式平式QFPQFP两种封装形式。两种封装形式。2.1 2.1 单片机的逻辑结构及引脚单片机的逻辑结构及引脚2.1.2 单片机的封装与信号引脚二 80C51单片机的信号引脚VCC,GNDXTAL1,XTAL2RSTEA/VPPALE/PROGPSEN电源和地电源和地晶振接入端晶振接入端复位信号复位信号访问程序存储访问程序存储器控制信号器控制信号地址锁存信号地址锁存信号外部程序存外部程序存储器读选通储器读选通2.1 2.1 单片机的逻辑结构及引脚单片机的逻辑结构及引脚2.1.2 单片机的封装与信号引脚二 80C51单片机的信号引脚P0.0P0.7 P1.0P1.7 P2.0P2.7 P3.0P3.78 8位双向口位双向口8 8位准双向口位准双向口8 8位准双向口位准双向口8 8位准双向口位准双向口2.1 2.1 单片机的逻辑结构及引脚单片机的逻辑结构及引脚2.1.2 单片机的封装与信号引脚三三 芯片引脚的第二功能芯片引脚的第二功能EA/VPP ALE/PROG P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1编程电压编程电压编程脉冲编程脉冲串行接收串行接收串行发送串行发送外部中断外部中断0 外部中断外部中断12.1 2.1 单片机的逻辑结构及引脚单片机的逻辑结构及引脚2.1.2 单片机的封装与信号引脚三三 芯片引脚的第二功能芯片引脚的第二功能P3.4/T0P3.5/T1定时、计数定时、计数0定时、计数定时、计数1外部外部RAM写写 外部外部RAM读读P3.6/WRP3.7/RD2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器片内存储器80C5180C51内部存储器内部存储器256数据存储器4K*8程序存储器高128单元区低128单元区2.2.1 内部数据存储器低128单元区2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器1 1 寄存器区寄存器区2 2 位寻址区位寻址区3 3 用户用户RAMRAM区区2.2.2 内部数据存储器高128单元区2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器一、一、专用寄存器简介专用寄存器简介（4）数据指针数据指针DPTRDPTR（DPHDPH和和DPLDPL）（1）累加器累加器A A（或（或ACC-AccumulatorACC-Accumulator）（2）B B寄存器（寄存器（B registerB register）（3）程序状态字程序状态字（PSW-PSW-Program Status Word Program Status Word）2.2.2 内部数据存储器高128单元区2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器一、一、专用寄存器简介专用寄存器简介（3 3）程序状态字（）程序状态字（PSW-PSW-Program Status Word Program Status Word）PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2PSW.0PSW.1CYACF0RS1RS0OVP/位标志位标志位序位序2.2.2 内部数据存储器高128单元区2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器二、专用寄存器的单元寻址二、专用寄存器的单元寻址特点：编程时只能用直接寻址方式特点：编程时只能用直接寻址方式三、专用寄存器的位寻址三、专用寄存器的位寻址特点：只有特点：只有11个寄存器是可以位寻址个寄存器是可以位寻址 四、程序计数器四、程序计数器PCPC（Program CounterProgram Counter）特点：特点：PC为为16位寄存器，指向下一位寄存器，指向下一条指令地址。条指令地址。2.2.3 堆栈操作2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器一一、堆栈、堆栈堆栈是一种数据项按序排列的数据结构，堆栈是一种数据项按序排列的数据结构，只能在一端只能在一端(称为栈顶称为栈顶(top)(top)对数据项进对数据项进行插入和删除。行插入和删除。特点特点：由于堆栈数据结构只允许在一端进由于堆栈数据结构只允许在一端进行操作，因而按照后进先出（行操作，因而按照后进先出（LIFO-Last LIFO-Last In First OutIn First Out）的原理运作。）的原理运作。2.2.3 堆栈操作2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器二二、堆栈的功用、堆栈的功用三、堆栈的开辟三、堆栈的开辟1 1 保护断点（自动方式）保护断点（自动方式）2 2 保护现场（指令方式）保护现场（指令方式）断点和现场断点和现场堆栈堆栈内部数据存储器内部数据存储器2.2.3 堆栈操作2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器四四、堆栈指针、堆栈指针五、堆栈操作五、堆栈操作1 1 堆栈指针堆栈指针SPSP表示栈顶的地址表示栈顶的地址2 2 初始化在初始化在30H30H之后之后1 1 入栈（入栈（pushpush）：将数据放入堆栈的顶端，）：将数据放入堆栈的顶端，堆栈顶端指针加一。堆栈顶端指针加一。2 2 出栈（出栈（poppop）：将顶端数据资料输出，堆：将顶端数据资料输出，堆栈顶端指针减一。栈顶端指针减一。六、堆栈类型六、堆栈类型2.2.3 堆栈操作2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器2.2.4 内部程序存储器2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器内部ROMEA=1外部ROMEA=0外部ROM0000H0FFFH1000HFFFFH一、特点一、特点1 1 有有4K84K8的内部的内部ROMROM2 2 可扩展至可扩展至64K864K8的的ROMROM二、中断向量表二、中断向量表1 1 特殊保留单元特殊保留单元0000H0000H002AH002AH。2 2 0000H 0000H0002H0002H为启动单元。为启动单元。3 3 0003H 0003H002AH002AH被分为被分为5 5段，每段段，每段8 8个个单元，作为单元，作为5 5个中断源地址区。个中断源地址区。2.2.4 内部程序存储器2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器外部中断外部中断0 0外部中断外部中断1 1定时定时/计数器计数器0 0定时定时/计数器计数器0 0串行中断串行中断中断向量表中断向量表1 1、片内、片内RAM 128RAM 128字节（字节（00H7FH00H7FH）；）；2 2、片内、片内RAMRAM前前3232个单元是工作寄存器区个单元是工作寄存器区(00H1FH)(00H1FH)3 3、片内、片内RAMRAM有有128128个可按位寻址的位，占个可按位寻址的位，占1616个单元。个单元。位地址编号为：位地址编号为：00H7FH00H7FH，分布在，分布在20H2FH20H2FH单元单元2.3 小结2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器4 4、片内、片内2121个特殊功能寄存器个特殊功能寄存器(SFR)(SFR)中：地址号能中：地址号能被被 8 8整除的整除的 SFR SFR中的各位也可按位寻址（中的各位也可按位寻址（P.33-P.33-3434）5 5、可寻址片外、可寻址片外RAM 64KRAM 64K字节字节 （0000HFFFFH0000HFFFFH）6 6、可寻址片外、可寻址片外ROM 64KROM 64K字节字节 （0000HFFFFH0000HFFFFH）2.3 小结2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P0口逻辑结构图图 P0 P0口位结构电路逻辑口位结构电路逻辑寻址外部程序存储器时寻址外部程序存储器时分时作为分时作为双向双向8 8位数据位数据口口和和输出低输出低8 8位地址位地址复复用口；不接外部程序存用口；不接外部程序存储器时可作为储器时可作为8 8位位准双准双向向I/OI/O口口使用使用。2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P0口逻辑结构图图 P0 P0口位结构电路逻辑口位结构电路逻辑控制控制=1=1，作地址，作地址/数据复用口数据复用口=1导导通通11截截止止（1 1）输出地址）输出地址/数据数据=0 =0 时时=002.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P0口逻辑结构图图 P0 P0口位结构电路逻辑口位结构电路逻辑控制控制=1=1，作地址，作地址/数据复用口数据复用口=1导导通通01截截止止（2 2）输出地址）输出地址/数据数据=1 =1 时时=112.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P0口逻辑结构图图 P0 P0口位结构电路逻辑口位结构电路逻辑控制控制=1=1，作地址，作地址/数据复用口数据复用口=1（3 3）输入时，输入指令）输入时，输入指令将引脚和内部总线直通将引脚和内部总线直通2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P0口逻辑结构图图 P0 P0口位结构电路逻辑口位结构电路逻辑控制控制=0=0，作输入脚，作输入脚（先对其写（先对其写1 1）=00截截止止110截截止止2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P0口逻辑结构图图 P0 P0口位结构电路逻辑口位结构电路逻辑控制控制=0=0，作输出脚？作输出脚？=00截截止止110截截止止浮浮空空？2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P1口逻辑结构图 P1口位结构电路逻辑准双向准双向I/OI/O口口（内置了上拉电阻）（内置了上拉电阻）输出时一切照常，输出时一切照常，仅在作输入口用时仅在作输入口用时要先对其写要先对其写“1”“1”。2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P1口逻辑结构图 P1口位结构电路逻辑输出输出1时时110截截止止引脚引脚=1=12.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P1口逻辑结构图 P1口位结构电路逻辑输出输出0时时001导导通通引脚引脚=0=02.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P1口逻辑结构图 P1口位结构电路逻辑输入时输入时要先对要先对其写其写1110截截止止2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P2口逻辑结构图图 P2 P2口位结构电路逻辑口位结构电路逻辑双向双向I/O I/O（内置了上拉电（内置了上拉电阻）阻）寻址外部程序存储器时寻址外部程序存储器时输输出高出高8 8位地址位地址；不接外部；不接外部程序存储器时可作为程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P2口逻辑结构图 P2口位结构电路逻辑控制控制=0=0时，时，此脚作通用输出口：此脚作通用输出口：输出输出=1=1时时（请同学分析（请同学分析)=012.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P2口逻辑结构图 P2口位结构电路逻辑控制控制=0=0时，时，此脚作通用输出口：此脚作通用输出口：输出输出=0=0时时（请同学分析（请同学分析)=002.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P2口逻辑结构图 P2口位结构电路逻辑控制控制=1=1时，时，此脚作高此脚作高8 8位地址输位地址输出口：出口：输出输出=0=0时时（请同学分析（请同学分析)=102.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P3口逻辑结构图图 P3 P3口位结构电路逻辑口位结构电路逻辑双功能口（内置了上双功能口（内置了上拉电阻）拉电阻）它它具有特定的第二功具有特定的第二功能能。在不使用它的第。在不使用它的第二功能时它就是普通二功能时它就是普通的的通用准双向通用准双向I/OI/O口口。2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P3口逻辑结构图图 P3 P3口位结构电路逻辑口位结构电路逻辑WD,RD,TxD作第二功能输出时，作第二功能输出时，内部内部D D自动给自动给1 11112.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.1 P3口逻辑结构图图 P3 P3口位结构电路逻辑口位结构电路逻辑此端自动给此端自动给1 1作第二功能输入时，作第二功能输入时，内部内部D D自动给自动给1 1，第二输出，第二输出功能自动给功能自动给1 11111截截止止RxDRxD，T0T0，T1T1，INT0INT0，INT1INT12.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.3.4 小结1 1、P0.0P0.7:P0.0P0.7:8 8位数据口和输出低位数据口和输出低8 8位地址复用口位地址复用口 (复用时是双向口；不复用时也是准双向口复用时是双向口；不复用时也是准双向口)2 2、P1.0P1.7:P1.0P1.7:通用通用I/OI/O口（准双向口）口（准双向口）3 3、P2.0P2.7:P2.0P2.7:输出高输出高8 8位地址位地址（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）4 4、P3.0P3.7:P3.0P3.7:具有特定的第二功能（准双向口）具有特定的第二功能（准双向口）章节内容安排章节内容安排2.1 2.1 单片机的逻辑结构及引脚单片机的逻辑结构及引脚2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.4 2.4 单片机的工作方式单片机的工作方式2.5 2.5 本章知识回顾本章知识回顾2.4 2.4 单片机低功耗工作模式单片机低功耗工作模式2.4.1 单片机低功耗的意义1 1 降低发热量降低发热量2 2 提高可靠性提高可靠性3 3 降低单片机系统的整体功耗降低单片机系统的整体功耗4 4 提高便携式设备的使用周期提高便携式设备的使用周期（1 1）待机模式概述）待机模式概述（2 2）待机模式的控制）待机模式的控制2.4 2.4 单片机低功耗工作模式单片机低功耗工作模式2.4.2 两种低功耗工作模式一、一、待机模式（待机模式（Idle ModeIdle Mode）SMODGF1GF0IDLPD2.4 2.4 单片机低功耗工作模式单片机低功耗工作模式2.4.2 两种低功耗工作模式SMODGF1GF0IDLPD（1 1）掉电模式概述）掉电模式概述（2 2）掉电模式的控制）掉电模式的控制二、二、掉电模式（掉电模式（Power Down ModePower Down Mode）2.4.3 低功耗模式的应用2.4 2.4 单片机低功耗工作模式单片机低功耗工作模式1.1.降低功耗降低功耗2.2.抗电磁干扰抗电磁干扰章节内容安排章节内容安排2.1 2.1 单片机的逻辑结构及引脚单片机的逻辑结构及引脚2.2 2.2 单片机的内部存储器单片机的内部存储器2.3 2.3 单片机的并行输入单片机的并行输入/输出口电路输出口电路2.4 2.4 单片机的工作方式单片机的工作方式2.5 2.5 本章知识回顾本章知识回顾2.5 2.5 本章知识回顾本章知识回顾小结小结：首先，我们首先，我们简要介绍单片机的结构和特点，简要介绍单片机的结构和特点，并并从应用的角度着重介绍单片机的内部存储器（内从应用的角度着重介绍单片机的内部存储器（内部数据存储器部数据存储器RAMRAM和内部程序存储器和内部程序存储器ROMROM），还分析），还分析单片机用于同外部通讯的单片机用于同外部通讯的4 4个个8 8位并行输入输出口，位并行输入输出口，最后简单介绍单片机的工作方式（待机方式和掉电最后简单介绍单片机的工作方式（待机方式和掉电方式）。方式）。
