MCS-51系列单片机的资源配置(1).ppt
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1、第2章 MCS-51单片机的资源配置主要内容主要内容MCS-51MCS-51单片机的在片资源及外部特性单片机的在片资源及外部特性MCS-51MCS-51单片机的存储器系统单片机的存储器系统MCS-51MCS-51单片机的时钟电路与复位电路单片机的时钟电路与复位电路MCS-51MCS-51单片机的低功耗工作方式单片机的低功耗工作方式2.1 MCS-512.1 MCS-51单片机的在片资源及外部特性单片机的在片资源及外部特性2.1.1 MCS-512.1.1 MCS-51单片机的在片资源单片机的在片资源P3P1P2 可编程 串行I/O口P0外部中断基准频率源控制 128/256B数据存储器 4KB
2、/8KB程序存储器 2/3个16位定时/计数器 振荡器及 定时电路 CPU 64KB总线扩展控制 可编程并行I/O口内部中断计数脉冲串行输出串行输入(图中图中“/”/”两边分别为基本型和增强型两边分别为基本型和增强型 )51子系列的配置如下:子系列的配置如下:1个个8位位CPU;1个片内振荡频率为个片内振荡频率为1.212 MHz的振荡器及时钟电路;的振荡器及时钟电路;128个字节的片内个字节的片内RAM;4KB的片内程序的片内程序ROM;4个个8位并行位并行I/O口口P0,P1,P2,P3;1个全双工串行个全双工串行I/O口;口;2个个16位定时器位定时器/计数器;计数器;5个中断源,分为个
3、中断源,分为2个优先级。个优先级。2.1.2 MCS-512.1.2 MCS-51系列单片机的外部特性系列单片机的外部特性各个引脚的功能如下。各个引脚的功能如下。Vss:Vss:接地端。接地端。Vcc:Vcc:电源端,接电源端,接+5V+5V。XTAL1XTAL1,XTAL2:XTAL2:接外部晶体或外部时钟。接外部晶体或外部时钟。RST/VPDRST/VPD:复位信号输入。复位信号输入。接备用电源,当接备用电源,当VCCVCC掉电后,掉电后,在低功耗条件下保持内部在低功耗条件下保持内部RAMRAM中的数据。中的数据。ALE/PROGALE/PROG:ALE ALE 地址锁存允许。地址锁存允许
4、。ALEALE输出脉冲的频率为振荡频率的输出脉冲的频率为振荡频率的1/61/6。PROG PROG 对对87518751单片机片内单片机片内 EPROM EPROM 编程时,编程脉冲由该引编程时,编程脉冲由该引脚引入。脚引入。PSEN PSEN:程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信号。号。EA/VPPEA/VPP:EA=0EA=0,单片机只访问外部程序存储器。单片机只访问外部程序存储器。EA=1EA=1,单片机访问内部程序存储器。单片机访问内部程序存储器。在在87518751单片机片内单片机片内EPROMEPROM编程期间,此引脚引入编程期间
5、,此引脚引入21V21V编程电编程电源源VPPVPP。P0.0P0.0P0.7P0.7:P0P0口,数据口,数据/低八位地址复用总线端口。低八位地址复用总线端口。P1.0P1.0P1.7P1.7:P1P1口,静态通用端口。口,静态通用端口。P2.0P2.0P2.7P2.7:P2P2口,高八位地址总线端口。口,高八位地址总线端口。P3.0P3.0P3.7P3.7:P3P3口,双功能静态端口。口,双功能静态端口。5151系列系列单单片机的精片机的精简简版版105110512051205140514051型号只有型号只有2020个引个引脚,脚,如图所示。如图所示。它它们们内部有一内部有一个模个模拟拟
6、比比较较器,相比器,相比较较的模的模拟拟信号由信号由P P1.01.0(AINAIN0 0)和)和P P1.11.1(AINAIN1 1)输输入,而模入,而模拟拟比比较较器器的的输输出由出由P P3.63.6输输入,在内部已入,在内部已连连接,因此外部无接,因此外部无P P3.63.6引脚。引脚。2.2 MCS-512.2 MCS-51单片机的存储器系统单片机的存储器系统存储器可分为程序存储器和数据存储器。存储器可分为程序存储器和数据存储器。程序存储器程序存储器 用来存放程序;用来存放程序;以及始终要保留的常数。以及始终要保留的常数。数据存储器数据存储器 存放程序运行中所需要的变量。存放程序运
7、行中所需要的变量。从从物理空间物理空间看看,MCS-51,MCS-51有四个存储器空间:有四个存储器空间:片内数据存储器、片内程序存储器片内数据存储器、片内程序存储器片外数据存储器、片外程序存储器片外数据存储器、片外程序存储器存储器地址空间结构:存储器地址空间结构:普林斯顿结构普林斯顿结构 ROM ROM和和RAMRAM在同一地址空间;在同一地址空间;哈佛结构哈佛结构 ROM ROM和和RAMRAM在不同地址空间;在不同地址空间;MCS-51MCS-51系列单片机采用哈佛结构。系列单片机采用哈佛结构。外部数据 存储器 (RAM)外部程序 存储器 (ROM)内部程序 存储器内部数据 存储器8XX
8、51MCS-51MCS-51存储器物理结构存储器物理结构FFFFH0000H 外部 RAM外部数据存储器外部数据存储器 H00000FFFH0FFFH 外部R O M内部ROM (EA=1)H00008031外部ROM (EA=0)80511000HFFFFH程序存储器程序存储器 内部数据存储器内部数据存储器 特殊功能 寄存器内部数据 RAM7FH80H00HFFH(增强型)地址重叠 从从逻辑上逻辑上看看,MCS-51,MCS-51有三个存储器空间:有三个存储器空间:程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器2.2.1 2.2.1 程序存储器程序存储器
9、 程序存储器用来存放程序存储器用来存放程序程序和和常数常数。以程序计数器。以程序计数器PCPC作为地址指针,地址总线为作为地址指针,地址总线为1616位,可寻址的地址空间为位,可寻址的地址空间为64KB64KB。在在8051/8751/89C51 8051/8751/89C51 片内,分别内置最低地址空间片内,分别内置最低地址空间的的4KB ROM/EPROM4KB ROM/EPROM程序储存器(内部程序储存器),而程序储存器(内部程序储存器),而80318031无内部程序储存器,必须外部扩展无内部程序储存器,必须外部扩展EPROMEPROM。MCS-51MCS-51单片机中单片机中64KB6
10、4KB内、外程序储存器的地址是统内、外程序储存器的地址是统一编排的。一编排的。访问程序存储器使用访问程序存储器使用MOVCMOVC指令。指令。程序存储器中的几个特殊地址的使用:程序存储器中的几个特殊地址的使用:地址地址 用途用途 0000H 0000H 复位操作后的程序入口复位操作后的程序入口 0003H 0003H 外部中断外部中断0 0服务程序入口服务程序入口 000BH 000BH 定时器定时器0 0中断服务程序入口中断服务程序入口 0013H 0013H 外部中断外部中断1 1服务程序入口服务程序入口 001BH 001BH 定时器定时器1 1中断服务程序入口中断服务程序入口 0023
11、H 0023H 串行口中断服务程序入口串行口中断服务程序入口 2.2.2 2.2.2 数据存储器数据存储器 1.1.片外数据存储器片外数据存储器用于存放随机读写的数据。用于存放随机读写的数据。外部外部I/OI/O口地址影像区。口地址影像区。MCS-51MCS-51单片机的外部数据存储器和外部单片机的外部数据存储器和外部I/OI/O口实行统一口实行统一编址编址 ,并使用相同的作选通控制信号,均使用,并使用相同的作选通控制信号,均使用 MOVXMOVX 指令访问。指令访问。MCS-51 MCS-51 单片机最多可扩展单片机最多可扩展64KB64KB外部数据存储器外部数据存储器 2.2.片内数据储存
12、器片内数据储存器 存放随机读写的数据存放随机读写的数据通用寄存器区通用寄存器区堆栈区堆栈区运算操作数存放区运算操作数存放区 指令(算术运算、逻辑运算、位操作运算等)的操指令(算术运算、逻辑运算、位操作运算等)的操作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间。作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间。内部数据存储器的地址分配内部数据存储器的地址分配 51 51 系列单片机内部数据存储器地址范围为系列单片机内部数据存储器地址范围为00007FH7FH。(1 1)地址)地址 0 01FH1FH的前的前3232个单元称为寄存器区个单元称为寄存器区用途:用途:作通用寄存器作通用寄存器R0R0R7R7
13、。R0R0与与R1R1可作间址寄存器使用。可作间址寄存器使用。位位 地地 址址字字节节地址地址通通用用存存储储区区7FH7FH:可可位位寻寻址址区区7FH7FH7EH7EH7DH7DH7CH7CH7BH7BH7AH7AH79H79H78H78H2FH2FH77H77H76H76H75H75H74H74H73H73H72H72H71H71H70H70H2EH2EH6FH6FH6EH6EH6DH6DH6CH6CH6BH6BH6AH6AH69H69H68H68H2DH2DH67H67H66H66H65H65H64H64H63H63H62H62H61H61H60H60H2CH2CH5FH5FH5EH5
14、EH5DH5DH5CH5CH5BH5BH5AH5AH59H59H58H58H2BH2BH57H57H56H56H55H55H54H54H53H53H52H52H51H51H50H50H2AH2AH4FH4FH4EH4EH4DH4DH4CH4CH4BH4BH4AH4AH49H49H48H48H29H29H47H47H46H46H45H45H44H44H43H43H42H42H41H41H40H40H28H28H3FH3FH3EH3EH3DH3DH3CH3CH3BH3BH3AH3AH39H39H38H38H27H27H37H37H36H36H35H35H34H34H33H33H32H32H31H3
15、1H30H30H26H26H2FH2FH2EH2EH2DH2DH2CH2CH2BH2BH2AH2AH29H29H28H28H25H25H27H27H26H26H25H25H24H24H23H23H22H22H21H21H20H20H24H24H1FH1FH1EH1EH1DH1DH1CH1CH1BH1BH1AH1AH19H19H18H18H23H23H17H17H16H16H15H15H14H14H13H13H12H12H11H11H10H10H22H22H0FH0FH0EH0EH0DH0DH0CH0CH0BH0BH0AH0AH09H09H08H08H21H21H07H07H06H06H05H0
16、5H04H04H03H03H02H02H01H01H00H00H20H20H通通用用寄寄存存器器区区R7R7R0 R0 寄存器寄存器3 3组组 1FH1FH18H18HR7R7R0 R0 寄存器寄存器2 2组组17H17H10H10HR7R7R0 R0 寄存器寄存器1 1组组 0FH0FH08H08HR7R7R0 R0 寄存器寄存器0 0组组 07H07H00h00h内部数据存储器内部数据存储器 使用时应注意:使用时应注意:3232个单元的寄存器区分为四组,使用时只能选其中个单元的寄存器区分为四组,使用时只能选其中一组寄存器。一组寄存器。寄存器的选组由程序状态字寄存器的选组由程序状态字PSWP
17、SW的的RS1RS1和和RS0RS0位定。位定。RS1 RS0 RS1 RS0 选寄存器组选寄存器组 0 0 00 0 0组组 0 1 10 1 1组组 1 0 21 0 2组组 1 1 31 1 3组组 初始化时或复位时,自动选中初始化时或复位时,自动选中0 0组。组。一旦选中一组,其它三组只能作为数据存储器使用,而一旦选中一组,其它三组只能作为数据存储器使用,而不能作为寄存器使用。不能作为寄存器使用。设置多组寄存器可以方便保护现场。设置多组寄存器可以方便保护现场。(2 2)20H20H2FH2FH为位地址区为位地址区 共共1616个单元,每单元有八个位,每位有一个位地址,个单元,每单元有八
18、个位,每位有一个位地址,共共128128位,位地址范围为位,位地址范围为00H00H7FH7FH,该区既可位寻址,又该区既可位寻址,又可字节寻址。可字节寻址。如如 MOV 20HMOV 20H,C C(这里这里C C是是CyCy进位进位标志位),该指令是将标志位),该指令是将CyCy内容送内容送20H20H位位,如果如果CyCy1 1,位位20H20H值为值为“1”1”。(3 3)除选中的寄存组以外的存储器均可以作为通用)除选中的寄存组以外的存储器均可以作为通用RAMRAM区区。3.3.特殊功能寄存器特殊功能寄存器 MCS-51MCS-51单片机共有单片机共有2121个字节的特殊功能寄存器用英
19、文缩个字节的特殊功能寄存器用英文缩写写SFRSFR(Special Special FuctionFuction Register Register)表示。表示。用途:用途:A A 累加器、状态标志寄存器累加器、状态标志寄存器单片机内部各部件专用的控制、状态寄存器单片机内部各部件专用的控制、状态寄存器并行口、串行口影射寄存器并行口、串行口影射寄存器 地址空间:地址空间:2121个特殊功能器不连续的分布在个特殊功能器不连续的分布在80H80HFFH 128FFH 128个字节地址个字节地址空间。空间。地址能被地址能被8 8整除的为可位寻址的寄存器。整除的为可位寻址的寄存器。特殊功能寄存器符号特殊
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