第2章单片机芯片的硬件结构.ppt
上传人:sy****28 上传时间:2024-09-14 格式:PPT 页数:73 大小:4.4MB 金币:16 举报 版权申诉
预览加载中,请您耐心等待几秒...

第2章单片机芯片的硬件结构.ppt

第2章单片机芯片的硬件结构.ppt

预览

免费试读已结束,剩余 63 页请下载文档后查看

16 金币

下载此文档

如果您无法下载资料,请参考说明:

1、部分资料下载需要金币,请确保您的账户上有足够的金币

2、已购买过的文档,再次下载不重复扣费

3、资料包下载后请先用软件解压,在使用对应软件打开

第2章单片机芯片的硬件结构2.1MCS—51单片机的逻辑结构及信号引脚2.1.1MCS-51单片机结构框图冯.诺依曼结构单片机以精巧的设计,克服芯片尺寸的制约。MCS-51单片机的系统逻辑结构如图2.1所示。振由图2.1可以看出,单片机内部主要包含下列几个部件:一个8位CPU;一个时钟电路;4KB程序存储器;128B数据存储器;两个16位定时/计数器;64K扩展总线控制电路;四个8-bit并行I/O端口;一个可编程串行接口;五个中断源,其中包括两个优先级嵌套中断2.1.2MCS-51单片机芯片内部逻辑结构MCS-51单片机芯片内部的逻辑结构如图2.2所示。通道0驱动器1.CPUCPU即中央处理器的简称,是单片机的核心部件,它完成各种运算和控制操作,CPU由运算器和控制器两部分电路组成。(1)运算器电路运算器电路包括ALU(算术逻辑单元)、ACC(累加器)、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件,运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。(2)控制器电路控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作,协调单片机各部分正常工作。2.定时器/计数器MCS-51单片机片内有两个16位的定时/计数器,即定时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。3.存储器MCS-51系列单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器,其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的,物理结构也不相同。4.并行I/O口MCS-51单片机共有4个8位的I/O口(P0、P1、P2和P3),每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态双向口,能带8个TTL门电路,P1、P2和P3口为准双向口(输出非三态),负载能力为4个TTL门电路。5.串行I/O口MCS-51单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口,可以同时发送和接收数据。6.中断控制系统8051共有5个中断源,即外中断2个,定时/计数中断2个,串行中断1个。分为高级和低级两个优先级别。7.时钟电路MCS-51芯片内部有时钟电路,但晶体振荡器和微调电容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列,振荡器的频率范围为1.2MHz~12MHz,典型取值为6MHz。8.总线以上所有组成部分都是通过总线连接起来,从而构成一个完整的单片机。系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的,总线结构减少了单片机的连线和引脚,提高了集成度和可靠性。2.1.3MCS-51的信号引脚图2.3为MCS-51系列单片机引脚图及逻辑符号,它们为标准的40脚DIP(双列直插)封装。电源引脚Vcc和VssVcc:电源端,接+5V。Vss:接地端。时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1:接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,若使用外部TTL时钟时,该引脚必须接地。XTAL2:接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出,若使用外部TTL时钟时,该引脚为外部时钟的输入端。地址锁存允许ALE/PROG(编程脉冲)系统扩展时,ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低8位地址,从而实现数据与低位地址的复用。也可用作外部时钟或外部定时脉冲。外部程序存储器读选通信号PSEN是读外部程序存储器的选通信号,低电平有效。程序存储器地址允许输入端EA/VPP(编程电压25V)当为高电平时,CPU执行片内程序存储器指令,但当PC中的值超过0FFFH时,将自动转向执行片外程序存储器指令。当为低电平时,CPU只执行片外程序存储器指令。复位信号RST/VPD(备用电源引入)该信号高电平有效,在输入端保持两个机器周期的高电平后,就可以完成复位操作。1.输入/输出口引脚P0、P1、P2和P3P0口(P0.0~P0.7):该端口为漏极开路的8位准双向口,负载能力位8高LSTTL负载,它为8位地址线和8位数据线的复用端口。P1口(P1.0~P1.7):它是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口,P1口的驱动能力为4个LSTTL负载。P2口(P2.0~P2.7):它为一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口,P2口的驱动能力也为4个LSTTL负载。在访问外部程序存储器时,它作存储器的高8位地址线。P3口(P3.0~P3.7):P3口同样是内部带上拉电阻的8位准双向I/O口,P3口除了作为一般的I/O口使用之外,其还具有第二功能,其引脚描述如表2-1。表2-1P3口特殊功能2.2MCS—51单片机的存储器MCS-51的存储器结构如图2.4所示。在本节中我们将