第二章、单片机结构.ppt

第二章
单片机结构
MCS—51系列单片机的结构原理
MCS-51单片机逻辑结构
MCS-。
MCS-51单片机的系统结构框图
,单片机内部主要包含下列几个部件:
u       一个8位CPU;
u       一个时钟电路;
u       4Kbyte程序存储器;
u       128byte数据存储器;
u       两个16位定时/计数器;
u       64Kbyte扩展总线控制电路;
u       四个8-bit并行I/O端口;
u       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
MCS-51单片机内部结构
MCS-。
MCS-51单片机芯片内部结构框图
1. CPU
CPU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,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。
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,~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。
引脚信号
-51系列单片机引脚图及逻辑符号,它们为标准的40脚DIP封装。
MCS-51系列单片机引脚图及逻辑符号
和Vss
Vcc:电源端,接+5V。
Vss:接地端。
时钟电路引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1: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
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。
外部程序存储器读选通信号
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/VPP
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
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。