AT89C51单片机内部结构基础.课件.ppt

1、第1页，共26页。2.1内部结构和引脚功能内部结构和引脚功能 2.2时钟电路和复位电路时钟电路和复位电路 2.3存储器结构存储器结构第2页，共26页。2.1.1单片机内部主要部件单片机内部主要部件 中央处理器：中央处理器：完成控制运算和控制功能完成控制运算和控制功能内部数据存储器：地址范围内部数据存储器：地址范围00H7FH 21个特殊功能寄存器：地址为个特殊功能寄存器：地址为80HFFH 程序计数器程序计数器PC：独立的：独立的16位专用寄存器位专用寄存器 4KB内部程序存储器：存储程序等内部程序存储器：存储程序等 4个个8位可编程位可编程I/O口口一个串行通信口一个串行通信口 2个个16位

2、定时器位定时器/计数器计数器 5个中断源，两个中断源优先级的中断控制系统个中断源，两个中断源优先级的中断控制系统 一个片内振荡器和时钟电路一个片内振荡器和时钟电路第3页，共26页。2.1.2引脚功能引脚功能1.电源引脚 GND：接地端 VCC：电源脚，一般工作电压为5V 2、时钟引脚 XTAL1:振荡输入端 XTAL2:振荡输出端3、控制线 RST:复位输入端 ALE:地址锁存允许/编程脉冲 PSEN:外部ROM读选通信号 EA ：内外ROM选择/编程电源 4、4个I/O口 可作输入和输出端第4页，共26页。2.2时钟电路和复位电路2.2.1时钟电路时钟电路 单片机内有时钟电路，与振荡器共同产

3、生单片机工作所需要的时钟信号。它使单片机在唯一的时钟信号控制下，严格地按一定的节拍进行工作（按一定的时序进行工作）。振荡器可由单片机内振荡元件外接振荡元件实现，构成内部时钟方式，即在XTAL1和XTAL2引脚跨接振荡器元件（如晶振），则可构成一个稳定的自激振荡器。如果振荡器元件是晶振，则在晶振两个引脚上接上两个电容。电容主要是起频率微调和稳定的作用。电容容量一般为30pf.第5页，共26页。第6页，共26页。圆柱圆柱11.0592MHZ 晶振 11.0592MHZ 第7页，共26页。当时钟精度要求不高时，也可以用陶瓷谐振荡器、电感电容电路等代替晶振。若用陶瓷谐振荡器，则两个电容的容量为47pf

4、设计电路板时，晶振、电容应尽可能地靠近单片机，以减少分布电容的影响，从而保证振荡器稳定、可靠地工作。第8页，共26页。片晶体谐振器 26.000MHZ 陶瓷晶振陶瓷晶振4.000MHZ 第9页，共26页。第10页，共26页。2.2.2复位电路复位电路 1 复位复位 复位是令单片机初始化的操作，其主要功能是初始化单片机的工作状态。例如，把程序计数器PC的值初始化为0000H，这样单片机在复位后就从程序存储器ROM的0000H单元开始执行程序。另外，当程序运行出错或因操作错误而使系统处于死锁状态时，按复位键来重新初始化单片机。第11页，共26页。2、复位信号、复位信号 RST引脚是复位信号的输入端

5、。实现复位操作，必须使RST引脚至少保持两个机器周期的高电平（一般用手按下去再放开，都能达到两个机器周期），再从高电平变为低电平，完成复位。复位后，单片机从ROM中的0000H单元开始执行程序。第12页，共26页。3 复位电路复位电路 复位操作有上电自动复位、按键复位等方式。第13页，共26页。第14页，共26页。上电复位上电复位是通过外部复位电容充电来实现复位。由于电容通交流隔直流，在上电瞬间可等效交流电，在这一瞬间RST引脚的电位与VCC的电位一样。由于电容两端电压差不断增大，则RST端的电压逐渐变小，直至电容充电完毕。电容的充电时间必须大于两个机器周期。第15页，共26页。按键复位按键复

6、位是通过按键接通的瞬间，使RST为高电平，实现复位功能。有些单片机内部设置RST接收低电平 时，实现复位功能 RST是高电平还是低电平时复位，要根据单片机的类型而定。第16页，共26页。第17页，共26页。2.3.1 存储器组成存储器组成 AT89C51存储器由程序存储器ROM和数据存储器RAM组成。ROM可分为片内ROM和片外ROM。片内ROM为4KB，地址范围为0000H0FFFH.片外ROM可扩展到64KB。RAM可分为片内RAM和片外RAM.片内RAM由128B（00H7FH)的片内数据存储器和21个特殊功能寄存器（80HFFH)组成；片外可扩展到64KB。第18页，共26页。2.3.

7、2程序存储器程序存储器ROM 片内ROM用于存储编好的程序、表格、常数。当程序内存不够用时，可扩展外程序存储器。单片机工作时，只能读ROM，不能写ROM.单片机断电后，存储在ROM中的程序、表格、常数等不会消失。低4KB地址的程序可存储在片内ROM也可存储在片外ROM.选择片外ROM还是片内ROM,由控制线EA来决定。当EA=0时，选择片外ROM.当EA=1时，先执行片内ROM,地址满时，跳转到片外ROM.第19页，共26页。ROM内5个特殊的地址，是单片机的5个中断子程序的入口程序。第20页，共26页。2.3.3数据存储器数据存储器RAM 容量为128B，地址范围为00H7FH.分为四个区：

8、工作寄存器、可位寻址区、数据缓冲区和堆栈区。第21页，共26页。1、工作寄存器、工作寄存器 工作寄存器地址为00H1FH,分为四个组。选用哪一组的寄存器，由PSW中的RS1和RS0来决定。一般只使用工作寄存器0组。0组00H07H1组08H0FH2组10H17H3组18H1FH第22页，共26页。2、位寻址区、位寻址区 地址范围为20H2FH 3、数据缓冲区、数据缓冲区 地址范围为30H7FH 第23页，共26页。4、堆栈区、堆栈区 什么是堆栈？(1)是单片机内部RAM中一个专用的连续存储区，是一个单端读写操作的存储结构。(2)51单片机的堆栈在片内RAM 中开辟。堆栈指针（SP）(1)8位寄

9、存器，用来存放堆栈的栈顶。(2)单片机复位后SP=07H。堆栈的操作(1)压入堆栈：SP自动加1，数据进栈；先加后进(2)弹出堆栈：数据进栈，SP自动减1；先出后减举例：假设举例：假设SP=70H，将数据，将数据12H，34H依次压入堆栈依次压入堆栈解答：解答：(1)SP自动加1，SP=71H；将数据12H压入SP所指的单元（71H）。(2)SP自动加1，SP=72H，将数据34H压入SP所指的单元（72H）。堆栈的原则：先进后出，后进先出 第24页，共26页。周一【作业作业】简述时钟电路外部时钟和内部时钟方式工作原理 周三【作业作业】1、简述上电复位和按键复位的工作原理（电路图参考P18图2-5）2、数据存储器RAM可分为哪四个区，它们的地址是什么?第25页，共26页。第26页，共26页。