1、教学内容教学内容p单片机内部结构单片机内部结构p8051单片机引脚功能单片机引脚功能p单片机存储器结构单片机存储器结构p时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路p单片机并行单片机并行I/O口口第第2 2章章 单片机硬件系统单片机硬件系统 单片机内部结构单片机内部结构时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器中央处理器中央处理器CPU：8位，位，运算和控制运算和控制功能功能内部内部RAM：共共256个个RAM单单元，用户使用元，用户使用前前128个单元，个单元，用于存放可读用于存放可读写数据，后写数据，后128个单元被
2、个单元被专用寄存器占专用寄存器占用。用。内部内部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程序、用于存放程序、原始数据和表原始数据和表格。格。定时定时/计数器：计数器：两个两个16位的定位的定时时/计数器，实计数器，实现定时或计数现定时或计数功能。功能。并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一个全一个全双工串行口。双工串行口。中断控制系统：中断控制系统：5个中断源（外个中断源（外中断中断2个，定时个，定时/计数中断计数中断2 个，串行中断个，串行中断1个）个）时钟电路：时钟电路：可可产生时钟脉冲产生时钟脉冲序列，允许晶序列，允许晶振频率振频率6MH
3、Z和和12MHZ复位电路VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/123456789101112131415161718192040393837363534333231302928272625242422218
4、0318051 875189C51引脚第二功能第二功能信号名称P3.0RXD串行数据接收P3.1TXD串行数据发送P3.2外部中断0申请P3.3外部中断1申请P3.4T0定时/计数器0的外部输入P3.5T1定时/计数器1的外部输入P3.6外部RAM或外部I/O写选通P3.7外部RAM或外部I/O读选通0INT1INTWRRDP3口各引脚与第二功能表时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路时钟振荡电路1XTAL1XTAL2C1C2晶振8051至内部时钟电路时时 序序 关于MCS-51系列单片机的时序概念有4个，可用定时单位来说明，从小到大依次是：节拍、状态、机器周期和指令周期，下面分别加以说明。l1
5、）节拍与状态 把振荡脉冲的周期定义为节拍，用P表示，也就是晶振的振荡频率fosc。l2）状态 振荡脉冲fosc经过二分频后，就是单片机时钟信号的周期，定义为状态，用S表示。一个状态包含两个节拍，其前半周期对应的节拍叫P1，后半周期对应的节拍叫P2。l3）机器周期 MCS-51系列单片机采用定时控制方式，有固定的机器周期。规定一个机器周期的宽度为6个状态，即12个振荡脉冲周期，因此机器周期就是振荡脉冲的十二分频。l小提示小提示 当振荡脉冲频率为12 MHz时, 一个机器周期为1s；当振荡脉冲频率为6 MHz时，一个机器周期为2 s。MCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KMCS-
6、51V C CVCCRESETVSS22uF1KRESETR1R2200时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路时钟振荡电路时钟振荡电路12345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM27641234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615R
7、AM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 80318751805189C51256B（字节）4K程序程序存储器存储器内部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序执行的起始单元,在这三个单元存放一条无条件转移指令中断5中断4中断3中断2中断10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中断0定时器0中断外部中断1定时器1中断串行口中断8位位0FFFH0FFEHEA=1 EA=0EA=1 EA
8、=0程序程序存储器资源分布存储器资源分布中断入口地址l在单片机C语言程序设计中，用户无需考虑程序的存放地址，编译程序会在编译过程中按照上述规定，自动安排程序的存放地址。l例如：C语言是从main()函数开始执行的，编译程序会在程序存储器的0000H处自动存放一条转移指令，跳转到main()函数存放的地址；中断函数也会按照中断类型号，自动由编译程序安排存放在程序存储器相应的地址中。因此，读者只需了解程序存储器的结构就可以了。说说 明明0000HFFFFH(64K)内部外部数据数据存储器存储器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM专用寄存器0000H H07H07H0808H
9、H0FH0FH1010H H17H17H1818H H1FH1FH0区区R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R71区区2区区3区区工作寄存器区工作寄存器区可位寻址区可位寻址区20H2FH7F 7807 0030H7FH数据缓冲区数据缓冲区/堆栈区堆栈区内部内部RAMRAM存储器存储器 工作寄存器区选择位RS0、RS1注意注意: : 一个单元地址对应有一个单元地址对应有8 8个位地址个位地址MSBMSBMost Significant Bit Most Significant Bit （最高有效位）（最高有效位）LSB LSB Least Significant Bit
10、Least Significant Bit （最低有效位）（最低有效位）单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F7F77776F6F67675F5F57574F4F47473F3F37372F2F27271F1F17170F0F0707 MSB 位地址 LSB7E7E76766E6E66665E5E56564E4E46463E3E36362E2E26261E1E16160E0E06067D7D75756D6D65655D5D55554D4D45453D3D35352D2D25251D1D15150D0D05057C7C7474
11、6C6C64645C5C54544C4C44443C3C34342C2C24241C1C14140C0C04047B7B73736B6B63635B5B53534B4B43433B3B33332B2B23231B1B13130B0B03037A7A72726A6A62625A5A52524A4A42423A3A32322A2A22221A1A12120A0A020279797171696961615959515149494141393931312929212119191111090901017878707068686060585850504848404038383030282820201818
12、101008080000RAM位寻址区位地址表离散分布有离散分布有2121个个特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR。 1111个可以进行个可以进行位寻址。位寻址。特别提示：对特别提示：对SFRSFR只能使用直接只能使用直接寻址方式，书写时寻址方式，书写时可使用寄存器符号，可使用寄存器符号，也可用寄存器单元也可用寄存器单元地址。地址。在单片机的C语言程序设计中，可以通过关键字sfr来定义所有特殊功能寄存器，从而在程序中直接访问它们，例如：sfr P1=0 x90; /特殊功能寄存器P1的地址是90H，对应P1口的8个I/O引脚在程序中就可以直接使用P1这个特殊功能寄存器了，下面语句是合法的：
13、P1=0 x00; /将P1口的8位I/O口全部清0说说 明明C语言中，还可以通过关键字sbit来定义特殊功能寄存器中的可寻址位，在程序ex1_1.c中，采用了下面语句定义P1口的第0位：sbit P1_0=P10;通常情况下，这些特殊功能寄存器已经在头文件reg51.h中定义了，只要在程序中包含了该头文件，就可以直接使用已定义的特殊功能寄存器。如果没有头文件reg51.h，或者该文件中只定义了部分特殊功能寄存器和位，用户也可以在程序中自行定义。说说 明明并行并行I/OI/O口电路结构口电路结构 MCS-51系列单片机共有四个8位并行I/O口，分别用P0、P1、P2、P3表示。 每个I/O口既
14、可以按位操作使用单个引脚，也可以按字节操作使用8个引脚。P0P0口的结构口的结构 输出控制电路输出驱动电路 当P0口作为输出口使用时，内部总线将数据送入锁存器，内部的写脉冲加在锁存器时钟端CP上，锁存数据到Q、端。经过MUX，T2反相后正好是内部总线的数据，送到P0口引脚输出。 当P0口作为输入口使用时，应区分读引脚和读端口两种情况，所谓读引脚，就是读芯片引脚的状态，这时使用下方的数据缓冲器，由“读引脚”信号把缓冲器打开，把端口引脚上的数据从缓冲器通过内部总线读进来。 读端口是指通过上面的缓冲器读锁存器Q端的状态。读端口是为了适应对I/O口进行“读-修改-写”操作语句的需要。例如下面的C51语
15、句： P0=P0&0 xf0;/将P0口的低4位引脚清0输出P0口的结构口的结构 除了I/O功能以外，在进行单片机系统扩展时，P0口是作为单片机系统的地址/数据线使用的，一般称为地址/数据分时复用引脚。 当输出地址或数据时，由内部发出控制信号，使“控制”端为高电平，打开与门，并使多路开关MUX处于内部地址/数据线与驱动场效应管栅极反相接通状态。此时，输出驱动电路由于两个FET处于反相，形成推拉式电路结构，使负载能力大为提高。输入数据时，数据信号直接从引脚通过输入缓冲器进入内部总线。P0口的结构口的结构 P1P1口的结构口的结构 pP1口是准双向口，只能作为通用I/O口使用。pP1口作为输出口使
16、用时，无需再外接上拉电阻。pP1口作为输入口使用时，应区分读引脚和读端口。读引脚时，必须先向电路中的锁存器写入“1”，使输出级的FET截止。P1口的结构口的结构 P2P2口的结构口的结构 pP2口是准双向口，在实际应用中，可以用于为系统提供高8位地址，也能作为通用I/O口使用。pP2口作为通用I/O口的输出口使用时，与P1口一样无需再外接上拉电阻。pP2口作为通用I/O口的输入口使用时，应区分读引脚和读端口。读引脚时，必须先向锁存器写入“1”。P2口的结构口的结构 P3P3口的结构口的结构 pP3口是准双向口，可以作为通用I/O口使用，还可以作为第二功能使用。作为第二功能使用的端口，不能同时当作通用I/O口使用，但其他未被使用的端口仍可作为通用I/O口使用。pP3口作为通用I/O的输出口使用时，不用外接上拉电阻。P3口的结构口的结构 本章小结本章小结 本章介绍单片机的硬件结构，为单片机应用系统设计打下硬件基础，主要内容如下。l单片机内部结构。l单片机外部信号引脚功能。l存储器结构：片内128B数据存储器、特殊功能存储器SFR和程序存储器。l时钟电路和复位电路：单片机最小系统电路。l单片机并行I/O口结构。l单片机并行I/O口的输入和输出功能应用。
