单片机原理及应用第二节课

1.MCS-51系列单片机的内部结构:

主要功能特点:(高性能八位单片机)
8位CPU
128B数据存储器RAM(52系列有256B)
4KB程序存储器ROM/EPROM
特殊功能寄存储器区
5个中断源,2个中断优先级
32根I/O线(4个8位并行口)
2个16位定时/计数器(52子系列有3个)
1个全双工异步串行口
1位布尔处理机
片外可扩展64Kb程序存储器ROM和64KB数据存储器RAM
片内振荡器及时钟电路

2.内部结构:

在这里插入图片描述
(1)CPU(中央处理器)
中央处理器是单片机的核心,它是一个8位的CPU,用于实现运算和控制功能,主要由运算器和控制器两个主要部分组成。
(2)数据存储器(RAM)
片内128B(52子系列有256B),用于存放可读写的数据。如果片内容量不够,片外最多可扩64KB。掉电后,数据丢失。
(3)程序存储器(EPROM/ROM)
片内集成有4Kb(52子系列有8KB),用于存放程序和原始数据。如片内容量不够,片外可外扩至64KB。掉电后,数据不丢失,通电后又可立即使用。
(4)中断系统
通常计算机只有一个CPU,但可能同时要输入输出,运行程序等,借助中断控制系统可足以完成多项任务。MCS-51系列有5个中断源(52子系列有6个),2个中断优先权。
(5)定时器/计数器
2个16位定时器/计数器(52子系列有3个),4种工作方式。
(6)并行I/O口
4个8位并行I/O口。分别是P0口,P1口P2口和P3口,用于完成数据的并行输入输出。
(7)串行I/O
1个全双工的异步串行口,4种工作方式。
(8)特殊功能寄存器(SFR)
26个特殊功能寄存器,对片内各功能部件管理,控制和监视。

3.引脚功能:

封装形式:
(1)双列直插式封装(HMOS制造工艺)40引脚。其中有DIP的封装形式。
(2)方形封装(CHMOS制造工艺)44个引脚,其中4个NC。其中有PLCC的封装形式和PQFP的封装形式。

单片机的最小系统:
电源电路,时钟电路,复位电路组成。

引脚功能:
(1)电源引脚:
电源引脚提供芯片的工作电源,MCS-51系列单片机采用单一电源(5V)供电。
Vcc(40号引脚),接+5V电压
Vss(20号引脚),接GND
(2)时钟引脚及连接方式:
MCS-51单片机根据硬件电路的不同,片内的时钟产生有两种方式:
内部时钟方式(18号引脚):
—----------------利用芯片内部振荡电路,在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件,内部振荡器便能产生自激振荡。定时元件可以采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路(晶体在1.2MHZ~12MHZ之间选择;电容通常是30pF左右)

外部时钟方式(19号引脚):
——--------------------XTAL1接地,XTAL2接外部振荡器。
(3)控制引脚:
第一个:RST/VPD复位信号及连接方式(9号引脚)
复位:是使单片机和系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。
复位有两种:上电复位和开关复位
该引脚还有复位功能。接+5V备用电源,一旦Vcc点位突然下降或断电,能保护片内RAM中的信息不回丢失,复点后能正常工作。
第二个:PSEN :片外程序存储器读选通(29引脚),低电平有效
第三个:ALE/PROG信号:地址锁存信号/编程脉冲输入端(30引脚)
还可以输出矩形脉冲,评率为fosc(时钟频率)的六分之一,可用作系统中
其他芯片的时钟源。
第四个:EA/Vpp:内部和外部程序存储器选择信号(31引脚)
当EA为高电平中,CPU从片内程序存储器取指执行,地址超过0FFFH后自动转向片外程序存储器;
当EA为低电平时,CPU只从片外程序存储器取指。
8031中EA必须接地。
(4)I/O口引脚
MCS-51单片机有4个双向8位并行I/O口,p0~p3
在特殊功能寄存器区中有相应的地址映射,对应的单元地址分别为:
p0口(80H),P1口(90H),P2口(A0H),P3口(B0H),P0~P3都有位寻址功能,即可以独立的对I/O口的每一位I/O线编程。

P0口:8位,漏极开路的双向I/O口。
做通用I/O口时,需接上拉电阻,为准双向口。读数据时应先向锁存器写1。
外扩存储器及I/O接口芯片时,可作为地址总线(低8位)及数据总线分时复用口。
p0口做数据线和低八位地址线时不能做I/O口。

P1口:8位,准双向I/O口,有内部上拉电阻。
做通用I/O口用时,读数据时应先向锁存器写1。

P2口:8位,准双向I/O口,有内部上拉电阻。
做通用I/O口用时,读数据时应先向锁存器写1。
外扩存储器及I/O接口芯片时,可做地址总线(高8位)。

P3口:8位,准双向I/O口,有内部上拉电阻。
做通用I/O口用时,读数据时应先向锁存器写1。
做第二功能使用:
在这里插入图片描述

4.MCS-51单片机的I/O端口的结构及工作原理:

4个双向8位并行I/O口P0~P3

P0~P3可字节寻址,也都有位寻址的功能,即可以独立地对I/O口的每一位I.O线编程。

(1)P0口
P0口双功能口。既可以做地址/数据总线使用,也可做通用I/O口使用。
在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述

(2)P1口
P1口只能做通用I/O口使用
与P0口不同,P1口内部有上拉电阻。

在这里插入图片描述

(3)P2口
P2口双功能口,既可做地址总线使用,也可做通用I/O口使用。

在这里插入图片描述
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(4)P3口:
双功能口,除了可以作为通用I/O口,他还具有特定的第二功能。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

总结:
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例题应用:
在这里插入图片描述在这里插入图片描述按位操作的程序:
在这里插入图片描述
按字节操作的程序:
在这里插入图片描述

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