电子科大单片机课件3

第二讲：单片机硬件基础本讲重点：

MCS-51的基本特性;单片机的引脚与I/O口结构;

存储器、堆栈与特殊功能寄存器;低功耗运行方式

最小系统设计

MCS-51单片机基本特性 8 位的 CPU, 片内有振荡器和时钟电路,工作频率为

1~12MHz(Atmel 89Cxx为0~24MHz) 片内有 128/256字节 RAM 片内有 4K/8K字节 程序存储器ROM 可寻址片外 64K字节 数据存储器RAM 可寻址片外 64K字节 程序存储器ROM 片内 21/26个 特殊功能寄存器(SFR) 4个8位 的并行I/O口(PIO) 1个 全双工串行口(SIO/UART) 2/3个16位 定时器/计数器(TIMER/COUNTER) 可处理 5/6个中断源，两级中断优先级 内置1个布尔处理器和1个布尔累加器(Cy) MCS-51指令集含 111条指令

MCS-51系列单片机配置一览表片内存储器(字节) 系列 无 Intel MCS-51 子系列 Intel MCS-52 子系列 ATEML 89C系列 (常用型)

片内ROM有ROM 有EPROM

片内 RAM128 字节

定时器 计数器

并行 I/O

串行 I/O

中 断 源

8031 80C31 8032 80C32

8051 80C51(4K字节)

8751 87C51(4K字节)

2x16

4x8位

1

5

8052 80C52(8K字节)

8752 87C52(8K字节)

256 字节

3x16

4x8位

1

6

1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K) (20条引脚DIP封装) 89C51(4K)/ 89C52(8K) (40条引脚DIP封装)

128 128/ 256

2 2/3

15 32

1 1

5 5/6

注意：今后将会经常提到ATMEL的AT89C2051/51/52等MCU!

内部结构框图

单片机的引脚定义从一片集成电路的角度去认识单片机

认识单片机的引脚

MCS-51单片机40脚Vcc, GND XTAL1, XTAL2 2 2

RESETEA/Vpp ALE/PROG PSEN P0.0—P0.7 P1.0—P1.7 P2.0—P2.7 P3.0—P3.7

11 1 1 8 8 8 8

单片机的引脚(电源端)

Vcc, GND: 正电源端与接地端(+5V/3.3V/2.7V) 不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同 的单片机表现出的功耗也不同。

单片机的引脚(晶振端)Vcc, GND: 正电源端与接地端(+5V/3.3V/2.7V) 不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同 的单片机表现出的功耗也不同。 XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入/输出端

单片机的引脚(晶振端)

Vcc, GND:正电源端与接地端 (+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入/输出端

通常外接 一个晶振 两个电容XTAL1

也可以由 XTAL1 端接入外部时钟， 此时应将 XTAL2 接地：外部时钟 XTAL1 XTAL2

XTAL2

15~45pfx2

1~12MHz(MCS-51) 0~24MHz(Atmel-89C)

单片机的引脚(晶振端)

Vcc, GND:正电源端与接地端(+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端

CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作： 振荡周期/时钟周期： Tc=晶振频率fosc(或外加频率)的倒数 状态周期：Ts=2个时钟周期(Tc)(很少用到此概念) 机器周期：Tm=6个状态周期(Ts)=12个振荡周期(Tc) 指令周期: Ti:执行一条指

令所需的机器周期(Tm)数 牢牢记住： 振荡周期 = 晶振频率fosc的倒数； 1个机器周期 = 12个振荡周期； 1个指令周期 = 1、2、4个机器周期

单片机的引脚(复位端)

Vcc, GND: 电源端 (+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端(正脉冲有效，宽度 8 mS)

单片机的引脚(复位端)

Vcc, GND: 电源端 (+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端(正脉冲有效，宽度 8 mS)

复位使单片机进入某种确定的初始状态：▼ PC值归零(0000H); ▼ 各个SFR被赋予初始值(见P.42): P0~P3 = 0FFH,Acc = 0,B = 0,TH0=0, TL0=0,TH1=0,TL0=0,SP=7,PSW=0 …… ▼退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切 程序进程、退出程序的死循环，从头开始。

PC与SFR复位状态表寄存器 PC 复位状态 0000H 寄存器 TCON 复位状态 00H

A BPSW SP

00H 00H00H 07H

T2CON TH0TL0 TH1

00H 00H00H 00H

DPTR P0~P3 IP IE TMOD

0000H FFH XX000000B 0X000000B 00H

TL1 SCON SBUF PCON

00H 00H XXH 0XXX0000B

单片机的引脚(复位端)

Vcc, GND: 电源端 (+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端 (正脉冲有效，宽度 8 mS)+5V Vcc 10uF RST 10K GND 10K 1K RST

+5VVcc 10uF

GND

上电复位

手动&上电复位

单片机的引脚(EA端)

Vcc, GND: 电源端 (+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端 (正脉冲有效，宽度 8 mS) EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。 低有效，片内无ROM时必须接地； 片内有ROM时应当接高电平； 对片内ROM编程时编程正电源加到此端。

单片机的引脚(ALE端)

Vcc, GND: 电源端 (+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端 (正脉冲有效，宽度 8 mS) EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。 ALE/PROG: 地址锁存允许/编程脉冲输入端。 P0口寻址外部低8位地址时接外部锁存器 G端； ALE端平时会输出周期正脉冲：f fosc/6 ; 对片内ROM编程时编程脉冲由此端加入。