MCS-51单片机的硬件结构(苏州大学)

第三章 MCS-51单片机的硬件结构 MCS-51单片机的结构 MCS-51的微处理器 MCS-51的存储器 MCS-51单片机的并行口结构 I/O端口的直接输入/输出 MCS-51单片机的片外总线结构 简单I/O端口的扩展 MCS-51单片机最小系统 CMOS型单片机的低功耗方式

3.1 MCS-51单片机的结构1. MC5-51单片机内部功能结构频率基准源 外部计数器 振荡器及 定时电路 4K字节 程序存储器 内部总线 8051 CPU 128/256字节 数据存储 2个16位 / 定时器/计数器

64K字节总线 扩展控制器

可编程I/O口

内部中断外部中断 控制 并行I/O口

可编程全双工 串行口

/ 串行输入 串行输出

8051单片机结构框图

3.1 MCS-51单片机的结构MCS-51单片机包含的部件: 一个8位CPU 一个片内振荡器及时钟电路 4KB或8KB的程序存储器(ROM) 128B或256B的数据存储器(RAM) 2个16位定时器/计数器 4个8位可编程并行I/O端口 一个可编程全双工串行口 UART 64KB外部数据存储器和64KB外部程序存 储器扩展控制电路 五个中断源/两个优先级嵌套中断结构

3.1 MCS-51单片机的结构

3.1 MCS-51单片机的结构2. MCS-51单片机的引脚功能P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST / VPD RXD / P3.0 TXD / P3.1 INT0 / P3.2 INT1 / P3.3 T0 / P3.41 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

8031

8051

T1 / P3.5WR / P3.6 RD / P3.7 XTAL2 XTAL1 Vss

8751

40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21

Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P 0 .3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA / Vpp ALE / PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0

Vcc Vss RST / VPDXTAL18031

P0 口

地 址 数 据 总 线

XTAL2 EA / Vpp PSEN ALE / PROG8051

P1 口

第 二 功 能

P3 口

8751

P2 口

地 址 总 线

3.1 MCS-51单片机的结构引脚功能描述： 1)电源引脚: Vss(20)接地、Vcc(40),不同 的单片机可以允许不同的工作电压(+5V/ 3.3V/2.7V),不同的单片机表现出的功耗也 不同。 2) 外接晶振引脚: XTAL1(19)、XTAL2(18) 片内振荡电路输入/输出端，用于产生振 荡时钟脉冲。 3) 控制或复位引脚 RST/VPD(9)复位/备用电源引脚

3.1 MCS-51单片机的结构(1)复位信号输入端。 当出现两个机器周 期高电平时，单片机复位 。 (2)备用电源输入端。 Vcc掉电后此引脚可 接备用电源，保护片内RAM中的内容不丢失。 复位使单片机进入某种确定的初始状态 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。 无论是HMOS型还是CHMOS型的单片机，复 位是靠在RST引脚上施加持续2个机器周期 的高电平来实现的。

3.1 MCS-51单片机的结构 MCS-51单片机通常采用的简单复位电路有： 上电自动复位、外部脉冲复位、上电+按钮 电平复位、程序运行监视复位等方式。

程序运行监视复位 程序运行监视复位通常是由各种类型的程 序监视定时器WDT(Watchdog Timer)俗称 为“看门狗”实现。WDT可保证程序非正常 运行(如程序“飞逸”、“死机”)时，能 及时进入复位状态，恢复程序正常运行。

3.1 MCS-51单片机的结构+5VVcc 10uF RST 10k GND 10k GND1k

+5V10uF Vcc RST

上电复位

上电+按钮复位

简单复位电路

3.1 MCS-51单片机的结构 ALE/PROG(30):地址锁存控制端。 (1)地址锁存允许：当单片机访问外部ROM 时，用来锁存由P0口送出的低8位地址。不 访问外部ROM时，提供1/6 fosc振荡频率， 可用于定时或对外输出脉冲。 (2)为8751片内的EPROM输入编程脉冲。 PSEN(29):输出信号，外部程序存储 器ROM的读选通信号端。 执行访问外部ROM指令时，会自动产生 PSEN信号。访问内部ROM或数据存储器RAM指 时，不产生PSEN。

3.1 MCS-51单片机的结构 EA/Vpp (31):内/外ROM选择端 。复 用端 EA=1时，访问内部程序存储器,即内部ROM EA=0时，访问外部程序存储器,即外部ROM 对于8031来说，由于无内部ROM,所以 该引脚必须接地。 对于8751单片机EPROM编程时，Vpp端施 加+21V编程电压。 4)多功能I/O引脚

3.1 MCS-51单片机的结构 P0口(P0.0~P0.7):该端口为漏极开路的8 位双向口，负载能力为8个LSTTL负载，它为 8位地址线和8位数据线的复用端口。 P1 口( P1.0~P1.7):它是一个内部带上拉 电阻的 8位准双向I/O口，P1口的驱动能力为 4个LSTTL负载。

P2 口( P2.0~P2.7):它为一个内部带上拉 电阻的 8位准双向I/O口，P2口的驱动能力也 为4个LSTTL负载。在访问外部程序存储器时 ，它作存储器的高8位地址线。

3.1 MCS-51单片机的结构 P3口(P3.0~P3.7):P3口同样是内部带上 拉电阻的8位准双向I/O口，P3口除了作为一 般的I/O口使用之外，其还具有特殊功能。 P3口每位的第二功能：P3.0(RXD):串行输入端。

P3.1(TXD):串行输出端。P3.2(INTO):外部中断0输入端，低电平有效。 P3.3(INT1):外部中断1输入端，低电平有效。 P3.4(T0):定时/计数器0外部事件计数输入端。 P3.5(T1):定时/计数器1外部事件计数输入端。 P3.6(WR):外部数据存储器写选通信号，低电平有效。 P3.7(RD ):外部数据存储器读选通信号，低电平有效。

3.1 MCS-51单片机的结构3.MCS-51系列单片机类型

3.2 MCS-51的微处理器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的组成： 运算器 控制器 主要功能： 产生各种控制信号，控制存储器、输入 /输出端口的数据传送、数据的算术运算、 逻辑运算以及位操作处理等。

3.2 MCS-51的微处理器1.运算器 组成：由算术逻运算部件A

LU、累加器 ACC、寄存器B、2个8位暂存器、程序状态字 PSW、贝尔处理器等组成 。 功能：对数据完成算术运算，逻辑运 算、循环移位、位处理。 A.算术逻辑单元ALU ALU由加法器和其它逻辑电路等组成。 功能是完成各种算术运算和逻辑运算。