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MCS-51單片機(jī)的基本知識(shí)

MCU開(kāi)發(fā)加油站 ? 來(lái)源:未知 ? 作者:伍文輝 ? 2018-05-20 10:51 ? 次閱讀
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8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品,其特性與我們實(shí)驗(yàn)的STC89C52RC完全相同,這里以8051為例簡(jiǎn)介一下單片機(jī)的基本知識(shí)。

8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線,現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明:

中央處理器:

中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件,是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器,能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼,CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作,完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。

圖1

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM):

8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專(zhuān)用寄存器單元,它們是統(tǒng)一編址的,專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù),用戶只能訪問(wèn),而不能用于存放用戶數(shù)據(jù),所以,用戶能使用的的RAM只有128個(gè),可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù),運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。

程序存儲(chǔ)器(ROM):

8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM,用于存放用戶程序,原始數(shù)據(jù)或表格。

定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM):

8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器,以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。

并行輸入輸出(I/O)口:

8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。

全雙工串行口:

8051內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口,用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送,該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器,也可以當(dāng)同步移位器使用。

中斷系統(tǒng):

8051具備較完善的中斷功能,有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷,可滿足不同的控制要求,并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。

時(shí)鐘電路:

8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路,用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序,但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。

單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類(lèi)型,一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式,即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu),另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu),即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式,而后續(xù)產(chǎn)品16位的 MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。

下圖是MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2

MCS-51的引腳說(shuō)明:

MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu),右圖是它們的引腳配置,40個(gè)引腳中,正電源 和地線兩根,外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根,4組8位共32個(gè)I/O口,中斷口線與P3口線復(fù)用?,F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明:

圖3

·Pin20:接地腳。

·Pin40:正電源腳,正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPROM燒寫(xiě)程序時(shí),接+5V電源。

·Pin19:時(shí)鐘XTAL1腳,片內(nèi)振蕩電路的輸入端。

·Pin18:時(shí)鐘XTAL2腳,片內(nèi)振蕩電路的輸出端。

8051的時(shí)鐘有兩種方式,一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式,但需在18和19腳外接石英晶體(2-12MHz)和振蕩電容,振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時(shí)鐘方式,即將XTAL1接地,外部時(shí)鐘信號(hào)從XTAL2腳輸入。

圖4

·輸入輸出(I/O)引腳:

Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳,Pin1-Pin1為P1.0-P1.7輸入輸出腳,Pin21-Pin28為P2.0-P2.7輸入輸出腳,Pin10-Pin17為P3.0-P3.7輸入輸出腳,這些輸入輸出腳的功能說(shuō)明將在以下內(nèi)容闡述。

·Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳:

當(dāng)8051通電,時(shí)鐘電路開(kāi)始工作,在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平,系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后,程序計(jì)數(shù)器PC指向 0000H,P0-P3輸出口全部為高電平,堆棧指鐘寫(xiě)入07H,其它專(zhuān)用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后,系統(tǒng)即從0000H地址 開(kāi)始執(zhí)行程序。然而,初始復(fù)位不改變RAM(包括工作寄存器R0-R7)的狀態(tài),8051的初始態(tài)如下表:

8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位,也可以是手動(dòng)復(fù)位,見(jiàn)下圖。此外,RESET/Vpd還是一復(fù)用腳,Vcc掉電其間,此腳可接上備用電源,以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。

圖5

圖6

·Pin30:ALE/nPROG當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí),ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí),ALE端將有一 個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào),這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作,也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn),當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器,ALE會(huì)跳過(guò)一 個(gè)脈沖。

如果單片機(jī)是EPROM,在編程其間,將用于輸入編程脈沖。

·Pin29:nPESN當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí),此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào),PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上,外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上,由CPU讀入并執(zhí)行。

·Pin31:EA/Vpp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線,8051和8751單片機(jī),內(nèi)置有4kB的程序存儲(chǔ)器,當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于 4kB時(shí),讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù),而超過(guò)4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平,則不管地址大小,一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯然,對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的8031,EA端必須接地。

在編程時(shí),EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。

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原文標(biāo)題:MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

文章出處:【微信號(hào):mcugeek,微信公眾號(hào):MCU開(kāi)發(fā)加油站】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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