MCS51单片机的硬件结构.ppt

本章内容,Single Chip Microcomputer,MCS-51单片机的硬件结构,MCS-51的CPU,MCS-51存储器的结构,MCS-51的引脚,并行I/O端口,第2章 MCS-51单片机的硬件结构,时钟电路与时序,复位操作和复位电路,2.5 并行I/O端口,一、P0端口 字节地址80H，位地址80H87H。结构：锁存器，输出驱动电路，输入缓冲器 工作过程：*地址/数据线；*通用I/O口（输入时，应先向锁存器写入1；输入分有读引脚、读端口；输出时须外接上拉电阻）；,四个端口,双向,每个口包含一个锁存器、一个输出驱动电路和二个输入缓冲器。,P0口的位结构电路原理图,二、P1端口 字节地址90H，位地址90H97H。作用：只能做通用I/O口使用。与P0口区别：*只传送数据（输入或输出）；*输出电路有上拉电阻，在输入数据时，应先向其锁存器写入1，使输出驱动电路的FET截止。,P1口的位结构电路原理图,三、P2端口 字节地址A0H，位地址A0HA7H。作用：高位地址线；通用I/O口。与P0口区别：*做地址线时，口的输出无需三态，为准双向；*输出电路有上拉电阻（输出不是三态的，为准双向口），在输入数据时，应先向其锁存器写入1，使输出驱动电路的FET截止。,P2口的位结构电路原理图,四、P3端口 字节地址B0H，位地址B0HB7H。作用：通用I/O口；第二功能口。,P3口的位结构电路原理图,2.6 时钟电路与时序,时钟电路产生时钟控制信号 控制单片机严格地按照时序执行指令。时序：单片机内的各种操作都是在一系列脉冲（控制信号）控制下进行的，而各个脉冲（控制信号）在时间上是有先后顺序的，这种顺序就称为时序。时序信号种类：两类，用于片内的时序信号，用于片外的时序信号（重点）。,一、时钟电路 1、内部时钟方式 单片机内部有一用于构成振荡器的高增益反相放大器，只需在XTAL2、XTAL1引脚间接石英晶体振荡器和微调电容，即可构成一个自激振荡器。,MCS-51单片机常选振荡频率为6MHz或12MHz的晶振。,2、外部时钟方式 单片机也可使用外部时钟脉冲信号，多用于多片单片机同时工作。外部时钟脉冲频率一般小于12MHz。,3、时钟信号的输出 使用片内振荡器时，单片机的XTAL引脚还可以向应用系统的其它芯片提供时钟，但需增加驱动能力。,二、机器周期、指令周期与指令时序 1、时钟周期 是单片机的基本时间单位。如时钟振荡频率为fosc，则 时钟周期 Tosc=1/fosc（fosc=6MHz时，Tosc=166.7ns）2、机器周期 CPU完成一个基本操作所需的时间，称为机器周期。12个时钟周期=1个机器周期Tcy（分6个状态S1S6，每个状态有2拍P1、P2，一个时钟周期时钟脉冲可表示为：S1P1，S6P2）（fosc=6MHz时，Tcy=2s；fosc=12MHz时，Tcy=1s）,3、指令周期 是执行一条指令所需时间。指令分为：单字节、双字节、三字节指令。执行一条指令的时间：简单的1个机器周期，复杂的需2个或多个机器周期。（单、双字节指令为单机器周期；三字节都是双机器周期；乘、除为4个机器周期）4、指令时序 执行指令，分为取指阶段和执行指令阶段。,2.7 复位操作和复位电路,1、复位操作 复位是单片机的初始化操作，通过在RST引脚加上一个大于2个机器周期的高电平来实现。正常上电工作后，程序运行出错、操作错误等使程序死锁时，可以通过复位，重新开始执行程序。单片机上电工作，或复位后，片内各特殊功能寄存器都将处于复位状态（如表）。（单片机各功能部件受特殊功能寄存器控制，程序运行受PC控制；所以，复位后，系统需重新进行初始化）,2、复位电路 复位操作是由外部复位电路实现的。复位电路上电自动复位；按钮复位,