单片机硬件结构和原理.ppt

数据存储器
FFFFH
00H~07H
片内RAM地址
工作寄存器区选择位RS0、RS1
7FH
(64K)
数据缓冲区/堆栈区
7F 07 R7 R0 R7 R0 R7 R0 R7 R0 78 00 3区 2区 1区 0区

ROM： MOVC 片内RAM ：MOV 片外RAM： MOVX
0000-FFFFH 0000-00FFH 0000-FFFFH
4K
存 储 器
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
片内 ROM 8751
8031
8051 89C51
第2章 89C51单片机硬件结构和原理
主要掌握

基本组成（内部资源） 引脚 存储器的配置 I/O口的应用功能
（以89C51（AT89C51、P89C51、STC89C51）为代表讲解）
2.1
89C51单片机的基本组成
1.
89C51单片机结构框图
Flash ROM
8位CPU
256字节RAM 4KB Flash ROM 4个8位I/O口








ALU Arithmetic Logic Unit 算术/逻辑运算 单元 A 最忙碌的寄存器 累加器 B 多用于乘除运算 寄存器 PSW 用于指示指令执行后的状态信息， 可供程序查询和判别用。程序状态字寄存器 PC Program Counter，下一条指令的 地址。改变PC的内容可以改变程序运行方向。 IR Instruction Register 指令寄存器 ID Instruction Decoder 指令译码器 振荡器及时钟电路：提供片内时钟
当ROM容量不够时，尽量选择高容量存储器空间的单片机，如 89C52、89C54、89C58等，应避免外扩程序存储器，因为会增加 硬件负担。
程序存储器
0FFFH 0FFEH
中断入口地址
FFFFH
002BH 0023H
． ． ．
中断5 中断4 中断3 中断2 中断1 串行口中断 定时器1中断 外部中断1 定时器0中断 外部中断0 0000H是程序执行的起始单元, 在这三个单元存放一条 无条件转移指令
片内 RAM
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 22 21
1 2 3 4 5 6 7 RAM 8 6264 9 10 11 12 13 14
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
64K
(64K)
001BH 0013H
0FFFH (4K) 0000H
内部
EA=1 0000H
外部
0FFFH (4K) EA=0 0000H
000BH 0003H 0002H 0001H 0000H
(PC)
8位
程序存储器
程序存储器资源分布
4.
数据存储器
片内、片外分开编址

如何区分0000-00FFH的地址空间是片内RAM还是片外 RAM？
1.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

存储器结构
普林斯顿结构
一般微机采用的结构 ROM、RAM安排在同一个地址空间 相同指令访问ROM、RAM


哈佛结构
89C51采用此结构 ROM和RAM占用不同的物理空间 采用不同指令访问

2.


89C51 存储空间
ROM
片内、片外
物理结构

RAM
片内、片外

逻辑结构（从用户使用的角度看）
EPROM
2764
64K
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
EPROM
256B（字节）
3.
程序存储器
通过16位PC寻址，最大可寻址64kB地址空间
与ROM密切相关的两个引脚 、 EA PSEN

① ②
片内RAM：
低128B片内RAM 高128B片内RAM 0000-007FH 0080-00FFH
SFR：特殊功能寄存器区
PSW位地址
CY
AC
F0
RS1
1 1 0 0 RS1
RS0
1 0 1 0 RS0
OV
F1
18H~1FH 10H~17H 08H~0FH
P
第 3 区 第 2 区 第 1 区 第 0 区 寄存器区
2.2
89C51单片机的引脚及功能
MCS-51单片机信号引脚简介
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST RXD/ P3.0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3 T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7 XTAL2 XTAL1 VSS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 22 21 VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
89C51
bus
2个定时/计数器 5个中断源 1个全双工串行口 片内振荡器和时 钟产生电路（最 高允许振荡频率 为24MHz）
89C51
节电工作方式 （空闲、掉电）
3.
89C51 CPU功能介绍
单片机的核心
由运算器和控制器构成


运算器：进行算术运算、逻辑运算，由ALU、 A、B、PSW、暂存器组成。 控制器：包括PC、IR、ID、振荡器和时钟电 路
1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地) 2、振荡电路：XTAL1、XTAL2 3、复位引脚：RST 4、并行口：P0、P1、P2、P3 5、EA：访问程序存储控制信号 6、PSEN：外部ROM读选通信号 7、ALE：地址锁存控制信号
8031 8051
8751
89C51
P3口线的第二功能
2.3
89C51单片机的存储器配置
1 2 3 4 5 6 7 RAM 8 6264 9 10 11 12 13 14
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2764
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15