单片机的基本结构

128B 数据存储器
脉冲计数输入
2个16位 定时/计数器
CPU
内部中断 外部中断
64K总线扩展控制 控制
可编程I/O口 并行口
可编程串行口 串行输入/输出
11
89S51单片机基本组成部分
• 适于控制应用的8位CPU；
• 一个片内振荡器及时钟电路，最高工作频率可达33MHz；
• 工作电压4.0V到5.5V
ALE/ PROG PSEN P2.7 / A15 P2.6/ A14 P2.5 / A13 P2.4 /A12 P2.3 / A11 P2.2/ A10 P2.1 /A9 P 2.0 /A8
13
单片机的引脚
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 MOSI/P1.5 MISO/ P1.6 SCK/ P1.7 RST RXD /P3.0 TXD/P3.1
• 4KB Flash程序存储器，支持在系统编程ISP1000次擦写周期；
• 128B数据存储器；
• 可寻址64K外部数据存储器空间及64K程序存储器空间的控制电路；
• 32根双向可按位寻址的I/O口线；
• 1个全双工串行口；
• 2个16位定时/计数器； • 5个中断源，具有两个优先级；
掉电模式
• 三级程序加密；
INT0/P3.2 INT1/P3.3
T0/P3.4 T1/P3.5
WR /P3.6 RD /P3.7 XTAL2 XTAL1
V SS
1
40
2
39
3
38
4
37
5
36
6
35
7
34
8
33
9
32
10 AT89S5131
11
30
12
29
13
28
14
27
15
26
16
25
17
24
18
23
19
22
20
21
V CC P0.0 /AD0 P0.1/AD1 P0.2 /AD2 P0.3 /AD3 P0.4 /AD4 P0.5/AD5 P0.6 /AD6 P0.7 /AD7 EA/VPP
第2章 单片机的基本结构
1
主要内容
• 微型计算机结构及工作原理 • 51单片机内部结构及引脚 • 存储结构及地址分配 • I/O口特性及应用 • 最小系统构成
2
先导案例
• 微型计算机的组成
3
2.1.1 微型计算机的基本结构
• 微型计算机（Microcomputer）是以微处理器
（CPU）为核心，加上内存储器ROM和RAM、 I/O接口电路以及系统总线组成，如图2-2所示。
• 低功耗支持Idle和Power-down模式，Power-down模式支持中
断唤醒；
• 看门狗定时器；
• 双数据指针；
• 上电复位标志。 空闲模式
12
2.2.2 引脚及封装
单片机的引脚及外形
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 MOSI/P1.5 MISO/ P1.6 SCK/ P1.7 RST RXD /P3.0 TXD/P3.1
5
三总线
• 总线是微处理器、内存储器和I/O接口电路之间相
互交换信息的公共通道。微型机的总线有数据总线 （Data Bus）、地址总线（Address Bus）和 控制总线（Control Bus）三总线构成。
数据总线（DB）的功能是完成微处理器与内存、I/O接 口电路之间的数据传送，通过数据总线可以实现数据的 双向传送；
CPU
内存储器 RAM ROM
4
地址总线 数据总线 控制总线
I/O接口电路
外围设备
外围设备
微处理器
• 微处理器是微型计算机的“核心”，是系统的运算中心和
控制中心。主要包括运算器、控制器、寄存器组几个部分。 运算器主要用于算术和逻辑运算。 控制器由指令寄存器、指令译码器和微操作控制电路组
成。它将指令从存储器调入指令寄存器中，通过指令译 码器译码后，由微操作控制电路按照译码后的控制命令 发出一系列的控制信息，使微型计算机的各个部件协调 动作，完成程序指定的工作。 CPU内部的寄存器主要用来暂存参与运算的操作数、中 间结果和运算结果，同时记录程序运行中的某些状态等。 因此，寄存器可以分为两大类：专用寄存器和通用寄存 器。专用寄存器有累加器ACC、标志寄存器PSW、程序 计数器PC等.
地址总线（AB）是微处理器向内存和I/O接口电路传送 地址信息的通路，是单向传送方式；
控制总线（CB）是微处理器向内存和I/O接口电路发出 的命令信息或由外界向微处理器传送状态的信息通路。
6
存储器
• 微型计算机内部的存储器，都是半导体存储器，其 中只读存储器可以是ROM、PROM、EPROM、 E2PROM、FLASH（闪存）等类型，主要用于 存放各种程序，如汇编程序、编译程序、标准子程 序以及各种常用数据表格；读/写存储器包括各种 形式的RAM，用于存放用户程序、数据及部分系 统信息。
累加器
RS
ID
AR PSW
百度文库
ALU
微操作控制器
01110100 0000 00000011 0001 00100100 0002 00000010 0003 10000000 0004
…… 0005 RD
10
2.2.1 89S51单片机的基本结构
基准频率源
振荡器及 时钟电路
4kB Flash 程序存储器
计算机的工作过程。
1.由编程人员写出汇编语言源程序，通过汇编程序 将其编译成机器语言程序，其代码如下：
机器码 汇编语言源程序
注释
7403H MOV A，#03H；（A）=3
2402H ADD A，#02H；（A）=3+2
80FEH SJMP $
；暂停
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微型计算机的工作原理
内部数据总线
+1
IR
DR
PC
INT0/P3.2 INT1/P3.3
T0/P3.4 T1/P3.5
WR /P3.6 RD /P3.7 XTAL2 XTAL1
V SS
1
40
2
39
3
38
4
37
5
36
6
35
7
34
8
33
9
32
10 AT89S5131
11
30
12
29
13
28
14
27
15
26
16
25
17
24
18
23
19
22
20
21
V CC P0.0 /AD0 P0.1/AD1 P0.2 /AD2 P0.3 /AD3 P0.4 /AD4 P0.5/AD5 P0.6 /AD6 P0.7 /AD7 EA/VPP
7
读/写存储器的结构
• 地址线的多少与存储容量的关系满足：
存储容量=2n（n为地址线的数量）
地址 总线 AB
存
地
储
址
器
寄
存
器
MAR
读命令 写命令
存
地
储
址
器
译
码
器
MAD
存
储
矩
单
元
阵
M
存
数
储
据
器
寄
数据
存 器
DB 总线
MDR
RD
WR
8
2.1.2 微型计算机的工作原理
• 以51系列单片机执行“3+2”的操作为例，说明