
增强型MCS-51单片机结构.ppt
79页第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N第2章 增强型MCS-51单片机结构 2.1 内部结构和引脚功能2.2 输入/输出(I/O )口2.3 存储器系统2.4 MCS-51外部存储器的连接 2.5 操作时序 2.6 复位及复位电路 2.7 节电运行状态和掉电运行状态 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N2.0 选择MCS-51单片机的理由MCS-51系列单片机总线技术开放,开发工具成熟,单片机芯片及开发工具供货商多,价格低廉,同时该系列单片机进入市场时间早,汇编语言指令书写形式与 Intel公司8位通用微处理器,如8085相似,很容易被接触过Intel通用微处理器汇编语言的用户所接受因此,在单片机应用中占有重要位置,是单片机教学的首选机种 理解MCS-51系列单片机内部结构、工作原理、应用实例后,将非常容易理解和使用其他系列,如NEC、Motorola、MicroChip单片机芯片DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N1. 增强型MCS-51单片机主要特征与标准MCS-51内核芯片相比,增强型MCS-51内核单 片机芯片具有如下特征:(1) 与标准MCS-51保持100%兼容,即可以使用增强型 MCS-51芯片直接替换相应型号的标准MCS-51芯片,如用 80C32取代8031/2、87C51/2取代8751/2。
2) 片内集成了3个16位定时/计数器,其中T0、T1与标 准MCS-51系列完全相同;T2除了保留标准MCS-52子系列 中定时/计数器T2功能外,还增加了向下计数和时钟输出 功能DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N(3)采用增强型全双工串行口,即增强型MCS-51串行 口除了具有标准MCS-51串行口功能外,还具有帧错误 侦测和地址自动识别功能4)Philips、Temic Seconductor Technology公司的 8XC5X、8XC5XX2芯片以及Atmel公司的AT89S5X系列 芯片具有双数据指针DPTR(为此增加了辅助功能寄存 器AUXR1),方便了外部RAM不同存储单元之间的数 据传送5)为降低电磁辐射量,可禁止地址锁存信号ALE输 出为此,增加了辅助功能寄存器AUXR DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N(6)扩展了中断控制器功能,可以管理具有4个中断优 先级的6个中断源为此,增加了高位中断优先级控制寄 存器IPH7)普遍采用CHMOS工艺,工作电压低、范围宽( 1.8V~6.0V),可用电池供电,方便了野外作业使用。
8)改进了电源管理功能,即允许通过外部中断方式唤 醒掉电模式DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N(9)提高了时钟频率,标准MCS-51最高时钟频率为 12MHZ,而增强型MCS-51最高时钟频率可达33MHz10)片内程序存储器以OTP ROM和Flash ROM为主 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N2. 增强型MCS-51内核主流芯片 增强型MCS-51及兼容单片机芯片主要包括Intel公司的8XC52/54 /58系列、Philips公司的P8XC52/54/58系列(简称为8XC5X系列)、Atmel公司的AT89S51/52/53系列(但Atmel公司的AT8XC5X系列采用标准MCS-51内核)、Winbond公司的W87E54/58芯片2000年后Philips和ATMEL公司“6时钟/机器周期”的P8XC52X2 /8XC54X2/8XC58X2和TS 8XC52X2/8XC54X2/8XC58X2系列——简称8XC5XX2系列,特点是硬件资源与8XC5X系列兼容,但运行速度比8XC5X系列快一倍。
为了便于比较表2-1列出增强型MCS-51主流芯片的主要性能DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N2.1 内部结构和引脚功能 2.1.1 内部结构 8XC5X芯片由一个8位通用中央处理器(CPU)、程序存储器、随机读写数据存储器、常用外围电路等部分组成 ,如图2-1所示DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N图2-1增强型MCS-51 CPU内部结构 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N将一些基本的、常用的外围电路,如振荡器、定时/ 计数器、串行通讯、中断控制和I/O接口电路器与CPU内 核集成在同一芯片内是单片机芯片的又一特征增强型MCS-51 芯片内部含有三个16位定时/计数器, 可以管理6个中断源的中断控制器(具有四个优先级), 用于多机通信或I/O口扩展的增强型全双工串行口UART ( 通用异步收发器),片内振荡器及时钟电路 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N2.1.2 引脚功能增强型MCS-51系列CPU封装形式、引脚排列与标准 MCS-51兼容,如图2-2所示(为了便于比较图中还给出了 标准MCS-51内核芯片DIP40封装引脚排列图),引脚逻辑 如图2-3所示,而引脚功能如表2-2所示。
DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N NDateDate单片机原理与应用单片机原理与应用DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N图2-3 增强型MCS-51 CPU引脚逻辑符号 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N在MCS-51中,CPU引脚功能与CPU内特定单元电路有关:与振荡电路有关的引脚分别是XTAL1(片内晶振电路反相放大器 的输入端,接CPU内部时钟电路)、XTAL2(片内晶振电路反相放 大器的输出端) 与复位电路有关的引脚为RST 与外存储器连接有关的引脚是P0、P2口、ALE、 、 以及P3口中的P3.6( ,外部数据存储器的写选通信号)、P3.7( , 外部数据存储器的读选通信号) 与中断控制有关的引脚是P3口的 (P3.2)、 ( P3.3)。
与定时/计数器有关的引脚是P3口的T0(P3.4)、T1 (P3.5);P1口的 P1.0(T2)、P1.1(T2EX) 与串行通信口有关的引脚为TXD(P3.1)、RXD(P3.0) DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N NXTAL1、XTAL2分别系统时钟信号fOSC输入、输出端 当使用片内振荡电路时,XTAL1、XTAL2与晶体振荡 器及电容C1、C2按图2-4所示方式连接振荡电容C1、C2容量取值范围与晶振种类及频率有关 ,如表2-3所示 电阻Rs用于限制晶振的驱动电平,取值范围在100Ω~ 2.7KΩ之间但一般不需要,只有当晶振频率较低时才需 要当采用外部时钟信号时,外部时钟信号需从XTAL1引 脚输入,XTAL2引脚不用(悬空) 1. 晶振电路及XTAL1、XTAL2引脚的连接DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N图2-4 增强型MCS-51振荡电路及连接 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N NRST引脚为复位输入端,MCS-51采用高电平复位 方式。
RST引脚对GND(地)引脚电阻(即复位电阻RRST)约 为40K~220K之间,因此在RST引脚和电源Vcc之间接 一容量为10uF~22uF的电容后,即可构成最简单RC复 位电路(可参看2.6节“复位电路”中的图2-22) 2.复位电路及复位引脚RST的连接DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N图2-22 分立元件构成的MCS-51外部复位电路 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N NMCS-51系列单片机理论上有四个8位I/O口,即P0口、 P1口、P2口和P3口,等效电路如图2-5所示 2.2 输入/输出(I/O )口DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N(a) P1口 (b) P0口 (c) P2口 (d) P3口 图2-5 MCS-51 I/O口等效电路 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N关于I/O引脚第二输入/输出功能使用说明: 从图2-5看出,作为“第二功能输出”引脚使用前并不 需要对引脚切换进行任何设置,只要相应外设处于使能状 态,对应I/O引脚就具有第二功能输出。
例如,在“MOVX @DPTR, A”指令 执行期间,P3.6引脚自动输出外部数据 存储器写控制信号 而作为第二功能输入引脚使用前 ,也无须设置,只要相应引脚I/O口锁存器为1(否则I/O口 下拉MOS管导通,输入信号被钳位在0电平),则当对应 外设处于使能状态时,就自动具有第二功能输入特性(当 然这时仍可通过读引脚指令获取引脚的电平状态) DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N 2.2.5 I/O口负载能力 由于P1~P3口上拉电阻较大,约为20K~40K,属于“ 弱上拉”,因此P1~P3口引脚输出高电平电流IOH很小(约 为30uA~60uA)而输出低电平时,下拉MOS管导通, 可吸收1.6mA~15mA的灌电流,负载能力较强,即P1~ P3口负载能力为3~4个TTL门电路作为I/O口使用时,P0口漏极开路,当需要驱动拉电流 负载时,必须外接上拉电阻;输出低电平负载能力比P1~ P3口强,可以吸收3.2mA以上的灌电流,能驱动8个TTL门 电路由于P1~P3口上拉电阻较大,而P0口为漏极开路,因 此作为输出口使用时P0、P1~P3口引脚均具有“线与”功能 。
DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N图2-8 P1~P3口驱动三极管电路 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第2章 增强型MCS-51单片机结构P PA A N N2.2.6 读锁存器和读引脚指令 当把P0~P3口作为输入引脚使用时,以I/O口作为源操作数的数据传送指令、 算术及逻辑运算指令、位测试转移指令等属于读引脚指令,如: MOVC, P1.0;将P1.0引脚状态读到位累加器C中 MOVA ,P1;将P1口的P1.0~P1.7引脚信号读到累加器A中 ANLA,P1;将P1口的P1.0~P1.7引脚信号与累加器A相与 ADDA,P1;将P1口的P1.0~P1.7引脚信号与累加器A相加 JBP1.0, LOOP;P1.0引脚信号为1,则转移 JNBP1.0,LOOP;P1.0引脚信号为0,则转移而所有的“读——改——写”指令均读。












