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单片机端口单片机端口.doc
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单片机端口单片机端口
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2.1 MCS-51 单片机基本结构
在学习单片机的内部结构之前,先了解下现在正在使用的计算机的几大组成部,计算机
有五个组成部份:
运算器:用于实现算术和逻辑运算。计算机的运算和处理都在这里进行;
控制器:是计算机的控制指挥部件,使计算机各部份能自动协调的工作;
存储器:用于存放程序和数据,又分为内存储器和外存储器;
输入设备:用于将程序和数据输入到计算机;
输出设备:用于把计算机数据,计算或加工的结果以用户需要的形式显示或保存;
通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器(Central Processing Unit),简称 CPU。
而把外存储器、输入设备和输出设备合在一起称之为计算机的外部设备。
2.1.1 MCS-51 单片机结构简介
单片机(Microcontroller,又称微控制器)是在一块硅片上集成了各种部件的微型计
算机。这些部件包括中央处理器 CPU、数据存储器 RAM、程序存储器 ROM、定时器/计数器和
多种 I/O 接口电路。
典型的 MCS-51 系列单片机由下图 2.1 所示的器件组成:
图 2.1 MCS-51 单片机结构框图
中央处理器:
中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是 8 位数据宽度的处理器,能处理
8 位二进制数据或代码,CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成
运算和控制输入输出功能等操作。
数据存储器(RAM):
8051 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元,它们是统
一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用于存
放用户数据,所以,用户能使用的的 RAM 只有 128 个,可存放读写的数据,运算的
中间结果或用户定义的字型表。
程序存储器(ROM):
8051 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。
定时/计数器:
8051 有两个 16 位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制
程序转向。
并行输入输出(I/O)口:
8051 共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、 P1、P2 或 P3),用于对外部数据的传输。
全双工串行口:
8051 内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行
口既可以用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。
中断系统:
8051 具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串
行中断,可满足不同的控制要求,并具有 2 级的优先级别选择。
时钟电路:
8051 内置最高频率达 12MHz 的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序,但 8051
单片机需外置振荡电容。
2.1.2 MCS-51 单片机内部结构
单片机的结构有两种类型,一种是程序存储器和数据存储器分开的形式,即哈佛
(Harvard)结构,另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的
结构,即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL 的 MCS-51 系列单片机采用的是哈佛结构的形式,
而后续产品 16 位的 MCS-96 系列单片机则采用普林斯顿结构。
图 2.2 是 MCS-51 系列单片机的内部结构示意图。
图 2.2 MCS-51 系列单片机的内部结构图
MCS-51 系列单片机的基本性能完全相同,其特点如下:
8 位 CPU;
片内振荡器及时钟电路;
32 根 I/O 线;
外部存储器寻址范围 ROM、RAM 各 64K;
2 个 16 位的定时器/计数器;
5 个中断源,2 个中断优先级;
全双工串行口;
布尔处理器。
2.2 MCS-51 单片机引脚功能
MCS-51 是标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片,引脚分布如图 2.3:
图 2.3 MCS-51 单片机引脚分布图
引脚的功能简要说明如下:
1. 电源引脚 VCC 和 GND
VCC(40):电源端,+5V 输入。
GND(20):接地端。
2. 时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2
XTAL1(19):片内振荡电路的输入端。
XTAL2(18):片内振荡电路的输出端。
8051的时钟有两种方式,一种是片内时钟方式,需在18和19脚外接石英晶体(2-12MHz)
和振荡电容,振荡电容的值一般取10pF-30Pf;另外一种是外部时钟方式,即将XTAL1接地,
外部时钟信号从XTAL2脚输入;如图2.4
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