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2单片机硬件结.doc
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2021-10-02
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单片机技术
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第2章 单片机硬件结构
一、教学要求:
了解:单片机内部所包含的硬件资源及其功能特点和使用方法,注意几个
概念:振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期的意义及它们之间的关系。
掌握:单片机芯片的内部组成及存储器结构,特别是片内 RAM 和四个并行
I/O 口的使用方法。
理解:单片机时钟电路与时序、输入输出口以及引脚的使用。注意“地址重
叠”的问题,注意程序状态字 PSW 中各位的含义。
二、教学内容:
2.1 单片机逻辑结构及信号引脚
2.2 单片机的内部存储器
2.3 单片机并行输入/输出电路
2.4 单片机时钟电路与时序
2.5 单片机工作方式
三、教学重点:
单片机芯片的内部组成及存储器结构,特别是片内 RAM 和四个并行 I/O 口
的使用方法。
四、教学难点:
“地址重叠”的问题,注意程序状态字 PSW 中各位的含义。
五、建议学时:4 学时。
六、教学内容:
2.1 逻辑结构及信号引脚
2.1.1 结构框图
1 / 21
2.1.2 内部逻辑结构
MCS — 51 CPU
CPU 内部结构:
(1)运算器电路:算术逻辑单元 ALU、累加器 ACC、寄存器 B、程序状态字
PSW 和 2 个暂存器等。
算术逻辑运算单元 ALU ( 8 位 ):
+、–、×、÷算术运算,与、或、非、异或逻辑运算,循环移位、位处理。
2 / 21
8031无
CPU运算器电路
CPU控制器电路
CPU控制器电路
(2)控制器电路:程序计数器 PC、PC+1 寄存器、指令寄存器、指令译码器、
定时与控制电路等。
2.1.3 信号引脚
1、I/O 口线功能
4 个 8 位并行 I/O 接口引脚 P0.0~P0.7 、P1.0~P1.7 、P2.0~P2.7 和 P3.0~
P3.7 为多功能引脚,可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线和 I/O 接
口外部引脚。
2、控制线
ALE:地址锁存允许信号端
:外部程序存储器读选通信号端
/V
PP
:程序存储器选择信号端/编程电源输入端
RST/V
PD
:复位信号端和后备电源输入端。输入 10ms 以上高电平脉冲,单片机
复位。V
PD
使用后备电源,可实现掉电保护。
复位电路:
(1)上电复位
(2)外部信号复位
3、电源及时钟引线
工作电源:V
CC
、V
SS
时钟输入:XTAL1、XTAL2。
2.2 内部存储器
3 / 21
80C5
1
RESET
+5V
200Ω
1K
30μF
单片机
RST
2.2.1 内部数据存储器低 128 单元
低 128 单元是单片机的真正 RAM 存储器。
分为三个区域:
1.寄存器区:
4 组寄存器(寄存器阵列)。
即 4 个工作寄存器 0 区~3 区。每组 8 个寄存单元(每单元 8 位),以 R0
~R7 作寄存器名,暂存运算数据和中间结果。字节地址为 00H~1FH。
用 PSW 中的两位 PSW.4 和 PSW.3 来切换工作寄存器区,选用一个工作寄
存器区进行读写操作。
2.位寻址区:
字节地址为 20H~2FH,既可作 RAM,也可位操作。
共有 16 个 RAM 单元,共 128 位,位地址为 00H~7FH。
3.用户 RAM 区:
32 个单元,地址为 30H~7FH,在一般应用中常作堆栈区。
RS0 RS1 的组合关系
RS1 RS0
寄存器组 片内 RAM 地址
0 0
第 0 组 00H~07H
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zhangao_fengg
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