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第2章 单片机基本结构与工作原理---51系列单片机设计实例教程

2.1 单片机的基本结构

典型系列单片机是由CPU系统、外围功能单元和归一化I/O端口三部分组成,如图2.1所示。

                                         图2.1 80C51系列单片机的基本原理

1.CPU系统

CPU包括CPU、时钟系统和总线控制逻辑三部分,其功能如下:

(1)CPU:包含运算器和控制器,专门为面向控制对象、嵌入式特点而设计,有突出控制功能的指令系统。

(2)时钟系统:包含振荡器、外解谐振元件,可关闭振荡器或CPU时钟,其结构如图2.2所示。

                                                     图2.2 80C51的时钟系统

(3)总线控制逻辑:主要用于管理外部并行总线时序及系统的复位控制、外部引脚有RST、ALE、EA、PSEN。

              图2.3 单片机的上电复位电路

RST:复位系统用。

ALE:数据(地址)复用控制。

EA:外部/内部程序存储器选择。

PSEN:外部程序存储器的取指控制。

单片机的上电复位电路如图2.3所示

2,CPU外围电路

CPU外围电路包括ROM、RAM、I/O口和SFR四部分。

(1)ROM:程序存储器。地址范围为0000H-FFFFH(64KB)。按供应状态分:80C51为ROMless,83C51为MaskROM,87C51为EPROM/OTPROM,89C51为FlashROM。

(2)RAM:数据存储器。地址范围00H-FFH(256B),是一个多用多功能数据存储器,有数据存储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。

(3)I/O端口:80C51系列单片机具有4个8位I/O端口,分别为P0、P1、P2、P3。P0为数据总线端口,P2、P0组成16位地址总线,P1为用户端口,P3用于基本输入/输出端口时,可作用户I/O端口。

(4)SFR:特殊功能寄存器。是单片机中的重要控制单元,CPU对所有片内功能单元的操作都是通过访问SFR实现的。

3.基本功能单元

80C51系列单片机具有定时/计数器、中断系统和串行接口三个基本功能单元。

(1)定时器/计数器:80C51有2个16位定时器/计数器,实时时靠内部的分频时钟频率计数实现;作计数器时,对P3.4(TO)或P3.5(T1)端口的低电平脉冲计数。

(2)中断系统:80C51共有5个中断源,即2个外部中断源INTO、INT1、2个定时器溢出中断(TO、T1)和1个串行中断。

(3)串行接口UART:一个带有移位寄存器工作方式的通用异步收发器,不仅可以做串行通信,还可用于移位寄存器方式的串行外围扩展。RXD(P3.0)脚为接收端口,TXD(P3.1)脚为发送端口。

51系列单片机设计实例教程12题

单片机指令的应用例子

定时器/计数器的基本结构与操作方式

定时器/计数器的SFR

定时器/计数器的工作方式

定时器/计数器的编程和使用

单片机定时器应用举例

中断系统的基本组成

单片机中断系统中的SFR

中断响应的自主操作过程

串行口的基本结构与操作方式

串行口的特殊功能寄存器

单片机串口的工作方式

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