89C51单片机硬件结构和原理
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AT89C51单片机的主要工作特性:
·内含4KB的FLASH存储器,擦写次数1000次;
·内含28字节的RAM;
·具有32根可编程I/O线;
·具有2个16位可编程定时器;
·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构;
·具有1个全双工的可编程串行通信接口;
·具有一个数据指针DPTR;
·两种低功耗工作模式,即空闲模式和掉电模式;
·具有可编程的3级程序锁定定位;
AT89C51的工作电源电压为5(1±0.2)V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz.
AT89C51各部分的组成及功能:
1. 中央处理器
1.单片机的中央处理器(CPU)是单片机的核心,完成运算和操作控制,主要包括运算器和控制器两部分。
振荡器和时钟电路 数据存储器
128字节 程序存储器
14KB
CPU 两个16位定时器
计数器
中断
控制 总线扩展控制器 并行可编程
I/O口 可编程
串行口 内部总线
外部中断 扩展控制 P0 P1 P2 P3 RXD TXD
B寄存AC暂存器2 暂存器1
PSW ALU 片内ROM 地址寄存器
PC增量器
程序计数器
指令寄存器 指令译码器 定时及
控制 PSEN
ALE
EA
RST
(1) 运算器
运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。
ALU是运算电路的核心,实质上是一个全加器,完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算;逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换,以及位操作中的位置位、位复位等。
暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入,用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个:一个是累加器,数据经运算后,其结果又通过内部总线返回到累加器;另一个是程序状态字PSW,用于存储运算和操作结果的状态。
(完整)AT89C51单片机的概述
AT89C51单片机的概述
(1)AT89C51单片机的结构
AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash 存储单元,功能强大[3]。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。
上图为AT89C51单片机的基本组成功能方块图.由图可见,在这一块芯片上,集成了一台微型计算机的主要组成部分,其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等,各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。
外时钟源 外部事件计数
外中断 控制 并行口 串行通信
AT89C51 功能方块图
(2)AT89C51的管脚说明
ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器.采用40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机,因为受引脚数目的限制,所以有不少引脚具有第二功能。
VCC:供电电压.
GND:接地. 振荡器和时序
OSC 程序存储器
4 KB ROM 数据存储器
256 B RAM/SFR 定时器/计数器
2 ×16
AT89C51
CPU
64 KB总线
扩展控制器 可编程 I/O 可编程全
双工串行口 内中断 (完整)AT89C51单片机的概述
P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入.P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FLASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高.
89C51单片机习题
试题
一、填空题(每空1分,共10分)
1.当使用8031单片机时,需要扩展外部程序存储器,此时EA应为____低电平_____.
2.P0通常用作____单片机系统的地址/数据总线_____.
3.若由程序设定RS1、RS0=10,则工作寄存器R0~R7的直接地址为
____10H-17H_____.
4.返回地址(或断点)是____在程序中断或子程序调用_____的程序计数器的内容。
5.中央处理器CPU是单片机的核心,它完成____运算和控制功能_____.
6.单片机的工作过程,实际上就是____周而复始地取指令和执行指令_____.
7.所谓中断源即是____引起中断的原因_____.
8.端口(或称口)是_____接口电路中已编址并能进行读或写操作的寄存器____.
9.异步串行近程通信时的传送信号是_____TTL 电平信号____.
10.若累加器A中的数据为01110010B,则PSW中的P=____0_____.
二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分,共10分)
1.MCS—51单片机的复位信号是(A)有效。
A.高电平
B.低电平
C.脉冲
D.下降沿
2.若MCS-51单片机使用晶振频率为6MHz时,其复位持续时间应该超过(B )。
A.2μs
B.4μs
C.8μs
D.1ms
3.若PSW.4=0,PSW.3=1,要想把寄存器R0的内容入栈,应使用(D )指令。
A.PUSH R0
B.PUSH @R0
C.PUSH 00H
D.PUSH 08H
4.能够用紫外光擦除ROM中程序的只读存储器称为(C )。
A.掩膜ROM
B.PROM
C.EPROM
D.EEPROM
5.在片外扩展一片2764程序存储器芯片要(B)地址线。
A.8根
B.13根
C.16根
D.20根
6.定时器/计数器工作方式1是(D )。
0
000AT89C51单片机的主要工作特性: ·内含4KB的FLASH存储器,擦写次数1000次; ·内含28字节的RAM; ·具有32根可编程I/O线; ·具有2个16位可编程定时器; ·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构; ·具有1个全双工的可编程串行通信接口; ·具有一个数据指针DPTR; ·两种低功耗工作模式,即空闲模式和掉电模式; ·具有可编程的3级程序锁定定位; AT89C51的工作电源电压为5(1±0.2)V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz. AT89C51各部分的组成及功能:
1. 中央处理器 1.单片机的中央处理器(CPU)是单片机的核心,完成运算和操作控制,主要包括运算器和控制器两部分。 振荡器和时钟电路 数据存储器 128字节 程序存储器 14KB
CPU 两个16位定时器 计数器
中断 控制 总线扩展控制器 并行可编程 I/O口 可编程 串行口 内部总线
外部中断 扩展控制 P0 P1 P2 P3 RXD TXD
B寄存AC
暂存器2 暂存器1
PSW ALU 片内ROM 地址寄存器
PC增量器
程序计数器
指令寄存器 指令译码器 定时及 控制 PSEN ALE EA RST 0
000 (1) 运算器 运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。 ALU是运算电路的核心,实质上是一个全加器,完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算;逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换,以及位操作中的位置位、位复位等。 暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入,用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个:一个是累加器,数据经运算后,其结果又通过内部总线返回到累加器;另一个是程序状态字PSW,用于存储运算和操作结果的状态。 累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源,又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一,另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。 (2) 控制器 控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件,主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等,其功能是控制指令的读入、译码和执行,并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中,PC是一个16位的计数器,可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H. (3)存储器 单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。 (4)外围接口电路 AT89C51单片机的外围接口电路主要包括:4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口,2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 AT89C51的工作原理: 1. 引脚排列及功能 AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等,现以PDIP为例。 (1)I/O口线 ·P0口 8位、漏极开路的双向I/O口。 当使用片外存储器及外扩I/O口时,P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时,P0口可用于接收指令代码字节;程序校验时,可输出指令字节。P0口也可做通用I/O口使用,但需加上拉电阻。作为普通输入时,应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。 ·P1口 8位、准双向I/O口,具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。在编程和校验时,可用作输入低8位地址。用作输入时,应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4个TTL负载。 ·P2 8位、准双向I/O口,具有内部上拉电阻。 当使用外存储器或外扩I/O口时,P2口输出高8位地址。在编程和校验时,P2口接收高字节地址和某些控制信号。 ·P3 8位、准双向I/O口,具有内部上拉电阻。 P3口可作为普通I/O口。用作输入时,应先将输出锁存器置1。在编程/校验时,P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。 (2)控制信号线