单片机笔记（１）

第2章 89C51单片机的结构与原理

2.1 89C51单片机的主要特性

89C51具有如下特性：
（1）面向控制的8位CPU；
（2）一个片内振荡器和时钟产生的电路；
（3）片内4 KB Flash ROM 程序存储器；
（4）128B的片内数据存储器；
（5）可寻址64 KB的片外程序存储器和片外数据存储器控制电路；
（6）2个16位定时/计数器；
（7）4个并行I/O口，共32条可单独编程的的I/O线；
（8）5个中断源，2个中断优先级；
（9）一个全双工的异步串行口；
（10）21个特殊功能寄存器（SFR）；
（11）具有节点工作方式

2.2 89C51单片机的内部总体结构

       有8个部件组成，CPU、片内数据存储器、片内程序存储器、输入/输出接口、可编程串行口、定时/计数器、中断系统和特殊功能寄存器。见书P8 图2-1。

       CPU：单片机的最核心部分,它是整个单片机的控制和指挥中心,完成所有的计算和控制任务。
       程序存储器：用于存放单片机的程序。
       数据存储器：用于存放内部待处理的数据和处理后的结果。
       并口和串口:数据传输通道，方便CPU从芯片外部取得待处理的对象及将处理结果送到芯片外部。
       中断控制逻辑:处理临时到达的突发事件。
       定时器/计数器:完成对外部输入脉冲的计数或者根据内部的时钟及定时设置，周期性的产生定时信号。
       内部总线：内部CPU与程序存储器、数据存储器、并行I/O接口、串行I/O接口和定时器/计数器之间都是通过内部总线联系在一起。

2.3 89C51单片机的引脚功能

2.3.1 89C51单片机引脚功能

       本书讨论的是40脚双列直插封装。

       如图是89C51单片机的引脚图（导出自Proteus，DIP40） 。

1. 电源引脚 VSS 和 VCC
   VSS（20脚）：接地端；
   VCC（40脚）：电源端；

2. 时钟振荡电路引脚
   XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）的内部是一个振荡电路。
   当使用内部振荡电路时在这两个管脚上外接石英晶体和微调电容；
   当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号,此时XTAL1接外部时钟脉冲，XTAL2悬空。

3. 输入/输出引脚
   P0，P1，P2，P3共四个8位并行I/O口。

   口 线	第二功能	名称
   P3.0	RXD	串行数据接收端
   P3.1	TXD	串行数据发送端
   P3.2	$\rm \overline {INT0}$	外部中断 0 申请输入端
   P3.3	$\rm \overline {INT1}$	外部中断 1 申请输入端
   P3.4	T0	定时器 0 计数输入端
   P3.5	T1	定时器 1 计数输入端
   P3.6	$\rm \overline {WR}$	外部 RAM 写选通
   P3.7	$\rm \overline {RD}$	外部 RAM 读选通

4. 控制信号引脚 RESET、 $\rm {ALE/}\overline {PROG}​$ 、 $\rm \overline{PSEN}​$和 $\rm \overline{EA}/VPP​$

   $\rm ALE​$ ：地址锁存允许信号输出端；
   $\rm \overline{PSEN}​$：外部程序存储器读选通信号输出端，低电平有效；
   $\rm \overline{EA}​$：访问内部/外部程序存储器选择控制信号；
   $\rm RESET​$：复位信号输入端。

2.3.2 三总线结构

       单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入和用户I/O外，扩展出的其他引脚构成了三总线，如下图。

       地址总线：16位，可寻址64K，由P0口（A0~A7）, P2口（A8~A15）组成；
       数据总线：8位，由P0口提供；
       控制总线：由P3口的部分引脚实现（ $\rm \overline{RD},\overline{WR}$)及 $\rm RESET$， $\rm \overline{EA},\overline{PSEN}$, $\rm ALE$ 4根独立控制线。

2.3.3 单片机工作原理

       单片机在电路连接无误后，将程序下载到单片机的程序存储器中，单片机系统就可以上电工作了。
       上电复位后，从存储器的0000H单元开始取指令，并执行指令。

2.3.4 点亮最小单片机系统

       按图连线，上电工作后，点亮一个发光二极管。
       由仿真结果可见，当P2.0引脚输出低电平时，PN结导通，发光二极管LED-GREEN上有电流流过，发光二极管发光。

       代码部分如下

ORG　　0000H
MOV　　P2,#11111110H  ;P2.0引脚输出低电平
END