中职劳动版《单片机应用技术（C语言）》课题一 任务2 了解单片机的硬件结构 课件

任务2 了解单片机的硬件结构 1．了解AT89S51单片机的内部结构。 2．了解AT89S51单片机I/O端口的结构特点。 3．掌握AT89S51单片机I/O端口的使用方法。 设计单片机应用系统，不仅要进行程序的设计，还要进行硬件电路的设计。因此，设计时要求设计者对单片机的硬件结构要有一定的了解。本任务就是要在了解单片机内部结构的基础上，掌握单片机I/O端口与外围电路的合理设计方法。 一、单片机内部结构 单片机各组成部分说明 组成部分 说 明 中央处理器(CPU) 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地工作，完成运算和控制输入输出功能等操作 数据存储器(RAM) 内部有256B的RAM，其中包含128B用户数据存储单元（地址为00H～7FH）和128B专用寄存器单元（地址为80H～FFH） 程序存储器(ROM) 内部有4KB掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格 定时/计数器(T0、T1) 含有两个16位的定时/计数器（T0、T1），以实现定时或计数功能 组成部分 说 明 并行输入输出(I/O)口 共有4组8位并行I/O口（P0、 P1、P2和P3），用于单片机与外围设备之间的数据传输 全双工串行口 内置一个全双工串行通信口，用于与其他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 共含有5个中断源（2个外部中断、2个定时/计数器中断和1个串行中断），并具有2级的优先级别选择 时钟电路 需外接晶振和微调电容构成振荡电路，产生单片机运行的脉冲时序 （续表） 二、单片机的I/O端口 AT89S51单片机有4个并行的I/O端口，即P0、P1、P2和P3口。每个端口均由8个引脚（即8位）构成，包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。 P0口为双向8位三态I/O口，作为通用I/O口时，每一位能以吸收电流的方式驱动8个TTL负载。当用于外接存储器或者扩展I/O接口时，作为数据总线（D0～D7）和地址总线（A0～A7）的低8位（分时复用，通过ALE信号区分）。CPU可对其按字节方式或位方式进行操作。 1．P0口 P0口为漏极开路输出端口，即漏极没有电阻接至电源。作为I/O口输出时，输出低电平为“0”，但输出高电平为高阻态（并非+5V，相当于悬空状态），也就是说P0口不能真正地输出高电平，因此在使用时需外接上拉电阻，由电源通过这个上拉电阻给负载提供电流，如右图所示。 P0口作为通用I/O口时，要外接上拉电阻才能输出高电平，上拉电阻的阻值由外部负载电流决定；当作为地址/数据总线时，无需外接上拉电阻，此时不能再作通用I/O口使用。 P1口为8位准双向I/O口。使用时与P0口相似，但其内部具有提升电路，由于输入不能锁存，必须先输出1才能正确读出端口电平，故称为准双向口。作为通用I/O口使用时可以直接驱动4个TTL负载。 2．P1口 ✤ P1.5：MOSI端（用于ISP编程，主出从入数据端）。 ✤ P1.6：MOSO端（用于ISP编程，主入从出数据端）。 ✤ P1.7：SCK端（用于ISP编程，串行时钟输入端）。 同时P1口的部分引脚还具有第二功能： P2口为8位准双向I/O口。当用作通用并行I/O口时，其操作方式与P0、P1口类似，每一位可驱动4个TTL负载。当用于外接存储器或者扩展I/O接口时，P2口作为扩展的高8位地址（A8～A15）总线口，与P0口共同构成16位地址总线（A0～A15）。 3．P2口 引脚 符号名称 功能 P3.0 RXD 串行数据接收 P3.1 TXD 串行数据发送 P3.2 外部中断0输入 P3.3 外部中断1输入 P3.4 T0 定时器0的外部输入 P3.5 T1 定时器1的外部输入 P3.6 外部数据存储器写信号 P3.7 外部数据存储器读信号 P3口为8位准双向口，其结构和操作方式等与P2口类似。同时P3口还可按位复用为第二功能，具体见下表。 4．P3口 三、单片机I/O口的读写操作 P0口作为 输出口使用 单片机 最小系统 P2口作为 输入口使用 单片机的4个I/O口在使用时，当某一端口既作输入又作输出使用，且要进行输出转输入操作时，需先将该端口写“1”然后再读。 ［例］ P1口在输出转输入操作时的软件编程方法。 汇编：MOV P1，#23H C51：P1 = 0x23； // P1口作输出口使用 MOV P1，#0FFH