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80C51单片机结构与原理
来源:本站整理  作者:佚名  2010-07-13 09:52:35



  一、 80C51系列单片机的基本组成
    1.控制中心——CPU系统
   (1)CPU  CPU由控制器和运算器两部分组成,主要完成取指令、指令译码、发出各种操作所需的控制信号,使单片机的各个部分协调工作等功能。

  (2)时钟系统  时钟系统是单片机的心脏。单片机的所有部件都是按照时钟系统提供的节拍工作。

  (3)总线控制单元  总线控制单元包括复位控制系统和外部并行总线时序。复位是将单片机的主要功能部件和寄存器单元初始化。外部并行总线时序是单片机并行扩展时对所扩展器件进行控制的时序信号。

   2.外围单元
    (1)程序存储器和数据存储器
 
   (2)输入/输出口  输入/输出口(I/O口)是从外部获取信息、并将控制信号送达被控对象的必经之道。

  (3)特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)是具有不同特定功能的存储器的统称。SFR是单片机片内资源的控制指挥中心,单片机对所有片内功能单元的操作和控制都是通过访问SFR来实现的。

  3.基本功能单元
    对于80C51系列单片机而言,定时器/计数器、中断系统、串行通信口UART是其基本功能单元。

  综上,我们可以得出80C51系列单片机的基本组成结构如图1所示。空心箭头表示单片机片内的控制、数据和地址总线,P0、P1、P2、P3为单片机的四个8位输入/输出口,RST、ALE、EA、PSEN是单片机的外部并行总线时序信号接口,XTALI、XTAL2是单片机与外接振荡器的接口。


  二、AT89S52革片机的主要特性
    8k字节FLASH ROM;工作电压4V~5.5V;256字节RAM;32个可编程I/O口;3个16位定时/计数器;8个中断源;一个全双工UART串行通信口;静态工作频率O~33MHz;看门狗定时器;双数据指针(DPTR);灵活的ISP编程(字节和页两种方式)。

  有关AT89S52单片机的引脚功能,初学者应当掌握以下几点:

  1.并行I/O口
    (1)AT89S52有四个8位并行I/O口,它们均可作为普通I/O口使用,此时它们是准双向口。当将某端口作输出口用时,可直接向其输出数据;当将某端口作输入口用时。若该口锁存器的状态为0,则该引脚会被钳位在O状态,无法读出高电平输入,因此必须先向该口的端口锁存器写l,将其置为高阻输入,方可读入引脚数据。

  (2)尽管。AT89S52的四个8位并行I/O口均可作普通I/O口用,但特性有所不同。具体表现在I/O口的结构和驱动能力上。Pl、P2、P3是内部带上拉电阻的8位准双向口,每个端口可带4个TTL负载,不必外接上拉电阻;P0口是开漏结构的准双向口,作普通I/O口用时必须外接上拉电阻,作输出口时每个端口可带8个TTL负载。

  (3)P3口和P1口的部分端口具有第二功能。当使用第二功能时,相应端口的类型与其功能有关。关于这部分内容,我们将在今后陆续介绍。

  (4)当单片机复位时,所有的I/O口均被置为准双向口方式。

  2.电源
    AT89S52单片机的电源电压范围为4.0V~5.5V。

  3.外接晶振和振荡器
    AT89S52可以外接晶振或振荡器,频率范围O~33MHz。外接振荡器时XTAL2浮空。    .

  单片机的工作过程,就是指令连续执行的过程。而指令的执行及其执行时间的计算,又是与下面的时间单位密不可分的。

  (1)振荡周期Tosc  振荡周期TOSC是单片机的基本时钟,是单片机时钟振荡器输出信号的周期。如果振荡频率为12MHz。则Tosc为l/12μs。

  (2)时钟周期TS 两个振荡周期Tosc等于一个时钟周期TS。如果振荡频率为12MHz,则一个时钟周期为1/6μs。时钟周期由时钟发生器对振荡器的输出信号进行二分频产生。

  (3)机器周期TM机器周期TM是单片机指令执行的基本单位。对于AT89S52单片机而言,一个机器周期TM等于六个时钟周期。如果振荡频率为12MHz,则TM为1μs。

  (4)指令周期  指令周期是指单片机完成一条指令所需的机器周期数。执行的指令不同,所需的机器周期数也不同。按指令执行所需时间,AT89S52单片机的指令可分为单周期、双周期和四周期指令等三种。若振荡频率为12MHz,其指令执行时间分别为1μs、2μs和4μs。

  4.复位
    AT89S52单片机常用的复位方式有上电复位、手动复位和看门狗定时器复位三种。

  (1)上电复位系统上电时RST端自动产生复位所需的电平信号将单片机复位。

  (2)按键复位  上电和手动复位电路,如图2所示。

  (3)看门狗定时器复位看门狗定时器是可以根据用户程序正常运行周期设定的专用定时器。启动看门狗定时器后,要在程序中的适当位置清空看门狗定时器。若单片机受到干扰,程序进人非正常运行状态,看门狗定时器将因不能执行清空指令而溢出(即超过了设置的定时时间),同时复位单片机,使之重新回到初始状态。

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