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管理系统开发 单片机里面结构详解

发布日期:2024-09-28 12:21    点击次数:189

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赛后,阿根廷队核心梅西接受了媒体采访。他表示:“这届美洲杯的比赛条件非常艰难,场地状况不佳,气温也很高。但我现在正在尽情享受自己职业生涯中的最后一届美洲杯,就像当初享受最后一届世界杯一样,这是我最后的战斗!”

3、单片机里面结构详解(以MCS-51为例)

MCS-51单片机结构

MCS-51系列单片机产物有8051,8031,8751,80C51,80C31等型号(前三种为CMOS芯片,后两种为CHMOS芯片)。它们的结构基本磋商,其主要别离响应在存储器的成立上。8051里面设有4K字节的掩模ROM措施存储器,8031片内莫得措施存储器,而8751是将8051片内的ROM换成EPROM。由ATMEL公司分娩的89C51将EPROM改成了4K的闪速存储器,他们的结构大同小异,本章将对8051单片机的结构作一先容。 2.1  MCS-51单片机里面结构 2.1.1、 MCS-51单片机组成

MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU,RAM,ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台贪图机所需要的基本功能部件。MCS-51单片机内包含下列几个部件: ◆ 一个8位CPU; ◆ 一个片内漂流器实时钟电路; ◆ 4K字节ROM措施存储器; ◆ 128字节RAM数据存储器; ◆ 两个16位定时器/计数器; ◆ 可寻址64K外部数据存储器和64K外部措施存储器空间的戒指电路; ◆ 32条可编程的I/O线(四个8位并行I/O端口); ◆ 一个可编程全双工串行口; ◆ 具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。

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8051单片机框图如图2-1所示。各功能部件由里面总线市欢在沿途。 图中4K(4096)字节的ROM存储器部分用EPROM替换就成为8751;图中去掉ROM部分就成为8031的结构图。 1、 CPUCPU是单片机的中枢部件。它由运算器和戒指器等部件组成。 ⑴ 运算器 运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。不错对半字节(4位)、单字节等数据进行操作。举例能完成加、

减、乘、除、加1、减1、BCD码十进制调整、相比等算术运算和与、或、异或、求补、轮回等逻辑操作,操作

效果的景象信息送至景象寄存器。 8051运算器还包含有一个布尔贬责器,用来贬责位操作。它是以进位瑰丽位C为累加器的,可现实置位、复位

、取反、等于1转动、等于0转动、等于1转动且清0以及进位瑰丽位与其他可寻址的位之间进行数据传送等位操

作。也能使进位瑰丽位与其他可位寻址的位之间进行逻辑与、或操作。

措施计数器PC

措施计数器PC用来存放行将要现实的提醒地址,共16位,可对64K措施存储器平直寻址。现实提醒时,PC内容的

低8位经P0口输出,高8位经P2口输出。

令寄存器

提醒寄存器中存放提醒代码。CPU现实提醒时,由措施存储器中读取的提醒代码送入提醒寄存器,经译码后由定时与戒指电路发出相应的戒指信号,完成提醒功能。

定时与戒指部件

①时钟电路 8051片内设有一个由反向放大器所组成的漂流电路,XTAL1和 XTAL2辞别为漂流电路的输入和输出端,时钟不错由里面神态产生或外部神态产生。里面神态时钟电路如图2-2所示。在XTAL1和 XTAL2引脚上外接定时元件,里面漂流电路就产生自激漂流。定时元件无为给与石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振不错在1.2MHz到12MHz之间遴荐,电容值在5-30PF之间遴荐,电容的大小可起频率微调作用。

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外部神态的时钟很少用,若要用时,独一将XTAL1接地,XTAL2接外部漂流器就行。对外部漂流信号无颠倒条目,独一保证脉冲宽度,一般给与频率低于12MHz的方波信号。 时钟发生器把漂流频率两分频,产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。P1在每一个景象S的前半部分灵验,P2在每个景象的后半部分灵验。 ②  时序 MCS-51典型的提醒周期(现实一条提醒的时期称为提醒周期)为一个机器周期,一个机器周期由六个景象(十二漂流周期)组成。每个景象又被分红两个时相P1和P2。是以,一个机器周期不错规律示意为S1P1,S1P2……,S6P1,S6P2。无为算术逻辑操作在P1时相进行,而里面寄存器传送在P2时相进行。 图2-3给出了8051单片机的取指和现实提醒的定时关系。这些里面时钟信号不可从外部不雅察到,所用XTAL2漂流信号作参考。在图中可看到,低8位地址的锁存信号ALE在每个机器周期中两次灵验:一次在S1P2与S2P1时代,另一次在S4P2与S5P1时代。

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关于单周期提醒,当操作码被送入提醒寄存器时,便从S1P2开动现实提醒。如果是双字节单机器周期提醒,则在归拢机器周期的S4时代读入第二个字节,如果单字节单机器周期提醒,则在S4时代仍进行读,但所读的这个字节操作码被忽略,措施计数器也不加1,在S6P2收尾时完成提醒操作。图2-3的(a)和(b)给出了单字节单机器周期和双字节单机器周期提醒的时序。8051提醒大部分在一个机器周期完成。乘(MUL)和除(DIV)提醒是仅有的需要两个以上机器周期的提醒,占用4个机器周期。关于双字节单机器周期提醒,无为是在一个机器周期内从措施存储器中读入两个字节,唯有MOVX提醒例外。MOVX是拜谒外部数据存储器的单字节双机器周期提醒。在现实MOVX提醒时代,外部数据存储器被拜谒且被选通时跳过两次取指操作。图2-3中(c)给出了一般单字节双机器周期提醒的时序。

2、存储器 MCS-51单片机的措施存储器和数据存储器空间是相互零丁的,物理结构也不同。措施存储器为只读存储器(ROM)。数据存储器为只怕存取存储器(RAM)。单片机的存储器编址神态给与与责任寄存器、I/O口锁存器长入编址的神态。策划存储器的内容将鄙人一节中胪陈。 3、I/O端口 I/O端口又称为I/O接口,也叫作念I/O通说念或I/O通路,I/O端口是MCS-51单片机对外部终了戒指和信拒却换的必经之路,I/O端口有串行和并行之分,串行I/O端口一次只可传送一位二进制信息,并行I/O端口一次能传送一组二进制信息。 ⑴、并行I/O端口 MCS-51单片机设有四个8位双向I/O端口(P0、P1、P2、P3),每一条I/O线都能独马上用作输入或输出。P0口为三态双向口,能带8个LSTTL电路。P1、P2、P3口为准双向口(在用作输入线时,口锁存器必须先写入“1”,故称为准双向口),负载才略为4个LSTTL电路。 1)、P0端口功能(P0.0~P0.7、32~39脚)

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图2-4 是 P0口位结构,包括1个输出锁存器,2个三态缓冲器,1个输出驱动电路和1个输出戒指端。输出驱动电路由一双场效应管组成,其责任景象受输出端的戒指,输出戒指端由1个与门、1个反相器和1个调节开关MUX组成。对8051/8751来讲P0口既可作为输入输出口,又可作为地址/数据总线使用,① P0口作地址/数据复用总线使用 若从P0口输出地址或数据信息,此时戒指端应为高电平,调节开关MUX将反相器输出端与输出级场效应管V2接通,同期与门开锁,里面总线上的地址或数据信号通过与门去驱动V1管,又通过反相器去驱动V2管,这时里面总线上的地址或数据信号就传送到P0口的引脚上。责任时低8位地址与数据线分时使用P0口。低8位地址由ALE信号的负跳变使它锁存到外部地址锁存器中,而高8位地址由P2口输出(P0口和P2口的地址/数据总线功能,请阅第八章MCS-51扩张技能)。 ② P0口作通用I/O端口使用 关于有里面ROM的单片机,PO口也不错作通用I/O,此时戒指端为低电平,调节开关把输出级与锁存器的Q端接通,同期因与门输出为低电平,输出级V1管处于截止景象,输出级为漏极开路电路,在驱动NMOS电路时应外接上拉电阻;作输进口用时,应先将锁存器写“1”,这时输出级两个场效应管均截止,可作高阻抗输入,通过三态输入缓冲器读取引脚信号,从而完成输入操作。 ③ PO口线上的“读一修改一写”功能 图2-4上头一个三态缓冲器是为了读取锁存器Q端的数据。Q端与引脚的数据是一致的。结构上这么安排是为了骄气:“读一修改一写”提醒的需要,南京管理系统开发这类提醒的脾性时:先读口锁存器,随之可能对读入的数据进行修改再写入到端口上。举例:ANL PO,A;ORL PO,A;XRL PO,A;…。 这类提醒相似得当与P1~P3口,其操作是:先将口字节的全部8位数读入,再通过提醒修改某些位,然后将新的数据写回到口锁器中。 2)P1口(P1.0~P1.7、1~8脚)准双向口 ① P1口作通用I/O端口使用 P1口是一个有里面上拉电阻的准双向口,位结构入图2-5所示,P1口的每一位口线能零丁用作输入线或输出线。作输出时,如将“0”写入锁存器,场效应管导通,输出线为低电平,即输出为“0”。因此在作输入时,必须先将“1”写进口锁存器,使场效应管截止。该口线由里面上拉电阻提拉成高电平,同期也能被外部输入源拉成低电平,即当外部输入“1”时该口线为高电平,而输入“0”时,该口线为低电平。P1口作输入时,可被任何TTL电路和MOS电路驱动,由于具有里面上拉电阻,也不错平直被集电十分开路和漏极开路电路驱动,无须外加上拉电阻。P1口可驱动4个LSTTL门电路。

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② P1口其他功能 P1口在EPROM编程和考证措施时,它输入低8位地址;在8032/8052系列中P1.0 和P1.1是多功能的,P1.0可作定时器/计数器2的外部计数触发输入端T2,P1.1可作定时器/计数器2的外部戒指输入端T2EX。 3) P2口(P2.0~P2.7,21~28脚)准双向口 P2口的位结构如图2-6所示,引脚上拉电阻同P1口。在结构上,P2口比P1口多一个输出戒指部分。

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① P2口作通用I/O端口使用 当P2口作通用I/O端口使用时,是一个准双向口,此时调节开关MUX倒向左边,输出级与锁存器接通,引脚可接I/O树立,其输入输出操作与P1口王人备磋商。 ② P2口作地址总线口使用 当系统中接有外部存储器时,P2口用于输出高8位地址A15~A8。这时在CPU的戒指下,调节开关MUX倒向右边,接通里面地址总线。P2口的口线景象取决于片内输出的地址信息,这些地址信息起原于PCH、DPH等。在外接措施存储器的系统中,由于拜谒外部存储器的操作门堪罗雀,P2口不殉难出地址高8位。举例,在8031组成的系统中,P2口一般只作地址总线口使用,不再作I/O端口平直连外部树立。 在不接外部措施存储器而接有外部数据存储器的系统中,情况有所不同。若外接数据 存储器容量为256B,则可使用MOVX  A,@Ri类提醒由PO口送出8位地址,P2口上引脚的信号在通盘拜谒外部数据存储器时代也不会变调,故P2口仍可作通用I/O端口使用。若外接存储器容量较大,则需用MOVX A,@DPTR类提醒,由PO口和P2口送出16位地址。在读写周期内,P2口引脚上将保执地址信息,但从结构可知,输出地址时,并不条目P2口锁存器锁存“1”,锁存器内容也不会在送地址信息时变调。故拜谒外部数据存储器周期收尾后,P2口锁存器的内容又会再行出当今引脚上。这么,凭证拜谒外部数据存储器的无为经由,P2口仍可在一定铁心内作一般I/O端口使用。P2口可驱动4个LSTTL门电路。 4) P3口(P3.0~P3.7、10~17脚)双功能口 P3口是一个多用途的端口,亦然一个准双向口,作为第一功能使用时,其功能同P1口。P3口的位结构如图 2-7。

行为第二功能使用时,每一位功能界说如表2-1所示。P3口的第二功能实质上等于系统具有戒指功能的戒指线。此时相应的口线锁存器必须为“1”景象,与非门的输出由第二功能输出线的景象详情,从而P3口线的景象取决于第二功能输出线的电平。在P3口的引脚信号输入通说念中有两个三态缓冲器,第二功能的输入信号取自第一个缓冲器的输出端,第二个缓冲器也曾第一功能的读引脚信号缓冲器。P3口可驱动4个LSTTL门电路。

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 表 2-1  P3口的第二功能

端  口  功  能

第  二  功  能

P3.0

RXD---串行输入(数据领受)口

P3.1

TXD---串行输出(数据发送)口

P3.2

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---外部中断0输入线

P3.3

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app---外部中断1输入线

P3.4

T0  ---定时器0外部输入

P3.5

T1  ---定时器1外部输入

P3.6

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---外部数据存储器写选通讯号输出

P3.7

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---外部数据存储器读选通讯号输入

每个I/O端口里面都有一个八位数据输出锁存器和一个八位数据输入缓冲器,四个数据输出锁存器与端标语P0、P1、P2和P3同名,皆为颠倒功能寄存器。因此,CPU数据从并行I/O端口输出时不错获得锁存,数据输入时不错获得缓冲。 四个并行I/O端口作为通用I/O口使用时,共有写端口、读端口和读引脚三种操作神态。写端话柄际上等于输出数据,是将累加器A或其它寄存器中数据传送到端口锁存器中,然后由端口自动从端口引脚线上输出。读端口不是信得过的从外部输入数据,而是将端口锁存器中输出数据读到CPU的累加器。读引脚才是信得过的输入外部数据的操作,是从端口引脚线上读入外部的输入数据。端口的上述三种操作实质上是通过提醒或措施来终了的,这些将在以后章节中详备先容。 ⑵、串行I/O端口 8051有一个全双工的可编程串行I/O端口。这个串行I/O端口既不错在措施戒指下将CPU的八位并行数据酿成串行数据一位一位地从发送数据线TXD发送出去,也不错把串行领受到的数据酿成八位并行数据送给CPU,并且这种串行发送和串行领受不错单独进行,也不错同期进行。 8051串行发送和串行领受运用了P3口的第二功能,即运用P3.1 引脚作为串行数据的发送线TXD和P3.0引脚作为串行数据的领受线RXD,如表2-1所示。串行I/O口的电路结构还包括串行口戒指器SCON、电源及波特率遴荐寄存器PCON和串行数据缓冲器SBUF等,它们都属于颠倒功能寄存器SFR。其中PCON和SCON用于树立串行口责任神态和详情数据的发送和领受波特率,SBUF实质上由两个八位寄存器组成,一个用于存放欲发送的数据,另一个用于存放领受到的数据,起着数据的缓冲作用,这些将在第七章中详备加以先容。 4、总线 MCS-51单片机属总线型结构,通过地址/数据总线不错与存储器(RAM、EPROM)、并行I/O接口芯片相邻接。 在拜谒外部存储器时,P2口输出高8位地址,P0口输出低8位地址,由ALE(地址锁存允许)信号将P0口(地址/数据总线)上的低8位锁存到外部地址锁存器中,从而为P0口接管数据作准备。 在拜谒外部措施存储器(即现实MOVX)提醒时,PSEN(外部措施存储器选通)信号灵验,在拜谒外部数据存储器(即现实MOVX)提醒时,由P3口自动产生读/写(

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)信号,通过P0口对外部数据存储器单位进行读/写操作。 MCS-51单片机所产生的地址、数据和戒指信号与外部存储器、并行I/O接口芯片邻接随意、浅薄。策划这部天职容将在第8章诠释。

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