导图社区 单片机结构及工作原理
单片机思维导图,介绍了单片机内部结构C51、单片机工作原理、单片机的引脚、存储器、并行I/O接口(都是双向的)等。
单片机原理及应用
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单片机结构及工作原理
单片机内部结构C51
结构:中央处理器(CPU;8位);程序存储器(ROM;12位);数据存储器(RAM;7位);并行I/O口(4个8位);定时/计数器(2个可编程计数器;2个可编程定时器;都是16位);串行口(TXD出;RXD入);内部总线(BUS:地址总线AB;数据总线DB;控制总线CB);特殊功能寄存器(SFR)
单片机工作原理
工作原理
通过执行程序来工作,执行不同的程序能完成不同的任务
程序是指令的有序集合,指令存在程序存储器中
CPU根据指令控制单片机各个部分协调工作
其中,存储器是由一个存储单元构成,并以地址划分
CPU
运算器
算术逻辑单元ALU:对二进制数据进行算术运算、逻辑操作、位移操作、位处理等
暂存寄存器:暂时保存进入ALU的数据
累加器ACC:A寄存器;8位
程序状态字:PSW;8位(编程)
寄存器B:属于SFR
控制器
程序计数器:PC;16位;存储下一条执行指令的首地址;也称程序/指令指针
指令寄存器:IR;8位;暂时保持从ROM中提出的指令操作码
指令译码器:ID;对送入指令进行译码,送给定时控制逻辑电路产生定时信号,控制单片机进行操作
双数据指针DPTR:属于SFR;16位;访问外部RAM时做间址寄存器(编程)
指令执行过程
取指令:根据PC的值,从ROM中取出指令
分析指令:将指令送入ID进行译码
执行指令:安装译码结果操作控制逻辑进行操作
单片机的引脚
主电源引脚:VCC、GND
时钟信号引脚:XTAL1、XTAL2
输入输出信号引脚(I/O并行串口):P0、P1、P2、P3
控制信号引脚:非EA(=1内部外部存储器允许访问;=0只访问外部存储器); 非PSEN(外部存储器选通控制信号);ALE(用于输出控制信号;不外接时,输出脉冲为fosc/6);RST复位信号
存储器
结构(哈佛结构)
片内程序存储器ROM
片外程序存储器
片内数据存储器RAM
片外数据存储器
程序存储器ROM(16位,64KB)
非EA=1时,从内部到外部;非EA=0时,只访问外部
访问外部时产生,非PSEN;只访问内部时不产生
片内RAM(12位,4KB)
数据存储器RAM(16位,64KB)
外部
内部(8位,256B)
通用工作寄存器区(00H-1FH)(与前面的PSW里的RS1和RS0有关系)
位寻址区(20H-2FH)
用户RAM区(30H-7FH)
高128位用作特殊功能寄存器(80H-FFH)
并行I/O接口(都是双向的)
P0口
可以用作输入输出口(I/O),也可以用作地址/数据总线(有地址/控制线)
可以并行,也可以串行
漏极(D)开路:漏极上没有内部上拉电阻;因此用作普通I/O口时,要外接上拉电阻
P1口
只可以做普通I/O口
P2口
有内部上拉电阻
P3口
存在第二输入功能
内部时钟电路、外部时钟电路、复位问题
区分四个口的逻辑结构图
片内外的RAM独立编址;低两位编址重叠
片内外的ROM是通一编址的