AT89C51微控制器的基本結構

2021-03-04 01:13:06 字數 2596 閱讀 3078

at89c51微控制器的主要工作特性:

·內含4kb的flash儲存器,擦寫次數1000次;

·內含28位元組的ram;

·具有32根可程式設計i/o線;

·具有2個16位可程式設計定時器;

·具有6個中斷源、5個中斷向量、2級優先權的中斷結構;

·具有1個全雙工的可程式設計序列通訊介面;

·具有乙個資料指標dptr;

·兩種低功耗工作模式,即空閒模式和掉電模式;

·具有可程式設計的3級程式鎖定定位;

at89c51的工作電源電壓為5(1±0.2)v且典型值為5v,最高工作頻率為24mhz.

at89c51各部分的組成及功能:

1. **處理器

1.微控制器的**處理器(cpu)是微控制器的核心,完成運算和操作控制,主要包括運算器和控制器兩部分。

(1) 運算器

運算器主要用來實現算術、邏輯運算和位操作。其中包括算術和邏輯運算單元alu、累加器acc、b暫存器、程式狀態字psw和兩個暫存器等。

alu是運算電路的核心,實質上是乙個全加器,完成基本的算術和邏輯運算。算術運算包括加、減、乘、除、增量、減量、bcd碼運算;邏輯運算包括「與」、「或」、「異或」、左移位、右移位和半位元組交換,以及位操作中的位置位、位復位等。

暫存器1和暫存器2是alu的兩個輸入,用於暫存參與運算的資料。alu的輸出也是兩個:乙個是累加器,資料經運算後,其結果又通過內部匯流排返回到累加器;另乙個是程式狀態字psw,用於儲存運算和操作結果的狀態。

累加器是cpu使用最頻繁的乙個暫存器。acc既是alu處理資料的**,又是alu運算結果的存放單元。微控制器與片外ram或i/o擴充套件口進行資料交換必須通過acc來進行。

b暫存器在乘法和除法指令中作為alu的輸入之一,另乙個輸入來自acc。運算結果存於ab暫存器中。

(2) 控制器

控制器是識別指令並根據指令性質協調計算機內各組成單元進行工作的部件,主要包括程式計數器pc、pc增量器、指令暫存器、指令解碼器、定時及控制邏輯電路等,其功能是控制指令的讀入、解碼和執行,並對指令執行過程進行定時和邏輯控制。at89c51微控制器中,pc是乙個16位的計數器,可對64kb程式儲存器進行定址。復位時pc的內容是0000h.

(3)儲存器

微控制器內部的儲存器分為程式儲存器和資料儲存器。at89c51微控制器的程式儲存器採用4kb的快速擦寫儲存器flash memory,程式設計和擦除完全是電器實現。

(4)外圍介面電路

at89c51微控制器的外圍介面電路主要包括:4個可程式設計並行i/o口,1個可程式設計序列口,2個16位的可程式設計定時器以及中斷系統等。

at89c51的工作原理:

1. 引腳排列及功能

at89c51的封裝形式有pdip,tqfp,plcc等,現以pdip為例。

(1)i/o口線

·p0口 8位、漏極開路的雙向i/o口。

當使用片外儲存器及外擴i/o口時,p0口作為低位元組位址/資料復用線。在程式設計時,p0口可用於接收指令**位元組;程式校驗時,可輸出指令位元組。p0口也可做通用i/o口使用,但需加上拉電阻。

作為普通輸入時,應輸出鎖存器配置1。p0口可驅動8個ttl負載。

·p1口 8位、準雙向i/o口,具有內部上拉電阻。

p1口是為使用者準備的i/o雙向口。在程式設計和校驗時,可用作輸入低8位位址。用作輸入時,應先將輸出鎖存器置1。p1口可驅動4個ttl負載。

·p2 8位、準雙向i/o口,具有內部上拉電阻。

當使用外儲存器或外擴i/o口時,p2口輸出高8位位址。在程式設計和校驗時,p2口接收高位元組位址和某些控制訊號。

·p3 8位、準雙向i/o口,具有內部上拉電阻。

p3口可作為普通i/o口。用作輸入時,應先將輸出鎖存器置1。在程式設計/校驗時,p3口接收某些控制訊號。它可驅動4個ttl負載。

(2)控制訊號線

·rst 復位輸入訊號,高電平有效。在振盪器穩定工作時,在rst腳施加兩個機器週期以上的高電平,將器件復位。

·ea/vpp 外部程式儲存器訪問允許訊號ea.

當ea訊號接地時,對rom的讀操作限定在外部程式儲存器,位址為0000h-ffffh;當ea接vcc時,對rom的讀操作從內部程式儲存器開始,並可延續至外部程式儲存器。在程式設計時,該引腳可接程式設計電壓5v或12v。在程式設計校驗時,該引腳可接vcc。

·psen 片外程式儲存器讀選通訊號psen,低電平有效。在片外程式儲存器取指期間,當psen有效時,程式儲存器的內容被送至p0口;在訪問外部ram時,psen 無效。

·ale/prog 低位元組鎖存訊號ale.在系統擴充套件時,ale的下降沿將p0口輸出的低8位位址鎖存在外接的位址鎖存器中,以實現低位元組位址和資料的分時傳送。此外,ale端連續輸出正脈衝,頻率為晶振頻率的1/6,可做外部定時脈衝使用。

(3)外部晶振引線

·xtal1 片內振盪器反向放大器和時鐘發生線路的輸入端。使用片內振盪器時,連線外部石英晶體和微調電容。

·xtal2 片內振盪器反相放大器的輸出端。當使用片內振盪器時,外接石英晶體和微調電容。

2. 儲存器組織和特殊功能暫存器

at89c51的儲存器將程式儲存器和資料儲存器分開,並有各自的儲存空間和訪問指令。它有4個儲存空間:片記憶體儲器、片外儲存器、片內資料儲存器及片外儲存器。

3. 時鐘電路和工作時序

(1) 振盪器電路原理

(2)振盪電路的接法

AT89C51微控制器的基本結構和工作原理

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