多种单片机结构和原理讲解！

EDN电子技术设计 今天
89C51单片机结构框图



1、一个8位 的微处理器CPU。
2、片内数据存储器(RAM128B/256B）:用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等。
3、片内4kB程序存储器Flash ROM（4KB）:用以存放程序、一些原始数据和表格。
4、四个8位并行I/O（输入/输出）接口 P0~P3:每个口可以用作输入，也可以用作输出。
5、两个或三个定时/计数器: 每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以 对 外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果 实现计算机控制
6、一个全双工UART的串行I/O口:可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信。
7、片内振荡器和时钟产生电路:但需外接晶振和电容。
8、五个中断源的中断控制系统。
9、具有节电工作方式：休闲方式及掉电方式。
在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。此时的电流可降到大约为正常工作方式的15%。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。这种方式下的电流可降到15 μA以下，最小可降到06 μA。
 
结构：


由中央处理单元（CPU）、存储器（ROM及RAM）和I/O接口组成。89C51单片机内部结构如图所示：



下面介绍的是mcs-51


MCS-51单片机存储器的配置特点
① 内部集成了4K的程序存储器ROM；                       
② 内部具有256B的数据存储器RAM；                        
③ 可以外接64K的程序存储器ROM和 数据存储器RAM。
从物理结构的角度讲，51单片机的存储系统可以分为四个存储空间：既片内ROM，RAM和片外ROM、RAM。
从逻辑上讲（既编程的角度），51单片机的存储系统实际上分为三个存储空间。
1.  片内数据存储器RAM；
2.  片外数据存储器RAM；
3.  片内或外的程序存储器ROM（由EA电平决定）。



1.程序存储器ROM用于存放程序、常数或表格。
2.在51单片机中，由引脚 /EA 上的电平选择内、外ROM：EA=1时,CPU执行片内的4KROM中的程序; EA=0时，CPU选择片外ROM中的程序。
3.无论是使用片内还是使用片外ROM，程序的起始地址都是从ROM的0000H单元开始。
4.尽管系统可以同时具备片内ROM和外部ROM，但是在一般正常使用情况下，通过/EA的设定来选择其一（或者使用内部ROM，或者使用外部ROM）。
5.如果EA=1（执行片内程序存储器中程序时):如果程序计数器的指针PC值超过0FFFH（4K）时，单片机就要自动的转向片外的ROM存储器且从1000H单元开始执行程序（无法使用片外ROM的低4K空间）。
6.当程序超过4K时，有两种使用程序存储器ROM的方法：
①设置EA=0，使用外部ROM。从地址=0000H开始；
②设置EA=1，使用内部的4KROM和外部ROM（地址从1000H开始的单元）。



程序存储器六个特殊的单元：
在ROM中有六个单元具有特定功能。
0000H单元：复位时程序计数器PC所指向的单元，因此用来  存放程序中的第一条指令；
0003H单元：外部中断/INT0的矢量入口地址；
000BH单元：定时器T0溢出中断的矢量入口地址；
0013H单元：外部中断/INT1的矢量入口地址；
001BH单元：定时器T1的溢出中断矢量入口地址；
0023H单元：串行口接收、传送的中断矢量入口地址。
矢量入口单元：在编写中断程序时，写入对应的“跳板指令”



单片机第一条指令的两个特征：


①存放在ROM的0000H单元；
②必须是“跳转指令”以跳过下面的5个中断矢量，转到后面的真正的主程序入口0100H单元。
  ORG  0000H  LJMP  0100H
  ORG  0100H
START:  MOV  A,#00H
     ∶  ∶
     ∶  ∶
     ∶  ∶
     ∶  ∶
      END
 
外部程序存储器：


当单片机使用外ROM存储器时（扩展系统），必须设定/EA=0，此时单片机的端口功能就要发生相应的改变：
 ① P0、P2作为外部ROM的地址和数据总线；
 ② 使用引脚/psen信号来选通外部ROM的数据三态输出。


 
内部数据存储器RAM：


无论在物理上还是逻辑上，系统中RAM 都可分为两个独立空间：内部和外部RAM。由不同的指令来访问。
1.访问内部数据存储单元时，使用 MOV 指令；
2.访问外部数据存储器时，使用 MOVX 指令。内部RAM从功能上将256B空间分为二个不同的块：
1.低128B的RAM块；
2.高128B的SFR（Special Function Register ）块。
在低128B的RAM存储单元中又可划分为：
1.工作寄存器区；
2.位寻址区；
3.通用存储数据的“便签区”。


高128B的专用寄存器区SFR中仅仅使用了21寄存器（51系列），其它107个单元不能使用。


 
 

END


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