单片机是将微处理器、存储器(ROM和RAM)、I/O口、定时/计数器、中断系统等电路集成在一块芯片上的微型计算机。典型的单片机外形及端子排列如图3-1所示。
1.单片机端子功能。
不同系列各品种的单片机其封装形式和端子(引脚)的排列会有所不同,本例单片机有40个端子,各端子功能简介如下：
(1)电源端子。
VCC(40脚)、GND(20脚)为单片机芯片的电源端子,其中VCC连接+5V,GND有时标VSS)为接地端。
(2)时钟信号端子。
XTAL(19脚)、XTAL2(18脚)为单片机芯片的时钟信号端子,分别连接外部晶振和微调电容的两端;采用外部时钟源时,XTAL2端子悬空。
(3)控制信号端子。
RST/VPD(9脚)、ALE/PROG(30脚)、 EA/VPP(31脚)和PSEN(29脚)为单片机芯片的控制信号端子。
RST/VPD:该端子具有双功能,正常工作时,RST端为复位信号输入端,使该端子保持两个机器周期以上的高电平,机器即完成复位操作;在VCC掉电时,VPD端可接上备用电源,由VPD端子向片内RAM存储器供电,以避免RAM中的数据丢失。
ALE/ PROG:这也是双功能端子,当CPU访问片外存储器(ROM或RAM)时,ALE输出地址锁存允许信号,用于锁存地址的低8位;单片机正常工作时,ALE端子输出脉冲信号,频率为石英晶振的1/6;在烧写 EPROM时,PROG则作为烧写的时钟输入端。
EA/VPP:EA端子用作访问ROM控制信号。EA为低电平时,CPU访问片内ROM;EA为高电平时,CPU访问片外ROM。
PSEN:片外ROM地址允许输入信号,低电平有效。
(4)输人/输出端口。
P0(32~39脚)、P1(1~8脚)、P2(21~28脚)、P3(10~17脚)为单片机的并行端口,用于数据的并行输入与输出,P3端口各端子还具有某些特殊功能。
2.单片机的功能部件。
8051单片机的组成框图如图3-2所示,其内部功能部件和电路如下所述。
(1)中央微处理器CPU。8051单片机是1个8位CPU,是单片机的核心部件。
(2)时钟电路。片内时钟电路包括一个片内振荡器和定时电路,其作用是产生单片机时钟脉冲CLK。
(3)程序存储器ROM。8051单片机片内有4K字节可编程ROM存储器,用于存放程序和原始数据。
4)数据存储器RAM。8051单片机片内有128字节RAM存储器,用于存放运算结果、暂存数据和数据缓存。
5)定时/计数器。8051单片机有两个16位定时/计数器,可用于片内定时和片外计数,并以定时或计数的结果(查询或中断)来实现相关的控制。
6)可编程并行接口。8051单片机具有4个8位0口(P0、P1、P2、P3),用以实现片内与片外的数据并行输入与输出。
7)中断控制系统。8051单片机具有5个中断源,包括两个外部中断、两个定时/计数器中断、1个串行中断,有高级和低级两个中断优先级。
8)64KB总线扩展控制器。8051片内ROM、RAM存储容量有限,总线扩展控制器可寻址64KB的外ROM和外RAM。
9)总线。单片机各功能部件由内部总线联结,内部总线有地址总线、数据总线和控制总线,地址总线是单向的,而数据总线是双向总线。
10)可编程串行口:8051单片机有1个可编程全双工串行口,利用P3.0(RXD)和P3.1(TXD)实现片内与片外的数据串行传送。
