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第2章 MCS-51系列单片机的结构和原理 预备知识:学习本章需要数字电路、模拟电路 和计算机基础等课程知识。 第2章 MCS-51系列单片机的结构和原理 2.1 MCS-51单片机的内部组成及信号引脚 2. 2 MCS-51的存储器 2. 3 并行输入/输出端口结构 2. 4 时钟电路与CPU时序 2. 5 复位电路 本章小结 2.1 MCS-51单片机的组成及信号引脚 8031芯片实照 2.1 MCS-51单片机的组成及信号引脚 MCS-51单片机外形是一个 40脚的双列直插式集成块 总体结构图主要包含下列的硬件资源: 2.1.1 中央处理器(CPU) 1. 运算器 3. 位处理器(布尔处理机) 2. 1.2 MCS–51引脚及功能 电源与时钟电路引脚 控制引脚 I/O端口 I/O端口 2.2 MCS-51的存储器 2. 2 MCS-51的存储器 2.2.1 程序存储器配置 由于这6个中断向量地址的存在,所以在写程序时,这些地址不要占用。一般在0000H地址只写一条跳转指令,从0030H开始写主程序,如: 2.2.2 数据存储器配置 位寻址区位地址分配表 2.2.3 专用寄存器(SFR) 1.累加器ACC(0E0H) PSW程序状态寄存器位定义 CY(PSW.7) 进位标志。 在执行某些算术和逻辑指令时,可以被硬件或软件置位或清除。(见3.3节,MCS-51指令集)。在布尔处理机中,它被认为是位累加器。它的重要性相当于字节处理中的累加器。 AC(PSW.6) 辅助进位标志位。 在加减运算中,当低4位向高4位有进位或借位时,AC由硬件置位,否则AC位被清零。在BCD码运算时要十进制调整,也要用到AC位状态进行判断。 F0(PSW.5) 用户定义的标志位。 用户可根据需要用软件方法对该位进行置位或复位,以控制程序的流程。 F0(PSW.5) 用户定义的标志位。用户可根据需要用软件方法对该位进行置位或复位,以控制程序的流程。表2.6 寄存器工作区选择控制表 RS1、RS0(PSW.4、PSW.3) 选择当前工作区控制位。可用软件对它们置“1”或置“0”,以选择或确定当前工作寄存器区。RS1、RS0与寄存器区的关系见2.5表 OV(PSW.2) 溢出出标志位 当执行算术指令时,反映带符号数的运算结果是否溢出,溢出时由硬件置OV=“1”,否则OV=“0”。溢出和进位是两种不同的概念。对8位运算而言,溢出是指两个带符号数运算时,结果超出了累加器A所能表示的带符号数的范围(+127~-128)。而进位是两个无符号数最高位(D7)相加(或相减)有进位(或有借位)时CY的变化。(参阅3.3 MCS-51指令集)。还有无符号数乘法指令MUL的执行结果也会影响溢出标志位。置于累加器A和寄存器B的两个乘数的积超过255时,OV=“1”,否则OV=“0”。此积的高8位放在B内,低8位放在A内。因此OV=“0”只意味着乘积结果,只从A中取得即可。否则要从BA寄存器对中取得乘积。除法指令DIV也会影响溢出标志位。当除数为0时,OV=“1”,否则OV=“0”。 F1(PSW.1) 同F0 P(PSW.0) 奇偶标志位 执行每条指令都由硬件来置位或清零,以表示累加器A中为1位的个数的奇偶性。若累加器A中1的个数为奇数,则P=“1”,否则P=“0”。此标志位对串行通信中的数据传输校验有重要意义。常用P作为发送一个符号的奇偶校验位,以增加通信的可靠性。 4. 堆栈指针SP(81H) 5. 数据指针寄存器DPTR(83H、82H) 8. 串行数据缓冲器SBUF(99H) 其它IP、TMOD、T2CON、SCON和PCON等控制寄存器,将在后面有关章节中介绍。 2. 3 并行输入/输出端口结构 2. 3 并行输入/输出端口结构 2. 3 并行输入/输出端口结构 P1~P3口每一位可驱动4个LSTTL输入,是一个准双向口。 作为输出,输出低电平时负载能力较强,输出高电平时负载能力很差,约几十微安。 2. 4 时钟电路与CPU时序 2. 4 时钟电路与CPU时序 1 时钟电路 单片机的时钟一般需要多相时钟,所以时钟电路由振荡器和分频器组成。 2. 指令时序 振荡器产生的时钟脉冲经脉冲分配器,可产生多相时序。如时序发生器框图所示。为了更好的理解指令时序,需先了解几个概念。 单片机执行每一条指令,都是按照严格的时序进行的。下面画出几个典型的单机器周期和双周期指令的时序图,如图所示。 2.5 复位方式与电路 2. 复位电路 本章小结 要熟练掌握CPU
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