第2章 MCS51单片机内部硬件结构及原理.ppt

功能分4类 电源 时钟类 控制类 I/O口类 3. 控制信号 控制信号与其它电源复用引脚。 RST/*VPD（9脚）: RST即为RESET, VPD为备用电源, 该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。 ALE/*PROG(30脚): 当访问外部存储器时, ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期输出两次信号, 用于锁存出现在P0口的低8位地址。 *PSEN （29脚）: 片外程序存储器读选通信号输出端, 低电平有效。 *EA/VPP （31脚）: 为访问外部程序存储器控制信号, 低电平有效。 4. 输入/输出（I/O）引脚 P0口、 P1口、 P2口及P3口 P0口（39脚～32脚）: P0.0～P0.7统称为P0口。双向三态I/O口，DB，AB低8位。 P1口（1脚～8脚）: 准双向I/O接口。 P2口（21脚～28脚）: 准双向I/O接口。AB高8位 P3口（10脚～17脚）: 双功能I/O。准双向I/O、第二功能。 P3口第2功能表 1. 算术逻辑单元ALU 完成8位二进制数的加（带进位加）、 减（带借位减）、 乘、 除、 加1、 减1及BCD加法的十进制调整等算术运算。 对8位变量进行逻辑“与”、 “或”、 “异或”、 求补、 清零等逻辑运算。 具有数据传送, 程序转移等功能。 累加器ACC简写A, 为一个8位寄存器, 它是CPU中使用最频繁的寄存器。 ALU作算术和逻辑运算的操作数多来自A, 运算结果也常送回A保存。 寄存器B是为ALU进行乘除法设置的。 2. 程序状态字PSW（8位） PSW寄存器是一个标志寄存器, 它保存指令执行结果的特征信息, 以供程序查询和判别。 其程序状态字格式及含义如下: 3. 布尔处理机 C 布尔处理（即位处理）是MCS—51单片机ALU所具有的一种功能。 单片机指令系统中的布尔指令集（17条位操作指令）, 存储器中的位地址空间, 以及借用程序状态标志寄存器PSW中的进位标志CY作为位操作“累加器”, 构成了单片机内的布尔处理机。 位寻址空间 在MCS—51单片机的内部数据寄存器RAM块和特殊功能寄存器SFR块中, 有一部分地址空间可以按位寻址, 按位寻址的地址空间又称之为位寻址空间。 位寻址空间一部分在内部RAM的20H～2FH的16个字节内, 共128位; 另一部分在SFR的80H～FFH空间内, 凡字节地址能被8整除的专用寄存器都有位地址, 共93位。 因此, MCS—51系列单片机共有221个可寻址位。 特殊功能寄存器 SFR 特殊功能寄存器SFR, 又称为专用寄存器。 它专用于控制、 管理单片机内算术逻辑部件、 并行I/O口锁存器、 串行口数据缓冲器、 定时器/计数器、 中断系统等功能模块的工作, SFR的地址空间为80H～FFH。 P0口是一个三态双向口, 可作为地址/数据分时复用口, 也可作为通用I/O接口。 每一位的电路组成: 锁存器起输出锁存作用, 8个锁存器构成了特殊功能寄存器P0; 场效应管（FET）V1、 V2组成输出驱动器, 以增大带负载能力; 三态门1是用于读锁存器端口;三态门2是引脚输入缓冲器; 与门3、 倒相器4及模拟转换开关构成输出控制电路。 P2口是 8 位准双向I/O口。 外接I/O设备时, 可作为扩展系统的地址总线, 输出高8位地址, 与P0 口一起组成 16 位地址总线。 对于 8031 而言, P2 口一般只作为地址总线使用, 而不作为I/O线直接与外部设备相连。 P3口比P0、 P1、P2口结构多了一个缓冲器。 P3口除了可作为通用准双向I/O接口外, 每1根线还具有第2功能。 SFR特殊功能寄存器地址表 SFR特殊功能寄存器地址表 SFR特殊功能寄存器地址表 2.3.3 外部数据存储器 外部数据存储器一般由静态RAM构成，其容量大小由用户根据需要而定, 最大可扩展到 64 KB RAM , 地址是 0000H~0FFFFH。 CPU通过MOVX指令访问外部数据存储器, 用间接寻址方式。 R0、R1和 DPTR都可作间接寄存器。 外部RAM和扩展的I/O接口是统一编址的, 所有的外扩I/O 口都要占用 64 KB中的地址单元。 2.4 并行输入/输出接口 P0 口内部一位结构图 2.4.1 P0口 1 0 4 3 2.4.2. P1、P2和P3口 P1、P2 和P3 口为准双向口, 在内部差别不大, 但使用功能有所不同。  P1口是用户专用 8 位准双向I/O口, 具有通用输入/输出功能, 每一位都能独立地设定为输入或输出。当由输出方式变为输入方式时, 该位的锁存器必须写入“1”, 然后才能进入输入操作。