89C51单片机硬件结构和原理.pptx

89C51单片机硬件结构和原理2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点单片机的种类:国内使用的比较多的是：Intel公司：8位单片机：mcs-48(早期），mcs-51（现在）16位单片机：mcs-96(早期），mcs-196（现在）Atmel、PHILIPS和SST公司：89系列本课程以89C51型号单片机为研究对象2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点(EPROM)VccVssRAMP0口P2口ROMCPU运算部件BSFRXTAL1XTAL2串行口中断系统 C / T控制部件P1口P3口8888PSEN ALE EA RESET2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点2.1.1 89C51单片机基本组成：3.程序存储器4.I/O口2.数据存储器1.微处理器片内总线7.中断系统8.时钟电路5.串行口6.定时/计数器2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点2.1.1 89C51单片机基本组成：1）中央处理器（CPU） CPU是单片机的核心，由运算器和控制器组成，完成计算和控制操作。8位CPU。2）内部程序存储器（ROM） 共4KB，地址从0000H开始，存放程序代码和常用的数据表格。3）内部数据存储器（RAM） 共256B，低128B用来存放运算的结果及数据的暂存。高128B为特殊功能寄存器（SFR）。2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点4）并行I/O口 共有4个并行I/O口，分别为P0、P1、P2和P3。每个口有8位输入输出线，共32根线，是单片机与外部交流的通道。5）串行I/O口 具有全双工的串行I/O口，实现与其它设备或特殊功能器件的数据传输。2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点6）定时器/计数器 两个16位定时/计数器，用来实现定时功能和计数功能，并可以根据定时或计数的结果对单片机进行控制。7）中断系统 中断系统是为了使单片机具有实时控制能力而设置的内部电路。8）时钟电路 外接晶体振荡器时，可以产生时钟脉冲序列，作为单片机的基本拍节。CPU运算器电路CPU控制器电路CPU控制器电路2.1. 2 89C51单片机芯片内部结构2.1.2 89C51单片机芯片内部结构1.中央处理单元（89C51 CPU）中央处理器CPU是单片机的核心，主要由运算器、控制器等组成。1）运算器运算器主要用来实现对操作数的算术逻辑运算和位操作。主要包括算术逻辑运算单元ALU、累加器ACC（A）、B寄存器、程序状态寄存器和暂存器等。2.1.2 89C51单片机芯片内部结构算术逻辑运算单元ALU主要对数据进行算术或逻辑运算，从结构上看，实质上是一个全加器。全加器的输入有两个：暂存器1的输入：输入数据来自寄存器、立即数、直接寻址单元、内部RAM及寄存器B。暂存器2的输入。大多数要通过累加器ACC。全加器的输出也有两个：ACCPSW可完成的操作：加减法及8位数的乘除法运算；与、或、异或、循环移位等逻辑操作。2.1.2 89C51单片机芯片内部结构累加器ACCCPU中使用最频繁的寄存器，简称ACC或A寄存器。其作用为：ALU的数据输入源之一，同时在ALU运算结束后，其结果经内部总线又送回ACC存放。数据传送中转站，在某些情况下，数据必须经过寄存器A进行中转。如变址寻址指令：movc a,@a+dptrmovc a,@a+pc2.1.2 89C51单片机芯片内部结构寄存器BB寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，也存放部分结果。乘法时，ALU的两个输入分别为A、B，运算结果存放时，A中放积的低8位，B中放积的高8位。除法时，被除数取自A，除数取自B，商存放于A，余数存放于B。平常情况下，可以作为一般寄存器来使用。2.1.2 89C51单片机芯片内部结构程序状态字PSW程序状态字PSW（Program Status Word）是一个8位寄存器，程序可对其访问，而且可以按位访问。PSW的内容主要是ALU的输出结果。位地址D7CYD6ACF0D5RS1D4RS0D3D2OVD1-D0P位名称P(PSW.0) 、OV(PSW.2)、 AC(PSW.6)、CY(PSW.7)为ALU的输出结果。2.1.2 89C51单片机芯片内部结构P(PSW.0) ，奇偶标志位该位始终跟踪指示累加器A中1的个数。如果A中有奇数个1，则P为1；否则P=0；常用在串行通信中来校验传输数据的可靠性。OV(PSW.2) ，溢出标志位当执行运算指令时，指示运算是否产生溢出。OV=1表示运算结果超出了寄存器A所能表示的带符号数的范围（-128~+127）。乘法运算，积超255，OV=1；除法运算，除数为0，OV=1。2.1.2 89C51单片机芯片内部结构AC(PSW.6) ，辅助进位标志位当进行加法或减法运算时，若低4位向高4位发生进位或借位时，AC