精品-第二章 单片机63683116.ppt

第2章　MCS-51单片机硬件结构 2.1 MCS-51的内部结构 2.2 MCS-51的内部工作原理 2.3 MCS-51的外部引脚分布 2.4 MCS-51的工作时序 2.5 MCS-51的复位电路 2.1 MCS-51的内部结构 CPU：单片机的最核心部分,它是整个单片机的控制和指挥中心,完成所有的计算和控制任务。 振荡器和时序逻辑：产生CPU工作所需要的内部时钟。 中断控制逻辑：用来应付一些临时到达的突发事件。 并行I/O接口和串行I/O接口：数据传输通道，方便CPU从芯片外部取得待处理的对象和将处理的结果送到芯片外部。 程序存储器：用于存放单片机的程序。 数据存储器：用于存放内部待处理的数据和处理后的结果。 定时器/计数器：主要是完成对外部输入脉冲的计数或者根据内部的时钟及定时设置，周期性的产生定时信号。 总线控制逻辑：用于产生外部存储空间的有关读写控制信号。 内部总线：内部CPU与程序存储器、数据存储器、并行I/O接口、串行I/O接口和定时器/计数器之间都是通过内部总线联系在一起。 MCS-51单片机的内部详细结构如下图所示： 2.2 MCS-51的内部工作原理 2.2.1 MCS-51的CPU结构及工作原理 　CPU是单片机的核心，它由运算器和控制器等部件组成。 运算器包括: 可进行8位算术和逻辑运算的单元ALU 8位的暂存器1(TMP1)、暂存器2(TMP2), 8位的累加器ACC 8位寄存器B 程序状态寄存器PSW等。 （1）算术和逻辑单元ALU 　 ALU是CPU运算器的核心，它可以完成对4位、8位和16位数据进行操作加、减、乘、除、加1、减1、BCD数十进制调整及比较等算术运算和“与”、“或”、“异或”、“求补”及“循环移位”等逻辑运算操作。它是整个单片机的计算中心。 （2）累加器ACC 　 8位寄存器，ALU运算的结果，一般都进入累加器ACC，当然运算的对象也可以来自于ACC。除此之外，ACC在MCS-51内部还经常作为数据传送的中转站。同一般微处理器一样,它是最忙碌的一个寄存器。在指令中用助记符A来表示。 （3）寄存器B 　 8位寄存器，在乘、除运算时，B寄存器用来存放一个操作数，也用来存放运算后的一部分结果。若不做乘、除运算，则可作为通用寄存器使用。 （4）程序状态字寄存器PSW 　 8位寄存器，用于指示指令执行后的状态信息，相当于一般微处理器的标志寄存器。PSW的位结构如下表所示。 Cy：高位进位标志位　当ALU的算术运算过程中有进位或借位时，Cy=1；否则，Cy=0。同时，该位还可以用作位累加器，这时一般只用“C”表示。 AC：辅助进位标志　当ALU的算术运算过程中低4位向高4位有进位或借位时，AC=1；否则，AC=0。该位常用于BCD码的调整。 F0：用户标志位　 RS1、RS0：选择工作寄存器组位　用于选择内部数据存储器区内4组工作寄存器中的某一组。具体选择情况见寄存器介绍部分。 OV：溢出标志位　运算结果超出机器所能表示的范围时称溢出。溢出是指有符号数运算时，数值超过了+127---128。 OV=Cy7⊕Cy6，补码运算产生溢出OV=1，否则OV=0 P：奇偶校验标志位　根据累加器ACC中1的个数由硬件置位或清除，当累加器ACC中有奇数个1时P=1；否则，P=0。 PSW.1：保留位　无定义。 【例】：分析执行下列指令序列后，A、C、AC、OV、P的内容是什么？ 　　　MOV A，#79H 　　　ADD A，#58H ? 该指令功能是将79H+58H→A。计算过程如下： 　　 （79H） 　　+（58H） 　　 ———————————— 　　 （D1H） A=D1H最高位无进位，C=0；低半字节有进位，AC=1；OV=1，发生溢出；A中1的个数为偶数，P=0。 （5）临时寄存器TMP1和TMP2　这两个寄存器专门供ALU存放临时数据，用户不可以直接访问。 （6）程序控制逻辑　包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、振荡器及定时电路等。 程序计数器PC　16位字节地址计数器，PC中的内容是将要执行的下一条指令的地址。改变PC的内容就可改变程序执行的方向。 指令寄存器IR及指令译码器ID　CPU把由PC中的内容决定的Flash