MCS 51单片机原理及应用 教学课件 作者 王国永 2.ppt

2.1 8051单片机的结构 2.1 8051单片机的结构 1）运算器 运算器用来完成算术运算、逻辑运算、位变量处理和数据传送等功能，它是8051内部处理各种信息的主要部件。运算器主要包括： 算术逻辑单元(ALU)、 累加器(ACC)、 暂存寄存器(TMP1、TMP2)、 寄存器B、 程序状态字寄存器(PSW)组成。 2.1 8051单片机的结构 2.1 8051单片机的结构 （1）算术逻辑单元(ALU)： 8051中ALU由加法器和一个布尔处理器组成。主要是实现8位数据的加、减、乘、除算术运算和与、或、异或、循环、求补等逻辑运算；布尔处理器主用来处理位操作。它是以进位标志位C为累加器的，可执行置位、复位、取反、等于1转移、等于0转移、等于1转移且清0以及进位标志位与其他位寻址的位之间进行数据传送等位操作。也能使进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻辑与、或操作。 2.1 8051单片机的结构 (2) 累加器(ACC)： 用来存放参与算术运算和逻辑运算的一个操作数或运算的结果。在运算时将一个操作数经暂存器送至ALU，与另一个来自暂存器的操作数在ALU中进行运算，运算后的结果又送回累加器A。8051单片机在结构上是以累加器A为中心，大部分指令的执行都要通过累加器A进行。 2.1 8051单片机的结构 (3) 暂存寄存器(TMP1、TMP2)： 用来存放参与算术运算和逻辑运算的另一个操作数，它对用户不开放。 (4)寄存器B: 在乘、除运算时用来存放一个操作数，也用来存放运算后的一部分结果，在不进行乘、除运算时，可以作为通用的寄存器使用。 2.1 8051单片机的结构 (5)状态寄存器(PSW)： PSW是一个8位标志寄存器，用来存放ALU操作结果特征和处理器状态。这些特征和状态可以作为控制程序转移的条件，供程序查询和校验。如表2-2所示。 2.1 8051单片机的结构 ① 进位标志位CY： 表示累加器A在加减运算过程中其最高位A7有无进位或借位。 ② 辅助进位标志位AC： 表示累加器A在加减运算时低4位(A3)有无向高4位(A4)进位或借位。 ③ 用户标志位F0： 是用户定义的一个状态标志位，根据需要可以用软件来使它置位或清除。 2.1 8051单片机的结构 ④ 寄存器选择位RS1、RS0： 8051共有四组，每组八个工作寄存器R0～R7。编程时用于存放数据或地址。但每组工作寄存器在内部RAM中的物理地址不同。RS1和RS0的四种状态组合就是用来确定四组工作寄存器的实际物理地址的。RS1、RS0状态与工作寄存器R0～R7的物理地址关系如表2-3所示。 2.1 8051单片机的结构 ⑤ 溢出标志位OV： 当执行算术指令时，由硬件自动置位或清零，表示累加器A的溢出状态。主要用来表示带符号数加、减运算溢出与否。可用双高位法进行溢出判别。当次高位D6向最高位D7有进位，而最高位D7无进位；或者当次高位D6向最高位D7无进位，而最高位D7有进位，则表示发生溢出，OV=1；否则清零。 乘法和除法也会影响OV标志。当乘法的积255时，OV=1，表示积超过8位，否则OV=0。在除法运算中，OV=1表示被除数为0，除法不能进行；反之OV=0，除法可以正常进行。 2.1 8051单片机的结构 ⑥ 奇偶标志位P： 用于指示累加器A中1的个数的奇偶性，若1的个数为奇数，则P=1；若1的个数为偶数，则P=0。此标志对串行通信的数据传输非常有用，通过奇偶校验传输的可靠性。 2.1 8051单片机的结构 2.1 8051单片机的结构 程序计数器PC是专门用于存放下一条将要执行指令的16位地址，由8位计数器PCH（高8位）和PCL（低8位）组成。CPU就是根据PC中的地址到ROM中去读取程序指令码和数据。 其基本的工作过程是：读指令时，程序计数器将其中的数作为所取指令的地址输出给程序存储器，然后程序存储器按此地址输出指令字节，同时程序计数器本身自动加1，读完本条指令，PC指向下一条指令在程序存储器中的地址。 2.1 8051单片机的结构 程序计数器的基本工作方式有以下： （1）程序计数器自动加1，这是最基本的工作方式。 （2）执行有条件或无条件转移指令时，程序计数器将被植入新的数值，从而使程序的流向发生变化。 2.1 8051单片机的结构 指令寄存器IR用于存放CPU根据PC地址从ROM中读出的指令操作码，并送给ID。 指令译码器ID是用于分析指令操作的部件，指令操作码经译码后送至定时控制电路，产生一定序列的脉冲信号，来执行指令规定的操作。 振荡器及定时控制逻辑