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第四章 MCS-51单片机的结构和原理 主要掌握 基本组成(内部资源) 存储器的配置 I/O口的应用功能 工作方式 时序及电路 第一节 MCS-51系列单片机的结构 以8051为代表讲解 基本组成 内部结构 特殊功能寄存器 一 基本组成框图 (P75) 二 8051的内部结构(见图P76) 算术逻辑部件ALU 定时控制部件 寄存器组 见下页 常用寄存器(PC、ACC、B) PC:程序地址寄存器,16位,执行指令后自动加一,常将PC值设置成程序第一条指令的内存地址。访问范围:0000~0FFFFH ACC:累加器,8位,特殊用途的寄存器,专门存放操作数或运算结果。 MOV A,#03H ADD A,#05H B :8位,专门为乘除法而设置的寄存器 常用寄存器(PSW、SP、DPTR) PSW:程序状态字,8位,存放指令执行后的有关状态。(见P79) SP:堆栈指针,8位,专门存放堆栈的栈顶位置。遵循“先进后出”的原则。 注意:禁止用传送指令存放数据。 DPTR:数据地址指针,16位,存放程序存储器的地址和外部数据存储器的地址。 可 分DPH和DPL两个独立8位寄存器使用 寄存器区的使用 内部RAM的00~1FH分为4个区,每个区有8个单元,分别用R0~R7来表示。 RS1:RS2=00时:(R0)=20H RS1:RS2=01时:(R0)=20H RS1:RS2=10时:(R0)=20H RS1:RS2=11时:(R0)=20H 第二节 存储器配置 5个存储空间 片内/片外程序存储器64K(0000~0FFFFH)P81 128B 的片内数据存储器(00~7FH) 128B 特殊功能寄存器SFR(80~0FFH离散分布) 位寻址区(20H~2FH) 片外数据存储器64K(0000~0FFFFH) 第三节 输入/输出口(I/O口) 四个双向8位I/O口,共32根I/O口线,每个I/O线均由锁存器,输出电路和输入缓冲器组成。每个I/O既可作输入又可作输出,每一条口线可独立用作输入又可用作输出,作输出时可锁存数据,作输入时可缓冲数据。 P0口 输出时接上拉电阻 可驱动8个LSTTL负载 作A/D总线时,分时输出A0~A7 和D0~D7 P1口组成结构 P2口组成结构 P3口组成结构 I/O口小结:从应用功能上 P0:系统扩展;一般I/O口(输出时,需接上拉电阻。) P1:专供用户使用的I/O口 P2:系统扩展;通用I/O口 P3:功能口,每位独立定义;通用I/O口。 I/O口小结:负载能力 P0驱动8个LSTTL负载 P1~P3驱动3~4个LSTTL负载 I/O口小结:读入方式 每个I/O口均有两种读入方式(用命令区分) 读锁存器 读引脚 ANL A,#0FH MOV A,P1 注意:读引脚时,需先向锁存器写“1”。系统复位时,所有口锁存器均置“1”。 说明 双向口:可使引脚悬浮作高阻输入 准双向口:其引脚具有内部拉高电阻,其特点:当外部维持在低电平时,准双向口输入要能提供源电流,而外部低电平消失时,又会自动地使自己拉向高电平。 第四节MCS51的引脚功能 各类单片机均兼容,只是功能略有差异。 封装:双列直插(DIP) 方形:PLCC 扁平封装:QFP 第四节MCS51的引脚功能 管脚功能 P88 逻辑符号图 片外三总线 AB:P0口经地址锁存后提供低8位地址,P2口直接提供高8位地址 DB:P0口提供8位数据 CB:EA,ALE,PSEN ,RD,WR,RST等 时序电路及时序 时钟电路 内部方式P83 外部方式 时序:注意ALE的地址锁存 T机器=12T时钟(6个状态12拍) 取指令 执行指令 复位电路 RST引脚保持两个机器周期以上的高电平 复位电路 上电复位电路 外部复位电路 外部上电复位电路 抗干扰复位电路 单片机的工作方式 复位工作方式 正常工作方式 单步工作方式 编程工作方式 省电工作方式 思考题 片内RAM的容量?8051最大可配置的RAM/ROM容量? 单片机主要有哪些组成部分? 8051的PSEN、RD、WR的作用? ALE线的作用?当8051不和RAM/ROM相连时,ALE线的输出频率是多少? 堆栈的作用?堆栈指示器SP有多少位? 时钟周期、机器周期和指令周期的含义?一个机器周期包含有多少个时钟周期? * * P0口 输出 输入 读--修改-写操作 P0作A/D总线 P0口组成结构
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