《单片机原理及应用教程》第2章：单片机的组成与结构分析.ppt

MCS-51 单片机原理及应用教程 * 清华大学出版社 刘迎春 主编 第2章 单片机的组成与结构分析 ▲ MCS-51单片机的内部结构 ▲ CPU的结构和功能 ▲存储器的组织结构 ▲MCS-51单片机的并行输入输出端口 ▲MCS-51 单片机的外部引脚及功能 ▲单片机指令时序 ▲思考练习题 2.1 MCS-51单片机的内部结构　 2.1 MCS-51单片机的内部结构　 其基本特性如下： 8位CPU，含片内振荡器； 4KB的程序存储器ROM； 128B的数据存储器RAM； 64KB的外部程序存储器寻址能力； 64KB的外部数据存储器寻址能力； 32根输入输出(I/O)线； 2个16位定时/计数器； 1个全双工异步串行口； 21个特殊功能寄存器； 5个中断源，2个优先级； 具有位寻址功能。 2.2 CPU的结构和功能 2.2.1 运算器 8051单片机的运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器A、寄存器B、暂存器1、暂存器2以及程序状态字寄存器PSW组成。 图2.2 PSW寄存器各位的标志符号 表2.1 寄存器PSW各位的功能、标志符号与相应的位地址 PSW.0 P 奇偶标志 PSW.1 保留 PSW.2 OV 溢出标志 PSW.3 RS0 工作寄存器组选择 PSW.4 RS1 工作寄存器组选择 PSW.5 FO 用户标志 PSW.6 AC 辅助进位标志 PSW.7 CY 进位标志(又是C寄存器) 位地址 标志符号 功 能 2.2.2 控制器 2.3 存储器的组织结构 存储器的功能是存储信息(即程序与数据)。存储器是组成计算机的主要部件，目前所使用的存储器以半导体存储器为主。从功能上来划分，半导体存储器可分为两大类：即只读存储器(ROM)，和随机存储器(RAM)。 8051单片机的控制器由指令寄存器、指令译码器、堆栈指针SP、程序计数器PC、数据指针DPTR、RAM地址寄存器以及16位地址缓冲器等组成。 2.3.1 MCS-51单片机的存储器结构 图2.3 8051存储器配置图 2.3.2 程序存储器 程序是控制计算机运行的一系列命令。计算机能够识别并执行的命令是由代码“0”和“1”组成的一组机器指令。 2.3.3 数据存储器 单片机的数据存储器由可读可写的存储器RAM组成，最多可扩展到64KB，用于存储数据。 2.3.4 MCS-51单片机的内部数据存储器 MCS-51单片机的内部数据存储器由地址00H～FFH共有256个字节的地址空间组成，这256个字节的地址空间被分为两部分，其中内部数据RAM地址为00H～7FH(即0～127)。 图2.4 内部数据存储器地址空间 1. 内部数据RAM单元 内部数据RAM分为工作寄存器区、位寻址区、通用RAM区三个部分。 图2.5 RAM位地址(低128位在00H~7FH) (a)系统复位后，未改变SP初值时的堆栈操作(设(A)=0ABH) (b)系统复位后，改变SP初值为60H时的堆栈操作 图2.6 堆栈操作示例 2. 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器SFR的地址空间是80H～FFH。 表2.3 特殊功能寄存器的名称、符号与地址 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 B0H B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 P3 P3口 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 PX0 PT0 PX1 PT1 PS － － － B8H B8 B9 BA BB BC BD BE BF IP 中断优先级 控制 P － OV RS0 RS1 F0 AC C D0H D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 PSW 程序状态字 E0H E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 A 累加器 F0H F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 B B寄存器 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 字节 地址 位地址与位名称 符号 特殊功能 寄存器名称 2. 特殊功能寄存器 8CH TH0 定时/计数器0高字节 8DH TH1 定时/计数器1高字节 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 90H 90 91 92 93 94 95 96 97 P1 P1口 RI TI RB8 TB8 REN SM2 SM1 SM0 98H 98 99 9A 9B 9C 9D 9E 9F SCON 串行控制 99H SBUF 串行数据 缓冲器 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 A0H A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 P2 P2口 EX0 ET0 EX1 ET1