单片机原理及应用 第二章 基本结构与工作原理_图文.pptVIP

单片机原理及应用 北京化工大学 信息科学与技术学院 主讲教师：林伟国 E-mail: linwg@mail.buct.edu,cn 第二章 MCS-51单片机系统结构 第一节  MCS-51单片机的硬件结构 主要功能部件 8位CPU 片内4KB程序存储器 片内128B数据存储器 二十多个SFR 四个可编程并行I/O口 全双工串行I/O口 2个16位定时/计数器 5个中断源，2个优先级 第二节 8051单片微机的引脚功能 1、主电源引脚 VCC —（40脚）：电源，+5V VSS — （20脚）：电路地电平 3、控制、选通或电源复用引脚 RST/VPD（9脚）： RST为Reset（复位）信号输入端。 VPD是备用电源输入端。 ALE/PROG（30脚）： ALE，允许地址锁存信号输出。 PROG，编程脉冲输入端。 PSEN（29脚）： 访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。 EA/VPP（31脚）： EA，访问内部或外部程序存储器选择信号。高电平，访问内部程序存储器。 VPP，片内EPROM（8751）编程电压输入端。 4、多功能I/O口引脚 P0口（32~39脚）： 8位双向并行I/O端口。 低8位地址总线和数据总线复用。 可带8个LSTTL负载 P1口 （1~8脚）： 8位准双向并行I/O端口 可带4个LSTTL负载 P2口（21~28脚）： 8位准双向并行I/O端口 高8位地址总线 可带4个LSTTL负载 P3口（10~17脚）： 8位准双向并行I/O端口 特殊第二功能 P3.0----RXD：串行数据接收端 P3.1----TXD：串行数据发送端 P3.2----INT0：外部中断0请求端 P3.3----INT1：外部中断1请求端 P3.4----T0：定时/计数器0外部事件计数输入端 P3.5----T1：定时/计数器1外部事件计数输入端 P3.6----WR：外部数据存储器写选通 P3.7----RD：外部数据存储器读选通 第三节 中央处理器CPU 由运算部件和控制部件组成 作用是读入及分析指令，控制各个部件进行指定的操作 主要部件： 算术/逻辑运算部件ALU 布尔处理器 定时/控制部件 寄存器 一、算术/逻辑运算部件ALU 功能：实现数据的算术/逻辑运算、位变量处理和数据传送等操作 二、专用寄存器 累加器A：运算时的暂存寄存器 寄存器B：一般用于乘、除指令，与A配合使用，存放第二操作数 程序状态字寄存器PSW：8位寄存器，相当于8086的FLAGS。用于寄存当前指令执行后的状态。 格式： 7 6 5 4 3 2 1 0 Cy AC F0 RS1 RS0 OV — P PSW各位的定义 Cy：高位进位标志位 有进位或借位时，Cy=1；否则，Cy=0 用作位累加器，用“C”表示 AC：辅助进位标志 低4位向高4位有进位或借位时，AC=1；否则，AC=0 常用于BCD码调整 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 OV：溢出标志位 P：奇偶校验标志位 根据累加器A中1的个数由硬件置位或清除 奇数个1，P=1；否则，P=0 PSW?1：保留位，无定义 三、时钟电路及时序脉冲 1）内部时钟方式 2）外部时钟方式 3）CPU的时序 振荡周期 即时钟周期，由晶振主频率决定，为其倒数 机器周期 单片机完成一个基本操作的时间 一个机器周期包括12个振荡周期，分为6个状态，S1~S6；每个状态包含两个振荡周期，P1和P2。因此，MCS-51的时序可表示为S1P1，S1P2，……，S6P1，S6P2 指令周期 一条指令的执行时间 一般为1~2个机器周期，乘除指令为4个机器周期 设晶振主频率为12MHZ 振荡周期为1/12μs，机器周期为1μs， 指令周期为1μs、2μs、4μs 第四节 复位电路 二、复位电路1、上电复位电路 复位引脚电压曲线 第五节 MCS-51存储器 一、概述 MCS-51存储器为哈佛结构，即程序存储器与数据存储器分开编址 4个物理空间：内、外程序存储器，内、外数据存储器 3个逻辑空间： 64KB程序存储器，编址为0000H~FFFFH 64KB外部数据存储器，编址为0000~FFFFH 256B内部数据存储器，编址为00H~FFH 二、MCS-51存储器结构 保留单元，用于特定程序段 0000H~0002H：程序的起始，一般存放一条绝对跳转指令 例：LJMP 0050H 0003H~002AH：5个中断服务程序 0003H 外部中断0 000BH 定时器0溢出中断 0013H 外部中断1 001BH