〈新〉第二章 MCS-51单片机的硬件结构.ppt

第二章 MCS-51单片机硬件结构 2.1 MCS-51单片机硬件结构 硬件配置基本配置： 1. 8位CPU 2. 片内ROM/EPROM、RAM 3. 片内并行 I/O接口 4. 片内16位定时器/计数器 5. 片内中断处理系统 6. 片内全双工串行I/O口 MCS-51单片机内部结构 2.2 MCS-51 CPU (一) CPU内部结构 1．算术逻辑运算单元ALU (8位) +、–、×、÷算术运算，与、或、非、异或 逻辑运算、循环移位、位处理。 (3)寄存器B(8位) 与A累加器配合执行乘、除运算。也可用作通用寄存器。 (4)程序状态字PSW(8位) 存放ALU运算过程的标志状态 Cy AC F0 RS1 RS0 OV — P (5)数据指针DPTR(16位) 存放片外存储器地址，作为片外存储器的指针。可分成两个8位寄存器DPH、DPL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。 (PSW.4:PSW.3) RS1:RS2=00时：区0（选择内部RAM地址00H~07H) RS1:RS2=01时：区1（选择内部RAM地址08H~0FH) RS1:RS2=10时：区2（选择内部RAM地址10H~17H) RS1:RS2=11时：区3（选择内部RAM地址18H~1FH) (6)堆栈指针SP(8位) (7)程序计数器PC(16位) CPU总是按PC的指示读取程序。PC可自动加1。因此CPU执行程序一般是顺序方式。当发生转移、子程序调用、中断和复位等操作，PC被强制改写，程序执行顺序也发生改变。访问范围：0000~0FFFFH。 复位时，PC=0000H。 2.3 MCS－51的引脚功能 MCS-51系列单片机均兼容，只是功能略有差异。 封装：双列直插（DIP）（大多数） 方形：PLCC 扁平封装：QFP 2.3 MCS51的引脚功能 按功能分，可分为三各部分: 电源及时钟引脚： Vcc, Vss; XTAL1, XTAL2。 控制引脚： PSEN、ALE、EA、RST、RD 、WR 。 I/O口引脚： P0，P1，P2 ，P3等 MCS-51单片机引脚 1．I/O口线功能 4个8位并行 I/O 接口引脚 P0.0～P0.7 、P1.0～P1.7 、P2.0～P2.7和 P3.0～P3.7 2．控制线 RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。 输入10ms以上（两个机器周期以上）高电平脉冲，单片机复位。 VPD使用后备电源，可实现掉电保护（以保持内部RAM的数据）。 2.4 MCS－51存储器的结构 一、微机的存贮器结构分类 普林斯顿结构和哈佛结构 普林斯顿结构 微机只有一个地址空间，ROM和RAM可以随意安排在这一地址范围内不同的空间，即ROM和RAM的地址同在一个队列里分配不同的地址空间。CPU访问存储器时，一个地址对应唯一的存储器单元，可以是ROM也可以是RAM，并用同类访问指令。 哈佛结构 哈佛结构 程序存储器和数据存储器分开的结构形式； 8051的存储器在物理结构上采用哈佛结构； 分为相互独立的程序存储器空间和数据存储器空间； MCS－51共有四个存储空间： 片内程序存储器空间 片外程序存储器空间 片内数据存储器空间 片外数据存储器空间 二、MCS－51存储器的结构 从用户使用的角度，8051存储器地址空间分为三类： ①程序存储器地址： 片内、片外统一编址0000H—FFFFH 64K字节的(用16位地址) ； ②数据存储器： 64K字节片外部地址空间， 地址也从0000H—FFFFH(用16位地址)； ③ 128（256）字节片内 数据存储器地址空间 地址: 00H—7FH(FFH ) (用8位地址)。 MCS-51存储器配置 8051CPU区分RAM的方法 上述三个存储空间地址是重迭的，如何区别这三个不同的逻辑空间呢? 1、 8051的指令系统设计了不同的数据传送指令符号： 访问片内、片外ROM指令用MOVC， 访问片外RAM指令用MOVX， 访问片内RAM指令用MOV。 2、控制信号不同： 访问片内、片外ROM时，PSEN信号有效， 访问片外RAM时，RD或WR信号有效。 3、存储空间相互独立 1、程序存储器地址空间 程序存储器用