第2章单片机系统及内部结构课件.ppt

第2章 MCS-51 单片机的内部结构 2.1 单片机系列简介 2.2 MCS-51单片机内部结构及功能部件 2.3 MCS-51单片机内部功能部件 2.4 MCS-51单片机引脚及功能 2.5 MCS-51单片机存储器及存储空间 2.6 MCS-51单片机的工作时序 目前世界上单片机生产厂商很多, 如: Intel、 Motorola、 Philips、 NEC、 Atmel等公司, 其主流产品有几十个系列, 几百个品种。 尽管其各具特色, 名称各异, 但作为集CPU、 RAM、 ROM（或EPROM）、 I/O接口、 定时器/计数器、 中断系统为一体的单片机, 其原理大同小异。 现以Intel公司的系列产品为例, 说明各系列之间的区别。 Intel公司从其生产单片机开始, 发展到现在, 大体上可分为3大系列: MCS-48系列、 MCS-51系列、 MCS-96系列。 该3大系列的性能简介见表1―1。 MCS-51系列单片机是由8大部分组成的。 这8大部分是: (1)一个8位中央处理机CPU (2)4KB的片内程序只读存储器ROM或EPROM （8031无） (3)128个字节的片内数据存储器RAM。 (4)4个8位并行输入输出I/O接口: P0口、 P1口、 P2口、 P3口（共32个I/O口）, 用于并行输入或输出数据。 (5)1个串行I/O接口。 (6)2个16位定时器/计数器。 (7)具有5个中断源, 可编程为2个优先级的中断系统。 它可以接收外部中断申请, 定时器/计数器中断申请和串行口中断申请。 (8)18个特殊功能寄存器SFR。 2.3 MCS -51单片机内部功能部件中央处理器CPU 中央处理器是单片机内部的核心部件， 它决定了单片机的主要功能特性。 它由运算部件和控制部件两大部分组成。 一、 运算器 运算部件是以算术逻辑单元ALU为核心， 加上累加器A、 寄存器B、 暂存器TMP1和TMP2、 程序状态寄存器PSW及专门用于位操作的布尔处理机组成的， 它能实现数据的算术、逻辑运算， 位变量处理和数据传送操作。 CY AC F0 RS1 RS0 OV (F1) P F0（PSW.5）——由用户定义的标志位。 RS1（PSW.4）、 RS0（PSW.3）——工作寄存器组（区）选择位。 表 1.2 .1 RS1、 RS0与片内工作寄存器组的对应关系 （4）EA程序存储器选择 EA=0，单片机只访问外部程序存储器。对内部无程序存储器的单片机8031，EA必须要接地。 EA=1，单片机先访问内部程序存储器，若地址超过内部程序存储器的范围，单片机自动转为访问外部程序存储器。 对内部有程序存储器的单片机，EA应接高电平 复位电路与复位状态 1. 复位电路 通过某种方式， 使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。 MCS—51单片机在时钟电路工作以后, 在RST/VPD端持续给出2个机器周期的高电平就可以完成复位操作（一般复位正脉冲宽度大于10 ms）。 复位分为上电复位和外部复位两种方式。 2. 复位状态 MCS—51单片机复位后， 程序计数器PC和特殊功能寄存器复位的状态如表1―9所示。 复位不影响片内RAM存放的内容， 而ALE、 在复位期间将输出高电平。由表1―9可以看出: (1) （PC）=0000H 表示复位后程序的入口地址为0000H； (2)（PSW）=00H， 其中RS1(PSW.4)=0， RS0(PSW.3)=0， 表示复位后单片机选择工作寄存器0组； (3)（SP）=07H 表示复位后堆栈在片内RAM的08H单元处建立； (4) P0口～P3口锁存器为全1状态， 说明复位后这些并行接口可以直接作输入口， 无须向端口写1； (5) 定时器/计数器、 串行口、 中断系统等特殊功能寄存器复位后的状态对各功能部件工作状态的影响， 将在后续有关章节介绍。 普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻辑空间，统一编址。 MCS-51单片机存储器分类及配置 MCS—51单片机存储器的分类从物理结构上可分为: 片内、 片外程序存储器（8031和8032没有片内程序存储器）