单片机的内部结构及其工作原理介绍精要.ppt

§2-1 MCS-51单片机内部结构及引脚 MCS-51单片机硬件结构 1、8051单片机的基本组成 中央处理器CPU：8位，运算和控制功能 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。 串行口：一个全双工串行口。 中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个） 时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ 2、MCS-51单片机信号引脚简介 P3口线的第二功能 3、时钟电路与复位电路 (1)时钟振荡电路 时钟周期 ,T:时序中最小的时间单位.其值由外接晶体或外输入时钟来决定，其值为石英振荡器频率的倒数。 例如:在单片机外接1MHZ的晶体,则单片机的系统时钟的频率为1M, 时钟周期为1us. 机器周期:完成特定功能所需要的时间,在MCS-51单片机中机器周期由12个时钟周期构成,并分为6个状态(S1-S6),每个状态又分为P1和P2两拍.这样一个机器周期的12个震荡周期可以表示为: S1P1,S1P2,S2P1,S2P2,S3P1,S3P2 … S6P1,S6P2 将12个震荡周期用6个状态和2拍来替代。 指令周期:这是时序图中最大的时间单位,既执行一条指令所需要的时间.在MCS-51系统中,不同的指令它所包含的机器周期数不同.它们分别是: 1,单机器周期指令; 2,双机器周期指令; 3,四机器周期指令 我们知道:一个机器周期包含了12个震荡周期.如果我们使用一个12M的晶体震荡器,那么: 一个机器周期为1us, 两个机器周期为2us, 四个机器周期为4us. 可见一条指令的运算速度与它所包含的机器周期数有关.机器周期数越少,执行的速度就越快.在MCS-51单片机的指令系统中,除了乘、除法指令为四个机器周期外,其余都是单周期和双周期指令. (2)复位电路 2-2存储器配置 (1)程序存储器 (2)数据存储器 程序状态字PSW: 8位寄存器. 表征程序执行的状态信息。 CY (PSW.7)进位标志: 在加减法运算中,累加器A的最高位A7有进位,则CY=1,否则CY=0.同理,在减法运算中,如果A7有借位,则CY=1.因此CY往往作为无符号数运算是否有溢出的标志。 AC(PSW.6):辅助进位位: 用来判断加减法运算时,低四位是否向高四位进位或借位(既A3的进位或借位).往往用来判断压缩的BCD码的运算处理. F0(PSW.5) 用户标志位: 完全由用户来定义和使用。 RS1,RS0工作寄存器区选择位:确定工作寄存器R0-R7在哪个区中. 单片机在上电或复位后RS1、RS0=00。当需要人为的修改RS1,RS0的值来改变工作寄存器区的位置。 0 0 ： 0区 R0 ~ R7 0 1 ： 1区 R0 ~ R7 1 0 ： 2区 R0 ~ R7 1 1 ： 3区 R0 ~ R7 OV(PSW.2) 溢出标志位: 判断有符号数(补码)加减法运算时是否有溢出. OV的结果可以用一个算法来表示: OV=CP异或CS 其中:CP为A7的进位,CS为A6的进位OV=1表明有溢出。 P(PSW.0)奇偶标志位: 用来标志累加器A中运算后1的个数。 当P=1时,表明A中1的个数为奇数个,反之为偶数个。 【举例】：有两个数0FH和F8H，试将两数相加 MOV A，#0FH ；将立即数0f h 送累加器A ADD A，#0F8H ；A的内容与立即数0f8h相加，结果送A 0000 1111 运算结果：A=07H，CY=1（既CP=1）， + 1111 1000