第1章+++单片机基础知识解读.ppt

单片机原理及应用 第一章 单片机基础知识 目的要求： 1、掌握89C51的主要功能结构 2、掌握89C51 片内程序存储器的容量与地址分布，CPU访问时与引脚EA电平的关系。 3、掌握89C51片内数据存储器RAM的容量与地址分布及三个功能区的划分。 4、掌握89C51专用寄存器SFR的功能与地址分布。 5、掌握程序计数器PC及SFR中A、B、PSW、SP、DPTR的功能。 1.1 概述 微型计算机与单片机 89C51单片机的结构特点 1.1.1 微型计算机与单片机 一台计算机由CPU、程序存储器、数据存储器、输入/输出设备等部分组成，这些部分被分成若干块芯片，安装在一个称为主板的印刷线路板上；而在单片机上这些部分集成在一块电路芯片内称之为单片机或微控制器。 1.1.2 89C51单片机的结构特点 1、程序存储器和数据存储器在空间上分开,并使用不同的寻址方式和地址指针。允许用户在片外扩展存储器。 2、引出线都设计为多功能型。每条引出线在某一时刻起什么作用，由指令和机器状态决定。 3、有21个特殊功能寄存器SFR。 4、有一个全双工的串行接口，在程序的控制下，串行口能工作于四种工作方式。 5、有一个能进行独立操作的位处理器，它有自己的累加器以及可寻址的RAM、特殊功能存储器和I/O口，并设有专门的按位操作的指令。 1.2 MCS-51与 89C51的比较 Intel公司的MCS-51 和ATMEL公司的89系列单片机是目前市场上性价比较好的流行品种。由表1-1可比较其性能的差异。 1.3 89C51内部结构及功能部件 1.3.1 89C51内部结构 89C51内部结构框图如图1.1所示。 图1.1 89C51单片机的系统结构框图 1.3.2 89C51的功能部件 由图1.1可以看出，单片机内部主要包含下列几个部件： u?????? 一个8位CPU； u?????? 一个时钟电路； u?????? 4Kbyte程序存储器； u?????? 128byte数据存储器； u? 21个专用寄存器； u?????? 两个16位定时/计数器； u?????? 64Kbyte扩展总线控制电路； u?????? 四个8-bit并行I/O端口； u?????? 一个可编程串行接口； u? 五个中断源，其中包括两个优先级嵌套中断 。 1.4 CPU微处理器 CPU微处理器 CPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器两部分电路组成。 （1）运算器电路 运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。 （2）控制器电路 控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。 1、 程序计数器PC 在物理上是独立的，不属于专用计数器，寻址范围0000H—0FFFFH（64K），具有以下三个功能： （1）复位功能：复位时为0000H （2）计数功能：CPU取指令时，总是以PC内的内容作地址，从ROM中取指令，然后PC加1。 （3）直接置位功能：程序跳转时，将地址赋予PC。 2 、 累加器ACC 累加器为8位寄存器，是程序中最常用的专用寄存器，在指令系统中累加器的助记符为A。大部分单字节操作数指令的操作取自累加器，很多双字节操作数指令的一个操作数也取自累加器。加、减、乘和除等算术运算指令的运算结果都存放在累加器A或AB寄存器中，在变址寻址方式中累加器被作为变址寄存器使用。 3 、 B寄存器 B寄存器为8位寄存器，主要用于乘、除指令中。乘法指令的两个操作数分别取自累加器A和寄存器B，其中B为乘数，乘法结果的高8位存放于寄存器B中。除法指令中，被除数取自A，除数取自B，除法的结果商数存放于A，余数存放于B中。在其它指令中，B寄存器也可作为一般的数据单元来使用。 4 、程序状态字PSW 程序状态字是一个8位寄存器，它包含程序的状态信息。在状态字中，有些位状态是根据指令执行结果，由硬件自动完成设置的，而有些状态位则必须通过软件方法设定。PSW中的每个状态位都可由软件读出，PSW的各位定义如表1.1。 表1.1