第二章单片机硬件结构.ppt

第二章 微型计算机结构 2-1 微型计算机功能部件 介绍微型计算机结构和工作原理 2-1 微型计算机功能部件 2-1-1 中央处理器 CPU (一) 运算器 2．寄存器组 1)工作寄存器(通用寄存器) 用来暂存ALU待处理的数据和中间结果。 (二) 控制器 1.指令部件： 读取程序指令、指令译码、修改程序指针。 (二) 控制器 CPU执行程序的简要过程： 1)PC给出当前指令的存储地址。 2-1-2 存储器与读写操作 位 b (bit)：一个二进制位，信息最小单位。 字节 B (Byte)：8位为一个字节。 字长 W (Word Length)：一个字包含的二进制位数。 (三)存储器读写操作 存储器读： CPU从存储器中取出信息。 存储器写： CPU将信息存入存储器。 (四) 半导体存储器 RAM：随机读写存储器。 能方便读出和改写信息，但失电后信息将不复存在。RAM常用作数据存储器，暂存各种现场数据、运算结果和正在调试的程序。 2-1-3 I/O接口 I/O接口是联系微型计算机与外部设备的桥梁。每一台外部设备必须通过I/O接口与计算机连接。 2-2 微型计算机的结构特点 微型计算机总线的主要信号线： (二) 数据总线 DB 双向三态。传送程序和数据的二进制代码。 数据总线宽度一般与微型机的字长相同。 2-2-2 单片机的结构特点 2-3 微型计算机软件 （二）汇编语言 与机器语言指令一一对应的英文单词缩写，称为指令助记符。汇编语言编写的程序称为汇编语言程序。 MCS-51两个寄存器相加汇编语言指令：ADD A，R0 不同计算机语言的应用 源程序通过编译得到机器能执行的目标程序。 2-4 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 2-4-2 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。 (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。 复位时，PC=0000H。 (二) MCS-51时钟及时序 时钟频率范围要求在1.2MHz～12MHz之间。 1．内部时钟方式：内部一个高增益反相放大器与片外石英晶体或陶瓷谐振器构成了一个自激振荡器。 晶体振荡器的振荡频率决定单片机的时钟频率。 2-4-3 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以上高电平脉冲，单片机复位。 VPD使用后备电源，可实现掉电保护。 2-4-4 MCS-51存储器配置 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。 哈佛结构：程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间，分开编址。 2-4-4 MCS-51存储器配置 (一)程序存储器 64KB 程序存储器空间 EA不同电平，选择片内或片外低位存储单元 (二)数据存储器 2. 256B片内数据存储器 1)片内RAM 工作寄存器区： 字节地址：00H～1FH 位寻址区： 字节地址：20H～2FH 位地址为：00H～7FH 数据缓冲区/堆栈区： 字节地址：00H～7FH 一般使用30H～7FH (二)数据存储器 2. 256B数据存储器空间 2)特殊功能寄存器SFR 占用字节地址：80H～FFH 位寻址寄存器： 其字节地址可被8整除。 专用寄存器： A、B、PSW、DPTR、SP I/O接口寄存器： P0、P1、P2、P3、SBUF、TMOD、TCON、SCON … * * 2-1 微型计算机功能部件 2-2 微型计算机结构特点 2-3