华东交通大学 单片机微机原理及应用基础教程第2章 51单片机硬件基础.pptx

2.1 80C51单片机概述 2.2 中央处理器CPU 2.3 存储器 2.4 并行I/O接口 2.5 80C51的工作方式 ; 2.1 80C51单片机概述;MCS-51系列单片机硬件配置;中央处理器CPU（8位） 128B片内RAM区 4KB的片内ROM 特殊功能寄存器（SFR）区 4个并行I/O接口P0~P3 1个全双工串行I/O接口 2个16位定时/计数器T0、T1 中断系统;;1. 电源类引脚 VCC(40脚)：芯片工作电源的输入端，接+5V。 Vss (20脚)：电源接地端。 2. 时钟振荡电路引脚 XTAL1(19脚)和XTAL2(18脚)：这两个引脚与单片机内部时钟电路相连，两引脚的外接电路有两种。;3. 控制类引脚 ALE/PROG(30脚)： ALE为地址锁存允许信号输出端。 PSEN(29脚)：外部程序存储器ROM的读选通信号输出端。 EA/Vpp(31脚)：EA为访问内外部程序存储器控制信号。 当EA＝0时，对ROM的访问限定在外部程序存储器； 当EA＝1时，对ROM的访问先从内部4KB开始，当地址范围 超出4KB时自动切换到外部进行访问。;3. 控制类引脚 RST/VPD(9脚)：RST为复位信号输入端。;3. 控制类引脚;4. 并行I/O端口 P0口(32-39脚)： 分时提供低8位地址，并用作8位双向数据总线。 P1口(1-8脚)： 是一个带内部提升电阻的8位准双向I/O。 P2口(21-28脚)： 是一个带内部提升电阻的8位准双向I/O口。在访问外部存储器时，提供高8位地址。 P3口(10-17脚)： 是一个带内部提升电阻的8位准双向I/O口。在系统中这8个引脚都有各自的第二功能;P3口第二功能表;MCS-51单片机三总线构成;2.2.1 运算部件;2.2.1 运算部件;CY(Psw.7)：进位标志位 AC(Psw.6)：辅助进位标志位 F0(Psw.5)：用户定义的标志位 RS1和RS0(Psw.4,Psw.3)：工作寄存器组选择位 OV (PSW.2): 溢出标志位 PSW.1：未定义 P (PSW.0)：奇偶检验位 ;工作寄存器组的选择;布尔处理系统 ; 控制部件相当于单片机的神经中枢，作用是发出CPU时序，对指令进行译码，并且在规定时刻发出指令执行所需的各种内部和外部控制信号，使单片机各部分协调工作，完成指令所规定的操作。 控制部件由程序计数器PC、数据指针DPTR、堆栈指针SP、指令寄存器、指令译码器、地址寄存器、时钟电路、定时控制逻辑电路等组成。;程序计数器PC(Program Counter) PC是一个16位的指针，用于存放即将要执行的指令所在单元的地址。CPU将PC的内容送至地址总线，从指定的程序存储器单元中取出指令送到CPU内部进行译码和执行。 数据指针DPTR(Data Pointer) DPTR是一个16位的地址寄存器。DPTR既可以用于寻址外部数据存储器单元、外部I/O端口的内容，也可以用于寻址程序存储器单元内的表格常数。 堆栈指针SP(Stack Pointer) SP是一个8位的寄存器，用于寄存堆栈的栈顶单元地址。SP指针总是指向栈顶。;指令寄存器、指令译码器、定时控制逻辑电路 指令从程序存储器取出送到CPU的指令寄存器存放，在执行的整个过程，该指令一直保存在指令寄存器中。指令包含操作码和操作数两部分。 操作数送往地址形成电路，形成操作对象实际的地址。 操作码送往指令译码器，经译码分析形成各种逻辑电平信号。这些电平信号与外部时钟脉冲在CPU定时控制逻辑电路中组合，输出各种按一定时间节拍变化的电平和脉冲，即控制信号，用于控制指令规定的各种操作正确执行。;CPU时钟源 51单片机均有片内振荡器和时钟电路，并以此作为CPU的时钟源。这种时钟源是用来产生单片机工作所需要的时钟信号。振荡器和时钟电路一旦确定，CPU的时钟频率也就确定了。 CPU时序 CPU时序又称指令时序，即指令执行过程中，其所有微操作对应的各控制信号（脉冲）在时间上的相互关系。分析指令时序首先应明确4个有关的时序单位。;时序单位;3）机器周期;振荡周期=1/12 (μs) 状态周期=1/6 (μs) 机器周期=1 (μs) 指令周期=1～4 (μs); 2.3 存储器;字节(Byte) ;1）这三者的本质都是二进制数字，或者说都是一串由“0”和“1”组成的序列。 2）指令是由单片机芯片的设计者规定的一种数字，它与我们常用的指令助记符