第二章 MCS-51 单片机单片机硬件结构.ppt

第二章 AT89C51单片机内的硬件结构;2.1 AT89C51单片机的硬件结构 ;;各功能部件说明： ; MCS-51 CPU中的位处理器，是一个完整的1位微计算机，它有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。这个1位机在开关决策、逻辑电路仿真 、工业控制方面很有效；而8位机在数据采集、运算处理有优势。二者相辅相成，是单片机技术上的1个突破。 ;2.2 MCS-51的引脚 ;3.I/O口引脚： P0、P1、P2、P3为4个8位I/O口的外部引脚.;2.2.1 电源及时钟引脚 ;?XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端，在单片机内部，接至内部反相放大器的输出端。当采用外接晶体振荡器时，该引脚接收振荡器的信号。 ;内部时钟方式;机器周期、指令周期与指令时序;机器周期、指令周期与指令时序;指令周期：;2.2.2 控制引脚 ;ALE引脚输出为地址锁存允许信号,当单片机上电工作 后,ALE引脚不断输出正脉冲信号.;PROG为本引脚的第二功能,对于EPROM型 单片机（8751），在EPROM编程期间，此引脚用来输入编程脉冲。; ; EA :内外程序存储器选择控制端。 输入高电平，CPU访问内部程序存储器(4K)。PC值超过0FFFH时，将自动执行片外程序存储器的程序。 输入低电平，CPU仅访问片外程序存储器。 注意：对于8031来说此脚必须接地。 ;2.2.3 I/O口引脚 ;2.3 MCS-51 的CPU ;1) ALU; 增加不经过累加器A的传送指令，既可以加快数据的传送速度，同时又可减少“瓶颈”现象的发生。 ; 是为执行乘法和除法操作设置的，在不执行乘法、除法操作的情况下，可作普通寄存器使用。 乘法：A、B存放乘数和被乘数，乘积存放 在BA寄存器对中。 除法: 被除数取自A,除数取自B，商存放在A,余数存放于B。 ; ;1)Cy:;曝藏旨凰衰帜谆钠喀农涤狰弹烹壤禹膛颠整亡弯祭景勾沃硕疵浚虱马蜗崖第二章 MCS-51 单片机单片机硬件结构第二章 MCS-51 单片机单片机硬件结构;OV（PSW.2）溢出标志位:当执行算术指令时，由硬件置1或清0，以指示是否溢出。 P（PSW.0）奇偶标志位:每个指令周期都由硬件来置位或清除，以表示累加器A中值为1的位数的奇偶数。 P=1，则A中1的个数为奇数。 P=0，则A中1的个数为偶数。 此标志位对串行口通讯中的数据传输有的意义，常用奇偶检验的方法来检验数据传输的可靠性。 ;2.3.2 控制器 ;指令部件介绍 ;程序计数器的基本工作方式： （1）顺序执行时，PC自动加1。 （2）执行转移指令时，PC被置入新值，从而使程序流向改变。 （3）执行子程序调用或响应中断时，单片机自动完成下列操作： ① PC的现行值（断点值），自动压入堆栈。 ② 将子程序入口地址或中断向量的地址送入PC,程序改变流向，转向执行子程序或中断服务程序。执行完毕后，遇到RET或RETI时，将堆栈中保存的断点值弹到PC中，程序又返回到断点处继续执行未完成的部分。;指令寄存器IR IR: 存放指令操作码。 ;CPU时序及时钟电路 ;1.??? 时钟周期(振荡周期) 时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。它定义为时钟脉冲频率的倒数。在80C51单片机中将一个时钟周期定义为1个节拍。 即 TOSC = 1/f OSC 若 f OSC= 1 MHz, TOSC = 1μS 对于8051单片机而言，时钟频率范围是1.2～12 MHz。 ;2. 机器周期 一条指令的指令过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项基本操作，例如取指令、读存储器、写存储器等，我们将CPU完成这每一个基本操作所需的时间定义为机器周期。 每个机器周期（12个振荡周期）由6个状态周期组成，即S1、S2、……S6，而每个状态周期由两个时相P1,P2组成（即为2个主振振荡周期）。所以一个机器周期可依次表示为S1P1、S1P2、S2P1、S2P2……S6P1、S6P2。 ;从上图可以看到，一个机器周期中通常出现两次ALE信号，即从ROM中取两次操作码，读入指令寄存器，指令周期的执行开始于S1P1时刻，而总是结束于S6P2时刻 。 提示：访问片外数据存储器（MOVX）时，将会丢失1个ALE脉冲。 ;3.???指令周期 定义：执行一条指令所需的时间。 MCS-51的指令周期一般只有1～2个机器周期，只有乘、 除两条指令占4个机器周期。当用12MHz晶体作主振频率时，执行一条指令的时间，也就是一个指令周期为1us、2us及4us。