单片机第1章_BAK.ppt

第1章 MCS-51单片机的结构与原理 1.1 MCS-51单片机硬件结构及引脚 MCS-51系列单片机都是以Intel公司最早的典型产品8051为核心，增加了一定的功能部件后构成的，因此，本章以8051为主介绍MCS-51系列单片机 。 1.1.1 MCS-51单片机的内部结构 MCS-51单片机的组成： CPU（进行运算、控制） RAM（数据存储器） ROM（程序存储器） I/O接口（串行接口、并行接口） 定时器/计数器（T0、T1） 中断系统 内部总线 8051单片机的基本性能 （1）8位CPU。 （2）布尔代数处理器，具有位寻址能力。 （3）128B内部RAM数据存储器，21个专用寄存器。 （4）4KB内部掩膜ROM程序存储器。 （5）2个16位可编程二进制加1定时器/计数器。 （6）32个（4×8位）双向可独立寻址的I/O口。 （7）1个全双工UART（异步串行通信口）。 （8）5个中断源、两级中断优先级的中断控制器。 （9）时钟电路，外接晶振和电容可产生1.2MHz～12MHz的时钟频率。 （10）外部程序/数据存储器寻址空间均为64KB。 （11）111条指令，大部分为单字节指令。 （12）单一+5V电源供电，双列直插40引脚DIP封装。 组成：运算器、控制器。8051的CPU包含以下功能部件： （1）运算器 组成：ALU（Arithmetic Logic Unit）、A（Accumulator）、B、 PSW（Program Status Word）、TMP1和TMP2等。 功能：完成算术运算和逻辑运算。 （2）控制器 组成：PC（Program Counter）、IR（Instruction Register）、ID（Instruction Decoder）、SP、DPTR、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路。 功能：CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在IR中，ID对IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生执行本条指令所需的全部信号。 2. 存储器 （1）程序存储器 一般将只读存储器（ROM）用做程序存储器。可寻址空间为64KB，用于存放用户程序、数据和表格等信息。 （2）数据存储器 一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部分。 3．特殊功能寄存器（SFR） MCS-51有21个特殊功能寄存器（也称为专用寄存器）。 组成：算术运算寄存器、指针寄存器、I/O口锁存器、定时器/计数器、串行口、中断、状态、控制寄存器。 位置： SFR被离散地分布在内部RAM的80H～FFH地址单元中，共占据了128个存储单元，构成了SFR存储块（不包括PC） 。 位寻址状态：其字节地址可被8整除的SFR可位寻址。 特点：SFR反映了MCS-51单片机的运行状态。特殊功能寄存器分布如下表所示。 MCS-51单片机的堆栈地址向大的方向变化（与微机堆栈地址向小的方向变化相反）。压栈时先 (SP)+1 然后数据进栈；弹栈时数据先出栈 然后(SP)-1。 堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放在RAM区的靠后的位置。 系统复位后，SP初值为07H，实际应用中通常根据需要在主程序开始处对SP进行初始化，一般设置SP为60H。 设立堆栈的目的是用于数据的暂存，中断、子程序调用时断点和现场的保护与恢复。 （11）其他控制寄存器 除上述外，还有IP, IE, TCON, SCON和PCON等几个寄存器，主要用于中断、定时和串行口的控制。 4．I/O接口 I/O接口是MCS-51单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，用于信息传送过程中的速度匹配和增加它的负载驱动能力。 8051内部有4个8位并行接口P0, P1, P2, P3，有1个全双工的可编程串行I/O接口。 5．定时器/计数器 8051内部有两个16位可编程序的定时器/计数器，均为二进制加1计数器，分别命名为T0和T1。 T0和T1均有定时器和计数器两种工作模式。 在定时器模式下：T0和T1的计数脉冲是由单片机时钟脉冲经12分频后提供。 在计数器模式下：T0和T1的计数脉冲是从P3.4和P3.5引脚上输入。对T0和T1的控制由定时器方式选择寄存器TMOD和定时器控制寄存器TCON完成。