单片机原理及应用PPT电子教案-第二章 MCS-51的硬件结构.ppt

单片机原理及应用 主讲：覃业梅 中南林业科技大学涉外学院 MCS-51单片机的硬件结构 单片机实验仿真系统 MCS-51的引脚 CPU运算器 CPU控制器 程序计数器PC是一个16位的计数器，它存放的内容是下一条要执行的指令的地址。它的寻址范围为64K（即0000H～FFFFH）。 指令寄存器IR和指令译码器ID IR存放指令操作码 时钟电路与时序 （1）时钟周期 振荡频率 （2）机器周期 完成一个基本操作所需要的时间。 MCS-51每12个时钟周期为一个机器周期。 一个机器周期由6个状态，即S1～S6，每个状态分2拍：P1、P2。 （3）指令周期 执行一条指令所需的全部时间。MCS-51单片机的指令周期通常由1～4个机器周期组成。 CPU时序 复位操作与复位电路 RST引脚加大于2个机器周期的高电平 单片机复位后的工作状态 复位电路 存储器 1 程序存储器 程序存储器ROM用来存放程序、常数或表格等。 在8051中，片内外ROM统一编址,其存储空间分布如下： 片内有4KB的ROM存储单元，地址为0000H～0FFFH。 片外最多可扩至64KB的ROM，地址为0000H～FFFFH。 /EA=1时读片内，/EA=0时读片外。 8051单片机内部有4KB的掩膜ROM、8751单片机内部有4KB的EPROM，而8031内部没有程序存储器，必须外接程序存储器。 某些单元被固定用于各中断源的入口地址。 2 数据存储器 MCS-51系列单片机数据存储器分内部数据存储器（即片内RAM）、外部数据存储器（即片外RAM）和特殊功能寄存器（SFR）。 b、特殊功能寄存器SFR（又称专用寄存器） 这21个特殊功能寄存器详情见表2-2。 堆栈及堆栈指针SP （1）堆栈的概念 堆栈遵循“先进后出”的原则 堆栈就是在数据存储器中开辟一块区域（堆栈区），这块开辟的区域中一端是固定的，一端是活动的，数据进入堆栈区时只能从活动的一端进入，并且从活动的一端出来。我们把堆栈区活动端叫做栈顶，固定端叫栈底。 （2）堆栈指针SP SP是一个8位的特殊功能寄存器，它里面存放的是栈顶的地址。 将一个字节压入堆栈成为进栈，进栈前SP自动加1，使堆栈指针指向当前的栈顶位置，而进栈的字节就存放在栈顶的位置。 将一个字节从栈顶弹出称为出栈，出栈后SP自动减1。 c、位寻址空间 内RAM中的20H~2FH单元中128个位 SFR中可位寻址的有11个的88个位 见表2-3、2-4 d、外部数据存储器 外部数据存储器最多可扩至64KB。 存储器结构 并行I/O端口 P0——并行数据输入/出；数据总线，低8位地址总线 P1——并行数据输入/出 P2——并行数据输入/出；高8位地址总线 P3——并行数据输入/出；第二功能：控制 P0口只有在数据传送时芯片内外才接通，其余处于隔离状态 P1~P3都有上拉电阻，作输入口使用时，要向其先写入1，使输出驱动电路的FET截止。 * 中南林业科技大学涉外学院 第二章 MCS-51单片机的硬件结构 *Email:qinyemei@yeah.net 第二章 MCS-51的硬件结构 MCS-51单片机的基本组成 结构框图如下图所示，可以看出，在一块芯片上集成了一个微型计算机的主要部件，它包括以下几部分： 1个8位微处理器(CPU)。 1个时钟电路。 4KB程序存储器。 256B数据存储器。 2个16位定时/计数器。 64KB扩展总线控制电路。 4个8位并行I/O接口P0～P3。 1个全双工串行I/O接口。 5个中断源，其中包括2个优先级嵌套中断。 CPU SFR RAM ROM/EPROM P3 P2 P1 P0 串行口 定时/计数 中断 P1.0 … P1.7 P3.0 … P3.7 P0.0 … P0.7 P2.7 … P2.0 MCS-51 RST GND VCC XTAL2 XTAL1 EA ALE PSEN RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD P3的第二功能 EA=1时 片内 输出fosc/6 访问外部时锁存 PSEN 时 选通外部存储器 CPU 算术逻辑运算ALU 累加器A PSW是一个8位的特殊功能寄存器，它用于存放程序运行的状态信息。 PC只是CPU内部的一个跟踪指令地址的电路，所以PC是没有地址的，即不能对PC进行寻址。 思考计算 当振荡频率为12M时，一个机器周期是多少时间？ 因为：频率＝1／周期，周期＝1／频率 所以：振荡周期＝1／12（微秒） 又，1个机器周期是12个振荡周期， 所以，1个机器周期＝1