第3章__MCS-51单片机结构.ppt

单片机内部结构 单片机的工作原理 80C51的存 储 器 输入/输出端口 CPU的时序和时钟电路 复位和复位电路 MCS-51系列单片机有多种型号的产品： 普通型（51子系列） 8051、8031、8751、89C51、89S51等。 增强型（52子系列） 8032、8052、8752、89C52、89S52等。 它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。 8031片内没有程序存储器 8051内部设有4KB的掩模ROM程序存储器 8751是将8051片内的ROM换成EPROM 89C51则换成4KB的闪速EEPROM 89S51结构同89C51，4KB的闪速EEPROM可在线编程 增强型的存储容量为普通型的一倍 本课以 8XX51 代表这一系列的单片机。 3.1.1 51系列单片机内部结构（如图1-1所示） 3.1.2 引脚功能及定义 各个引脚的功能说明如下。 Vss:接地端。 Vcc:电源端，接+5V。 XTAL1，XTAL2: 接外部晶体或外部时钟。 RST/VPP： ①复位信号输入。 ②接备用电源，当VCC掉电后，在低功耗条件下保持内部RAM中的数据。 ALE/PROG： ①ALE 地址锁存允许。 ALE输出脉冲的频率为振荡频率的1/6。 ②PROG 对8751单片机片内 EPROM 编程时，编程脉冲由该引脚引入。 PSEN ：程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信号。 EA/VPP： ① EA =0，单片机只访问外部程序存储器。 EA =1，单片机访问内部程序存储器。 ②在8751单片机片内EPROM编程期间，此引脚引入21V编程电源VPP。 P0.0～P0.7：P0口，数据/低八位地址复用总线端口。 P1.0～P1.7：P1口，静态通用端口。 P2.0～P2.7：P2口，高八位地址总线端口。 P3.0～P3.7：P3口，双功能静态端口。 3.2 单片机的工作原理 CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1. 运算器 1）算术/逻辑部件ALU 进行算术运算：加、减、乘、除、加1、减1、比较BCD码十进制调整等 逻辑运算：与、或、异或、求反、循环等逻辑操作 位操作：内部有布尔处理器，它以进位标志位C为位累加器，用来处理位操作。可对位置 “1”、对位清零 、位判断等。 操作结果的状态信息送至状态寄存PSW。 2） 暂存器 暂时存放进入运算器之前的数据及某些中间过程产生的信息。以避免破坏通用寄存器的内容。 B) 指令寄存器 8位寄存器，用于暂存指令，等待译码。 C) 指令译码器 将指令转变为执行指令所需的电信号。 2）时序部件 由时序电路和脉冲分配器组成。 3）操作控制部件 3.2.3单片机执行程序的过程 指令阶段任务 分析指令 执行指令 例：P40 3.3 80C51的 存 储 器 MCS-51的储存器结构与常见的微型计算机的配置方法不同,它将程序存储器和数据存储器分开,各有自己的寻址方式、控制信号和功能。 3.3.1 存储结构和地址空间 程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。 数据存储器存放程序运行中所需要的常数和变量。 从物理空间看,MCS-51有四个存储器地址空间： 片内数据存储器、片外数据存储器 片内程序存储器、片外程序存储器 MCS-51存储器物理结构见下图所示： 引脚 EA 的接法决定了程序储存器的0000～0FFFH 4KB地址范围是在单片机片内还是片外。 3.3.2 程序储存器 1）程序存储器的结构和地址分配 程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序和表格常数。程序储存器以程序计数器 PC 作为地址指针，通过16位地址总线，可寻址的地址空间为64KB。 在8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地址空间的4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序储存器），而在8031片内，则无内部程序储存器，必须外部扩展EPROM。MCS-51单片机中64KB内、外程序储存器的地址是统一编排的。 8031单片机无内部程序存储器，地址从0000H～FFFFH都是外部程序存储空间。 应始终接地， 对于内部有ROM的单片机（51、52系列） ， 引脚接高电平，使程序从内部ROM开始执行。当PC值超出内部ROM的容量时，会自动转向外部程序存储器空间。外部程