2.1MCS-51单片机内部结构.ppt

* 第 2 章 单片机的硬件结构和原理 第2章 MCS-51单片机结构与时序 2.1 MCS -51单片机内部结构 2.2 MCS－51单片机的引脚功能 2.3 MCS－51单片机工作方式 2.4 MCS－51单片机的时序 2.1 MCS - 51单片机的内部结构 2.1.1 CPU结构 1. 运算器 －算数逻辑部件ALU CPU由运算器（ALU）、控制器（定时控制部件等）和专用寄存器组三部分电路构成。 功能： 算数、逻辑运算 数据传送、移位、判断和程序转移 组成： 一个加法器 暂存器TMP1、TMP2 布尔处理器 2 控制器－－定时控制部件 时钟电路 （a） 内部时钟电路； （b） 外部振荡源 3 专用寄存器组 用于指示当前要执行指令的内存地址、存放的操作数和指示指令执行后的状态。是任何CPU都必不可少的组成部件。主要包括： 程序计数器PC 累加器A 程序状态字PSW 堆栈指示器SP（堆栈指针） 数据指针DPTR 通用寄存器B 1）程序计数器PC（Program Counter） PC用于存放CPU下一条要执行的指令地址, 是一个 16 位的专用寄存器, 可寻址范围是0000H~0FFFFH共 64 K.。 程序中的每条指令存放在ROM区的某一单元, 并都有自己的存放地址。 CPU 要执行哪条指令时, 就把该条指令所在的单元的地址送上地址总线。 在顺序执行程序中, 当PC的内容被送到地址总线后, 会自动加 1, 即(PC)← (PC)+1, 又指向CPU 下一条要执行的指令地址。 2) 累加器A（Accumulator） 又记为ACC，8位寄存器，用于存放操作数或运算结果。是利用率非常高的一个重要寄存器。 3) 通用寄存器B 是专门为乘法和除法设置的寄存器，8位寄存器。 表 2.2 RS1、 RS0对工作寄存器的选择 R0~R7 18H~1FH 3组 1 1 R0~R7 10H~17H 2组 0 1 R0~R7 08H~0FH 1组 1 0 R0~R7 00H~07H 0组 0 0 通用寄存器名称 片内PAM地址 寄存器组 RS0 RS1 P … OV RS0 RS1 F0 AC Cy D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW 4) 程序状态字PSW 5) 堆栈指针SP（Stack Pointer） 堆栈操作是在内存RAM区专门开辟出来的按照“先进后出”原则进行数据存取的一种工作方式, 主要用于子程序调用及返回和中断处理断点的保护及返回, 它在完成子程序嵌套和多重中断处理中是必不可少的。为保证逐级正确返回, 进入栈区的“断点”数据应遵循“先进后出”的原则。SP用来指示堆栈所处的位置, 在进行操作之前, 先用指令给SP赋值, 以规定栈区在RAM区的起始地址（栈底层）。当数据推入栈区后, SP的值也自动随之变化。MCS - 51 系统复位后, SP初始化为07H。 6) 数据指针寄存器DPTR 数据指针DPTR是一个 16 位的专用寄存器, 其高位字节寄存器用DPH表示,低位字节寄存器用DPL表示。既可作为一个 16 位寄存器DPTR来处理, 也可作为两个独立的 8 位寄存器DPH和DPL来处理。  DPTR 主要用来存放 16 位地址, 当对 64 KB外部数据存储器空间寻址时, 作为间址寄存器用。在访问程序存储器时, 用作基址寄存器。 2.1.2 存储器结构 图 2.4 MCS - 51 单片机的存储器结构 1. 程序存储器 对于8051来说, 程序存储器（ROM）的内部地址为 0000H~0FFFH, 共 4 KB; 外部地址为 1000H~FFFFH, 共 60 KB。 当程序计数器由内部 0FFFH执行到外部 1000H 时, 会自动跳转。对于 8751 来说, 内部有 4 KB的EPROM, 将它作为内部程序存储器; 8031 内部无程序存储器, 必须外接程序存储器。  8031 最多可外扩 64 KB程序存储器, 其中 6 个单元地址具有特殊用途, 是保留给系统使用的。0000H是系统的启动地址, 一般在该单元中存放一条绝对跳转指令。0003H、000BH、 000BH、001BH和 0023H对应 5 种中断源的中断服务入口地址。 2. 内部数据存储器