51入门,51单片机内部结构.ppt

第二章 单片机内部结构 本章重点： 2.1 单片机硬件资源 2.2.1.运算器 2.2 微处理器的组成 2.2.2.控制器 主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、堆栈指针SP、数据指针DPTR、时钟发生器及定时控制逻辑等组成。控制器用以控制计算机各部分协调工作的部件，控制指令的读取、译码/分析和执行。 程序计数器（Program Counter简称PC），是一个16位的有自动加1功能的计数器。PC没有地址，是不可寻址的，因此用户不能对它进行读写。16位PC中的内容总是CPU将要执行的那条指令所存放的存储单元的首地址。 在单片机复位时，PC中的内容为0000H，指向第1条要执行的指令的首地址，在CPU从存储单元取指令的过程中，每取1个字节的内容，程序计数器PC就自动加1，在取完这条指令后，PC中的内容就是下一条要执行的指令所存放的存储单元的首地址。 在实际应用中，有时CPU还要执行程序的转移、子程序的调用和中断响应等操作，那时PC中的内容不再是上述情况中简单的加1，而是根据不同的情况自动地被置入或修改成新的目的地址，从而改变程序的执行顺序。PC不属于特殊功能寄存器。 2.3 单片机管脚说明 51单片机有40个管脚，其中32根IO、2根时钟信号线、2根电源线、4根控制线，管脚定义如图所示： 2.3.1 输入输出端口 P0~P3：4个8位双向输入输出端口，每个端口都有锁存器、输出 驱动器和输入缓冲器。4个端口都可以做输入输出口使用，其中，P0 和P2通常用于对外部存储器的访问。在这种方式下，把P0口作为地 址/数据总线使用，分时输出外部存储器的地址和传送8位数据。当 扩充外部存储器的地址为16位时，P2口作为地址总线的高8位地址使 用。P3口是一个多功能的端口， P3口第二功能如表所示： 2.3.2 控制管脚 第29号引脚：当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信 号，PC的16位地址将出现在P0和P2口，PC的16位地址数据将出现在P0和 P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。 第30号引脚：ALE，地址锁存引脚，当访问外部程序存储器时， ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器 时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别 单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。 第31号引脚：程序存储器的内外部选通线，80C51内置有4kB的程序 存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指 令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地 址大小，一律读取外部程序存储器指令。 机器周期和指令周期 第18、19号引脚：为外部时钟输入引脚，为单片机的工作提供时钟周期。 51单片机的时钟是为单片机提供工作时序，单片机从内部Flash ROM中取指令和各 种操作都是按时序走的，所以时序是单片机正常工作的一个必要的条件。 8051单片机内部有一个高增益的反相放大器，用于构成振荡器，反相输入端为XTAL1(第19号引脚)，输出端为XTAL2(第18号引脚)，只需要在两端跨接一个无源的石英晶体以及两个电容就可以构成一个稳定的振荡电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为37MHz。SST89V58RD 最高允许振荡频率达40MHz，因而大大的提高了指令的执行速度。 另一种接法就是直接由外部的电路提供标准的振荡时序直接输入单片机的XTAL2引脚，将XTAL1引脚直接接地，这样，在外部时钟与XTAL2引脚之间连接了一个反相器，用于波形的放大和缓冲。 第9号引脚：复位引脚，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续连续24个时钟周期(两个机器周期)。复位电路大致可以分为上电复位和手动复位两种。 第20号管脚： VCC，电源，+5V。 存储器分为程序存储器(ROM)和随机存储器(RAM),程序存储器用于存放我们编写的程序代码，随机存储器用于保存程序运行时的中间变量，他们之间最大的区别就是，程序存储器为只读存储器，其中的数据在单片机掉电后数据依然保持，而数据存储器(随机存储器）在单片机掉电后数据丢失。 2.4.1.程序存储器（只读存储器ROM） MCS-51单片机可以寻址64KB的程序存储空间，其地址为0000H～0FFFH（如图所示），他的主要功能是存放用户的程序数据和表格等信息。单片机启动复位后，程序计数器PC的内容为0000H，所以系统将从0000H单元开始执行程序。但在程序存储中有些特殊的单元，所以在编程时需要注意。 ROM分布图 只读存