第二章 MCS-51系列单片机系统结构(改).ppt

MCS-51系列单片机的结构 2.1 总体结构 2.2 时钟和时钟电路 2.3 复位和复位电路 2.4 CPU定时 2.5 存贮器组织 2.6 COMS型单片机的节电工作方式 2.1 总体结构 二. 8051片上硬件资源 面向控制的8位CPU 4KB字节的掩膜ROM程序存贮器 128字节的RAM 2个16位定时器/计数器 4个8位并行I/O口P0~P3 1个全双工异步串行口 5个中断源，2个中断优先级的中断控制器 时钟电路，时钟频率在1.2MHz~24MHz 2.1 总体结构 2.1 总体结构 44只引脚方形封装方式（4只无用） 2.1 总体结构 P0.0~P0.7， P1.0~P1.7， P2.0~P2.7， P3.0~P3.7：为四个8位并行输入/输出口线 RST：复位输入线。当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位操作。 XTAL1和XTAL2：时钟电路输入/输出线 ALE：地址锁存控制信号输出线。ALE用于控制把P0输出的低8位地址送入地址锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。此外，由于ALE还以1/6晶振频率的固定频率输出正脉冲，因此可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。 PSEN：外部程序存储器读选通信号输出线。在读外部ROM时PSEN有效（低电平），以实现对外部ROM单元的读操作。 EA：访问程序存储器控制信号输入线。当EA=0，对ROM的读操作限定在外部ROM。当EA=1，对ROM的读操作是从内部ROM开始，并延续到外部ROM。 VCC和VSS：电源输入线，一般接+5V和地。 2.1 总体结构 MCS-51系列单片机的所有产品都含有8051的基本硬件资源（程序存储器除外），其一般结构如图3-3所示。 图中实线部分为8051的资源，虚线部分为增加的资源，产品型号不同，增加资源的类型和数量也不同。 2.1 总体结构 2.3 复位和复位电路 复位原因及意义： 1.任何单片机在启动运行前都需要复位，其目的是使中央处理器CPU和系统中的其他器件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 2.在单片机应用系统工作时，也会由于种种原因如外界干扰所造成的死循环状态，要求进行复位。 复位方法： 通过MCS-51单片机上的复位引脚RST/VPD，引入两个机器周期(24个振荡周期)以上的高电平，即可使器件复位，只要RST一直保持高电平，那么CPU就一直处于复位状态。当RST由高变低后复位结束，CPU从初始状态开始工作。 复位后的内部寄存器状态 三、 常用复位芯片 在单片机应用系统中，除要求上电复位和手动复位功能外，有时还要对单片机系统的工作情况进行监控。 2.4 CPU时序 计算机中一条指令的执行可分解为若干基本的微操作，这些微操作在计算机提供的时钟脉冲信号作用下，严格按时间的先后次序执行，这些次序就是计算机的时序。 CPU的工作是在时钟的控制下，不断地取指令和执行指令，以完成数据的处理、传送和输入/输出等操作。 CPU取出一条指令至执行完以机器周期为单位的。 MSC-51的一个机器周期由六个状态（S1、S2 …S6），每个状态为两个时钟周期（时相P1、P2），一个机器周期有12个时钟周期。 单片机大多数指令是单周期和双周期指令，仅有乘、除法指令是四周期指令。 2.5 存贮器组织 MCS-51单片机的存储器不仅有RAM和ROM之分，而且有片内和片外之分。 MCS-51单片机在物理结构上有4个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。 一、工作寄存器 二. 位寻址区 三.堆栈和数据缓冲器 在实际应用中，执行子程序调用、中断程序时要先保护CPU的现场（断点处PC值、ACC值等），需要一个采用后进先出方式的RAM缓冲器，此RAM称堆栈。 堆栈指针SP复位后的初值为07H，但0~1FH为工作寄存器区，而20H~2FH为位标志区，故CPU上电后SP的初值初始化为30H之后。 堆栈操作：进栈时堆栈指针先加1（SP）+1然后数据进栈，出栈时先出数据，后（SP）-1。 内部RAM中除了作工作寄存器、位标志和堆栈区以外的单元，都可作为数据缓冲器使用，存放输入的数据或运算结果。 四、特殊功能寄存器 MCS-51内部的I/O口锁存器以及定时器、串行口、中断等各种控制寄存器和状态寄存器作为特殊功能寄存器（SFR），它们离散地分布在80H~0FFH之间。 ACC：累加器，它是运算器中最重要的工作寄存器，用于存放参加运算的操作数和运算结果。在指令中用A表示累加器。 B：在乘法和除法中存放操作