[工学]第3章 STC15F2K60S2单片机的基本结构.ppt

sd 第三章 STC15F2K60S2单片机的基本结构 本章学习目标 掌握STC15F2K60S2单片机的基本结构 掌握单片机I/O口的使用 掌握单片机应用系统的典型构成 §3.1 STC15F2K60S2单片机的基本结构 一、单片机的内部结构 单片微型计算机（简称单片机）在一片芯片上集成了前述微型计算机的功能结构，有些单片机不仅集成了CPU、存储程序和数据的存储器、I/O接口、定时/计数器等常规资源，而且还集成了工业测控系统中常用的模拟量模块。 单片机产品 8051内核是Intel 8051系列单片机的基本标准，许多参考书上将这种单片机称为MCS-51系列单片机。 MCS-51系列单片机的典型产品为8051，它有4K×8ROM，128字节RAM，2个16位定时/计数器，4个8位I/O口，一个串行口。 二十世纪80年代，Intel将8051内核转让或出售给几家著名的IC厂商，如Philips，Atmel等。这样，8051单片机就变成众多制造厂家支持的，发展成为上百个产品的大家族。 最常用的宏晶STC系列单片机，Atmel公司的AT89系列等51系列，等等。只要是8051内核的单片机，它们的最基本结构是相同的，并且，指令系统完全兼容标准8051单片机。 以目前市场上常见的8051内核单片机STC15F2K60S2为例，说明单片机的内部结构。STC12C5A60S2单片机主要集成了以下资源： 增强型8051内核，单时钟机器周期，速度比传统8051内核单片机快8~12倍 60KB Flash程序存储器;1KB数据Flash;2048字节的SRAM 3个16位可自动重装载的定时/计数器（T0、T1、T2） 可编程时钟输出功能 至多42根I/O口线 2个全双工异步串行口（UART） 1个高速同步通信端口（SPI） 8通道10位ADC 3通道PWM/可编程计数器阵列/捕获/比较单元 内部高可靠上电复位电路和硬件看门狗 内部集成高精度R/C时钟，常温工作时，可以省去外部晶振电路。 STC15F2K60S2单片机的内部资源 中央处理器（CPU） 程序存储器（Flash） 数据存储器（RAM） 数据Flash存储器 定时/计数器 I/O接口 通用异步串行通信接口（UART） 中断系统 SPI接口 高速A/D转换模块 PWM（或捕获/比较单元） 看门狗电路 电源监控 片内RC振荡器等模块 几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块， —————可称得上一个片上系统（SOC） 1、CPU结构 单片机的中央处理器（CPU）由运算器和控制器组成。 （1）运算器 以8位算术/逻辑运算部件ALU为核心，加上通过内部总线而挂在其周围的暂存器TMP1、TMP2、累加器ACC、寄存器B、程序状态标志寄存器PSW以及布尔处理机组成了整个运算器的逻辑电路。 算术逻辑单元ALU：用来完成二进制数的四则运算和布尔代数的逻辑运算。 累加器ACC又记作A：是一个具有特殊用途的8位寄存器，在CPU中工作最频繁，用来存放操作数和运算结果。 寄存器B：是专门为乘、除法设置的寄存器，也是一个8位寄存器，用来存放乘法和除法中的操作数及运算结果，对于其他指令，它只作暂存器用。 程序状态字（PSW）：又称为标志寄存器，一个8位寄存器，用来存放执行指令后的有关状态信息，供程序查询和判别之用。 PSW中有些位的状态是在指令执行过程中自动形成的，有些位可以由用户采用指令加以改变。 PSW的各位定义如下所示： CY（PSW.7）：进位标志位 当执行加/减法指令时，如果操作结果的最高位D7出现进/借位，则CY置“1”，否则清“0”。执行乘除运算后，CY清零。此外，CPU在进行移位操作时也会影响这个标志位。 AC（PSW.6）：辅助进位标志位 当执行加/减法指令时，如果低四位数向高四位数产生进/借位，则AC置“1”，否则清零。 F0（PSW.5）：用户标志0。 该位是由用户定义的一个状态标志。可以用软件来使它置“1”或清“0”，也可以由软件测试F0控制程序的流向。 F1（PSW.1）：用户标志1。 该位是由用户定义的一个状态标志。与F0类似，可以用软件来使它置“1”或清“0”，也可以由软件测试F1控制程序的流向。 RS1，RS0（PSW.4～PSW.3）：工作寄存器组选择控制位，其详细介绍见后续内容。 OV（PSW.2）：溢出标志位。指示运算过程中是否发生了溢出，在执行指令过程中自动形成。 P（PSW.0）：奇偶标志位 累加器ACC中1的个数为偶数，P=0；否则P=1。每个指令周期都由硬件来置“1”或清“0”。在