[理学]单片机原理第2章.ppt

一、基本组成 8051单片机内部结构和功能 1.中央处理器CPU 1)运算器 ① 算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit) ② 累加器ACC (Accumulator) ③ 寄存器B ④ 程序状态字PSW(Program Status Word) 2)控制器 ① 程序计数器PC ②数据指针DPTR 数据指针DPTR为16位寄存器。它的功能是存放16位的地址，作为访问外部程序存储器和外部数据存储器时的地址。编程时，DPTR既可按16位寄存器使用，也可以按两个8位寄存器分开使用，即DPH为DPTR的高8位，DPL为DPTR的低8位。 2．定时器/计数器 8051单片机内有两个16位的定时器/计数器：定时器/计数器0(T0)和定时器/计数器1(T1)。它们分别由两个8位寄存器组成，即T0由TH0(高8位)和TL0(低8位)构成，同样T1由THl(高8位)和TL1(低8位)构成，地址依次是8AH～8DH。这些寄存器用来存放定时或计数的初值。 3．串行口 单片机内部有一个串行数据缓冲寄存器SBUF，它是可直接寻址的特殊功能寄存器，地址为99H。在机器内部实际是由两个8位寄存器组成，一个作发送缓冲寄存器，另一个作接收缓冲寄存器，二者由读写信号区分，但都是使用同一个地址99H。单片机内部还有串行口控制寄存器SCON和电源控制及波特率选择寄存器PCON，它们分别用于串行数据通信中控制和监视串行口工作状态以及串行口波特率的倍增控制。 4．中断系统 8051单片机共有5个中断源，每个中断分为高级和低级两个优先级别。它可以接收外部中断申请、定时器/计数器申请和串行口申请，常用于实时控制、故障自动处理、计算机与外设间传送数据及人机对话等。 8051单片机在系统结构上采用哈佛型，存储器在物理结构上分程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)，有四个物理上相互独立的存储空间，即片内ROM和片外ROM，片内RAM和片外RAM。 程序存储器 程序存储器用来存放程序代码和常数，分片内ROM和片外ROM两大部分。8051内部有4KB的ROM，地址范围为0000H～0FFFH，片外用16位地址线扩充64KB的ROM，片内、片外两者统一编址，由CPU引脚 EA的电平高低来决定是从片内ROM取指令，还是从片外ROM取指令。 对于片内无ROM的8031、8032单片机， EA应接地，以便从外部扩展EPROM中取指令。 在程序存储器中，以下6个单元具有特殊含义。 0000H：单片机复位后的程序入口地址。 0003H：外部中断0的中断服务程序入口地址。 000BH：定时器0的中断服务程序入口地址。 0013H：外部中断1的中断服务程序入口地址。 001BH：定时器1的中断服务程序入口地址。 0023H：串行口的中断服务程序入口地址。 片内数据存储器 数据存储器用来存放运算的中间结果、标志位，以及数据的暂存和缓冲等。它也分为片内RAM和片外RAM两大部分。 8051片内数据存储器只有256个单元，通常把这256个单元按功能划分为低128单元(单元地址00H～7FH)和高128单元(单元地址80H～0FFH) 。 2.高128字节(特殊功能寄存器区) 8051有22个特殊功能寄存器，除程序计数器PC外，其余21个特殊功能寄存器均在片内高128字节RAM中，它们又称为专用寄存器(SFR)，离散地分布在80H～0FFH RAM空间中。 在这21个特殊功能寄存器中，有11个寄存器具有位寻址能力，即表2-3中带*者，它们的字节地址能够被8整除，共88个可寻址位，其中只定义了83个位。 在8051单片机内部RAM中定义有128+83=211个可寻址位。 片外数据存储器 片外数据存储器，即片外RAM，一般由静态RAM芯片组成。用户可根据需要确定扩展存储器的容量，MCS-51单片机访问片外RAM可用1个特殊功能寄存器——数据指针寄存器DPTR寻址。由于DPTR为16位，可寻址的范围为0～64KB。因此，扩展片外RAM的最大容量是64KB。 片外RAM地址范围为0000H～0FFFFH，其中在0000H～00FFH区间与片内数据存储器空间是重叠的。CPU使用MOV指令和MOVX指令加以区分。 堆栈及堆栈指针 堆栈是一种数据结构，所谓堆栈就是只允许在其一端进行数据插入和数据删除操作的线性表。数据写入堆栈称为插入运算(PUSH)，也叫入栈。数据从堆栈中读出称为删除运算(POP)，也叫出栈。堆栈的最大特点就是