[理学]第二讲 单片机组成.ppt

第2章 MCS-51 单片机组成原理 2.1 MCS-51单片机的内部结构 2.2 CPU的结构 2.3 MCS-51单片机存储器 2.4 时钟电路及时序 2.5 输入/输出端口 2.6 MCS-51单片机的引脚功能 2.7 MCS-51单片机的工作方式 2.1 MCS-51单片机的内部结构 重点: 1. CPU结构 ★ 2. I/O口的功能 ★ ★ ★ 3. 存储器结构 ★ ★ ★ ★ ★ 了解: 51单片机堆栈的特点及使用方式概念。 2.1 MCS-51单片机的内部结构 MCS-51系列单片机是Intel公司推出的通用性单片机的基本产品为8051、8031和8751。 8051的ROM为掩模型，具有专有功能； 8031无片内ROM，使用时需外接ROM； 8751的ROM是EPROM型; 上述三个器件是HMOS工艺的产品。低功耗的CMOS工艺器件80C51、80C31、87C51分别与上述器件兼容。CMOS器件具有低功耗的特点。如8051功耗约为630mW，而80C51的功耗仅为120 mW。 MCS-51单片机的内部结构框图 ●? 8位CPU。 ●?? 片内振荡器及时钟电路。 ●?? 32根I/O线。 ● 外部存储器地址范围ROM、RAM 各64K。 ●?? 2个16位的定时/计数器。 ●??内部 ROM程序存储器。 ●??内部RAM数据存储器 ●? 一个可编程全双工串行口（UART）。 ●? 有5个中断源、2个优先级的中断结构。 MCS-51单片机的内部结构逻辑图 2.2 CPU的结构 CPU=？ 运算器 + 控制器 2.2.1 运算器 运算器包括算术／逻辑部件(ALU)、累加器A、暂存寄存器、寄存器B、程序状态寄存器（PSW）， 十进制调整电路等。运算器主要用于实现算术/逻辑运算及位操作运算。 1、算术／逻辑部件ALU 2、累加器A 3、寄存器B 4、程序状态字寄存器PSW CY（PSW.7）：进位标志位。在进行加法（或减法）运算时，若运算结果最高位有进位或借位，则CY自动置“1”，否则CY置“0”，在进行布尔操作运算时，CY（简称C）作为布尔处理器。 AC：辅助进位标志位。当进行加法或减法时，若低4位向高4位有进位（或借位）时，AC被置“1”，否则AC被置“0”。在十进制调整指令中AC还作为十进制调整的判别位。 F0：用户标志位。用户可用软件对F0位置“1”或清“0”以决定程序的流向。 OV：溢出标志位，当运算结果溢出时OV为“1”，否则为“0”，此标志位反映了运算结果是否溢出。 PSW.1：未定义位。 P（PSW.0）：奇偶标志位。MCS-51单片机采用的是偶校验。当累加器A中“1”的个数为奇数时，P置“1”，否则P置“0”。此位反映累加器A中内容“1”的奇偶性，它常常用于机间通信。 RS1、RS0：工作寄存器区选择位。用来选择当前工作的寄存器区。用户通过改变RS1 、RS0的内容来选择当前工作寄存器区。RS1、RS0的内容与工作寄存器区的对应关系如表2-1所示。 　 2.2.2 控制器　 1、指令寄存器IR和指令译码器ID。 指令寄存器IR用来暂时存放当前取出的指令,并由指令译码器ID译码,产生相应的译码信号,并传送给定时控制电路,定时控制电路发出各种控制信号控制各器件完成指令规定的操作。 2、程序计数器PC 程序计数器PC为16位寄存器,用于存放下一条要执行的指令的地址,具有自动加1功能。可寻址64KB的程序存储器空间。 3、堆栈指针SP 用于存放栈顶单元的地址,其作用是在子程序调用与中断时,用于保存断点地址及片内数据存储单元的内容。 4、数据指针寄存器DPTR DPTR用于存放片外数据存储器及I/O口的地址。 2.2.3 工作寄存器和特殊功能寄存器 1、工作寄存器 MCS-51有32个工作寄存器，分为四个区,每个区为8个寄存器R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，每一时刻只有一个区工作。由PSW寄存器中的RS1、RS0的值来决定当前的工作区： 当 RS1 RS0＝00时， 0区为工作区， RS1　RS0＝01时，1区为工作区 RS1　RS0＝10时，2区为工作区 RS1　RS0＝11时，3区为工作区 32个工作寄存器地址为00H-1FH共3