单片机原理，接口及应用---第1章 MCS-51单片机结构.ppt

单片机原理、接口及应用---嵌入式系统技术基础 第1章 MCS-51单片机结构 OV用途： OV置位表示运算结果超出了目的寄存器A所能表示的带符号数的范围（一128～＋127）。 对于MUL乘法，当A、B两个乘数的积超过255时OV置位；否则，OV＝0。因此，若OV＝0时，只需从A寄存器中取积；若OV＝1时，则需从B、A寄存器对中取积。 对于DIV除法，若除数为0时，OV=1；否则，OV=0。 P（PSW.0）：奇偶标志位 每个指令周期都由硬件来置位或清零，以表示累加器A中1的个数的奇偶性。若1的个数为奇数，则P置1；若1的个数为偶数，则P清零。 外部数据存储器 最多可外扩64K字节的RAM或I/O。几点注意： (1) 地址的重叠性 程序存储器与数据存储器全部64K字节地址空间重叠 程序存储器与数据存储器在使用上是严格区分的 (3) 位地址空间共有两个区域 (4) 片外与片内数据存储器由指令来区分（mov,movx) (5) 片外数据存储区中，RAM与I/O端口统一编址。 所有外围I/O端口的地址均占用RAM地址单元，使用与访问外部数据存储器相同的传送指令。 一、内部时钟方式 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，其输入端：XTAL1，输出端：XTAL2。 二、外部时钟方式 常用于多片MCS-51 单片机同时工作。 三、时钟信号的输出 为应用系统中的其它芯片提供时钟，但需增加驱动能力。 MCS-51指令的取指/执行时序 指令的集合称为程序，执行程序的过程就是执行指令的过程。单片机执行任何一条指令时都可以分为取指阶段和执行阶段。在取指阶段，CPU从程序存储器中取出指令操作码，送指令寄存器，再经指令译码器译码，产生一系列控制信号，完成本指令规定的操作。 单周期和双周期指令的取指时序图如下页图所示。 ALE信号是用于锁存低8位地址的选通信号，每出现一次该信号，单片机即进行一次读指令操作。当指令为多字节或多周期指令时，只有第一个ALE信号进行读指令操作，其余的ALE信号为无效操作 或 读操作数操作。 1．外部程序存储器读时序 从外部程序存储器读取指令，必须有两个信号进行控制：ALE信号和 PSEN 信号（外部ROM读选通脉冲）。 2．外部数据存储器读时序 第一个机器周期是取指周期，是从ROM中读取指令数据，第二个机器周期才开始读取外部数据存储器RAM中的内容。有三个信号进行控制：ALE信号、PSEN信号（外部ROM读选通脉冲）和 RD 信号（外部RAM读选通脉冲）。 2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 1.复位与复位电路 2.时钟电路 3. CPU时序 2.4并行I/O口 时序是计算机指令执行时各种微操作在时间上的顺序关系，其作用是保证CPU中各种微操作有序运行。 D触发器的波形（时序）图 t1 t2 t3 t Q D CL 0 时钟端CL 输入端D 输出端Q （1）时序的概念 t1 t2 t3 t Q D CL 0 时钟端CL 输入端D 输出端Q 在时钟信号CL触发下，输出端Q电平具有跟随输入端D电平的功能； 在没有CL触发时，D与Q端是信号隔离的。 D触发器的这一功能被广泛用于数字信号的输出锁存。 Dn Qn+1 0 0 1 1 时序定时单位共有4个参数： 拍（振荡周期、时钟周期）P、状态周期S、机器周期、指令周期 一个状态（S）包含2个拍（P）; 一个机器周期由6个S或12个P组成； 一个指令周期约为1～4个机器周期。 若外接晶振为12MHz时，则单片机的四个周期的具体值为： 时钟周期＝1/12MHz＝1/12μs＝0.0833μs 状态周期＝1/6μs＝0.167μs 机器周期＝1μs 指令周期＝1～4μs 可用于计算指令、程序的执行时间，以及定时器的定时时间 （2）51单片机的取址/执行时序 MCS-51单片机执行任何一条指令时都可以分为取指令阶段和执行指令阶段（此处将分析指令阶段也包括在内）。 取指令阶段把程序计数器PC中的指令地址送到程序存储器，选中指定单元并从中取出需要执行的指令。 指令执行阶段对指令的操作码进行译码，以产生一系列控制信号完成指令的执行。 （2）控制引脚 ALE/PROG(30)为地址锁存使能输出/ 编程脉冲输入 RST/VPD(9)为复位/ 备用电源引脚 PSEN(29)：输出访问片外程序存储器读选通信号 EA/ VPP (31)：外部ROM允许访