ch04 MCS-51单片机的硬件结构和原理分析课件.pptVIP

第4章 MCS－51单片机的硬件结构和原理分析 4.1 MCS-51单片机主要性能特点 4.2 MCS-51单片机内部总体结构 4.3 MCS-51的引脚功能 4.4 MCS-51单片机的存储器配置 4.5 时钟电路、复位电路和CPU时序 4.6 并行输入输出端口 CPU包括运算器和控制器二大部分。 4.2.1 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。下面介绍运算器的各组成部分。 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下表所示。 　 4.2.2 控制器　 1、指令寄存器IR和指令译码器ID。 指令寄存器是存放指令代码的地方。当执行指令时，CPU把从程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，然后指令译码器译码后由定时控制电路发生相应的控制信号，最终完成指令所规定的操作。 2、程序计数器PC 程序计数器PC的功能与普通微机相同，它用来存放CPU执行的下一条指令的地址。当一条指令按照PC所指的地址从程序存储器中取出后，PC会自动加1，指向下一条指令。程序计数器PC是一个16位的寄存器，可寻址64KB的程序存储器空间。 3、堆栈指针SP 4、数据指针寄存器DPTR 4.2.3 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（或组）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 这32个工作寄存器不但有它们的名称和区号，而且还有地址。00H-1FH共32个单元。 00H～07H为0区，分别对应R0～R7 08H～0FH为1区，分别对应R0～R7 10H～17H为2区，分别对应R0～R7 18H～1FH为3区，分别对应R0～R7 2、特殊功能寄存器SFR（又称专用寄存器） 这21个特殊功能寄存器详情见下表。 这21个特殊功能寄存器中，有11个寄存器具有位寻址功能，即寄存器中的每位都具有位地址，可以按位寻址。11个寄存器的位地址如下图所示。 4.3 MCS-51单片机的引脚功能 MCS-51单片机共有40个引脚。 3、PSEN(29脚):片外程序存储器读选通 当51系列单片机访问片外程序存储器时，　　 输出低电平 。此信号在每个机器周期内两次有效（变低）。 5、输入输出引脚P0、P1、P2、P3 5、输入输出引脚P0、P1、P2、P3 5、输入输出引脚P0、P1、P2、P3 4.4 MCS-51单片机的存储器配置 4.4.1 程序存储器 2、外部数据存储器 由于MCS-51子系列单片机内部数据存储器只有128个字节，往往不够用，这就需要扩展外部数据存储器，外部数据存储器最多可扩至64KB。 4.5 时钟电路、复位电路和CPU时序 4.5.1 时钟电路 4.5.2 时序 1、基本概念 （1）振荡周期 振荡周期