第2章 单片机的组成原理课件.pptVIP

2.1 MCS-51单片机的内部结构 一、MCS-51系列单片机简介 二、 MCS-51系列单片机的内部结构 2.2 CPU——单片机的核心 MCS-51内部有一个功能强大的8位CPU。 功能：完成运算和控制功能。 MCS-51系列单片机片内的CPU还是一个性能优异的位处理器（又叫布尔处理器），也就是说MCS-51实际上又含有一个完整的一位微型计算机。这个一位机有自已的CPU、位寄存器、位累加器、I/O接口和指令系统。它们组成了一个完整的、独立的而且功能很强的位处理单片机。这是MCS-51系列单片机的突出优点之一。MCS-51单片机对于位变量操作（布尔处理）有置位、清0、取反、测试转移、传送、逻辑与和逻辑或运算等等。 它是单片机的控制中心，包括定时控制逻辑电路、指令寄存器IR、指令译码器ID、程序计数器PC、数据指针DPTR 、堆栈指针SP以及信息传送控制部件等。 CPU从ROM中取出的指令送到指令寄存器IR，然后在指令译码器ID中对指令进行译码，产生指令执行所需的各种控制信号，送到单片机内部的各功能部件，指挥各功能部件产生相应的操作，完成对应的功能。 它是一个16位寄存器。用于存放下一条要执行的 指令地址，寻址范围达到64KB。 PC有自动加1的功能，从而实现程序的顺序执行。 可以通过转移、调用、返回等指令改变PC的内容，以 实现程序的转移。 它是一个8位寄存器。 堆栈——是指定存储器中一个按先进后出的原 则组织的某一存储区域。 2.3 存储器 程序存储器(ROM) 用于存放程序及表格常数。 数据存储器(RAM) 用于存放数据，运算的结果等。 程序存储器空间的6个特殊地址 0000H ：系统的启动地址（系统复位后，单片机从0000H单元取指令开始执行程序） 0003H ：外部中断0入口地址 000BH ：定时器/计数器0中断入口地址 0013H ：外部中断1入口地址 001BH ：定时器/计数器1中断入口地址 0023H ：串行中断入口地址 分为三个区域： ①工作寄存器区（ 00H～1FH ） 4组寄存器区，0组～3组。每组8个寄 存单元（每单元8位），以R0～R7作寄存 单元名，用于暂存运算数据和中间结果。 ② 位寻址区 （ 20H～2FH） 既可作一般RAM，也可位操作。 共16个RAM单元，共128位，位地址为 00H～7FH。 ③数据缓冲区和堆栈区（30H～7FH） 80个单元，用于存放数据，也可作为 堆栈存储区。 为专用寄存器提供的，故称之为专用寄存器区或特殊功能 寄存器区，用于存放相应功能部件的控制命令、状态或数据。 MCS-51的程序存储器与数据存储器是分开的（属于哈佛结构），地址空间重叠，最大可扩展到64KB。 1、程序存储器ROM （1）8031内部无程序存储器 由于8031无片内程序存储器，需外接，因此， 端必须接低电平。 （2）8051、8751内部有4KB ROM/EPROM： =0，访问外部程序存储器； =1，访问内部程序存储器（4KB），当PC值超过0FFFH时，自动转向执行外部程序存储器中的程序。 2、数据存储器RAM （1）内部RAM中256B，00H～FFH； （2）外部RAM，可扩展至64KB，0000H～FFFFH。 MCS-51单片机有4个8位的并行I/O接口： P0、P1、P2和P3口。 它们是特殊功能寄存器（SFR）中的4个。这4个 口，既可以作输入，也可以作输出； 既可按8位处理(字节)，也可按位方式使用。 每个接口内部都有数据输出锁存器、数据输入缓冲器和输出驱动器，因此CPU数据从I/O口输出时可以得到锁存，输入时可以得到缓冲。 P0口的第二功能是在外部扩展存储器时，作低8位地址/数据总线分时复用口，而且绝大多数情况都是使用第二功能。作低8位地址/数据总线分时复用口，不需外接上拉电阻。 2.5 MCS-51单片机的引脚及功能 MCS-51单片机采用 40引脚的双列直插封装 （DIP）方式。 2.6 振荡电路和时钟电路 一、时钟电路 MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2 分别为该放大器的输入端和输出端。 MCS-51的时钟可由内部方式或外部方式产生。 指令周期： CPU执行一条指令所需要的时间称为指 令周期。 不同的指令，指令周期不同。单片机的指令