单片机系统设计仿真与应用764.pptxVIP

1.1MCS-51单片机内部结构

1.2构建单片机最小系统

1.3单片机指令系统

1.4单片机汇编程序设计应用举例

1.5小结

习题 ;MCS-51单片机在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能的I/O线等基本功能部件。8051单片机框图如图1-1所示。;图1-18051单片机框图;1.1.1中央处理器CPU

CPU是单片机的核心部件,它由运算器和控制逻辑构成，其中包括若干特殊功能寄存器。

1．运算器

2．控制逻辑

1)指令部件

2)时钟电路

3)基本时序周期

4)指令时序;图1-2内部方式时钟电路;图1-3给出了8051单片机的取指和执行指令的定时关系。

图1-3是单周期和双周期取指时序，图中的ALE脉冲是用于锁存地址的选通信号，显然，每出现一次该信号，单片机即进行一次读指令操作。从时序图中可看出，该信号是时钟频率6分频后得到的，在一个机器周期中，ALE信号两次有效，第一次在S1P2和S2P1期间，第二次在S4P2和S5P1期间。;图1-3MCS-51取指时序;1.1.2存储器组织

MCS-51存储器结构中程序存储器和数据存储器是相互独立的，各有自己的寻址系统、控制信号和功能。

8051片内有256B的数据存储器RAM和4?KB的程序存储器ROM。除此之外，还可以在片外扩展RAM和ROM，并且各有64?KB的寻址范围。8051的存储器组织结构如图1-4所示。;图1-48051存储器组织结构;1．程序存储器

程序存储器用来存放程序和表格常数。

2．外部数据存储器

MCS-51单片机的数据存储器无论在物理上或逻辑上都分为两个地址空间，一个为内部数据存储器，访问内部数据存储器用MOV指令；另一个为外部数据存储器，访问外部数据存储器用MOVX指令。

;3．内部数据存储器

MCS-51系列单片机各芯片内部都有数据存储器，是最灵活的地址空间，它分成物理上独立的且性质不同的几个区：00H～7FH单元组成的128字节地址空间的RAM区；80H～FFH单元组成的高128字节地址空间，该区间又称特殊功能寄存器(SFR)区。;1)内部RAM区低128B

内部RAM区低128B中不同的地址区域功能结构如表1-1所示。

其中00H～1FH共32个单元???四个通用工作寄存器区，每一个区有八个工作寄存器，编号为R0～R7，每一个区中R0～R7的地址见表1-2。

当前程序使用的工作寄存器区是由程序状态字PSW(特殊功能寄存器，字节地址为0D0H)中的D4、D3位(RS1和RS0)来指示的，PSW的状态和工作寄存器区对应关系见表1-3。;表1-1MCS-51内部RAM存储器结构;表1-2寄存器和RAM地址对照表;表1-3工作寄存器区选择;CPU通过对PSW中D4、D3位内容的修改，就能任选一个工作寄存器区，若不设定为则默认为第0区，这个特点使MCS-51具有快速现场保护的功能。

如果用户程序不需要四个工作寄存器区，则不用的工作寄存器单元可以作为一般的RAM来使用。

内部RAM的20H～2FH为位寻址区(见表1-4)。

表1-5列出了这些特殊功能存储器的助记标识符、名称及地址，对于可位寻址的特殊功能寄存器，也给出了相应的位地址。;表1-4RAM寻址区位地址映像;表1-5特殊功能寄存器地址表;(1)程序状态字PSW。程序状态字是一个8位寄存器，它包含了程序状态信息。此寄存器各位的含义如下所示，其中PSW.1未用，其他各位说明如下：;CY(PSW.7)：进位标志。

AC(PSW.6)：辅助进位标志。

F0(PSW.5)：用户标志位，F0是用户定义的一个状态标记，用软件来使它置位或清零。

OV(PSW.2)：溢出标志。

除法指令DIV也会影响溢出标志。当除数为0时，OV=1，否则OV=0。

??P(PSW.0)：奇偶标志，每个指令周期都由硬件来置位或清“0”，以表示累加器A中1的位数的奇偶数。;(2)栈指针。

(3)数据指针DPTR。

(4)程序计数器PC。

PC没有地址，用户无法对其进行读/写，但可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转换。;1.1.3并行I/O端口

I/O端口又称为I/O接口，I/O端口是MCS-51单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，I/O端口有串行和并行之分，串行I/O端口一次只能传送一位二进制信息，并行I/O端口一次只能传送一组二进制信息。

并行I/O端口内部结构图如图1-5所示。;图1-5并行I/O端口内部