第2章-MCS-51基本结构.ppt

第2章MCS－51单片机的基本结构本章要点单片机的内部结构与引脚单片机的内部存储器结构并行I/O口的基本原理和操作特点辅助电路及CPU时序2.1MCS－51单片机的内部结构与引脚MCS－51单片机内部主要由CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及时钟电路等组成，各功能部件由总线连接在一起。其中ROM部分，8051内部有4KBROM，8751内部有4KBEPROM，8031内部无ROM。2.1.1MCS－51单片机的内部结构下面以8051为例，介绍单片机的内部结构。1.中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调地工作，完成运算和控制输入、输出功能等操作。从功能上看，CPU由运算器和控制器组成。（1）运算器运算器由8位算术逻辑运算单元ALU（ArithmeticLogicUnit）、8位累加器ACC（Accumulator）、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW（ProgramStatusWord）、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等组成。运算器主要用于实现算术、逻辑运算及位操作运算。（2）控制器控制器主要由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、堆栈指针SP、数据指针DPTR、时钟发生器及定时控制逻辑等组成。控制器控制计算机各部分自动、协调地工作。程序计数器PC是控制器中的一个重要部件，是一个16位的计数器，用于存放CPU所要执行的下一条指令的地址，可寻址范围是0000H~0FFFFH，共64KB。PC有自动加1功能，以实现程序的顺序执行。PC没有地址，是不可寻址的，因此用户无法对它进行读写，但在执行转移、调用、返回等指令时能自动改变其内容，以改变程序的执行顺序。2.内部数据存储器（内部RAM）8051单片机内部共有256个RAM单元，但其中后128单元被特殊功能寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。3.内部程序存储器（内部ROM）8051单片机共有4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据或表格，因此，称之为程序存储器，简称内部ROM。4.并行I/O口8051单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），以实现数据的并行输入/输出。5.串行口8051单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。6.定时器/计数器8051单片机有2个16位的可编程定时器/计数器，以实现定时或计数。7.中断控制系统8051单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。8051共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。全部中断分为高级和低级两个优先级别。8.时钟电路8051单片机的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统使用的晶振频率一般为6MHz和12MHz。2.1.2MCS－51单片机引脚说明MCS－51系列单片机引脚图及逻辑符号，它们为标准的40脚双列直插（DIP）封装芯片。按引脚的功能来看，可分为3个部分。1.电源及时钟信号①Vcc：电源端，接＋5V。②Vss：接地端。③XTAL1和XTAL2：时钟电路引脚。8051的时钟有两种方式：一种是片内时钟振荡方式，该两脚外接石英晶体和振荡电容，XTAL1是片内振荡器反相放大器的输入端，XTAL2是片内振荡器反相放大器的输出端。另外一种是外部时钟方式。将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。2.控制引脚①RST/VPD：复位输入信号，高电平有效。在振荡器工作时，在RST上维持两个机器周期以上的高电平，将单片机复位。此引脚还可以接上备用电源。在Vcc掉电期间，由VPD向内部RAM提供电压，以保持内部RAM的数据。②/Vpp：片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。当为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令；当为低电平时，则CPU只执行片外程序存储器指令，而不管片内是否有程序存储器。8031单片机内部无程序存储器，故使用时，端必须接地