MCS51系列单片微计算机课件.ppt

第2章MCS-51单片机的结构与时序 第2章MCS-51单片机的结构与时序2.1MCS-51单片机内部结构 第2章MCS-51单片机的结构与时序时钟电路SFR和RAMROMCPU定时/计数器并行端口中断系统串行端口系统总线时钟源T0T1P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1图：MCS-51单片机系统结构示意图2.1MCS-51单片机内部结构 图：MCS-51内部结构框图2.1MCS-51单片机内部结构 2.1.1CPU结构算术逻辑运算部件ALU、控制器（定时控制部件）和专用寄存器组成。1）运算器PSW:CYACFORS1RS2OV--P 功能：加、减、乘、除与、或、非、异或等传送、判断、移位、转移组成：加法器、2个8位暂存器、布尔处理器 2）定时控制部件控制整个单片机系统各种操作的部件，它包括时钟发生器、定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、RAM地址寄存器、16位地址缓冲器、程序计数器指针PC、数据指针DPTR、堆栈指针SP等。8051内部有一个反相放大器，XTALl、XTAL2分别为反相放大器输入和输出端，外接定时反馈元件以后就组成振荡器，产生时钟送至单片机内部的各个部件。C1C2CYSXTALlXTAL2 3）专用寄存器a.PC(ProgramCounter)：16位的地址指针，专门用来控制指令执行顺序的寄存器，其中的内容总是下一条要执行的指令的地址。复位时，PC=0000H，使程序从0单元开始执行。通常单片机每取一个字节机器码，PC就自动加1，从而保证了指令的顺序执行。转移指令可强行改变PC的内容。 3）专用寄存器b.累加器ACC是最常用的专用寄存器,进入ALU作算术操作和逻辑操作的操作数很多来自ACC，操作的结果也常送回ACC。 3）专用寄存器c.通用寄存器B专门为乘法及除法设置的寄存器，用于存放乘积的高8位和除法的余数。 3）专用寄存器d.程序状态字程序状态字PSW是一个8位寄存器，它包含了许多程序状态信息，其各位的含义如图所示： 3）专用寄存器①进位标志Cy：加法（减法）时最高位D7有进（借）位，则Cy=1，否则Cy=0；位处理时，它起着“位累加器”的作用。CyACF0RS1RS0OVP 3）专用寄存器②辅助进位标志AC：加（减）法运算时，如果低半字节的最高位D3有进（借）位，则AC=1，否则AC=0；AC在作BCD码运算而进行二～十进制调整时有用。CyACF0RS1RS0OVP 3）专用寄存器③用户标志F0：是用户定义的一个状态标志。可通过软件对它置位、清零；在编程时，也常测试其状态进行程序分支。CyACF0RS1RS0OVP 3）专用寄存器④工作寄存器区选择位RS1、RS0:可借软件置位或清零，以选定4个工作寄存器区中的一个区投入工作。CyACF0RS1RS0OVP 3）专用寄存器CyACF0RS1RS0OVPRS1RS0寄存器区000区011区102区113区 3）专用寄存器⑤溢出标志OV：作有符号数加法、减法时由硬件置位或清除，以指示运算结果是否溢出。CyACF0RS1RS0OVP 3）专用寄存器⑥奇偶标志P:每执行一条指令，单片机都能根据A中1的个数的奇偶自动令P置位或清零：奇为1，偶为0。此标志对串行通信的数据传输非常有用，通过奇偶校验可检验数据传输的正确与否。CyACF0RS1RS0OVP 3）专用寄存器e.SP(StackPointer)：MCS-51单片机的堆栈建在内RAM区中，8位堆栈指针SP总是指向栈底的位置。复位时，（SP）=07H，可以通过MOV指令对SP赋值。MCS-51单片机的堆栈是向上生成的：压栈时，使SP的内容增1后作压入操作；出栈时，先把栈顶的数据弹出，然后使SP的内容减1。 3）专用寄存器f.DPTR(数据指针)：它是由DPH、DPL两个8位专用寄存器组成的16位的地址指针，用于访问单片机外部数据存储器或扩展的I/O口。 2.1.2存储器结构1.存储器地址分配 MOVXA,@Ri;A(Ri)MOVXA,@DPTR;A(DPTR)MOVX@Ri,A;A(Ri)MOVX@DPTR,A;A(DPTR)片外RAM的访问： 内存高128字节：采用间接寻址MOVR0,#83H;R083HMOVA,@R0;A(83H)片内RAM高128字节的访问：SFR区：采用直接寻址MOVA,83H;ADPH 共4个8位端口：P0,P1,P2,P3具有输出锁存、输入缓冲功能；3种操作：写端口、读端口、读引脚；一个全双工串口；2.1.3I/O端口 2个16位的定时/计数器；定时器/计数器：共5个中断源；具有优先级控制；外部中断源具有电平或边沿出发方式；中断系统： C51存储器结构特点总结：程序存储器ROM与数据存储器RAM独立编址（独立的地址空间），外设与数据RAM在一个空间；ROM空间：片内4KROM空间，编制范围：0000H-0FFFH；片外可扩展64K空间,编制范围：0000H-FFFFH,低4K空间与片内编址重合；0000H-0FFFH空间的片内、片外靠硬件选择：#EA=0选择片外ROM，#EA=1选择片内ROM； C51存储器结构特点总结：RAM空间：物理上独立的片内与片外空间，片内：256Byte，地址范围0000H-0FFH；片外：64KB，地址范围0000H-FFFFH；片内RAM分为3个独立的物理区：低128BRAM区、高128BRAM区、SFR区（离散使用了21个）；访问：高128BRAM区采用寄存器间接寻址，SFR区采用直接寻址；片外RAM区可扩展64K空间；存储器的访问片内RAM：MOV片外RAM：MOVX所有ROM：MOVC 第2章MCS-51单片机的结构与时序2.2MCS-51单片机的引脚功能1.电源，2条；2.端口线，32条3.控制线，6条 1．主电源引脚VCC：接＋5V电源正端VSS：接＋5V电源地端一般VCC和VSS之间应接滤波电容。 MCS-51单片机有4个双向并行的8位I/O口P0～P3，P0口为三态双向口，P1、P2、P3口为准双向口（作为输入时，口线被拉成高电平，故称为准双向口）。2．端口引脚 a．外接晶体引脚XTAL1：芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输入端XTAL2：芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输出端3．控制引脚 MCS－51单片机的振荡器有内部和外部两种方式。 复位信号：时钟电路工作后，该引脚上出现持续24个振荡周期（即两个机器周期）以上的高电平，单片机就可完成复位操作。b.RST/VPD：复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端 MCS-51复位后内部寄存器状态特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态ACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPL00HTL100HDPH00HSCON00HP0～P30FFHSBUP不定IPXXX00000BPCON0XXXXXXXBIE0XX00000BTMOD00HPC0000H c.ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲输入。①、用ALE的下降沿锁存从P0口输出的低8位地址②、在对片内EPROM编程时，编程脉冲由此输入。 d.nEA/VDD，访外允许/编程电压输入(ExternalAccessEnable)①、8031中nEA必须接地。②、8051/8751中nEA＝1，单片机使用片内ROM/EPROM；nEA＝0，单片机片内程序存储器失效，而使用片外程序存储器。③、对片内EPROM编程时，此脚接编程电压。 e.PSEN：(ProgramStoreEnable)外部程序存储器读选通信号单片程序存储器扩展连接图（ALE和PSEN的用法实例）