MCS单片机硬件结构和原理..ppt

共103 本章教学要求 熟悉MCS-51单片机CPU内部组成结构、各功能部件的作用； 掌握MCS-51单片机引脚功能； 掌握存储器的组织结构； 掌握P0～P3并行I/O口结构； 掌握时钟电路、CPU时序和复位电路。 表2-1 MCS-51系列单片机的性能一览表 2.2 单片机硬件结构 芯片引脚按功能分成3类，即： 小知识 如何数芯片的引脚？ 直插式：找缺口，左边第一个为引脚1 贴片式：找圆点，左边第一个为引脚1 1. 主电源引脚Vcc和Vss Vcc（+5V） 电源输入端 Vss（GND） 共用接地端 2. 时钟振荡电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1（19脚）: 接外部石英晶体的一端。 在单片机内部, 它是一个反相放大器的输入端, 这个放大器构成了片内振荡器。 XTAL2（18脚）: 接外部晶体的另一端。 在单片机内部, 接至片内振荡器的反相放大器的输出端。 TTL时见P30 。 3. 控制信号引脚 P0端口 P0端口（P0.0～P0.7） 第一功能：是一个8位漏极开路型的双向I/O口，这时P0口可看成用户数据总线； 第二功能：是在访问外部存储器时，分时提供低8位地址和8位双向数据总线，这时先用做地址总线再用做数据总线。 P1口（P1.0～P1.7） 内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。 P2口（P2.0～P2.7） 第一功能：一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。 第二功能：在访问外部存储器时，输出高8位地址。 P3口（P3.0～P3.7） 第一功能：内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。在系统中，这8个引脚都有各自的第二功能。 2.2.2 单片机的内部结构 2.3 中央处理器（CPU） 单片机的核心部分是CPU，由运算器、控制器和布尔（位）处理器组成。 2.3.1 运算器 包括： 算术逻辑单元（ALU） 累加器（ACC） 程序状态字（PSW） 暂存器 B寄存器等部件 1. 累加器 算术/逻辑部件 算术/逻辑部件ALU是用于对数据进行算术运算和逻辑操作的执行部件。 在控制信号的作用下，完成算术加、减、乘、除和逻辑与、或、异或等运算，以及循环移位操作、位操作等功能。 程序状态字寄存器 4. B寄存器 在进行乘法、除法运算时，B寄存器作为ALU的输入之一，与ACC配合完成运算，并存放运算结果。在无乘除运算时，它可作为内部RAM的一个单元。 2.3.2 控制器 定时控制逻辑 指令寄存器 数据指针（DPTR） 程序计数器（PC） 堆栈指针（SP） 地址寄存器 地址缓冲器 在8051单片机系统中，与字节处理器相对应，还特别设置布尔（位）处理器。 为什么说有了布尔处理机给控制带来了极大的方便？ 2.4 存储器 2.4.1 程序存储器 程序存储器用于存放编好的程序或表格常数。51子系列片内有4KB ROM，52子系列片内有8KB ROM，二者片外地址线均为16位，最多可扩展64KB ROM，片内片外统一编址。 计算机的工作是按照事先编制好的程序命令一条条循序执行的, 程序存储器就是用来存放这些已编好的程序和表格常数, 它由只读存储器ROM或EPROM组成。 在具体工作时，由程序计数器PC管理下一条指令的地址。 程序存储器 这里只做入口，存放跳转语句，转去真正的程序区。程序区一般放置在较后的存储单元。 2.4.2 数据存储器 数据存储器用于存放中间运算结果、数据暂存和缓冲、标志位等。 MCS—51系列单片机的内部数据存储器由读写存储器RAM组成, 用于存储数据。 它由RAM块和特殊功能寄存器（SFR）块组成。 2.4.2 数据存储器 片内通用数据存储器有： 工作寄存器区 位寻址区 数据缓冲区 （1）工作寄存器区 工作寄存器也称为通用寄存器，供用户编程时使用，用于临时存储8位数据信息。 为什么要分成四组？ （2）位寻址区 RAM中的20H-2FH，共128位 SFR中字节地址能够被8整除的，共93位。（P22） 这些位寻址单元与布尔指令集就构成了布尔处理机系统。 （3）数据缓冲区 30H～7FH是数据缓冲区，即用户RAM区，共80个单元。52子系列片内RAM有256个单元，工作寄存器区和位寻址区的单元数与地址都和51子系列的一致，而数据缓冲区有208个单元，地址范围是30H～FFH。P40 直接寻址对应sfr，间接寻址对应高128字节。 （4）堆栈与堆栈指针 堆栈————后进先出的缓冲区 。 MCS—51单片机堆栈区不是固定的, 原则上可设在内部RAM的任意区域内, 但为了避开工作寄存器区和位寻址区, 一般设在30H以后的范围内, 栈顶的位置由专