第二章：MCS-51单片机硬件结构要点分析.pptVIP

* 位处理器（也称布尔处理机） MCS-51片内CPU还是一个性能优异的位处理器，也就是说MCS-51实际上又是一个完整而独立的1位单片机。 该布尔处理机除了有自己的CPU、位寄存器、位累加器（即进位标志Cy）、I/O口和位寻址空间外，还有专供位操作的指令系统，可以直接寻址对位存储单元和SFR的某一位进行操作。MCS-51单片机对于位操作（布尔处理）有置位、复位、取反、测试转移、传送、逻辑与和逻辑或运算等功能。 MCS-51单片机的工作方式包括：复位方式、程序执行方式、节电方式和EPROM的编程和校验方式，在不同的情况下，其工作方式也不相同。 2.3.1 复位方式 单片机在启动运行时需要复位，使CPU以及其他功能部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，单片机应用程序必须以此作为设计前提。 2.3 MCS-51工作方式 2.3.2 程序执行工作方式 程序执行方式通常可分为连续执行和单步执行两种工作方式。 1. 连续执行方式 连续执行方式是所有单片机执行工作程序所需要的一种工作方式。 2. 单步执行方式 用户在调试程序时，常常要一条一条地执行程序中的每一条指令。单步执行方式就是为用户调试程序而设计出的一种工作方式。 节电工作方式 节电工作方式是一种能减少单片机功耗的工作方式，通常有空闲方式和掉电方式两种。 1. 掉电方式 单片机在运行过程中，如果发生掉电，片内RAM和SFR中的信息将会丢失。为防止信息丢失，可以把一组备用电源加到RST/VPD端，当VCC上的电压低于VPD上的电压时，备用电源通过VPD端，以低功耗保持内部RAM和SFR中的数据。 2. 空闲方式 进入空闲方式后，CPU停止工作，但中断、串行口和定时器／计数器可以继续工作。 基本概念： 时序：就是计算机指令执行时各种微操作在时间上的顺序关系。 时钟：计算机执行指令的过程可分为取指令、分析指令和执行指令三个步骤，每个步骤又由许多微操作所组成，这些微操作必须在一个统一的时钟脉冲的控制下才能按照正确的顺序执行。时钟脉冲由时钟振荡器产生 。 2.4 MCS-51单片机的时序 * 控制器 1. 时钟电路 （a）内部时钟电路；（b） HMOS型外部振荡源 (C) CHMOS型外部振荡源 CPU时序 单片机的时序是指CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。时序信号是以时钟脉冲为基准产生的。 CPU发出的时序信号有两类：一类用于片内各功能部件的控制，另一类信号通过单片机的引脚送到外部 。 2. MCS-51单片机的取指／执行时序 取指令阶段：把程序计数器PC中的指令地址送到程序存储器，选中指定单元并从中取出需要执行的指令。 指令执行阶段：对指令操作码进行译码，以产生一系列控制信号完成指令的执行。 * 单片机时间单位 振荡有两种方式：外部、内部 振荡周期（时钟周期）：也称为晶振周期，振荡周期是单片机的基本时间单位。 * 时序定时单位： （1）拍节P：振荡脉冲周期，用P表示； （2）状态S：振荡周期的2倍，用S表示； * （3）机器周期： 执行一条指令的过程可分为若干个阶段，每一阶段完成一规定的操作，完成一个规定操作所需要的时间称为一个机器周期。 MCS-51采用定时方式，因此有固定的机器周期，一个机器周期等于6个状态周期，12个振荡周期 * （4）指令周期（Instruction Cycle）：取出并执行一条指令的时间。由于各条指令的操作功能不同，因此各种指令的指令周期是不尽相同的。可包含一、二、三或四个机器周期。 （5）总线周期（BUS Cycle）：也就是一个访存储器或I/O端口操作所用的时间。 指令周期、总线周期和时钟周期之间的关系： 一个指令周期由若干个总线周期组成，而一个总线周期时间又包含有若干个时钟周期。 一个总线周期包含一个（只有取址周期）或多个机器周期。 * 当振荡频率为12M时，一个机器周期是1微秒（?s） 频率=1/周期，周期=1/频率 一个振荡周期=1/12（?s），一个机器周期是1（?s）。 当振荡频率为6M时，一个机器周期是2微秒（?s） MCS-51共有111条指令。按其长度可分为： 单字节指令、双字节指令、三字节指令。 MCS-51指令的取指/执行时序 程序：指令的集合称为程序，执行程序的过程就是执行指令的过程。 单片机执行任何一条指令时都可以分为取指阶段和执行阶段。 在取指阶段，CPU从程序存储器中取出指令操作码，送指令寄存器，再经指令译码器译码，产生一系列控制信号，完成本指令规定的操作。 单周期和双周期指令