PLC MCS51硬件组成.ppt

3　MCS-51单片机内部结构和工作原理 3.1 MCS-51系列单片机内部结构 3.2 外部引脚功能 3.3 微处理器的组成及工作原理 3.4 存储空间配置和功能 3.5 I/O端口结构、工作原理及功能 3.6 时钟和时序 3.7 复位电路、复位条件和复位后状态 3.1 80C51系列单片机内部结构 常用单片机的最高时钟频率 4) I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 3.3 微处理器（CPU）的组成及工作原理 3.3.1 运算器 　 实现加法和移位 算术逻辑单元ALU 累加器A 通用寄存器组 暂存寄存器TMP 标志寄存器等 1）算术逻辑单元ALU 由加法器和其它逻辑电路（移位电路和控制门） 在指令译码后产生的控制信号的控制下，完成各种算术和逻辑运算。 2）累加器A或AC（Accumulator） 　　　作为ALU的一个操作数输入端（被加数） 　　　用于存放ALU的运算结果。 结构上：并行输入/输出的移位寄存器 位数等于微型计算机的字长 MCS-51设置了一个累加器，位数：8 3）通用寄存器（general-purpose register） 　功能：暂时存储参加运算的此之前、中间结果或地址。 4）B：寄存器 　在做乘、除法时放乘数或除数。 5）暂存寄存器TMP（temporary register） 　用来暂存从数据总线或通用寄存器送来的操作数，并　将该数据送入ALU进行运算，也可将数据送到内部数据总线。 6）标志寄存器F 　PSW （flag register or status register） 用来编程ALU操作结果的特殊状态，每一位都可表示一种状态：进位、溢出、结果为零、结果为奇数等。 标志寄存器PSW CY：进位标志。 例：78H+97H10010111） AC：半进位标志。 例：57H+3AH00111010） F0：用户标志位。 RS1、RS0：工作寄存器组选择位。 OV：溢出标志位。 P：奇偶校验位，1的个数为奇数置1。 例：某算结果是78H，P=0。 8）布尔处理机 布尔处理是MCS51单片机ALU所具有的功能。 指令系统的布尔指令， 存储器中的位地址空间， 借用PSW的进位标志位CY为位操作的累加器。 发布操作命令的机构，是计算机的指挥中心。 任务：当计算机进入自动计算时，逐条取出指令、分析指令、执行指令，并为取下一条指令做好准备。 控制器的组成 1）指令部件 程序计数器（PC program counter） 程序是指令的有序集合，计算机运行时，通常按顺序执行存放在存储器中的程序。 程序计数器的位数决定了微处理器的所能寻址的空间。 8位: 28＝256字节 16位：寻址64KB范围 程序执行和PC内容的变化 2）时序部件 计算机的工作是周期性的取指令、分析指令、执行指令，这一系列的操作顺序都需要精确的定时。 时钟系统及时序部件 1.　脉冲源：用来产生具有一定频率和宽度的脉冲信号。 2.　脉冲分配器： 产生节拍和脉冲，以控制和协调计算机各部分有节奏的动作。 计算机执行一条指令时，在这个节拍的指挥下由控制器根据具体的指令发生一系列脉冲来完成这一指令所要求的操作。 实质：环形计数器 80C51的存储器组织结构可以分为三个不同的存储空间，分别是： 80C51存储空间配置图 3.4.1 程序存储器（ROM） 地址范围：0000H～FFFFH，共64KB。其中: 低段4KB：0000H～0FFFH 80C51和87C51在片内，80C31在片外。  高段60KB：1000H～FFFFH。在片外。 读写ROM用MOVC指令，控制信号是PSEN和EA。 读ROM是以程序计数器PC作为16位地址指针，依次读相应地址ROM中的指令和数据，每读一个字节，PC+1→PC，这是CPU自动形成的。但是有些指令有修改PC的功能，例如转移类指令，CPU将按修改后PC的16位地址读ROM。 读外ROM的过程 程序的入口地址 3.4.2 内部数据存储器（内RAM） 从广义上讲，80C51内RAM（128B）和特殊功能寄存器（128B）均属于片内RAM空间，读写指令均用MOV指令。但为加以区别，内RAM通常指00H～7FH的低128B空间。 80C51内RAM又可分成三个物理