第1章 MCS-51单片机结构.pptVIP

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单片机原理及应用 ★MCS-51单片机内部结构 ★存 储 器 ★特殊功能寄存器 ★时钟电路与复位电路 ★引脚功能 1.1.1 概述 MCS-51系列单片机有多种型号的产品: 普通型(51子系列) 8051、8031、8751、89C51、89S51等。 增强型(52子系列) 8032、8052、8752、89C52、89S52等。 它们的结构基本相同,其主要差别反映在存储器的配置上。 8031片内没有程序存储器 8051内部设有4KB的掩模ROM程序存储器 8751是将8051片内的ROM换成EPROM 89C51则换成4KB的闪速EEPROM 89S51结构同89C51, 4KB的闪速EEPROM可在线编程 增强型的存储容量为普通型的一倍 本课以 8XX51 代表这一系列的单片机。 51系列单片机内部结构如图1-1所示。 各功能部件: 1.CPU(微处理器) 2.数据存储器(RAM) 片内为128个字节(52子系列的为256个字节) 3.程序存储器(ROM/EPROM) 8031:无此部件; 8051:4K字节ROM; 8751:4K字节EPROM ; 89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 字节闪存。 4.中断系统 5.定时器/计数器 6. 串行口 1个全双工的异步串行口,具有四种工作方式。 7. P1口、P2口、P3口、P0口 为4个并行8位I/O口。 8. 特殊功能寄存器(SFR) 共有21个,是一个具有特殊功能的RAM区。 1.1.2 CPU CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1. 运算器 运算器的功能是进行算术运算:加、减、乘、除、加1、减1、比较、BCD码十进制调整等 逻辑运算:与、或、异或、求反、循环等逻辑操作 位操作:内部有布尔处理器,它以进位标志位C为位累加器,用来处理位操作。可对位置 “1”、对位清零 、位判断等。 操作结果的状态信息送至状态寄存PSW。 3、累加器A 使用最频繁的寄存器,可写为Acc。 A的作用: (1)是ALU的输入之一,又是运算结果的存放单元。 (2)数据传送大多都通过累加器A。MCS-51增加了一部分可以不经过累加器的传送指令,即可加快数据的传送速度,又减少A的“瓶颈堵塞”现象。 A的进位标志Cy同时又是位处理机的位累加器。 4.程序状态字寄存器PSW (1)Cy(PSW.7)进位标志位 (2)Ac(PSW.6) 辅助进位标志位,用于BCD码的十 进制调整运算。 (3)F0(PSW.5)用户使用的状态标志位。 (4)RS1、RS0(PSW.4、PSW.3):4组工作寄存器区选择控制位1和位0。 5、程序计数器PC(Program Counter) 存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。 基本工作方式有以下几种: (1)程序计数器自动加1 (2)执行有条件转移或无条件转移指令时,程序计数器将被置入新的数值,从而使程序的流向发生变化。 (3)在执行调用子程序调用或中断调用,完成下列操作: ① PC的现行值保护 ② 将子程序入口地址或中断向量的地址送入PC。 6、指令译码器及控制逻辑电路 1.2 存 储 器 MCS-51的储存器结构与常见的微型计算机的配置方法不同,它将程序存储器和数据存储器分开,各有自己的寻址方式、控制信号和功能。 程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。 数据存储器存放程序运行中所需要的常数和变量。 从物理空间看,MCS-51有四个存储器地址空间: 片内数据存储器、片外数据存储器 片内程序存储器、片外程序存储器 MCS-51存储器物理结构见下图所示: 引脚 EA 的接法决定了程序储存器的0000~0FFFH 4KB地址范围是在单片机片内还是片外。 1.2.1 程序储存器 程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序和表格常数。程序储存器以程序计数器 PC 作为地址指针,通过16位地址总线,可寻址的地址空间为64KB。 在8051/8751/89C51 片内,分别内置最低地址空间的4KB ROM/EPROM程序储存器(内部程序储存器),而在8031片内,则无内部程序储存器,必须外部扩展EPROM。MCS-51单片机中64KB内、外程序储存器的地址是统一编排的。 803

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