单片机教案(第一章组成原理).docVIP

第二章 MCS-51单片机组成原理(初识单片机) MCS-51系列单片机是美国Intel公司生产的高档8位机，在这个系列中常用的、最典型的有下列三种产品：1、8031单片机；2、8051单片机；3、8751单片机。 MCS-51单片机的内部结构框图： 中央处理器CPU（8位机） 由运算器和控制器组成，是单片机的核心： 运算器ALU：完成二进制的算术运算和逻辑运算功能； 控制器：在时钟脉冲的作用下，对指令进行译码，控制单片机系统的各部件协调有序的工作。 片内ROM 主要用于存放程序、原始数据和表格等内容，也称为：程序存储器或片内ROM。(在MCS-51系列中：8031单片机，片内无ROM；8051单片机，片内有4KB的掩膜ROM；8751单片机，片内有4KB的EPROM)。 三、片内RAM（256个字节单元） 高128个的字节单元组成了21个特殊功能的寄存器SFR，其功能已有专门规定，用户不能乱用； 低128个的字节单元，作随机存取单元，供用户使用。(有时指片内RAM为128B就是这个意思) 定时器/计数器（2×16位） 片内有2个16位的定时/计数器(T0，T1)，并能以其定时或计数的结果对系统进行控制。 五、并行I/O接口（4×8位） 片内有4个8位并行I/O接口(P0，P1，P2，P3)。它们可双向使用。 P0口通常用作8位数据总线或低8位的地址总线的信息传送； P1口一般作通用数据I/O接口使用； P2口通常用作高8位地址总线的信息传送； P3口常用于以第2功能(有8种)的输入或输出的形式。 串行接口 片内有2个1位的串行接口，TXD为输出口，RXD为输入口，它们还可编程为一个全双工(双向同步信息传送)的通用异步串行接口模式(UART)。 中断控制系统 MCS-51有5个中断源： （1）2个外部中断源； （2）2个定时器/计数器中断源； （3）1个串行中断源。 重要功能 （1）可以寻址64KB的片外ROM和64KB的片外RAM； （2）具有位操作功能(逻辑处理)的位寻址功能。 2-2 CPU的结构 CPU是单片机的核心，它由两大部分所组成：运算器和控制器。 一、运算器 算术/逻辑部件： 完成算术运算。如：加、减、乘、除运算； 完成逻辑运算。如：与、或、非、异或等； 将运算结果的特征量，作为下一步操作指令的依据。 累加器A：(8位寄存器) 在算/逻运算中用于存放操作数或结果 与外部存储器交换信息时要经过A； 与I/O接口交换信息时也要经过A。 寄存器B：(8位寄存器) 做乘法运算时，用来寄存乘数或积的高位字节； 做除法运算时，用来寄存除数或余数； 不做上述运算时，可做通用寄存器使用。 程序状态标志寄存器PSW：(8位寄存器) 进位标志位Cy(D7位)： 做加、减运算时，若运算结果在最高位有进位或借位时，Cy被硬件自动置“1”，反之则自动置“0”。 辅助进位标志位AC：(半进位标志位，D6位) ① 做加、减运算时，若低4位有向高4位进位或借位时，AC被硬件自动置“1”，反之则自动置“0”。 ② CPU常根据AC的状态对BCD码的运算结果进行调整。 用户标志位F0(D5位)： 用户可用软件对F0位，置“1”或置“0”，以决定程序的走向。 工作寄存器组选择标志位RS1、RS0(D4、D3位)： 用户通过软件改变RS1和RS0的组合内容，来选择片内RAM中4组工作寄存器组之一。 RS1 RS0 选定的当前使用的 工作寄存器组（区） 片内RAM地址 通用寄存器 名称 0 0 第0组 00H~07H R0~R7 0 1 第1组 08H~0FH R0~R7 1 0 第2组 10H~17H R0~R7 1 1 第3组 18H~1FH R0~R7 （5） 溢出标志位OV(D2位)： 当运算的结果超过8位二进制数的允许范围时，OV由硬件自动置“1”，反之置“0”。 （6） 空缺位(D1位)： 此位未定义。 （7） 奇偶校验标志位P(D0位)： MCS-51采用偶校验，当A累加器中1的个数为奇数时，P被硬件置为“1”，反之被置为“0”。 二、控制器 控制器主要由定时控制逻辑电路和各种控制寄存器组成，它们严格按照定时电路的各种译码指令完成规定的操作。 指令寄存器IR和指令译码器ID(8位) IR主要用于寄存指令代码，并通过ID将指令代码译出由控制电路产生相应的控制信号。 程序计数器PC 是一个十六位的寄存器，专门用于寄存CPU将要执行的指令地址(即下一条指令的地址)，所以PC会自动加1。 PC可寻址64KB范围的ROM。注意PC本身没有地址，因此用户无法对其进行读写，但可以通过相应的指令改变其内容，实现程序的转移。 堆栈指针(寄存器)SP(8位) 堆栈：只有一个数据进/出端口且按照