第2章_MCS-51单片机的结构和原理.ppt

第二章MCS-51单片机硬件结构 主要掌握 基本组成（内部资源） 引脚 存储器的配置 I/O口的应用功能 （以89C51（AT89C51、P89C51、STC89C51）为代表讲解） 2.1 MCS-51单片机结构 1. 89C51单片机结构框图 2. 89C51单片机内部结构图 2. 89C51 CPU功能介绍 单片机的核心，由运算器和控制器构成： 运算器：进行算术运算、逻辑运算，由ALU、A、B、PSW、暂存器组成。 控制器：包括PC、IR、ID、振荡器和时钟电路 2.2 89C51单片机的引脚及功能 2.3 89C51单片机的存储器配置 1. 存储器结构 普林斯顿结构 一般微机采用的结构 ROM、RAM安排在同一个地址空间 相同指令访问ROM、RAM 哈佛结构 89C51采用此结构 ROM和RAM占用不同的物理空间 采用不同指令访问 2. 89C51 存储空间 物理结构 ROM 片内、片外 RAM 片内、片外 逻辑结构（从用户使用的角度看） ROM： MOVC 0000-FFFFH 64KB 片内RAM ：MOV 0000-00FFH 256B 片外RAM： MOVX 0000-FFFFH 64KB 3. 程序存储器 与ROM密切相关的两个引脚 、 4. 数据存储器 片内RAM： 低128B片内RAM 0000-007FH 高128B片内RAM 0080-00FFH 片外RAM 0000H-FFFFH 如何区分0000-00FFH的地址空间是片内RAM还是片外RAM？ 5. 部分特殊功能寄存器（SFR）介绍 ACC B DPTR： Data Pointer，16位，对64KB片外RAM/ROM和外围设备作间接寻址。 例：MOV DPTR,#2000H MOVX A，@DPTR 则： DPH=20H, DPL=00H, DPTR=2000H 结果是：取出片外RAM地址为2000H的数据，存放于A。 PSW, Program Status Word 进位carry，辅助进位auxiliary carry，用户标志flag zero，寄存器选择register select，溢出overflow，奇偶parity SP，Stack Pointer SP ：堆栈指针，8位，专门存放堆栈的栈顶单元的地址。入栈时自动加1，出栈时自动减1。 堆栈：在RAM中专门用于存放数据的一个区域，遵循“先进后出（first in last out）”或“后进先出（last in first out）”的原则。 单片机工作条件 单片机正常工作最基本条件是： 正确的电源 时钟和复位信号。 单片机最小系统 1、时钟电路 　　要给单片机CPU提供时钟信号，就需要相关的硬件电路，即振荡器和时钟电路。51系列单片机内部有一个高增益反相放大器，这个反相放大器的作用就是构成振荡器，但要形成时钟，外部还需要加一些附加电路。 2.复位电路 　　51系列单片机本身一般不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。当5l系列单片机的复位引脚RST出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。 2.4 时钟电路及CPU时序 2. 基本概念 振荡器： 产生内部脉冲信号 若采用外部脉冲信号 时钟发生器：根据脉冲信号产生时钟信号 振荡周期P：振荡脉冲信号周期 时钟周期（状态周期）S ：(机器状态时间)S=P1+P2 机器周期： 指令执行的单位=6S=12P 指令周期： 指令执行的时间=N * 6S，N=1，2，4 3. CPU取指/执行周期时序 1.若采用12MHz的晶振频率，计算机器周期？ 2.CPU每个机器周期读取两次操作码，PC是否每次都自动加1？ 2.5 复位操作 2.6 89C51单片机的低功耗工作方式 89C51提供两种节电工作方式： 空闲(待机)工作方式：不向CPU提供时钟，CPU停止工作，只供中断、串行口、定时器部分。 掉电工作方式：所有功能停止工作。 方式的设定 PCON（电源控制寄存器）中，写‘1’启动。 2.7 输入/输出端口 单片机I/O口的使用 无论单片机对外界进行何种控制，亦或接受外部的控制，都是通过I/O口进行的。 单片机总共有P0、P1、P2、P3四个8位双向输入输出端口，每个端口都有锁存器、输出驱动器和输入缓冲器。4个I/O端口