单片机原理与应用第2章课件.pptVIP

第2章 MCS51单片机的硬件结构 2.1 MCS51单片机的内部结构与引脚功能 2.2 中央处理单元 2.3 存储器结构 2.4 并行输入/输出接口 2.5 复位状态和复位电路 2.6 MCS51单片机的低功耗方式 2.1 MCS51单片机的内部结构与引脚功能 2.1.1 MCS51单片机的基本组成 介绍图2-1中的各功能部件： 1.CPU（微处理器） 2.程序存储器（ROM/EPROM） 8031:无此部件； 8051:4K字节ROM； 8751:4K字节EPROM ； 89C51:4K字节闪存。 3. 数据存储器（RAM） 片内为128个字节（52子系列的为256个字节） 4.特殊功能寄存器（SFR） 共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区。 5. P1口、P2口、P3口、P0口为4个并行8位I/O口。 6. 定时器/计数器 有2个16位的定时/计数器，它们具有4种工作方式。 7. 中断系统 具有5个中断源，2级中断优先权。 8. 串行口 1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。 2.2 MCS-51的引脚 40只引脚 双列直插封装（DIP）。 2.2 中央处理单元 由运算器和控制器所构成 2.2.1 运算部件 对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。 1．算术逻辑运算单元ALU 2. 累加器A 3. B寄存器 4. 程序状态字寄存器PSW 累加器A 使用最频繁的寄存器，也可写为Acc。 A的作用： （1）是ALU单元的输入之一，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，又减少了累加器的“瓶颈堵塞”现象。 A的进位标志Cy是特殊的，同时又是位处理机的位累加器。 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 （3）F0（PSW.5）标志位 由用户使用的一个状态标志位。 （4）RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：4组工作寄存器区选择控制位1和位0。 RS1 RS0 所选的4组寄存器 0 0 0区（内部RAM地址00H～07H） 0 1 1区（内部RAM地址08H～0FH） 1 0 2区（内部RAM地址10H～17H） 1 1 3区（内部RAM地址18H～1FH） （5）OV（PSW.2）溢出标志位 指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂，将在第3章介绍。 （6）PSW.1位: 保留位，未用 （7）P(PSW.0)奇偶标志位 P=1，A中“1”的个数为奇数 P=0，A中“1”的个数为偶数 2.2.2 控制部件 1．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 将子程序的入口地址或中断向量的地址送入PC。 2.2.3 时钟电路与CPU时序 时钟电路用于产生MCS-51单片机工作所必需的时钟控制信号。 1 时钟电路 时钟频率直接影响单片机的速度，电路的质量直接影响系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。 (1) 内部时钟方式 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。 (2) 外部时钟方式 常用于多片MCS-51单片机同时工作。 2. CPU时序 单片机执行的指令的各种时序均与时钟周期有关。 时钟周期 单片机的基本时间单位。若时钟的晶体的振荡频率为fosc，则时钟周期Tosc=1/fosc。如fosc=6MHz，Tosc=166.7ns。 状态周期 两个时钟周期为一个状态周期，用S表示，即当时钟振荡频率为时,则状态周期为2/fosc。 指令周期 执行任何一条指令时，都可分为取指令阶段和指令执行阶段 。 取指令阶段，PC中地址送到程序存储器，并从中取出需要执行指令的操作码和操作数。 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。 ALE信号是为地