第二章 89C51单片机硬件结构和原理精品.ppt

5、中断系统 （1）中断优先级寄存器IP：2级优先，可软件设定 （2）中断允许寄存器IE 6、定时/计数器 （1）定时器方式寄存器：TMOD （2）定时器控制寄存器：TCON （3）计数寄存器：TH0、TL0；TH1、TL1。可用于设定计数初值。 内部 结构 五、位地址空间 （1）内部RAM 20H ~ 2FH共16个单元可按位寻 址128位。 （2）SFR 80H ~ FFH 51子系列，有11个寄存 器，83位；52子系列，有12个寄存器，93位。 ?六、外部数据存储器 （1）容量最大扩展到64KB （2）寻址范围：0000H ~ FFFFH （3）寻址方式：间接寻址可用R0，R1，DPTR 各特殊功能寄存器的复位值 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0~P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF (XXXXXXXXB) IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H 一、片内振荡器及时钟信号的产生 89C51芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，分别是89C51的19脚和18脚。如图2-7。 §2-4 时钟电路及89C51 CPU时序 XTAL1 XTAL2 C1 C2 晶振 至内部时钟 89C51 图2-7 振荡电路 晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端输入到片内的时钟发生器上，如图2-8所示。 XTAL2 XTAL1 C1 C2 晶振 振荡器 ÷2 （时钟发生器） S1 P1 P2 S2 P2 P1 P1 P2 ÷3 ÷6 ALE 机器周期 图2-8 89C51内部振荡器及时钟发生器 fOSC 概念：节拍、状态周期 二、机器周期和指令周期 一个机器周期是指CPU访问存储器一次所需的时间。执行一条指令需要多长时间则以机器周期为单位。 89C51的一个机器周期包括12个振荡周期，分为6个S状态（如下图）：S1～S6。每个状态又分为两拍，称为P1和P2。因此，一个机器周期中的12个振荡周期表示为S1P1，S1P2，S2P1…S6P2。 例如：若采用6MHz晶体振荡器，则每个机器周期为2μs。 每条指令都由一个或几个机器周期组成。在 89C51系统中，有单周期指令、双周期指令和4周期指令。4周期指令只有两条：乘法、除法指令 89C51单片机的基本时序单位有4个： 振荡周期、状态周期、机器周期、指令周期 一个机器周期 P1 P2 P1 P2 单字节单周期指令 例：INC A 图2-9 三、CPU取指、执行周期时序 每一条指令的执行都可以包括取指和执指两个阶段。在取指阶段，CPU从内部或者外部ROM中取出操作码及操作数，然后再执行这条指令。 89C51指令系统中，指令由单字节、双字节和3字节组成。从机器执行指令的速度看，单字节和双字节指令都可能是单周期和双周期的，而3字节指令都是双周期的，只有乘、除指令占4周期。 图2-10列举了几种典型指令的取指和执指时序。 当ALE（ALE信号为振荡频率6分频）正跳变时，对应单片机进行一次读指令操作。一个机器周期二次出现，在S1P2和S2P1及S4P2和S5P1期间（如图）。 有效宽度为一个状态。 （1）单字节单周期指令：INC A 只需进行一次读指令操作（指令只有一个字节），当第二个ALE有效时，由于PC没有加1，读出的还是原指令。属于一次无效操作。 （2）双字节单周期指令：ADD A，#data ALE两次读操作都有效，第一次读操作码（指令第一字节），第二次读立即数（指令第二字节）（如图）。 （3）单字节双周期指令：INC DPTR 两个机器周期共进行四次读指令操作，但其后三次的读操作都是无效的。 单字节单周期指令 例：INC A 双字节单周期指令 例：ADD A，#data 单字节双周期指令例：INC DPTR § 2.5 89C51单片机的低功耗工作方式 89C51属于CHMOS的单片机，运行时耗电少，而且还提供两种节电工作方式，即空闲（等待、待机）方式和掉电（停机）方式，以进一步降低功耗。 下图为实现这两种方式的内部电路 一、方式的设定 通过对SFR中的PCON（地址87H）相应位置1而启动的。如下图 SMOD:波特率倍