MCS-51系列单片机的结构和原理第2章.pptVIP

MCS-51单片机（8051）的内部结构框图如上图所示。内部集成有： 8位CPU，片内振荡器电路； 4K字节ROM，128字节RAM； 23个特殊功能寄存器； 32根I/O线； 可寻址各64K的外部数据、程序存贮器空间； 2个16位的定时器/计数器； 中断结构：具有两个优先级，五个中断源； 一个全双工串行口； 有专用位处理机功能，适于布尔处理。 引脚功能如下： (1)主电源引脚 VCC：电源+5V VSS： 接地 (2) 外部振荡器引脚 XTALl和XTAL2：使用内部振荡电路时，用来接石英晶体和电容；使用外部时钟时，用来输入时钟脉冲。 (3) 控制、选通或电源复用引脚 ALE/PROG：地址锁存信号输出端。在访问片外存贮器时，ALE为高电平有效时，P0口输出地址低8位，用ALE信号做外部地址锁存器的锁存信号。fALE＝fOSC/6，可以做系统中其它芯片的时钟源。第二功能PROG是对8751的EPROM编程时的编程脉冲输入端。 2.1.1 算术/逻辑运算部件ALU 8051的算术/逻辑运算部件包括运算器、布尔处理器、累加器A、寄存器B、暂存器B、程序状态字PSW寄存器等，其功能是实现数据的算术/逻辑运算、位变量处理和数据传送等操作。运算器是以算术逻辑运算单元ALU为中心，可完成二进制数的四则运算 +、-、×、÷、加1、减1、BCD修正和逻辑与、或、异或、求反、清0、左右循环移位等。这里必须强调在MCS-51中位处理有自己专门的累加器“C”和位地址空间（包含片内数据RAM的128位和某些特殊寄存器的地址空间）。 累加器(A) 8051单片机的结构是以累加器A为中心的结构，它与内部总线直接相连，一般信息的传送和交换均需要通过累加器A。在算术运算过程中存放和提供操作数及存放运算结果，在逻辑操作、数据传送等指令中作为源操作数或目的操作数。大部分指令则规定要通过累加器A来进行。某些部分指令通过对累加器A旁路，以直接地址或间接地址形式使数据可以从片内的任意地址单元传送到寄存器，而不经过累加器A，提高这些指令的操作速度，增强实时性。 ■ 寄存器(B) 寄存器B一般用于乘、除法指令，与累加器A配合使用。寄存器B中存放第二操作数、乘积的高位字节或除法的余数部分。 程序状态字(PSW) 程序状态字PSW是一个8位寄存器，寄存当前指令执行后的状态，为下条或以后的指令的执行提供状态条件。其结构及各位状态标志的定义如下： 堆栈及栈指针SP 堆栈是一组编有地址码的特殊的存储单元，通常是在数据存储器中开辟的一个存储区域。堆栈顶的地址码由栈指针SP指示；堆栈单元中存放的信息称为堆栈元素，堆栈元素的压入和弹出遵循后进先出的原则，即数据入栈时，先入栈的数据存在堆栈底部，后入栈的数据存放在堆栈顶部。出栈时，先从堆栈栈顶部弹出。这种存取结构确保中断处理和调用子程序时的正确返回。 在8051单片机中，堆栈寄存器SP（8位）所选择的栈区原则是可在片内128个单元中任意开辟；当复位时(SP)=07H指向工作寄存器的0组尾。规定向上生成，具有压入步进增1，先进后出的原则，所以用户堆栈恰好用到1组组工作寄存器组。当系统复杂，用户只用一个工作寄存器组不够时，应将栈区安排在(SP)=30H以后，因为20H～2FH为位地址空间。这里应分清堆栈寄存器是SFR中的一个特殊寄存器，地址是81H，而栈区是该堆栈指针指向RAM区的地址单元。 数据指针DPTR 数据指针DPTR是一个独特的16位寄存器，它可分成两个独立的8位寄存器DPH、DPL。常用来作访问外部数据存储器的地址寄存器。因而它可以指向64K字节范围内的任一地址单元。因此，它既可寻址64K字节的外部数据存储器，也可寻址64K字节程序存储器的固定数据、表格等单元。常用于调用、转移、访问外部数据存储器和查表等指令。 一、P0口的结构 1、P0口作为普通I/O口 2、P0作为地址/数据总线 二、P2的内部结构 ②P3的内部结构 它的各位功能如下： 当CPU进行各种逻辑操作或算术运算时，为反映操作或运算结果的状态，把相应的标志位置1或清0。这些标志的状态，可由专门的指令来测试，也可通过指令来读出。它为计算机确定程序的下一步进行方向提供依据。PSW寄存器中各位的名称及位置如上所示，下面说明各标志位的作用。 D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV P PSW位地址 CY：进位标志。 加减运算时，保存最高位进位、借位状态。 AC：半进位标志。 例：78H+97H 0111 1000 +1001