单片机原理及接口技术案例教程 教学课件 作者 李法春 第2章.ppt

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1、第2章MCS-51单片机的硬件结构2.1MCS-51单片机基本结构2.2中央处理器CPU2.3存储器2.4并行输入/输出接口2.5单片机的引脚及其功能学习目标1.了解MCS－51系列单片机的基本结构、CPU的组成；掌握各CPU组件（尤其是专用寄存器）的作用；了解CPU时序特点，熟悉机器周期的概念以及机器周期与指令周期之间的关系。2.掌握MCS－51系列单片机的存储器结构，能够区分不同型号51系列单片机程序存储器的应用状态；掌握片内数据存储器的功能区划分和各自寻址特点，熟悉常用的SFR的功能和应用特点。3.熟练掌握MCS－51系列单片机4个8位并行I/O端口的各自功能和应用特点。4.了解

2、MCS－51系列单片机器件的外部引脚功能、封装形式，熟悉各控制引脚的功能和应用特点；了解51系列单片机的工作方式。重点难点1.MCS－51系列单片机存储器的结构，片内存储器的应用特2.MCS－51系列单片机4个8位I/O端口的应用特点。2.1MCS-51单片机基本结构MCS-51系列单片机都是以8051为核心电路发展起来的，包括51子系列（基本型）和52子系列（增强型）两大类，因此它们都具有MCS-51的基本结构与软件特征，具有很强的兼容性。2.1.1MCS-51系列单片机的内部结构（1）面向控制的8位中央处理器（CPU）（2）具有布尔处理（即位处理）能力（3）64KB程序存储器空间（

3、4）64KB数据存储器空间（5）4KB片内程序存储器（ROM）（6）128B内部数据存储器（RAM）（7）一组特殊功能寄存器（SFR）（8）32根双向并可按位寻址的I/O口线（9）2个16位定时器/计数器（10）5个中断源，具有两个优先级（11）一个全双功异步串行口（12）片内振荡器和时钟电路ALUEPROM无ROM为8031用EPROM,为87512.1.2MCS-51系列单片机的结构P0P1P2P3TXDRXD并行接口CPU时钟电路串行接口中断系统ROMRAM定时/计数器T0T12.2中央处理器CPU2.2.1MCS-51系列单片机CPU的结构和功能部件1.CPU结构MCS－51内

4、部有一个8位CPU（8位是CPU的字长，指CPU对数据的处理是按一个字节进行的），它象通常的微处理器一样，也是由算术逻辑运算单元ALU、定时控制部件（即控制器）和各种专用寄存器等组成的。ALU由定时和控制部件构成的控制器，包括定时控制逻辑、指令寄存器、指令译码器、数据地址指针DPTR、程序计数器PC、堆栈指针SP、RAM地址寄存器以及16位地址缓冲器等。运算器（ALU、专用寄存器）2.CPU的专用寄存器组在应用系统设计尤其是软件编程时经常用到CPU的专用寄存器组。MCS-51的CPU专用寄存器组包括程序计数器PC、累加器ACC、寄存器B、程序状态标志寄存器PSW、堆栈指针SP和数据指针

5、DPTR等6个寄存器，除PC外，其余5个寄存器均为可编程可访问寄存器。而PC只能用在查表指令MOVC中，不可直接访问。另外，专用寄存器组中只有PC在物理上是独立的（即没有与其他器件共同编码的物理地址），其余5个寄存器都有相应的直接地址编码（称字节地址）。是CPU的最基本部件，它是一个独立的计数器，用于存放下一条待执行指令的地址。PC的基本工作过程可以描述为：PC中的数作为指令地址输出给程序存储器，程序存储器按此地址输出指令字节，同时PC本身自动加1，指向下一条指令。注意：在执行转移、调用类指令或响应中断等操作时，PC的工作过程将有所不同。MCS-51的PC是一个16位寄存器，其寻址范

6、围是64KB（即216Byte）。在MCS-51指令系统中有一类基址加变址寻址的指令，PC可用作该类指令的基本地址寄存器。(4)程序计数器PC（ProgramCounter）（2）累加器ACC（Accumulator）：累加器ACC（简称A寄存器或累加器A）是一个具有特殊用途的8位寄存器，主要用来存放一个操作数或存放运算的结果。累加器ACC是CPU中使用最频繁的寄存器，MCS-51指令系统中多数指令的执行都通过它进行。(3)寄存器B寄存器B也是一个8位寄存器，在乘法和除法运算中用作ALU的输入之一。乘法运算时，ALU的两个输入分别为A、B，运算结果存放在AB寄存器中，其中A存放积的低8

7、位，B则存放积的高8位。除法运算时，被除数取自A，除数取自B；运算结果商存于A，而余数存于B。其它情况下，B可作为一个工作寄存器使用。(4)程序状态字PSW（ProgramStateWord）CyACF0RS1RS0OV…PD7D6D5D4D3D2D1D0PSW进位标志、“位累加器”辅助进位标志用户通用状态标志溢出标志奇偶标志位保留位工作寄存器组选择控制位若A中有奇数个“1”，则P置位，否则清零RS1、RS0与片内工作寄存器组的对应关系RS1R