MCS-51单片机结构

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1、第一章MCS-51单片机结构华中科技大学生命科学与技术学院生物医学影像中心张智2021/7/121概述第一节MCS-51单片机内部结构第二节存储器第三节特殊功能寄存器第四节时钟电路与复位电路第五节引脚功能生物医学影像中心2021/7/122MC651系列单片机有多种型号的产品，如普通型(51子系列)8051、8031、875l、89C51、89S51等，增强型(52子系列)8032、8052、8752、89S52等。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。8031片内没有程序存储器，8051内部设有4KB的掩模删程序存储器

2、，8751是将8051片内的ROM换成EPROM，89C51则换成4KB的闪速EEPROM，MCS-51增强型的存储容量为普通型的一倍。生物医学影像中心2021/7/1231个8位CPU；一个片内振荡器及时钟电路；4KBROM程序存储器；128BRAM数据存储器；两个16位定时器／4数器;寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路;32条可编程的I／O线(4个8位并行I／O端口);一个可编程全双工串行口;5个中断源、两个优先级嵌套中断结构。生物医学影像中心1.1MCS-51单片机内部结构2021/7/1241.1.

3、1概述生物医学影像中心51单片机内部结构2021/7/125生物医学影像中心2021/7/126主要包括：CPU存储器I/O口定时器/计数器串行口内部总线MCS-51内部结构一.运算器进行算术运算：加、减、乘、除、加1、减1、比较BCD码十进制调整等逻辑运算：与、或、异或、求反、循环等逻辑操作位操作：内部有布尔处理器，它以进位标志位C为位累加器，用来处理位操作。可对位置“1”、对位清零、位判断等。操作结果的状态信息送至状态寄存PSW。生物医学影像中心1.1.2CPU2021/7/127运算器：包括算术逻辑运算部件ALU、累加器A、B寄

4、存器、暂存器TMP1和TMP2、程序状态字PSW、BCD码调整电路。生物医学影像中心2021/7/128生物医学影像中心程序状态字PSW（字节地址：D0H）2021/7/1291)四个状态标志位C：进位标志位(1:有进位或借位)AC：半进位标志位(BCD码加减结果校正)P：奇偶标志位(1:奇数个1;0:偶数个1)OV：溢出标志位(符号运算,溢出为1,同号加或异号减可能发生,OV=D7C异或D6C)2)其他标志位F0、F1标志位：用户标志位RS1、RS0：工作寄存器组指针二.控制器程序计数器PC堆栈指针SP数据指针DPTR指令寄存器指令

5、译码器和CPU定时控制生物医学影像中心2021/7/1210程序地址指示器,由CPU控制，正常情况下不能由程序随意更改。是16位专用寄存器，其内容表示下一条要执行的指令的16位地址。CPU总是把PC的内容送往地址总线，作为选择存储单元的地址，以便从指定的存储单元中取出指令、译码和执行。系统复位后，PC=0000H。PC具有自动加1的功能。生物医学影像中心程序计数器PC2021/7/1211堆栈：内存RAM中开辟的一个特定的存储区，专门用来暂时存放数据或存放地址，可由程序设置，一般在程序初始化时设置一次。设置范围为（07H~7FH）。栈

6、底：初始设置栈底、栈顶重合。栈顶：对堆栈的操作总在栈顶进行。“后进先出”原则：进栈时，SP先自动加1，然后数据入栈；出栈时，数据先出，然后SP自动减1。堆栈指针SP(81H)：8位专用寄存器，用来存放栈顶地址。系统复位后，SP=07H。生物医学影像中心堆栈指针SP2021/7/1212数据指针DPTR：是一个16位地址寄存器，专门用来存放16位地址指针，作间接寄存器使用。DPTR可分为DPH(83H)和DPL(82H)两个独立寄存器。DPTR可指向64K字节范围内的任一存储单元（读程序存储器和读写数据存储器）。生物医学影像中心数据指针

7、DPTR2021/7/1213指令寄存器（IR）：存放取指后的指令代码指令译码器（ID）：指令经译码器译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。生物医学影像中心指令寄存器、指令译码器和CPU定时控制2021/7/1214M051的存储器结构与常见的微型计算机的配置方法不同，它将程序存储器和数据存储器分开，各有自己的寻址方式、控制信号和功能。程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。数据存储器通常用来存放程序运行中所需要的常数或变量。从物理地址空间看，MC5—51有四个存储器地址空间，即片内程序存储器、片外程序存储器、片内

8、数据存储器和片外数据存储器。从逻辑地址空间看，它有三个存储器地址空间即片内、外统一编址的程序存储器，片内数据存储器和片外数据存储器。生物医学影像中心1.2存储器2021/7/1215生物医学影像中心存储器结构2021/7