单片机的结构和时序

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1、单片机原理与应用授课教师:曲培树Tel:13573468312E-mail:qupsh@163.com1MCS-51系列单片机结构和工作原理21MCS-51系列单片机的内部结构2MCS-51单片机引脚功能3MCS-51单片机的工作方式4MCS-51单片机时序3什么是单片机？◆所谓单片机(SingleChipMicrocomputer)，是指在一块芯片中集成有中央处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、基本I/O接口以及定时器、计数器等部件，并具有独立指令系统的智能器件，即在一块芯片上实现一台微

2、型计算机的基本功能。特点是：体积小，控制功能强，性价比高等41MCS-51系列单片机概述MCS-51是指由美国Intel公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了许多型号，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等。其中8051是最早生产、最典型的产品。MCS-51系列的其他单片机，都是在以8051为内核的基础上，进行了功能的增加以及外围接口的改变。因此，人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。51.1MCS-51系列单片机简介Intel公司将8051的核心技

3、术授权给了很多其他公司，所以有很多公司在生产以8051为核心的单片机。MCS-51系列单片机共有十多种芯片，分为两大系列，即51子系列与52子系列，并以芯片型号的末位数字作为标志。它们的内部结构基本相同，其中51子系列是基本型，52子系列是增强型。MCS-51系列单片机各种芯片的技术指标见下表。6MCS-51系列单片机芯片技术指标子系列片内ROM形式ROM容量RAM容量寻址范围I/O特性中断源无ROMEPROM定时器并行口串行口51子系列8031805187514KB128B2×64KB2*164

4、×81580C3180C5187C514KB128B2×64KB2*164×81552子系列8032805287528KB256B3×64KB3*164×81680C3280C5287C528KB256B3×64KB3*164×81672MCS-51单片机引脚功能两种封装：1.双列直插式封装82.方形封装92.1MCS-51单片机引脚及其功能8051有40条引脚，共分为端口线、电源线和控制线三类10113.电源线（2条）VCC为+5V电源线;VSS为接地线122.28031对片外存储器的连接13内

5、部结构框图如图所示148051各功能部件划分为以下五部分:CPU存储器I/O端口定时器/计数器中断系统151CPU结构8051内部CPU是一个字长为8位二进制中央处理单元，它对数据的处理是按字节为单位进行的。CPU由运算器（ALU）、控制器（定时控制部件等）、和专用寄存器组三部分组成16算术逻辑单元（ALU）ALU的功能是进行算术、逻辑运算、位变量处理和数据传送等操作。8051ALU由一个加法器、两个8位暂存器（TMP1与TMP2）和一个布尔处理器组成。17定时控制部件定时控制部件起着控制器的作用

6、，由定时控制逻辑、指令寄存器和振荡器OSC等电路组成。定时控制逻辑用于对指令寄存器中的指令码进行译码，并在OSC振荡器的配合下产生执行指令的时序脉冲，用以完成相应指令的执行指令寄存器IR用于存放程序存储器中取出的指令码OSC振荡器是控制器的心脏，能为控制器提供时钟脉冲，OSC振荡器产生矩形时钟脉冲序列，其频率是单片机的重要性能指标之一，时钟频率越高，单片机控制器的控制节拍就越快，运算速度也就越快。18专用寄存器组专用寄存器组：用来指示当前要执行指令的内存地址，存放操作数和指示指令后的状态等。专用寄

7、存器主要包括：程序计数器PC、累加器A、程序状态字PSW、堆栈指示器SP、数据指针DPTR和通用寄存器B等六部分19（1）程序计数器PC(Programcounter)16位计数器，能自动加1，保证指令顺序执行；存放下一条需要执行指令的内存地址；编址范围：0000H-FFFFH，共64K。也就是说8051对程序存储器的寻址范围为64K。如果想为8051配置大于64KB的程序存储器，就必须在制造时加长程序计数器的位数。实际中64KB已经足够了。20（2）累加器A累加器A是一个具有特殊用途的8位二进制

8、寄存器，专门用来存放操作数或运算结果(多于8位放不下)。MOVA,#05H;ADDA,#03H;第一条指令是把加数5送入累加器A，为执行第二条指令做准备，因此第二条指令执行前累加器A为加数5，在执行完第二条指令后把8存入A。21（3）通用寄存器B寄存器B又称为乘法寄存器，它与累加器A协同工作，可进行乘法操作和除法操作。在乘除指令中运用到寄存器B，乘法指令中的两个操作数分别取自于A、B寄存器，其结果也存放在A、B寄存器中，A存放乘积的低8位，B存放乘积的高8位；除法指令中，被除数取自