单片机及c51应用-2

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1、第二章MCS-51单片机的 基本结构和工作原理信息科学与工程学院自动化系第二章MCS-51单片机的结构和工作原理本章介绍MCS-51单片机的结构、工作原理及其组成部件和各部件的功能。2.1MCS-51系列单片机的结构2.28051单片机内部结构和功能2.3MCS-51单片机的引脚功能2.4MCS-51单片机的工作方式2.5MCS-51单片机的时序2.1.2MCS-51单片机的应用特性2.1MCS-51系列单片机的结构2.1.1MCS-51单片机的基本组成2.2.1中央处理器CPU2.2.2存储器结构2.2.3定时器/计数器(T/C)2.2.

2、4并行I/O接口2.2.5串行口2.2.6中断系统2.28051单片机内部结构和功能2.1.1MCS-51单片机的基本组成存储器I/O接口MCS-51单片机芯片有许多种:如8051、8031、8751、80C51、80C31等。它由8个部件组成,1、中央处理器(CPU)核心2、时钟电路12MHz3、程序存储器(ROM/EPROM)4KB4、数据存储器(RAM)128B+128BSFR5、并行I/O口(P0~P3口)P0和P2兼作外总线6、串行口全双工串行口7、定时器/计数器2个16位8、中断系统5个中断源,高级和低级两级优先级别它们都是通过

3、单一总线连接,并被集成在一块半导体芯片上,为单片微型计算机(Single-ChipMicrocomputer)片内存储器片内I/O接口1.MCS-51单片机系列两大系列:MCS-51子系列和MCS-52子系列。其中51子系列是基本型,而52子系列属于增强型。各子系列配置如表2-1所示。(P36)片内ROM形式无ROMEPROM80318051875180C3180C5187C5180328052875280C3280C5287C522.1.2MCS-51单片机的应用特性51子系统52子系统52子系列与51子系列相比,其功能增强的具体方面如下

4、:1.片内RAM从128字节增加到256字节2.片内ROM从4KB增加到8KB3.定时器/计数器从2个增加到3个4.中断源从5个增加到6~7个2.单片机芯片的半导体工艺MCS-51系列单片机采用以下两种半导体工艺生产HMOS芯片型号中不带有字母“C”的,功耗较大。CHMOS芯片型号中凡带有字母“C”的,具有高速度、高密度、低功耗的特点例如8051的功耗为630mW,80C51的功耗只有120mW。在便携式、手提式或野外作业仪器设备或长期无人值守自动监测、监控的仪表上是非常有意义的。因此在这些产品中最好使用CHMOS型单片机芯片。3.片内RO

5、M存储器的配置形式及应用环境MCS-51单片机内程序存储器的配置形式有三种:掩模ROM型(由厂家一次写入,成本低)EPROM型(由用户可反复写入,成本较高)无ROM(需在片外扩展)各有特点,也各有其适用场合,可根据需要进行选择环境温度范围,划分为三个等级民用级0℃~+70℃工业级-40℃~+85℃军用级-65℃~+125℃因此在使用中应注意根据现场温度选择芯片。2.28051单片机内部结构和功能一、运算器1.算术逻辑单元(ALU—ArithmeticLogicUnit)2.累加器(ACC—Accumulator)3.寄存器B4.程序状态

6、字(PSW—ProgramStatusWord)5.布尔处理器二、控制器1.程序计数器(PC—ProgramCounter)2.指令译码器ID3.数据指针(DPTR)4.堆栈指针(SP——StackPointer)2.2.1中央处理器CPU一、运算器功能:运算部件实现算术、逻辑运算、位变量处理、移位、数据传送1.算术逻辑单元(ALU)8位其累加器是ACC二进制四则运算和布尔代数的逻辑运算运算结果影响PSW的有关标志位2.累加器(ACC)8位存放操作数和中间结果工作频繁,大多数操作均通过它进行3.寄存器B8位乘法时用于存乘数/积的高8位除法时

7、用于存除数/余数4.程序状态字(PSW)8位特殊功能寄存器5.布尔处理器1位它以进位标志(CY)作为累加位进行位操作程序状态字PSW各位标志的含义CYACF0RS1RS0OV-PPSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0CY(PSW.7)进位标志位AC(PSW.6)辅助进位(或称半进位)标志F0(PSW.5)用户标志位RS1和RS0(PSW.4,PSW.3)工作寄存器组选择位OV(PSW.2)溢出标志位PSW.1未定义位P(PSW.0)奇偶标志位CY是PSW中最常用的标志位。由硬件或软件置位和清零。字

8、节运算中(ALU):它表示运算结果是否有进位(或借位)。Cy=SUB⊕C8加法时(SUB=0):有进位Cy由硬件置“1”即Cy=1;无进位CY被硬件清“0”即Cy=0。减法时(S

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