MCS-51单片机的结构

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1、第二章MCS-51单片机的结构2.1MCS-51单片机的基本组成2.3MCS-51单片机的引脚功能2.2I/O端口结构2.4时钟电路及工作方式教学目的和要求本章主要介绍了MCS-51系列单片机的内部硬件结构，从怎样应用单片机的角度考虑，详细地叙述了单片机的硬件结构、性能、各个引脚的功能、存储器配置、时钟电路与时序及工作原理等。基本组成MCS-51单片机芯片有许多种，其典型产品有8031、8051、8751等。下面以8051芯片为例说明MCS-51系列单片机的基本组成。可编程全双工串行口振荡器和时序OSC外时钟源程序存储器4KBRO

2、M数据存储器256BRAM/SFR2×16位定时器/计数器8051CPU64KB总线扩展控制器内中断外中断控制可编程I/O并行口串行通信外部事件计数图2-18051单片机功能框图基本组成8051单片机内部结构和功能1．中央处理器CPU中央处理器CPU是单片机内部的核心部件，它决定了单片机的主要功能特性，由运算器和控制器两大部分组成。（1）运算器运算器是计算机的运算部件，用于实现算术逻辑运算、位变量处理、移位和数据传送等操作。它是以算术逻辑单元ALU为核心，加上累加器ACC、寄存器B、程序状态字PSW以及十进制调整电路和专门用于位操

3、作的布尔处理器等组成的。（2）控制器控制器是计算机的控制部件，它包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、数据指针DPTR、堆栈指针SP以及定时控制与条件转移逻辑电路等。它对来自存储器中的指令进行译码，并通过定时和控制电路在规定的时刻发出各种操作所需要的控制信号，使各部件协调工作，完成指令所规定的操作。基本组成运算器1)算术逻辑单元ALU(ArithmeticLogicUnit)算术逻辑单元ALU(8位)用来完成二进制数的四则运算和布尔代数的逻辑运算。此外，通过对运算结果的判断影响程序状态标志寄存器的有关标志位。2)累加

4、器ACC(Accumulator)累加器ACC为8位寄存器，是CPU中使用最频繁的寄存器。它既可用于存放操作数，也可用来存放运算的中间结果。3)寄存器B寄存器B是一个8位寄存器，是为ALU进行乘除运算设置的。在执行乘法运算指令时,寄存器B用于存放其中一个乘数和乘积的高8位数；在执行除法运算时，寄存器B用于存放除数和余数。此外，B寄存器也可作为一般的数据寄存器使用。基本组成4)程序状态字PSW(ProgramStatusWord)程序状态字PSW是一个8位特殊功能寄存器，它的各位包含了程序运行的状态信息，以供程序查询和判断。PSW程

5、序状态字格式和含义如下：①Cy(PSW.7)进位标志位。②AC(PSW.6)辅助进位(或称半进位)标志。③F0(PSW.5)用户标志位。④RSl和RS0(PSW.4，PSW.3)工作寄存器组选择位。⑤OV(PSW.2)溢出标志位。⑥F1(PSW.1)用户标志位，同F0(PSW.5）。⑦P(PSW.0)此位为奇偶标志位。D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HCYACF0RS1RS0OVF1PPSW位地址字节地址D0H基本组成5)布尔处理器MCS-51的CPU是8位微处理器，它还具有1位微处理器的功能。布尔处理器具有较强的布

6、尔变量处理能力，以位(bit)为单位进行运算和操作。它以进位标志(Cy)作为累加位，以内部RAM中所有可位寻址的位作为操作位或存储位，以P0～P3的各位作为I/O位，同时布尔处理器也有自己的指令系统。基本组成控制器1)程序计数器PCPC是一个16位计数器。实际上PC是程序存储器的字节地址计数器，其内容是将要执行的下一条指令的地址，寻址范围达64KB。PC具有自动加1功能，从而实现程序的顺序执行。可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转移。2)数据指针DPTR数据指针DPTR为16位寄存器。它的功能是存放16位的地址

7、，作为访问外部程序存储器和外部数据存储器时的地址。编程时，DPTR既可按16位寄存器使用，也可以按两个8位寄存器分开使用，即DPH为DPTR的高8位，DPL为DPTR的低8位。基本组成2．定时器/计数器8051单片机内有两个16位的定时器/计数器：定时器/计数器0和定时器/计数器1。它们分别由两个8位寄存器组成，即TO由THO(高8位)和TL0(低8位)构成，同样T1由THl(高8位)和TL1(低8位)构成，地址依次是8AH～8DH。这些寄存器用来存放定时或计数的初值。基本组成3．串行口单片机内部有一个串行数据缓冲寄存器SBUF，

8、它是可直接寻址的特殊功能寄存器，地址为99H。在机器内部实际是由两个8位寄存器组成，一个作发送缓冲寄存器，另一个作接收缓冲寄存器，二者由读写信号区分，但都是使用同一个地址99H。单片机内部还有串行口控制寄存器SCON和电源控制及波特率选择寄存器PC