MCS-51单片机的基本结构及工作原理.ppt

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1、内容§2-1MCS－51单片机的基本结构§2-2MCS－51的存储器结构§2-3专用功能寄存器的SFR§2-4单片机的工作方式与最小应用系统第二章MCS-51单片机的基本结构及工作原理●了解单片机内部基本结构●掌握单片机存储器分布和使用●掌握常用的特殊功能寄存器SFR的使用●了解单片机的工作方式●掌握单片机的引脚及引脚功能教学目的学习重点和难点单片机的存储器结构单片机的引脚及引脚功能第一节MCS-51单片机的基本结构教学内容：一、MCS-51单片机内部结构二、CPU三、输入／输出端口结构四、端口负载能力和接口要求五

2、、MCS-5l引脚及功能MCS-51系列单片机配置一览表系列片内存储器（字节）定时器计数器并行I/O串行I/O中断源片内ROM片内RAM无有ROM有EPROMIntelMCS-51子系列803180C31805180C51(4K字节)875187C51(4K字节)128字节2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字节)875287C52(8K字节)256字节3x164x8位16ATEML89C系列(常用型)1051(1K)/2051(2K)/4051(4K)（20条

3、引脚DIP封装）1282151589C51(4K)/89C52(8K)（40条引脚DIP封装）128/2562/33215/6一、MCS-51内部结构并行口串行通信ROM4KB时钟电路RAM128计数器/定时器8051CPU控制逻辑可编程I/O口可编程全双工串行口外部时钟图2-18051的功能部件图外部中断二、CPU主要功能：产生各种控制信号，去控制存储器、输入／输出端口的数据传送、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等。（一）运算器组成：运算器由算术逻运算部件ALU、累加器Acc、暂存器、程序状态字寄存器PSW

4、、BCD码运算调整电路等组成。对数据完成算术运算，逻辑运算、循环移位、位处理。（二）控制器组成：由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、定时控制与条件转移逻辑电路等组成。功能：对来自存储器中的指令进行译码，通过定时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部和外部控制信号，协调各功能元件的工作，完成指令所规定的功能。特点：▼它是16位的按机器周期自动增1计数器▼一切分支/跳转/调用/中断/复位等操作的本质就是:改变PC值▼总指向下一条指令所在首地址(当前PC值)1．程序计数器PC(ProgramCounter

5、)一个16位的专用寄存器，用来存放下一条(当前)指令的地址。它具有自动加1的功能。CPU执行程序的简要过程：1)PC给出当前指令的存储地址。2)CPU到存储器取指令，PC自动加13)指令译码器对指令译码，CPU执行指令。4)CPU到存储器取指令，PC=PC+1。5)CPU执行下一条指令，…程序存储器地址程序代码0000H指令代码10001H指令代码20002H指令代码3…N指令代码nPC=PC=PC=2．指令寄存器一个8位的寄存器，用于暂存待执行的指令，等待译码。3．指令译码器对指令寄存器中的指令进行译码，分析它的

6、功能，并根据功能产生相应的电信号。4．数据指针DPTR是一个16位的专用地址指针寄存器。它主要用来存放16位地址。DPTR也可以拆成两个独立8位寄存器，即DPH(高8位字节)和DPL(低8位字节)，分别占据83H和82H两个地址。数据指针可以用来访问外部数据存储器中的任一单元，作间址寄存器使用，也可以作为通用寄存器来用，是8051单片机中唯一一个用户可使用的16位寄存器。5.定时控制部件与时序功能：在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部和外部的控制信号，协调各功能元件工作，完成指令所规定的功能。主要任务：产生一个工

7、作时序，其工作需要时钟电路提供一个工作频率。图2.2MCS-51单片机内部结构（1）时钟电路设计XTAL1,XTAL2:接外部晶振的两个引脚。MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，此放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接时钟源即可构成时钟电路。（1）时钟电路设计XTAL1,XTAL2:接外部晶振的两个引脚。单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。有内部和外部两种时钟产生方式。单片

8、机的生产工艺不同，接法也不同。在XTALl和XTAL2两端接晶体或陶瓷谐振器，与内部反向器构成稳定的自激振荡器。参数选取：C1、C2起稳定振荡频率，快速起振的作用。外接晶振时：Cl和C2选择10～30pF外接陶瓷谐振器时：Cl和C2的典型值约为40±10pF。振荡频率范围一般是1.2MHz～12MHz，有的可达40MHz。内部时钟方式XTAL1XTAL2内部