mcs-51系列单片机的结构.ppt

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1、1第2章MCS-51系列单片机的结构总体要求：●熟练掌握MCS-51单片机构成的基本知识●熟练掌握MCS-51单片机存储器构成的知识●熟练掌握MCS-51单片机I/O接口的基本知识●掌握MCS-51单片机应用系统构成的基本知识能够独立完成本章作业学习重点：●MCS-51的内部结构、引脚定义及功能●MCS-51单片机存储器结构●片内数据存储器的结构特性及分配形式●MCS-51单片机基本应用系统的构成22.1MCS-51单片机的内部结构2.2MCS-51单片机的存储器结构2.3MCS-51单片机的并行输入输出(I/O)接口2.4MCS-51单片机应用系统的构成32.1MCS

2、-51单片机的内部结构2.1.1MCS-51的结构框图前面已经提到单片机是在一块芯片集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、I/O接口以及串行通信接口等基本功能部件的一个完整的单片微型计算机。图2-1为8051单片机功能结构图。图2-2为8051单片机内部结构图。4图2-18051单片机功能结构图5图2-28051单片机内部结构图6MCS-51单片机内部包括以下部件：⑴一个8位CPU；⑵一个片内时钟振荡器，最高时钟频率为12MHz；⑶4KB程序存储器ROM/EPROM（8031片内无ROM）；⑷128B数据存储器RAM；⑸可寻址的外部程序存储器和数据存储器空间64

3、KB的机构；⑹21个特殊功能寄存器SFR；⑺4个8位并行I/O口，共32根I/O线；⑻1个全双工串行口；⑼2个16位定时器/计数器；⑽具有5个中断源，2个优先级的中断结构；⑾具有位寻址功能的位处理器，适用于位(布尔)处理。72.1.2CPU结构CPU从功能上可分为控制器和运算器两部分1.控制器控制器由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码电路、定时控制与条件转移逻辑电路、数据地址指针DPTR等组成。其功能是对来自程序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内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的功能。控制器各功能部件简述如下

4、。(1)程序计数器PC（ProgramCounter）PC是一个16位的专用寄存器，并具有自动加1的功能。当CPU要取指令时，PC的内容送到地址总线上，从而指向程序存储器中存放当前指令的单元地址，以便从存储器中取出指令，加以分析、执行，同时PC内容自动加1，指向下一条指令，以保证程序按顺序执行。也可以通过控制转移指令改变PC值，实现程序的转移。(2)指令寄存器IR（InstructionRegister）指令寄存器是一个8位寄存器，用于暂存待执行的指令，等待译码。指令译码电路是对指令寄存器中的指令进行译码，将指令转变为执行此指令所需要的电信号，再经定时控制电路定时产生执

5、行该指令所需要的各种控制信号。89(3)数据地址指针DPTR数据地址指针DPTR是一个16位的专用地址指针寄存器，它由DPH和DPL这两个特殊功能寄存器组成。DPH是DPTR的高8位，DPL是DPTR的低8位，其组成如下：DPTR(16位)高8位低8位DPTR用于存放16位地址，可对外部数据存储器RAM64KB(0000H～0FFFFH)地址空间寻址。DPHDPL102.运算器运算器由算术逻辑运算部件ALU、累加器ACC、寄存器Ｂ、暂存寄存器、程序状态字寄存器PSW、堆栈指针SP等组成，另外为提高数据处理和位操作功能，还增加了一些专用寄存器。(1)算术逻辑运算部件ALU

6、算术逻辑运算部件ALU在定时控制逻辑电路发出的内部控制信号的控制下，可以进行如下的算术/逻辑操作：①带进位和不带进位的加法。②带借位减法。③８位无符号数乘法和除法。④逻辑与、或、异或操作。⑤加１、减１操作。11⑥按位求反操作。⑦循环左、右移位操作。⑧半字节交换。⑨二-十进制调整。⑩比较和条件转移的判断等操作。(2)累加器ACC累加器ACC是８位寄存器，它通过暂存器和ALU相连，它是CPU中工作最繁忙、最常用的专用寄存器，许多指令的操作数取自于ACC，许多运算结果也存放在ACC中。在指令系统中，累加器ACC的助记符也记作A。12(3)程序状态字寄存器PSW程序状态字寄存器

7、也是一个８位寄存器，相当于标志寄存器，用于存放指令执行结果的一些特征，供程序查询和判别之用。其格式如下：其中每一位的具体含义如下：CY：进/借位标志。在进行加（或减）法运算时，如果执行结果最高位D7有进（或借）位，CY置1，否则CY清0。在进行位操作时，CY又是位操作累加器，指令助记符用C表示。AC：辅助进/借标志。在进行加（或减）法运算时，如果低半字节向高半字节有进（或借）位时，AC置1，否则AC清0。13F0：用户标志。由用户根据需要对其置位或复位，可作为用户自行定义的一个状态标志。RS1和RS0：工作寄存器组选择位。由用户程序改变R