MCS-51单片机原理及应用 教学课件 作者 王国永 2.ppt

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1、8051单片机是在一块芯片中集成了CPU、存储器（包括RAM和ROM）、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机的需要的基本功能部件。主要包括：一个8位CPU；一个片内振荡器及时钟电路；128字节RAM；4KBROM；两个16位定时/计数器；32条可编程的I/O线；一个可编程的全双工串行口；具有五个中断源、两个中断优先级嵌套中断结构。图2-4是8051单片机的内部结构框图。它包含了作为微型计算机所必需的基本功能部件，各功能部件通过片内单一总线连成一个整体，集成在一块芯片上。2.18051单片机的结构第二

2、章MCS-51系列单片机硬件结构与功能图2-4MCS-51芯片内部结构框图通道0驱动器通道2驱动器RAM地址锁存器RAM通道0锁存器通道2锁存器ROM/EPROMB寄存器程序地址寄存器缓冲器PC递增器程序计数器PCDPTR指针VCCGNDP1.0～P1.7堆栈指针SPACCTMP2PSW通道3锁存器通道1锁存器通道1驱动器通道3驱动器TMP1SCONTMODPCONTCONTL0TH1TH0TL1IESBUF(TX/RX)IP中断、串行口和定时器逻辑振荡器P3.0～P3.7RSTEAALEPSENXTAL2X

3、TAL1ALU(+5V)指令寄存器定时和控制逻辑指令译码器P0.0～P0.7P2.0～P2.7返回本节2.18051单片机的结构1.中央处理器(CPU)CPU是单片机内部的核心部件，是一个8位二进制数的中央处理单元，主要由运算器、控制器和寄存器阵列构成。2.18051单片机的结构1）运算器运算器用来完成算术运算、逻辑运算、位变量处理和数据传送等功能，它是8051内部处理各种信息的主要部件。运算器主要包括：算术逻辑单元(ALU)、累加器(ACC)、暂存寄存器(TMP1、TMP2)、寄存器B、程序状态字寄存器(P

4、SW)组成。2.18051单片机的结构2.18051单片机的结构（1）算术逻辑单元(ALU)：8051中ALU由加法器和一个布尔处理器组成。主要是实现8位数据的加、减、乘、除算术运算和与、或、异或、循环、求补等逻辑运算；布尔处理器主用来处理位操作。它是以进位标志位C为累加器的，可执行置位、复位、取反、等于1转移、等于0转移、等于1转移且清0以及进位标志位与其他位寻址的位之间进行数据传送等位操作。也能使进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻辑与、或操作。2.18051单片机的结构(2)累加器(ACC)：用来存放

5、参与算术运算和逻辑运算的一个操作数或运算的结果。在运算时将一个操作数经暂存器送至ALU，与另一个来自暂存器的操作数在ALU中进行运算，运算后的结果又送回累加器A。8051单片机在结构上是以累加器A为中心，大部分指令的执行都要通过累加器A进行。2.18051单片机的结构(3)暂存寄存器(TMP1、TMP2)：用来存放参与算术运算和逻辑运算的另一个操作数，它对用户不开放。(4)寄存器B:在乘、除运算时用来存放一个操作数，也用来存放运算后的一部分结果，在不进行乘、除运算时，可以作为通用的寄存器使用。2.18051单

6、片机的结构(5)状态寄存器(PSW)：PSW是一个8位标志寄存器，用来存放ALU操作结果特征和处理器状态。这些特征和状态可以作为控制程序转移的条件，供程序查询和校验。如表2-2所示。表2-2PSW各位定义表位编号PSW7PSW6PSW5PSW4PSW3PSW2PSW1PSW0位定义CYACF0RS1RS0OV—P位地址D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H2.18051单片机的结构①进位标志位CY：表示累加器A在加减运算过程中其最高位A7有无进位或借位。②辅助进位标志位AC：表示累加器A在加减运算时

7、低4位(A3)有无向高4位(A4)进位或借位。③用户标志位F0：是用户定义的一个状态标志位，根据需要可以用软件来使它置位或清除。2.18051单片机的结构④寄存器选择位RS1、RS0：8051共有四组，每组八个工作寄存器R0～R7。编程时用于存放数据或地址。但每组工作寄存器在内部RAM中的物理地址不同。RS1和RS0的四种状态组合就是用来确定四组工作寄存器的实际物理地址的。RS1、RS0状态与工作寄存器R0～R7的物理地址关系如表2-3所示。RS1RS0工作寄存器组号R0～R7的物理地址0          

8、    00              11              011012300H～07H08H～0FH10H～17H18H～1FH表2-3工作寄存器组R0～R7的物理地址2.18051单片机的结构⑤溢出标志位OV：当执行算术指令时，由硬件自动置位或清零，表示累加器A的溢出状态。主要用来表示带符号数加、减运算溢出与否。可用双高位法进行溢出判别。当次高位D6向最高位D7有进位，而最高位D7无