二、8051的结构和原理.ppt

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1、第二章8051的结构和原理有关MCS-51机的性能特点，在第一章已作了简单介绍，本节将进一步详细介绍它的结构，使大家对它的性能有更深入的了解。MCS-51的典型产品是8051、8031、8751。8051是ROM型单片机，内部有4KROM；8031无片内ROM，8751片内有4KEPROM；89C51片内有4KEEPROM。除此以外，它们的内部结构及引脚完全相同。9/14/20211本章将以MCS-51系列的8051为典型例子，详细介绍单片机的结构、性能、存储器结构及工作原理等内容。通过对这些内容的掌握，可以起到举一反三、触类旁通的作用。§2.1M

2、CS-51单片机的结构以8051为例给出的单片机功能方块图如下：9/14/20212MCS-51单片机组成框图时钟OSCCPU并行接口定时/计数器ROMRAMP0中断系统T0T1P1P2P3串行接口TXDRXDINT0INT19/14/202138051的内部结构展开图128×8RAMRAM地址寄存器P3口P1口P2口P0口锁存器锁存器锁存器锁存器中断控制定时/计数器串行I/O口SP寄存器B累加器A暂存器1暂存器2程序状态字PSW指令寄存器IR指令译码器ID数据指针DPTR缓冲器程序计数器PC增1程序地址寄存器AR定时与控制4K×8ROMALUCP

3、U9/14/202142.1.1CPU运算器CPU算术/逻辑部件ALU(ArithmeticLogicUnit)累加器ACC(Accumulator)程序状态字寄存器PSW(ProgramStatusWord)暂存寄存器寄存器B控制器定时控制与条件转移逻辑电路程序计数器PC指令寄存器IR指令译码器ID9/14/202151.8051的时钟时钟可以由两种方式产生：内部方式和外部方式。XTAL1内部方式XTAL2XTAL2外部方式XTAL1VSS外部时钟9/14/20216（1）内部方式：在XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作定时元件；时钟发生器对振

4、荡脉冲二分频，即若石英频率fosc=6MHz,则时钟频率=3MHz；fosc可在1.2MHz～12MHz选择；小电容可以取30pF左右。（2）外部方式：通过XTAL2接入外部时钟。9/14/202172.8051的基本时序周期计算机工作要有严格的时序。事实上，计算机更象一个大钟，什么时候分针动，什么时候秒针动，什么时候时针动，都有严格的规定，一点也不能乱。基本时序单位：3.机器周期：一个机器周期包括6个时钟周期。4.指令周期：执行一条指令的时间。1.振荡周期：晶体振荡器的周期。2.状态周期：振荡周期2分频，也称时钟周期。9/14/20218INTE

5、L对每一条指令都给出了它的指令周期数，MCS-51单片机的所有指令中，有一些完成得比较快，只要一个机器周期就行了，有一些完成得比较慢，得要2个机器周期，还有两条指令要4个机器周期才行。若fosc=6MHz，则8051的：振荡周期＝1/6us；时钟周期＝1/3us；机器周期＝2us；指令周期＝2～8us。9/14/202192.1.28051的片内存储器8051单片机与一般微机的存储器配置方式很不相同。一般微机通常只有一个逻辑空间，可以随意安排ROM或RAM。访问存储器时，同一地址对应唯一的存储单元，可以是ROM也可以是RAM，并用同类访问指令，这种

6、结构称为普林斯顿结构（冯·诺依曼结构）。9/14/202110而MCS-51则不同：8051在物理结构上设计成程序存储器与数据存储器独立分开的哈佛结构：片内程序存储器4KB（ROM0000H~0FFFH)片内数据存储器128B（RAM00H~7FH）9/14/2021112.1.38051的I/O端口8051有四个8位并行双向I/O口P0、P1、P2、P3，一个串行口2.1.48051的特殊功能寄存器SFR8051内部有21个特殊功能寄存器，分别叫SP、IE、IP、PCON......（与内部RAM统一编址80H~FFH）9/14/202112★§

7、2.2MCS-51单片机的存储器组织8051在物理结构上有四个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。new9/14/20211364KBROMEA=0EA=10000H0FFFH1000HFFFFH4KBROMFFH80H7FH00HSFRRAM64KBRAM(I/O)0000HFFFFH片内片外片外程序存储器数据存储器9/14/2021148051在逻辑上，即从用户角度上8051有三个存储空间：片内外统一编址的程序存储器片内外不统一编址的数据存储器特殊功能寄存器（片内）9/14/202115一、程序存储器及地址

8、空间作用--程序存储器用于存放编好的程序和表格常数。①8051片内有4K字节ROM，片外用16位地址线最多可扩展64K字节