学习教学教案第二章MCS-51单片机的基本结构及工作原理.ppt

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1、本章要点：1）MCS-51单片机的基本结构：CPU、输入／输出端口结构及负载能力和接口要求、MCS-5l引脚及功能。2）MCS-51的存储器结构：程序存储器、数据存储器的分布和使用。3）特殊功能寄存器SFR：重点掌握程序状态寄存器的使用。4）单片机的工作方式与最小应用系统：单片机的工作方式（复位方式）、单片机最小应用系统设计第二章MCS-51单片机的基本结构及工作原理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803180C3180

2、5180C51(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RAM256计数器/定时器8051CPU控制逻辑可编程并行

3、口可编程全双工串行口外部时钟图2．18051的功能部件图二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：运算器由算逻运算部件ALU、累加器Acc、暂存器、程序状态字寄存器PSW、BCD码运算调整电路等组成。实现+、–、×、÷算术运算，与、或、非、异或逻辑运算、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、数据指针DPTR、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

4、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)一个16位的专用寄存器，用来存放下一条指令的地址。它具有自动加1的功能。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

5、要用来存放16位地址，作间址寄存器使用。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。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：产生一个工作时序，其工作需要时钟电路提供一个工作频率。单片机的引脚定义从一片集成电路的角度去认识单片机认识单片机的引脚MCS-51单片机40脚Vcc,GND2XTAL1,XTAL22RESET1EA/Vpp1ALE/PROG1PSEN1P0.0—P0.78P1.

6、0—P1.78P2.0—P2.78P3.0—P3.78单片机的引脚（电源端）Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。单片机的引脚（晶振端）Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入/输出端单片机的引脚（晶振端）Vcc,GND:正电源端与接地端(+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入/输出端1～12MHz（

7、MCS-51）10～30pfx2XTAL1XTAL2通常外接一个晶振两个电容XTAL1XTAL2外部时钟VCC8051XTAL2XTAL1外部时钟80C51NC单片机的引脚（晶振端）Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作：振荡周期/时钟周期：晶振频率fosc（或外加频率）的倒数状态周期：2个时钟周期（很少用到此概念）机器周期：6个状态周期=12个振荡周期指令周期:执行一条指令所需的机器周期数牢牢记住：振荡周期=晶振频率fosc的倒数；1个机

8、器周期=12个振荡周期；1个指令周期=1、2、4个机器周期单片机的引脚（复位端）Vcc,GND:电源端（+5V/3.3V/