硬件结构 单片机.ppt

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1、第2章单片机硬件结构单片机原理及应用2.1逻辑结构及信号引脚2.2内部存储器2.3并行输入/输出口电路2.4电路与时序2.5工作方式7/27/202112.1.1结构框图2.1.2内部逻辑结构2.1.3信号引脚2.1逻辑结构及信号引脚7/27/202122.1.1结构框图8031无7/27/202132.1.2内部逻辑结构CPU运算器电路CPU控制器电路CPU控制器电路7/27/20214MCS—51CPUCPU内部结构：（1）运算器电路：运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心，包含累加器ACC、B寄存器、

2、暂存器、标志寄存器PSW等许多部件，它能实现算术运算、逻辑运算、位运算、数据传输等处理。算术运算单元ALU是一个8位的运算器，它不仅可以完成8位二进制数据加、减、乘、除等基本的算术运算，还可以完成8位二进制数据逻辑“与”、“或”、“异或”、循环移位、求补、清零等逻辑运算，并具有数据传输、程序转移等功能。ALU还有一个一般微型计算机没有的位运算器，它可以对一位二进制数据进行置位、清零、求反、测试转移及位逻辑“与”、“或”等处理。这对于控制方面很有用。累加器ACC（简称为A）为一个8位的寄存器，它是CPU中使用

3、最频繁的寄存器，ALU进行运算时，数据绝大多数时候都来自于累加器ACC，运算结果也通常送回累加器ACC。7/27/20215寄存器B称为辅助寄存器，它是为乘法和除法指令而设置的。在乘法运算时，累加器A和寄存器B在乘法运算前存放乘数和被乘数，运算完后，通过寄存器B和累加器A存放结果。除法运算时，运算前，累加器A和寄存器B存入被除数和除数，运算后用于存放商和余数。标志寄存器PSW是一个8位的寄存器，它用于保存指令执行结果的状态，以供程序查询和判别。D7D6D5D4D3D2D1D0CACF0RS1RS0OV-PC

4、（PSW.7）：进位标志位。AC（PSW.6）：辅助进位标志位。F0（PSW.5）：用户标志位。RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：寄存器组选择位。OV（PSW.2）：溢出标志位。P（PSW.0）：奇偶标志位。若累加器A中1的个数为奇数，则P置位，若累加器A中1的个数为偶数，则P清零。7/27/20216（2）控制器电路：MCS—51CPU控制部件是单片机的控制中心，它包括定时和控制电路、指令寄存器、指令译码器、程序计数器PC、堆栈指针SP、数据指针DPTR以及信息传送控制部件等。它先以振荡信号为基准

5、产生CPU的时序，从ROM中取出指令到指令寄存器，然后在指令译码器中对指令进行译码，产生指令执行所需的各种控制信号，送到单片机内部的各功能部件，指挥各功能部件产生相应的操作，完成对应的功能。7/27/202172.1.3信号引脚1、I/O口线功能4个8位并行I/O接口引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.72、控制线ALE：地址锁存允许信号端PSEN：外部程序存储器读选通信号端EA/VPP：程序存储器选择信号端/编程电源输入端为多功能引脚，可自动切换用作数据总线、地

6、址总线、控制总线和或I/O接口外部引脚。80C517/27/202182、控制线RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。输入10ms以上高电平脉冲，单片机复位。VPD使用后备电源，可实现掉电保护。3、电源及时钟引线工作电源：VCC、VSS时钟输入：XTAL1、XTAL2。复位电路：（1）上电复位（2）外部信号复位RESET+5V200Ω1K30μF单片机RST7/27/202192.2.1内部数据存储器低128单元2.2.2内部数据存储器高128单元2.2.3堆栈操作2.2.4内部程序存储器2.2.5存

7、储器结构特点2.2内部存储器7/27/202110MCS—51单片机存储器可以分成两大类：RAM，CPU在运行时能随时进行数据的写入和读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。它用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间结果或用作堆栈。ROM是一种写入信息后不易改写的存储器。断电后，ROM中的信息保留不变。用来存放固定的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。7/27/202111低128单元是单片机的真正RAM存储器。2.2.1内部数据存储器低128单元7/27/202112分为三个区域：1．寄存器区：4

8、组寄存器（寄存器阵列）。即4个工作寄存器0区～3区。每组8个寄存单元（每单元8位），以R0～R7作寄存器名，暂存运算数据和中间结果。字节地址为00H～1FH。2．位寻址区：字节地址为20H～2FH，既可作RAM，也可位操作。共有16个RAM单元，共128位，位地址为00H～7FH。3．用户RAM区：32个单元，地址为30H～7FH，在一般应用中常作堆栈区。用PSW中的两位PSW.4和PSW.3来切换工作寄存器区，