mcs-51系列单片机基本结构与工作原理课件.ppt

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1、MCS-51系列单片机基本结构与工作原理§概述§MCS-51单片机内部结构§MCS-51单片机外部引脚及功能，I/O接口电路§MCS-51的指令系统§MCS-51的扩展应用§概述单片机：把中央处理器CPU、存储器、输入输出（I/O）接口电路以及定时器/计数器等部件制作在一块集成电路芯片中，构成一个完整的微型计算机——单片微型计算机。时钟8位CPU128B/256BRAM2×16位定时计数器可编程口I/O4KBROM总线：各个器件共同享用连线，器件的数据线称为数据总线，器件所有的控制线被称为控制总线。用

2、于抵制分配的线称为地址总线。数据、地址、指令：三者的本质都是数字——0和1组成的序列。指令即由单片机芯片的设计者规定的一种数字；地址即是寻找单片机内部、外部的存储单元、输入输出口的依据；数据即由微处理机处理的对象。堆栈：用来存放数据的一个区域，是内部RAM的一部分。“先进后出，后进先出”，有其特殊的数据传输指令，即PUSH和POP,有一个特殊的服务单元——堆栈指针SP.每执行一次PUSH,SP+1，每执行一次POP,SP-1§MCS-51单片机内部结构一、MCS-51内部资源及特点1、内部资源MCS-

3、51系列单片机包括8031、8051、8751等很多型号，其代表型号是以8051，以此为例介绍单片机内部结构。8051内包括：适于控制应用的8位CPU；4KB程序存储器(ROM)；128B数据存储器(RAM);32根双向并可以按位寻址的I/O线1个全双工串行口I/O线；2个16位定时计数器器；5各中断源2个优先级的嵌套结构；片内时钟振荡器二、MCS-51单片机基本结构内部结构简图如图2-1所示。包括：CPU、存储器（ROM、RAM）、I/O接口等计算机的基本组成。§MCS-51外部引脚及功能、I/O接

4、口电路一、外部引脚返回MCS-51共40个引脚，大致可分为四类，其管脚分布如下图所示。1）电源引脚VCC和VSSVCC：40脚，电源端，+5VVSS：20脚，接地端（GND）2）时钟电路引脚XTAL1：19脚，外接晶振输入引脚。XTAL2：18脚，外接晶振输出引脚。3）控制线引脚共4根，其中3根为双功能①RST/VPD：9脚，复位/备用电源。RST---通过外接复位电路实现上电复位或按键复位。VPD---可外接备用电源，在VCC掉电时向RAM供电。二、专用寄存器组1、程序计数器PC16位计数器，指向程

5、序存储器中被执行的指令所在的地址。本身没有地址，在物理上独立。寻址范围0000～FFFFH的64KB空间。2、数据指针DPTR16位地址指针，可寻址范围0000～FFFFH的64KB空间，可指向程序、数据存储器。3、堆栈指针SP8位地址寄存器，SP用来管理堆栈。它指向内部RAM的一个存储单元，且总是指向栈顶单元。MCS-51的堆栈是内部RAM中的一个部分，符合“先进后出、后进先出”原则。4、累加器ACCACC是一个具有特殊用途的8位寄存器，主要用于存放操作数或运算结果。8051指令系统中多数指令的执行

6、都要通过累加器ACC进行。因此，在CPU中，累加器的使用频率是很高的。也可简写累加器A。5、寄存器BB也是一个8位的寄存器，通常用来和累加器配合，进行乘、除法的运算。对于其它指令，B可作为一个工作寄存器使。6、程序状态字PSWPSW是一个可编程的8位寄存器，用来寄存当前指令执行结果的有关状态。8051有些指令的执行会自动影响PSW的有关位的状态，在编程时要加以注意，同时，PSW中各位的状态也可通过指令设置。PSW各标志位的定义如下：CY：（PSW.7)进位标志位。累加器A的最高位有进行位（加法）或借位

7、（减法）时，CY=1；否则CY=0。在布尔操作时，它是各种位操作的“累加器”。CY亦可简记为C。AC：（PSW.6)辅助进位标志位。当累加器A的D3位向D4位进位或借位标志时，AC=1，否则为0。（有时AC也被称为半进位标志）。F0：（PSW.5)用户通用标志位。可以根据需要用程序将其置位或清零，从而可通过测试FO的状态来控制程序的转向。RS1、（PSW.4）寄存器区选择位1。RS0、（PSW.3）寄存器区选择位0。RS1、RS0可由指令置位或清零，用来选择8051的工作寄存器区。其选择方法见表2-1

8、OV、（PSW.2）溢出标志位。当带符号数运算（加法或减法）结果超出范围（-127-+127）时，有溢出，OV=1；否则OV=0。--、（PSW.1）用户定义标志位。P、（PSW.0）奇偶校验位。在每个指令周期由硬件按累加器A中“1”的个数为奇数或偶数而为“1”或“0”。因此，P可用指示操作结果（累加器A中）的1的个数的奇偶性。四、MCS-51存储器可分为五类：程序存储器、内部数据存储器、特殊功能存储器、位寻址区、外部扩展的数据存储器和扩展I/O口。指令