微机系统及编程ppt课件.ppt

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1、单片机原理及应用2012年11月主讲人：王红星专业:机械制造及其自动化机械类专业必修课0教学内容0、课程准备1、微型计算机基础3、微机系统接口扩展2、微机系统结构及编程4、微机系统通信接口5、人及交互接口1第二讲微机系统及编程2.1微机系统结构硬件结构主要包括单片机内部结构、存储器、I/O接口，中断系统、定时器、串行口等。1微机系统内部结构MCS-51单片机的内部结构如图2-1所示。在单片机内部，除了CPU以外，还集成了存储器、中断系统、定时/计数器、并行I/O接口、串行口等外围设备，这些片上外设都经过内部总线与CPU相连。2第二讲微

2、机系统及编程31．CPUCPU包括运算器和控制器两个部分。MCS-51单片机的运算器可实现多种数据处理工作，具有二进制数据和BCD码数据的处理能力，其布尔运算能力尤其强大。运算器由算术逻辑单元ALU、累加器A、寄存器B和程序状态字PSW组成。算术逻辑单元ALU（Arithmetic/LogicUnit）可实现8位二进制数据的加、减、乘、除等算术运算和逻辑与、或、异或、清零、取反等逻辑运算，并可实现数据传送、循环移位、测试跳转等功能。MCS-51单片机的算术逻辑单元还具有很强的位处理能力，可以对位变量（bit）进行数据传送、置位、清零、

3、取反、测试跳转及逻辑与、或等运算。第二讲微机系统及编程4累加器A是一个8位的寄存器，是CPU中使用最为频繁的寄存器。在算术运算和逻辑运算指令中一般用累加器A来存放参与运算的一个操作数和运算结果，一些特殊的运算如移位、取反等只能对累加器A中的数据进行。寄存器B也是一个8位的寄存器，主要用于配合累加器A实现乘法和除法运算。在乘法运算中，寄存器B存放一个乘数和乘积的高字节。第二讲微机系统及编程5程序状态字PSW（ProgramStatusWord）中的各个位（bit）反映了CPU的当前工作状态，其定义如下：D7D6D5D4D3D2D1D0P

4、SWCyACF0RS1RS0OV---PCy（PSW.7）：进位标志位（CarryFlag）AC（PSW.6）：辅助进位标志位（AuxiliaryCarryFlag。F0（PSW.5）：标志位0（Flag0。RS1（PSW.4）、RS0（PSW.3）：工作寄存器组选择位（RegisterBankSelect）。OV（PSW.2）：溢出标志位（OverflowFlag）。PSW.1：未定义位。P（PSW.0）：奇偶标志位（ParityFlag）。第二讲微机系统及编程6表2-1工作寄存器组选择表RS1RS0选择工作寄存器地址R0R1R2R

5、3R4R5R6R7000组00H01H02H03H04H05H06H07H011组08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH102组10H11H12H13H14H15H16H17H113组18H19H1AH1BH1CH1DH1EH1FH第二讲微机系统及编程7控制器由指令寄存器IR、指令译码器ID、程序计数器PC、堆栈指针SP、数据指针DPTR等组成。控制器本质上是复杂的时序控制电路，CPU从程序存储器取得指令后放入指令寄存器，然后用指令译码器对指令进行译码，并发出各种控制信号，从而使计算机的各硬件部分按照时钟信号的节拍协调一致、

6、互相配合，最终实现各种功能。第二讲微机系统及编程8程序计数器PC（ProgramCounter）是一个16位的寄存器，控制着程序的执行顺序。PC中始终存放着下一条将要执行的指令的存储首地址。一条指令执行完成后，CPU自动从PC指向的下一条指令的存储地址取出一个字节，然后PC的值自动加1，指向下一个存储位置。如果当前执行的指令改变了PC的值，程序运行的流向也就发生了变化，这就是程序跳转。单片机复位时，PC的值被清0，所以复位后执行的第一条指令总是存放在ROM中地址为0的存储单元。第二讲微机系统及编程9堆栈（Stack）是在RAM中开辟出

7、来的一块按照“先入后出”原则进行管理的存储区域。1.用于子程序调用和返回过程中的断点保护和现场保护;2.用于主程序和子程序之间的参数传递。对堆栈进行操作时需要用一个堆栈指针来指示出堆栈的栈顶位置。在MCS-51单片机中，堆栈指针SP（StackPointer）是一个8位的寄存器。当执行PUSH、ACALL、LCALL指令以及响应中断（即调用中断服务子程序）时，SP的值会自动增加；当执行POP、RET、RETI指令时，SP的值会自动减少。当单片机复位时，SP的值为07H。第二讲微机系统及编程10数据指针DPTR（DataPointer）

8、是一个16位的寄存器。MCS-51单片机外部地址总线宽度是16位的，当访问外部数据存储器或程序存储器时，可以用DPTR来进行寻址。DPTR的高字节寄存器用DPH来表示，低字节寄存器用DPL来表示，DPTR即可以作为一个1