MCS-51单片机的结构与原理.doc

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1、第2章MCS-51单片机的结构与原理2.1MCS-51单片机的硬件功能2.2MCS-51硬件系统结构2.3存储器结构2.4I/O端口2.5复位电路2.6CPU时序2.7CPU引脚功能2.8单片机的工作方式128051单片机的主要功能方框图3•共性：•一个8位CPU；•片内振荡和定时电路；•128B内部RAM（00H～7FH）；•堆栈深度可达80B（30H～7FH）；•16B（128位，20H～2FH）可位寻址区•22个SFR（除PC外,其余21个分散在80H～FFH之间）•4个8位并行I/O口；•2个1

2、6位可编程定时/计数器；•一个全双工串行口；•5个中断源(可编程为两个优先级)；CPU内部结构1．算术逻辑运算单元ALU(8位)+、–、×、÷算术运算，与、或、非、异或逻辑运算、循环移位、位处理。2．寄存器阵列(1)工作寄存器R0～R7(8位)暂存运算数据和中间结果。4个工作寄存器区，工作寄存器0区～3区。每个区均含8个寄存器R0～R7。用PSW中的两位PSW.4和PSW.3来切换工作寄存器区，选用一个工作寄存器区进行读写操作。(2)累加器Acc(8位)需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过A累加器。

3、(3)寄存器B(8位)与A累加器配合执行乘、除运算。也可用作通用寄存器。(4)程序状态字寄存器PSW(8位)存放ALU运算过程的标志状态CyACF0RS1RS0OV—P(5)数据指针DPTR(16位)存放片外存储器地址，作为片外存储器的指针。可分成两个8位寄存器DPH、DPL使用。(6)堆栈指针SP(8位)堆栈是按“先进后出”原则存取数据的存储区。MCS-51堆栈设在片内RAM区。数据入栈/出栈时，SP自动加1/减1，其内容始终为栈顶地址。复位时SP=07H。(7)程序计数器PC(16位)CPU总是按P

4、C的指示读取程序。PC可自动加1。因此CPU执行程序一般是顺序方式。当发生转移、子程序调用、中断和复位等操作，PC被强制改写，程序执行顺序也发生改变。复位时，PC=0000H。8051存储器结构程序存储器•在MCS-51的指令系统仅有两条：MOVCA，@A+DPTRMOVCA，@A+PC•复位后，程序计数器PC的内容为0000H•MCS-51最多可外扩64K字节程序存储器数据存储器(1)从00H～1FH的32B单元是4个工作寄存器组。(2)地址20H～2FH的16B共128位，是可位寻址的内部RAM区，

5、它们既可字节寻址，亦可位寻址。(P14表2-3)(3)其他80B（30H-7FH）是只能按字节寻址的内部RAM区，为用户区。•MCS-51单片机的堆栈安排在内部RAM内，堆栈的深度以不超过内部RAM的空间为限。堆栈堆栈是一种只允许在其一端进行数据插入和删除操作的一种数据结构。数据存取为“后进先出”。堆栈功能：保护断点和现场信息。堆栈的建立：MCS-51的堆栈是设置在内部RAM30H～7FH空间中，栈底为低地址单元，堆栈指针为SP。12特殊功能寄存器SFR（80H-FFH）SFR区标识名称地址标识名称地址

6、ACC累加器E0HIE允许中断控制A8HBB寄存器F0HTMOD定时方式控制89HPSW程序状态字D0HTCON定时/计数控制88HSP堆栈指针81HTH0T0高字节8CHDPTR数据指针DPH、DPL82HTL0T0低字节8AHP0P0口80HTH1T1高字节8DHP1P1口90HTL1T1低字节8BHP2P2口A0HSCON串行控制98HP3P3口B0HSBUF串行数据缓冲器99HIP中断优先级控制B8HPCON电源控制97H13特殊功能寄存器SFRSFR区部分寄存器功能介绍如下：•程序计数器（PC

7、、16位）:存放将要执行的指令地址。•累加器（ACC、8位）：存放数据或中间结果。•B寄存器（8位）：主要用于乘、除运算。•数据指针（DPTR、16位）：存放外部数据存储器的地址。•程序状态字（PSW、8位）：用于寄存程序运行的状态信息。格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0D0HCYACF0RS1RS0OV/P进辅位助标进志位位标志位用寄寄溢无奇户存存出定偶标器器标义标志组组志志位选选位位择择位位标志位功能：CY：（1）执行算术运算时，最高位向前进位或借位时,CY为1；否则，CY为0。（2）在位

8、操作中,作“位”累加器。AC:用于十进制调整。当低四位向高四位进位或借位时，AC为1；否则AC为0。F0：供用户定义的标志位,可以用指令置位或复位,用以控制程序的转向。OV:（1)在带符号数的加减运算中,结果产生溢出,OV=1；否则，OV=0。（2)在乘法运算中,乘积超过255,OV=1,表示积存放在B与A中；否则，OV=0,表示积只存放在A中。（3)在除法运算中,当除数为0时，OV=1，除法无意义。P：累加器A中数的奇偶性，若A中“1”的