单片机第一讲ppt课件.ppt

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1、单片机硬件结构——以MCS-51系列单片机为例单片机的定义单片机内部结构示意图如果在一块芯片上，集成了一台微型计算机的4个基本组成部分，则这种芯片就成为单片微型计算机，简称单片机。单片机在早期的自动化生产控制领域中应用得十分广泛，因此单片机也称为微控制器（MicrocontrollerUnit），简称MCU。MCS-51系列单片机内部结构框图MCS-51系列单片机基本特性MCS-51系列单片机基本特性中央处理器（CPU)存储器（RAM&ROM）并行输入/输出（I/O）端口定时器与计数器中断控制串行接口等单片机主要硬件结构CPUROMRAMT0T1P0P1P2

2、P3TXDRXD总线时钟电路并行接口串行接口中断系统定时/计数器中央处理器（CPU）运算器控制器布尔处理器中央处理器（CPU）运算器算术/逻辑单元ALU（ArithmeticLogicUnit)ALU由加法器和其他逻辑电路等组成，完成数据的算术逻辑运算、循环移位、位操作等，参加运算的两个操作数，一个由A通过暂存器2提供，另外一个由暂存器1提供，运算结果送回A，状态送PSW。累加器ACC(Accumulator)累加器是一个8位特殊功能寄存器，简称A，通过暂存器与ALU传送信息，用来存放一个操作数或中间结果。运算器中央处理器（CPU）程序状态字寄存器PSW（P

3、rogramStatusWord）PSW也是一个8位的特殊功能寄存器，用于存储程序运行过程中的各种状态信息。其他部件暂存器用来存放中间结果，B寄存器用于乘法和除法时，提供一个操作数，对于其他指令，只用作暂存器。中央处理器（CPU）控制器程序计数器PC（ProgramCounter）程序计数器是一个16位的专用寄存器，用来存放下一条指令的地址。当按照PC所指的地址从存储器中取出一条指令后，PC会自动加1，即指向下一条指令。堆栈指针SP（StackPointer)堆栈指针是指片内RAM的128B（52子系列为256B）空间中开辟的堆栈区的栈顶位置，并跟随栈顶位置

4、变化。堆栈是按先进后出的原则存取数据的。开机复位后，SP默认值为07H中央处理器（CPU）控制器指令寄存器IR（InstructionRegister）和指令译码器ID（InstructionDecoder）指令寄存器和指令译码器的功能是对将要执行的指令进行存储和译码数据指针DPTR（DataPointer）数据指针是一个16位的专用地址指针寄存器，主要用来存放16位地址。它可以对64KB的外部数据存储器和I/O进行寻址，数据指针可分为高8位数据指针寄存器（DPH）和低8位数据指针寄存器（DPL），地址分别为83H和82H。中央处理器（CPU）布尔（位）处理

5、器单片机能处理布尔操作数，能对位地址空间中的位直接寻址，进行清零、取反等操作，这种功能提供了把逻辑式（随机组合逻辑）直接变为软件的简单明了的方法，不需要过多的数据传送、字节屏蔽和测试分支，就能实现复杂的组合逻辑功能。位处理器是单片机的一个特殊组成部分，具有相应的指令系统，可提供17条位操作指令。硬件上有自己的“累加器”和自己的位寻址RAM、I/O口空间，是一个独立的位处理器，位处理器和8位处理器形成完美的组合。存储器51系列单片机在系统结构上采用哈佛结构（Harvardarchitecture），即程序存储器和数据存储器的寻址空间是分开管理的。它共有4个物理

6、上独立的存储器空间，即内部和外部程序存储器及内部和外部数据存储器。从用户的角度看，单片机的存储器逻辑上分为三个存储空间，即统一编址的64KB的程序存储器地址空间（包括片内ROM和外部扩展ROM），地址从0000H—FFFFH；256B的片内数据存储地址空间（包括128B的片内RAM和特殊功能寄存器的地址空间）；64KB的外部扩展的数据存储器地址空间。存储器程序存储器ROM（ReadOnlyMemory)程序存储器用于存放编好的程序、常数和表格。51子系列单片机片内有4KBROM，52子系列单片机片内有8KBROM，二者片外地址线均为16位，最多可扩展64KB

7、ROM，片内片外统一编址。若端保持低电平，则所有取指令均在片外程序存储器中进行，000H地址在片外。若保持高电平，000H地址在片内，所有取指令操作均在片内程序存储器中进行。存储器数据存储器RAM（RandomAccessMemory)51单片机芯片中共有256个字节的RAM单元，但其中128个字节被专用寄存器占用，能作为存储单元供用户使用的只是前128B，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128B，简称片内RAM。51单片机片内128BRAM根据功能又划分为工作寄存器区（地址00H—1FH），位寻址区（地址20H—2FH），一般RA

8、M区（地址30H—7FH）和堆栈区（地址2FH以后）