[ppt模板]单片机结构与原理

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1、第3章单片机结构与原理教学目的：了解80C51系列单片机的内部结构、工作原理、存储器结构、时序及复位电路等硬件内容。教学重点：1.内部主要组成及工作原理；2.存储器结构特点；3.I/O的复用结构,及应用特点；4.时序及复位电路的作用。教学难点：1.特殊功能寄存器的作用；2.堆栈及堆栈指针的作用。3．1单片机的典型结构3.1.1标准型单片机的组成及结构图3－1AT89S51/S52的基本组成功能框图图3－2AT89S51/52内部结构框图各主要部分的作用中央处理器（CPU）数据存储器（内部RAM）程序存储器（内部ROM）

2、定时/计数器并行I/O口串行口时钟电路中断系统3.1.2单片机的引脚定义与功能1.主电源引脚GND和VCC2.时钟电路引脚XTAL1和XTAL23.控制信号引脚RST/VPPALE/4.输入／输出引脚(P0、P1、P2和P3端口引脚)3.2单片机的工作原理3．2．1指令与程序概述3．2．2CPU的工作原理1.控制器程序计数器PC指令寄存器指令译码器2.运算器3.2.3单片机执行程序过程单片机的工作是执行程序的过程，即逐条执行指令的过程。计算机每执行一条指令都可分为三个阶段进行，即取指令，分析指令和执行指令。为解决

3、单片机内部各电路单元统一集中管理，通常采用归一化操作管理寄存器，即单片机中的SFR。采用SFR操作管理方式后，单片机内各种单元电路都可按照可编程集成器件的运行管理方式，通过对SFR的读写来实现操作管理。图3－3单片机指令执行过程示意图3．380C51的存储器3．3．1存储器结构和地址空间图3-489S51存储空间分布图80C51系列单片机的存储器在物理结构上可以分为如下4个存储空间：·片内程序存储器；·片外程序存储器；·片内数据存储器；·片外数据存储器。但在逻辑上，即从用户使用的角度上，80C51系列有三个存储空间：·

4、片内外统一编址的64KB的程序存储器地址空间（用16位地址）；·片内数据存储器地址空间，寻址范围为00～FFH；·64KB片外数据存储器地址空间。3.3.2程序存储器1.程序存储器的结构和地址分配程序存储器用16位地址指针PC和DPTR，寻址范围为64kB。可选择片内程序存储器或片外程序存储器。片外程序存储器必须通过并行扩展总线扩展，同时应将片外程序存储器选择引脚EA接地；选择片内程序存储器时，EA接高电平。2.程序存储器的入口地址0000H：复位后，程序将自动从0000H开始执行80C51有5个中断源，其相应的入口地

5、址安排在程序存储器的固定单元，这些入口地址不得随意被其它程序指令占用：0003H：外部中断0入口。000BH：定时器0溢出中断入口。0013H：外部中断1入口。001BH：定时器1溢出中断入口。0023H：串行口中断入口。002BH：定时器2溢出中断入口。只有AT89S52/C52有）3.3.3数据存储器1．片内数据存储器的结构及操作片内数据存储器采用8位地址指针，寻址范围为256B，分为两部分:00H～7FH为可直接寻址和间接寻址空间；80H～FFH直接寻址的空间为SFR空间，不能作数据存储器用。对于AT89C52/

6、S52还有一块只能间接寻址的地址为80H～FFH的数据存储器。2．低128字节RAM·通用工作寄存器区·位寻址区·用户RAM区3．片外数据存储器的结构及操作片外数据存储器和外围扩展电路统一编址，可寻址范围为64KB。片外数据存储器寻址空间的数据传送使用专门的MOVX指令。片外数据存储器只能和累加器A交换数据，通过地址指针DPTR或工作寄存器Ri间接寻址。图3-5片内数据存储器的配置3.3.4特殊功能寄存器SFR80C51单片机中，在片内RAM的80H～FFH空间建立了集中的特殊功能寄存器SFR空间，通过该空间的SFR实

7、现对80C51系列单片机内部资源的运行管理操作、位地址空间的操作等。这种集中的、归一化操作管理寄存器的模式是单片机内部资源操作管理的重要方式。访问这些专用寄存器仅允许使用直接寻址的方式。1.部分专用寄存器介绍1)程序状态字寄存器PSWCACF0RS1RS0OVF1PPSW的各位简要说明如下：C为进位标志，AC为半进位标志，F0、F1为用户标志，RS1和RS0为当前工作寄存器组的选择位，OV是溢出标志位，P是奇偶标志位。2)AC3)DPTR4)SP堆栈指针堆栈操作：程序设计中通过堆栈指针SP可任意设置堆栈栈底。堆栈操作过

8、程见图3－6。图3-6堆栈和堆栈指针示意图2．SFR的位寻址与字节寻址80C51中可位寻址SFR的直接地址为×OH或×8H，相邻的8个地址号依次作为相应的8个位地址号。例如：P1口的口地址是90H（字节地址），而位地址90H是P1.0，位地址91H是P1.1等等依次类推。3.SFR的复位状态I／O口（P0、P1、P2、P3）各位为