单片机原理第二章、MCS-51单片机的硬件结构

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1、第2章MCS-51单片机的硬件结构MCS-51单片机组成MCS-51单片机的组成：1.8位CPU2.片内ROM/EPROM、RAM片内并行I/O接口片内全双工串行I/O口4.片内16位定时器/计数器5.片内中断处理系统不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。片内结构如图所示:CPU运算部件控制部件BRAMP0口P2口ROM(EPROM)串行口C/T中断系统SFRP1口8P3口888XTAL1XTAL2PSENALEEARESETVccVss按功能可分成8个部件，通过片内单一总线连接起来1.微处理

2、器2.数据存储器3.程序存储器4.I/O口5.串行口6.定时/计数器7.中断系统8.特殊功能寄存器控制方式：SFR对各功能部件集中控制片内总线介绍各功能部件：1.CPU（微处理器）2.数据存储器（RAM）片内为128个字节（52子系列的为256个字节）3.程序存储器（ROM/EPROM）8031:无此部件；8051:4K字节ROM；8751:4K字节EPROM；89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K字节闪存。4.中断系统5.定时器/计数器6.串行口1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。7.P1口、P2口、P3口、P0口为4个并行8位

3、I/O口。8.特殊功能寄存器（SFR）共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区。MCS-51的CPU由运算器和控制器所构成运算器对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。1．算术逻辑运算单元ALU2．累加器A使用最频繁的寄存器，可写为Acc。A的作用：（1）是ALU单元的输入之一，又是运算结果存放单元。（2）数据传送大多都通过累加器A。（3）A的进位标志Cy同时又是位处理机的位累加器。3.寄存器B为执行乘法和除法操作设置的。在不执行乘、除的情况下，可当作一个普通寄存器来使用。4．程序状态字寄存器PSW（1）Cy（PSW.7）进位标志位（2）Ac(PSW.6)

4、辅助进位标志位（3）F0（PSW.5）标志位由用户使用的一个状态标志位。（4）RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：4组工作寄存器区选择控制位1和位0。工作寄存器区的选择18～1FH3区1110～17H2区1008～0FH1区0100～07H0区00R0～R7地址寄存器组RS1RS018～1FH3区1110～17H2区1008～0FH1区0100～07H0区00R0～R7地址寄存器组RS1RS0（5）OV（PSW.2）溢出标志位指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂，将在第3章介绍。（6）PSW.1位:保留位，未用（7）P(P

5、SW.0)奇偶标志位P=1，A中“1”的个数为奇数P=0，A中“1”的个数为偶数5.堆栈指针SP指示出堆栈顶部在内部RAM块中的位置复位后，SP中的内容为07H。（1）保护断点（2）现场保护堆栈向上生长满堆栈6.数据指针DPTR16位特殊功能寄存器，高位字节寄存器用DPH表示，低位字节寄存器用DPL表示。控制器1．程序计数器PC（ProgramCounter）存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。基本工作方式：（1）程序计数器自动加1（2）执行有条件或无条件转移指令时，程序计数器将被置入新的数值，从而使程序的流向发生变化。（3）执行子程序调用或中

6、断调用时完成下列操作：①PC的当前值保护②将子程序入口地址或中断向量的地址送入PC。2．指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑电路MCS-51存储器的结构普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻辑空间，统一编址。哈佛结构：程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间，分开编址。哈佛（Har-vard）结构存储器空间可划分为5类：1.程序存储器空间8031无内部程序存储器。2.内部数据存储器空间3.特殊功能寄存器4.位地址空间211个可寻址位。5.外部数据寄存器空间片外可扩展64K字节RAM。MCS-51单片机存储器空间分配程序存储器存放应用程序和表格之类的固定常

7、数。分为片内和片外两部分，由EA*引脚上所接电平确定程序存储器中的0000H地址是系统程序的启动地址内部数据存储器共128个字节，字节地址为00H～7FH。00H～1FH：32个单元，是4组通用工作寄存器区20H～2FH：16个单元，可进行128位的位寻址30H～7FH：用户RAM区，只能进行字节寻址，用作数据缓冲区以及堆栈区。位地址空间211个（128个+83个）寻址位。位地址范围为：00H～FFH。内部RAM的可寻址位128个(字节地址20H～2FH)见表2-3（P24）。特殊功能寄存器SFR为83个可寻址位，见表2-4（P24）。表2-3内部的可

8、寻址位及位地址特殊功能寄存器（SFR）CPU对各种功能部件的控制采用特殊功能寄存器集中控制方式