第二章 MCS-51单片机的硬件结构.ppt

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1、第二章MCS-51单片机硬件结构主要掌握:基本组成（内部资源）存储器的配置及结构I/O口的结构及应用功能时序及时钟电路通过本章的学习，应对MCS－51单片机的硬件结构有较全面的了解，从程序员和应用系统设计角度，牢记它向我们提供了哪些硬件资源，以及如何去应用它们等。2.1MCS-51单片机硬件结构硬件配置基本配置：1.8位CPU2.片内ROM/EPROM、RAM3.片内并行I/O接口4.片内16位定时器/计数器5.片内中断处理系统6.片内全双工串行I/O口MCS-51系列基本产品型号：8051、8031、8751称为51子系列。不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统

2、完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。MCS-51总体结构MCS-51单片机内部结构MCS-51单片机内部结构2.2MCS-51CPU(一)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。(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

3、序状态字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。(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。2．寄存器阵列寄存器区的使用内部RAM的00~1FH分为4个区，每个区有8个单元，分别用R0~R7来表示。(PSW.4:PSW.3)RS1:RS2=00时：区0（选择内部RAM地址00H~07H)RS1:RS2=01时：区1（选择内部RAM地址08H~0FH)RS1:RS2=10时：区2（选择内部RAM地址1

4、0H~17H)RS1:RS2=11时：区3（选择内部RAM地址18H~1FH)(6)堆栈指针SP(8位)(7)程序计数器PC(16位)CPU总是按PC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。访问范围：0000~0FFFFH。复位时，PC=0000H。堆栈是按“先进后出”原则存取数据的存储区。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。通常设SP=60H2.3MCS－51的引脚功能MCS-51系列单片机均兼容，只是功能略有差异。封装：双

5、列直插（DIP）（大多数）方形：PLCC扁平封装：QFP2.3MCS51的引脚功能按功能分，可分为三各部分:电源及时钟引脚：Vcc,Vss;XTAL1,XTAL2。控制引脚：PSEN、ALE、EA、RST、RD、WR。I/O口引脚：P0，P1，P2，P3等MCS-51单片机引脚1．I/O口线功能4个8位并行I/O接口引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.72．控制线ALE：地址锁存允许信号端PSEN：外部程序存储器读选通信号端EA/VPP：程序存储器选择信号端和编程电源输入端为多功能引脚，可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线和或

6、I/O接口外部引脚。2．控制线RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。输入10ms以上（两个机器周期以上）高电平脉冲，单片机复位。VPD使用后备电源，可实现掉电保护（以保持内部RAM的数据）。3.电源及时钟引线工作电源：VCC、VSS、时钟输入：XTAL1、XTAL2。复位电路：1）上电复位2）外部信号复位单片机RSTK+5V200Ω1K30μF2.4MCS－51存储器的结构一、微机的存贮器结构分类普林斯顿结构和哈佛结构普林斯顿结构微机只有一个地址空间，ROM和RAM可以随意安排在这一地址范围内不同的空间，即ROM和RAM的地址同在一个队列里分配不同的地址空间。CPU访问

7、存储器时，一个地址对应唯一的存储器单元，可以是ROM也可以是RAM，并用同类访问指令。哈佛结构哈佛结构程序存储器和数据存储器分开的结构形式；8051的存储器在物理结构上采用哈佛结构；分为相互独立的程序存储器空间和数据存储器空间；MCS－51共有四个存储空间：片内程序存储器空间片外程序存储器空间片内数据存储器空间片外数据存储器空间二、MCS－51存储器的结构从用户使用的角度，8051存储器地址空间分为三类：①程序存储器地址：片内、片外统一编址0000H—FFFFH64K字节的(用16位地址)；②数据存储器