单片机原理与应用技术(第2版)电子课件第2章.ppt

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1、2.1总体结构2.2CPU和时钟电路2.3存储器2.4并行I/O口小结第2章MCS-51单片机的系统结构2.1MCS-51单片机的系统结构2.1.18051内部结构2.1.2引脚定义及功能8051引脚排列VCC：接+5V电源；VSS：接地；XTAL1和XTAL2：时钟引脚，外接晶体引线端。P0.0～P0.7：P0口8位双向I/O口；P1.0～P1.7：P1口8位准双向I/O口；P2.0～P2.7：P2口8位准双向I/O口；P3.0～P3.7：P3口8位准双向I/O口。RST/Vpd：RST是复位信号输入端，Vpd是备用电源输入端；

2、ALE/：地址锁存允许信号输出端；：程序存储允许输出端；/Vpp：程序存储器地址允许输入端。2.1.3片外总线结构1.数据总线2.地址总线3.控制总线（1）运算器累加器A寄存器B程序状态字寄存器PSW（2）控制器程序计数器PC指令寄存器IR定时与控制逻辑2.2.1CPU结构2.2CPU和时钟电路2.2.2时钟电路内部时钟电路外部时钟电路2.2.3CPU时序1、节拍与状态把振荡脉冲的周期定义为节拍(用P表示)。振荡脉冲经过2分频后，就是单片机的时钟信号周期，其定义为状态(用S表示)。2、机器周期1个机器周期包含12个晶荡周期或6个时

3、钟周期。3、指令周期指令的执行时间称作指令周期。各指令的微操作在时间上有严格的次序，这种微操作的时间次序我们称作时序。1、复位电路复位目的是使单片机或系统中的其它部件处于某种确定的初始状态。上电复位电路按键与上电复位2.2.4复位电路2、单片机复位后的状态PC=0000H，所以程序从0000H地址单元开始执行；启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM的内容；特殊功能寄存器复位后的状态是确定的：P0～P3=FFH，各口可用于输出，也可用于输入；SP=07H，第1个入栈内容将写入08H单元；IP、IE和PCON的有

4、效位为0，各中断源处于低优先级且均被关断、串行通讯的波特率不加倍；PSW=00H，当前工作寄存器为0组。8051存储器可以分成两大类：RAM：CPU在运行时能随时进行数据的写入和读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。它用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间结果或用作堆栈。ROM：是1种写入信息后不易改写的存储器。断电后，ROM中的信息保留不变。用来存放固定的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。2.3存储器PC是16位的计数器，所以能寻址64KB的ROM。8051内部有4KB的掩膜ROM，8751在内部有4KB的EPRO

5、M，而8031在内部没有程序存储器。2.3.1程序存储器2.3.2数据存储器1、片内低128BRAM低端32个字节分成4个工作寄存器组，每组8个单元。当前工作寄存器组的机制便于快速现场保护。PSW的RS1、RS0决定当前工作寄存器组号寄存器0组：地址00H~07H；寄存器1组：地址08H~0FH；寄存器2组：地址10H~17H；寄存器3组：地址18H~1FH。1、工作寄存器区2、位寻址区位寻址区之后的30H至7FH共80个字节为通用RAM区。这些单元可以作为数据缓冲器使用。这1区域的操作指令非常丰富，数据处理方便灵活。在实际应用中

6、，常需在RAM区设置堆栈。80C51的堆栈1般设在30H～7FH的范围内。栈顶的位置由SP寄存器指示。复位时SP的初值为07H，在系统初始化时可以重新设置。3、用户RAM区累加器A：8位。用于向ALU提供操作数，许多运算的结果也存放在累加器中；寄存器B：8位。主要用于乘、除法运算。也可以作为RAM的1个单元使用；2.3.3特殊功能寄存器SFR﹡堆栈指针SP：8位。它总是指向栈顶。堆栈操作遵循“后进先出”的原则，入栈操作时，SP先加1，数据再压入SP指向的单元。出栈操作时，先将SP指向的单元的数据弹出，然后，SP再减1，这时SP指向

7、的单元是新的栈顶。可见，80C51单片机的堆栈区是向地址增大的方向生成的。程序状态字寄存器PSW：8位。其各位含义为：CY：进位、借位标志。有进位、借位时CY=1，否则CY=0；AC：辅助进位、借位标志；F0：用户标志位，由用户自己定义；RS1、RS0：当前工作寄存器组选择位；OV：溢出标志位。有溢出时OV=1，否则OV=0；P：奇偶标志位。ACC中结果有奇数个1时P=1，否则P=0。﹡数据指针DPTR：16位。用来存放16位的地址。它由两个8位的寄存器DPH和DPL组成。间接寻址或变址寻址可访问片外的64KB范围的RAM或ROM

8、数据。2.4.1P0口1、P0口的结构2.4并行I/O口P0口既可作地址/数据总线使用，又可作通用I/O口用。当P0口作地址／数据总线使用时，就不能再把它当通用I/O口使用了。作通用输出口时，输出级属漏极开路，在驱动NMOS电路时应外接上拉电阻。作