第二章 单片机芯片的硬件结构ppt课件.ppt

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1、第2章单片机芯片的硬件结构2.1MCS-51单片机的内部结构2.2CPU的结构2.3MCS-51单片机存储器2.4时钟电路及时序2.5输入/输出端口2.6MCS-51单片机的引脚功能2.7MCS-51单片机的工作方式退出2.1MCS-51单片机的内部结构MCS-51单片机的内部结构框图如图2.1所示2.2CPU的结构CPU包括运算器和控制器二大部分。2.2.1运算器运算器包括算术／逻辑部件(ALU)、累加器A、暂存寄存器、寄存器B、程序状态寄存器（PSW），十进制调整电路等。运算器主要用于实现算术/逻辑运算及位操作运算。下面介绍运算器的各组成部分。1、算术／逻辑部件ALU2、累加器

2、A3、寄存器B4、程序状态字寄存器PSWCY（PSW.7）：进位标志位。在进行加法（或减法）运算时，若运算结果最高位有进位或借位，则CY自动置“1”，否则CY置“0”，在进行布尔操作运算时，CY（简称C）作为布尔处理器。AC：辅助进位标志位。当进行加法或减法时，若低4位向高4位有进位（或借位）时，AC被置“1”，否则AC被置“0”。在十进制调整指令中AC还作为十进制调整的判别位。F0：用户标志位。用户可用软件对F0位置“1”或清“0”以决定程序的流向。OV：溢出标志位，当运算结果溢出时OV为“1”，否则为“0”，此标志位反映了运算结果是否溢出。PSW.1：未定义位。P（PSW.0）

3、：奇偶标志位。MCS-51单片机采用的是偶校验。当累加器A中“1”的个数为奇数时，P置“1”，否则P置“0”。此位反映累加器A中内容“1”的奇偶性，它常常用于机间通信。RS1、RS0：工作寄存器区选择位。用来选择当前工作的寄存器区。用户通过改变RS1、RS0的内容来选择当前工作寄存器区。RS1、RS0的内容与工作寄存器区的对应关系如表2-1所示。2.2.2控制器1、指令寄存器IR和指令译码器ID。指令寄存器是存放指令代码的地方。当执行指令时，CPU把从程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，然后指令译码器译码后由定时控制电路发生相应的控制信号，最终完成指令所规定的操作。2、程序计

4、数器PC程序计数器PC的功能与普通微机相同，它用来存放CPU执行的下一条指令的地址。当一条指令按照PC所指的地址从程序存储器中取出后，PC会自动加1，指向下一条指令。程序计数器PC是一个16位的寄存器，可寻址64KB的程序存储器空间。3、堆栈指针SP4、数据指针寄存器DPTR2.2.3工作寄存器和特殊功能寄存器1、工作寄存器MCS-51有32个工作寄存器，分为四个区（或组）每个区为8个寄存器R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，每一时刻只有一个区工作。由PSW寄存器中的RS1、RS0的值来决定当前的工作区：当RS1RS0＝00时，0区为工作区，RS1　RS0＝01时，1区

5、为工作区RS1　RS0＝10时，2区为工作区RS1　RS0＝11时，3区为工作区这32个工作寄存器不但有它们的名称和区号，而且还有地址。00H-1FH共32个单元。00H～07H为0区，分别对应R0～R708H～0FH为1区，分别对应R0～R710H～17H为2区，分别对应R0～R718H～1FH为3区，分别对应R0～R7这32个单元为内部数据存储器（即片内RAM）的00H～1FH存贮空间，这与普通微机中的通用寄存器基本相同，所不同的是，普通微机的通用寄存器只有名称，不占有RAM空间，因此只有名字，没有对应的地址；而MCS-51单片机的工作寄存器R0～R7既可以用名字也可以用它的地

6、址来表示。其中R0、R1寄存器除做工作寄存器外还常做间址寻址的地址指针。2、特殊功能寄存器SFR（又称专用寄存器）这21个特殊功能寄存器详情见表2-2。这21个特殊功能寄存器中，有11个寄存器具有位寻址功能，即寄存器中的每位都具有位地址，可以按位寻址。11个寄存器的位地址如图2-3所示。2.3MCS-51单片机存储器2.3.1程序存储器8051单片机内部有4KB的掩膜ROM、8751单片机内部有4KB的EPROM，而8031内部没有程序存储器，必须外接程序存储器。2.3.2数据存储器MCS-51系列单片机数据存储器分内部数据存储器（即片内RAM）和外部数据存储器（即片外RAM）。1

7、、内部数据存储器2、外部数据存储器由于MCS-51子系列单片机内部数据存储器只有128个字节，往往不够用，这就需要扩展外部数据存储器，外部数据存储器最多可扩至64KB。2.4时钟电路及时序2.4.1时钟电路1、内部方式时钟电路2、外部方式时钟电路2.4.2时序1、基本概念（1）振荡周期振荡周期指为单片机提供定时信号的振荡源的周期，即晶体振荡器直接产生的振荡信号的振荡周期。（2）时钟周期时钟周期是振荡周期的两倍。是对振荡器2分频的信号。时钟周期又称状态周期，用S来表示，