第2章MCS51单片机硬件结构 2016ppt课件.ppt

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1、MCS-51系列单片机硬件结构2016-03程序存储器数据存储器Ｉ/Ｏ接口Ｉ/Ｏ接口ＣＰＵ内部结构ＡＬＵＡＦPCＡＲＤＲＲＲＲＩＲＩＤＰＬＡRAMIO内部总线地址总线数据总线控制总线程序存储器数据存储器Ｉ/Ｏ接口Ｉ/Ｏ接口MCS-51单片机片内有RAM,扩展型有E2ROM多个Ｉ/Ｏ，系统扩展能力强指令系统功能丰富,CPU处理功能强具有布尔处理机结构，方便逻辑处理与控制适合：实时控制，用于工业控制器、智能仪表，在工业、民用、国防装备等各方面应用广泛以MCS-51内核，后续发展型号丰富寄存器组MCS-51微控制器(一)CPU内部结构1．算术逻辑运算单元ALU(8位)算术运算，与、或

2、、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。(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。(3)寄存器B(8位):与Acc配合执行乘、除运算。也可用作通用寄存器。(4)程序状态字PSW(8位):存放ALU运算过程的标志状态CyACF0RS1RS0OV—PCY(PSW.7)进位标志位　　加/减　有进位或借位时置　１　　

3、布尔处理机中　布尔（位）累加器AC(PSW.6)辅助进位标志　　低４位向高４位进位时　置１F0(PSW.5)零标志　　状态自定义RS1,RS0(PSW.4,PSW.3)工作寄存区选择控制位OV(PSW.2)溢出标志位　　计算结果超出范围P(PSW.0)奇偶标志　　机器内硬件置１或０，１　Ａ中值为１　的位数为奇数　　０　偶数(6)堆栈指针SP(8位)堆栈是按“先进后出”原则存取数据的存储区。MCS-51堆栈设在片内RAM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。(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

4、指针。可分成两个8位寄存器DPH、DPL使用。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。复位时，PC=0000H。(7)程序计数器PC(16位)由两个寄存器组成，发送寄存器和接收寄存器，但共用一个地址。发送数据　　将数据写入SBUF接收数据　　读SBUF(８)串行数据缓冲器SBUF定时器/计数器　16位　51　２个定时器T0T1523　个定时器T0T1T2每个定时器分成独立的两个８位寄存器T0HT0LT1HT1LT2HT2L其它　专用寄存器MCS-51逻

5、辑功能框图掌握每个功能模块的结构、功能、控制及使用方法MCA-51逻辑框图8031VccVssXTAL1XTAL2RESETEAALEPSENP0P1P2P3时钟电路XTAL1内部振荡电路的输入端XTAL2　内部振荡电路的输出端内时钟/外时钟CPU工作的时钟信号可以由CPU内部的振荡电路产生，也可以由外部输入，取决于时钟管脚的接线方式。XTAL1单片机XTAL2内时钟方式外时钟方式30pF30pF石英晶体1.2~12MHz控制信号　RSTRST/VPD(9)复位信号　　高电平有效该管脚高电平时（两个机器周期以上），芯片内部寄存器进行复位，即初始化。转为低电平时，从０单元开始执行程

6、序。上电自复位/手动开关复位电路ALE/PROG地址锁存信号当在片外扩展存储器时，P0口即要作为地址信号，也要作为数据信号用。信号属性由ALE控制信号决定。ALE高电平　Ｐ0地址信号ALE下降沿　Ｐ0上的地址信号保存到地址锁存器ALE低电平P0数据信号无外扩存储器时，以１/６时钟频率输出脉冲信号PSEN(29)片外程序存储器读选通用于外扩程序存储器读指令控制EA(31)片内/片外程序存储器选择低电平　只使用外扩程序存储器高电平　先内后外内外存储器连续编号，内小外大E2ROM写入程序时接21Ｖ编程电压I/Ｏ口CPU输入/输出地址信号或数据信号的通道，共４组，分别定义为P0,P1,P

7、2,P3口。每个口均为８位，每个位占用一个管脚，具有单独的内部地址，可以单独操作每个I/Ｏ口结构上各不相同，常用功能也有差别Ｐ0口　三态双向　负载８个TTL门电路Ｐ1~P3准三态双向，负载４TTL门电路Ｐ0口(1)地址/数据复用地址输出:控制高电平　ＭＵＸ导通地址总线与T1，P0.x状态与总线状态相同地址输入:三态缓冲器输入到内部总线（２）Ｐ0通用Ｉ/Ｏ口输出　控制低电平　Ｔ0截止，Ｔ1受控，应外接上拉电阻输入　先写１，T1关，再读进“读－修改－写”　功能有些指令，以Ｉ/Ｏ口作为