第2章MCS-51单片

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,2,章,MCS-51,单片机的硬件结构,MCS-51,单片机的内部结构,MCS-51,单片机的中央处理器,CPU,的时序及引脚功能,MCS-51,单片机的存储器结构,I/O,口,2.1 MCS51,单片机的内部结构,单片机的定义：在单一硅片上集成了,CPU,、,RAM,（,ROM,、,EPROM,、,E,2,PROM,、,FLASH,）、,各种输入,/,输出接口（定时器、计数器、并行,I/O,口、串行口、,A/D,转换、,D/A,转换、脉冲宽度调制器,PWM,）,等部件，,实现计算机的部分功能称为单片机。,也可以定义：将,CPU,、,RAM,、,ROM,以及,一些其它功能部件,集中在一块芯片上，实现计算机的部分功能。,MCS-51,引脚图,引脚逻辑图,51,内部结构图,总体结构框图,51,系列的功能部件,8,位,CPU,4K bytes,的片内,ROM,，,片外可扩展到,64K,128 bytes,的片内,RAM,，,片外可扩展到,64K,2,个,16,位的定时器,/,计数器（,CTC,）,4,个,8,位并行,I/O,口：,P0,、,P1,、,P2,、,P3,1,个全双工串行口，实现与,PC,机的通讯,21 bytes,的专用寄存器（特殊功能寄存器，,SFR,）,5,个中断源，可编程为,2,个优先级,片内自带震荡器，只需外接石英晶体，可输出时钟,片内采用总线结构，采用单一的,+5V,电源,52,系列的功能部件,片内,RAM,由,128 byte,增加到,256 byte,片内,ROM,由,4K,增加到,8K,定时器由,2,个增加到,3,个,中断源由,5,个增加到,6,个,常见的,51,、,52,系列,52,系列是,51,系列的改进，全兼容,51,系列,51,系列：,8031,没有,ROM,，,8051,内部有,4K ROM,8751,内部有,4K EPROM,80C31,、,80C51,、,87C51,是,CMOS,工艺，其功能完全相同,52,系列：全兼容相应的,51,系列,8032,8052,89C52,2.2,中央处理器,CPU,CPU,的作用是计算、译码（解析指令）和控制,一切运算都经过累加器,A,计算的执行部件是,ALU,（,算术逻辑运算单元）,指令的解析由译码器完成,指令的执行由,PC,程序计数器控制,指令的执行结果由,PSW,（,程序状态字）体现,运算器,累加器,A,（,ACC,）,8,位，,ALU,算术逻辑运算单元完成,、逻辑运算,ALU,的运算的正、负、溢出等结果存放在,PSW,中,CPU,结构,PSW,各位含义,C,AC,FO,RS1,RS0,OV,-,P,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,C,：,进位标志。,C=1,，,进位或借位；,C=0,，,无进位或借位,AC,：,半进位。对于,8,位数的低,4,位向高,4,位有借位或进位时,AC=1,；,AC=0,，,表示低,4,位没有向高,4,位进位或借位,FO,：,用户标志。由用户指令定义,1,或,0,RS1,、,RS0,：,寄存器组选择,OV,：,溢出标志。,OV=1,，,表示溢出，最高位,=1,；,OV=0,，,表示没,有溢出。要区分溢出和进位的差别,P,：,奇偶标志。,P=1,，,累加器,A,中,1,的,个数为奇数；,P=0,，,为偶数,十分重要,要求记住,控制器,指令译码器,指令通过开发系统由助记符编译成机器码,0,、,1,存在,ROM,中，指令译码器把该机器码翻译成执行动作。,如：指令,CLR A,；,寄存器,A,清零,通过开发系统翻译成,E4,，,存在,ROM,中是,11100100,指令译码器通过组合逻辑电路对寄存器,A,清,0,控制器,数据指针,DPTR,：,用于对片外,RAM,的管理,片外可扩展为,64K RAM,，,对其读写是按,8382H,地址进行间接寻址。,8382H,的内容（值）,=0000H-FFFFH,含盖,2,16,=64K,空间的地址,PC,程序计数器：自动加,1,计数器，每执行一条指令其,值加,1,，指向下一条指令。,SP,堆栈指针：在,128,（或,256,）字节中开辟的存储区。,默认值（初始化值）,SP=07H,，,栈顶地址。,注意区分,SP,、,PC,、,DP,2.3 51,单片机时序及复位电路,震荡周期：石英晶体或外输入时钟的周期,时钟周期：震荡周期的,2,分频,机器周期：,6,个时钟周期为,1,个机器周期,指令周期：执行一条指令所用的机器周期,有,1,、,2,、,4,机器周期（单周期指令、双周 期指令、四周期指令）,如：震荡石英晶体为,12MHz,，,fosc,=1/12us,时钟周期,=2*1/12=1/6us,机器周期,=6*1/6=1us,指令周期,=1,、,2,、,4us,8051,取指令,/,执行时序,总线时序,外接石英晶体,18,脚：片内反相放大器,输出端,19,脚：片内反相放大器,输入端,内、外部时钟、震荡电路,C1,、,C2,为微调电容，,石英晶体为,1.2MHz12MHz,18,19,复位电路原理,简单复位电路,高电平复位，,RST=1,，,2,个机器周期,复位时间需要保持在,10ms,以上,如：,12MHz,石英晶体,C,取,10uf,，,R,取,10K,实用复位电路,控制引脚,30,脚,ALE/PROG,：,实现地址,/,数据分离。可以输出脉冲，频率为,1/6,震荡频率。,对片内,EPROM,编程时，应输入编程时钟,PSEN,（,29,脚）：片外,RAM,的读写选通信号,EA/VPP,（,31,脚）：片内、片外,RAM,的选择信号,EA=1,，,选用片内；,VPP,是片内,EPROM,的编程电压端,EA=0,，,选用片外,注意：,EA,不能悬空,RST,（,9,脚）：除作为复位信号，还可以作为掉电,RAM,保护端,P0,、,P1,、,P2,、,P3,口引脚,P0,、,P1,、,P2,、,P3,口引脚,P0,、,P1,、,P2,、,P3,口都是,8,个引脚的,I/O,口,P0,是,OC,门输出，带载能力为,8,个,TTL,门,P1,、,P2,的带载能力是,4,个,TTL,门,初始状态所有端口为高电平,=1,P0,、,P2,构成外部,16,位的地址总线，可以寻址,64K,地址,P0,口并当作外部数据总线，由,ALE,信号实现地址、,数据的分离。,P0,、,P1,、,P2,、,P3,口,作为输入时应先写入,FFH,后再读取,P3,口属功能口,P3.0,、,P3.1,是串行通讯的,RXD,、,TXD,端口,P3.2,：,外部中断信号,0,输入,INT0,P3.3,：,外部中断信号,1,输入,INT1,P3.4,：,定时器,0,外部输入口,T0,P3.5,：,定时器,1,外部输入口,T1,P3.6,：,WR,外部,RAM,写信号,P3.7,：,RD,外部,RAM,读信号,P0,、,P1,、,P2,、,P3,口引脚,2.4,存储器结构,各特殊地址的分配,初始,PC,值,=0000H,INT0,的入口地址,=0003H,INT1,的入口地址,=0013H,T0,溢出中断入口地址,=000BH,T1,溢出中断入口地址,=001BH,串行口中断入口地址,=0023H,52,系列,T2,的中断入口地址,=002BH,存储器结构,RAM与SFR,51,系列,片内,RAM,的,地址是,00H7FH,SFR,的地址是,80HFFH,52,系列，由指令区别,片内,RAM,的地址是,00HFFH,SFR,的地址是,80HFFH,在后面的课程中注意区别下面指令,MOVX,：,读写片外的,RAM,MOVC,：读,ROM,MOV,：,访问片内,RAM,、,SFR,片内数据存储器,分为：,工作寄存器区,位寻址区,数据缓冲区,初始值为第,0,组工作寄存器,累加器,A,与寄存器,B,A,：,地址是,E0H,B,：,地址是,F0H,所有的运算都要在累加器,A,中进行,乘除运算用到,A,、,B,寄存器,AB=B,，,A,（,B,为高字节，,A,为低字节）,AB=,商,存放在,A,余数存放在,B,