第2章89C51单片机硬件结构和原理.ppt

第2章89C51单片机硬件结构和原理 主要掌握 基本组成（内部资源） 引脚 存储器的配置 I/O口的应用功能 （以89C51（AT89C51、P89C51、STC89C51）为代表讲解） 2.1 89C51单片机的基本组成 1. 89C51单片机结构框图 3. 89C51 CPU功能介绍 由运算器和控制器构成 运算器：进行算术运算、逻辑运算，由ALU、A、B、PSW、暂存器组成。 控制器：包括PC、IR、ID、振荡器和时钟电路 ALU Arithmetic Logic Unit A 最忙碌的寄存器 B 多用于乘除运算 PSW 用于指示指令执行后的状态信息， 可供程序查询和判别用。 PC Program Counter，下一条指令的 地址。改变PC的内容可以改变程序 运行方向。 IR Instruction Register ID Instruction Decoder 振荡器及时钟电路：提供片内时钟 2.2 89C51单片机的引脚及功能 2.3 89C51单片机的存储器配置 1. 存储器结构 普林斯顿结构 一般微机采用的结构 ROM、RAM安排在同一个地址空间 相同指令访问ROM、RAM 哈佛结构 89C51采用此结构 ROM和RAM占用不同的物理空间 采用不同指令访问 2. 89C51 存储空间 物理结构 ROM 片内、片外 RAM 片内、片外 逻辑结构（从用户使用的角度看） ROM： MOVC 0000-FFFFH 片内RAM ：MOV 0000-00FFH 片外RAM： MOVX 0000-FFFFH 3. 程序存储器 与ROM密切相关的两个引脚 、 4. 数据存储器 如何区分0000-00FFH的地址空间是片内RAM还是片外RAM？ 片内RAM： 低128B片内RAM 0000-007FH 高128B片内RAM 0080-00FFH 5. 特殊功能寄存器（SFR） ACC B DPTR： Data Pointer，16位，对64kB片外RAM/ROM和外围设备作间接寻址。 例：MOV DPTR,#2000H MOVX A，@DPTR 则： DPH=20H, DPL=00H, DPTR=2000H 结果是：取出片外RAM地址为2000H的数据，存放于A。 特殊功能寄存器 PSW： Program Status Word：进位carry、辅助进位auxiliary、用户标志flag zero、寄存器选择register select、溢出overflow、奇偶parity。 特殊功能寄存器 SP ：堆栈指针 (Stack Pointer)， 8位，专门存放堆栈的栈顶单元的地址。入栈时自动加1，出栈时自动减1。 2.4 时钟电路及CPU时序 1. 基本概念 振荡器： 产生内部脉冲信号 若采用外部脉冲信号 时钟发生器：根据脉冲信号产生时钟信号 振荡周期P：脉冲信号周期 时钟周期（状态周期）S ：(机器状态时间)S=P1+P2 机器周期： 指令执行的单位=6S=12P 指令周期： 指令执行的时间=N * 6S，N=1、2、3…… 2. CPU取指、执行周期时序 提问：若采用12MHz的晶振频率，计算机器周期？ 2.5 复位操作 1. 复位的主要功能 复位引脚：RST 复位影响到的寄存器：除了P0~P3=0FFH，SP=07H，SBUF=不定值之外，其他寄存器全部清零。 熟悉复位后各寄存器的状态，可以减短初始化程序。 2.6 89C51单片机的低功耗工作方式 89C51提供两种节电工作方式： 空闲工作方式：不向CPU供电，只供中断、串行口、定时器部分。 掉电工作方式：所有功能停止工作。 方式的设定 PCON（电源控制寄存器） 2.7 输入/输出端口 1. 输入/输出端口 I/O 口的作用？ 获取外部输入信号，向外部输出信号 I/O口太多：引脚数目增多，设备价格上涨； I/O口太少：不能满足于复杂控制的需要。 （Generally, Ports are scarce and Port usage/allotment is an engineering decision.） To increase the number of ports, use a Parallel port interface chip like 825