MCS单片机原理.ppt

2.1 MCS-51单片机硬件组成结构 2.2 8051单片机引脚功能说明 2.3 8051单片机的时序 2.4 8051单片机的复位电路 2.5 8051单片机的并行接口 2.1 MCS-51单片机硬件结构 计算机组成 2.1 MCS-51单片机硬件结构 MCS-51硬件基本配置： 8位CPU 振荡器和时钟电路 片内4K/8K字节ROM/EPROM、128/256字节RAM 可寻址外部程序存储器和数据存储器各64K字节 二十多个特殊功能寄存器 32线并行 I/O接口 2/3个片内16位定时器/计数器 片内中断处理系统（5/6个中断源，2个优先级） 1个片内全双工串行I/O口 位处理功能 2.3 中央处理器(CPU) 8051的核心部件是一个8位CPU,它是8051的指挥中心、执行机构，读入和分析每条指令，控制单片机的各个部件执行制定的操作。 它是由:8位算术/逻辑运算部件ALU、布尔处理器、定时/控制部件和若干寄存器等主要部件组成，可以分为运算器和控制器两部分。 2.3.1 中央处理器(CPU) 运算器 包括算术/逻辑运算部件ALU、布尔处理器、累加器A、寄存器B、暂存器、程序状态字PSW寄存器等。 其功能是实现数据的算术/逻辑运算、位变量处理和数据传送等操作。（+、–、×、÷算术运算，与、或、非、异或 逻辑运算、循环移位、位处理） 2.3.1 中央处理器(CPU) 控制器 包括定时控制逻辑电路、指令寄存器IR、程序计数器PC、指令译码器ID和地址寄存器DPTR、堆栈指针SP等组成。 其功能是从内存中取指令，并指出下一条指令的地址；对指令译码或测试，产生相应的控制信号；指挥并控制CPU、内存和输入输出设备间的数据流动。 2.3.2中央处理器(CPU) 专用寄存器 8051内部有工作寄存器、专用寄存器和特殊功能寄存器，本章只介绍专用寄存器。 累加器A(8位) 8051单片机的结构从总体上说是以累加器为中心的，在算术运算中，累加器存放和提供操作数以及存放运算结果，在逻辑操作和数据传送等指令中作为源操作数或目的操作数。大多数指令要通过累加器进行。 但是8051在内部机构上采取了措施，对一部分指令将累加器旁路，使数据从片内地址单元直接传送到寄存器，提高指令执行速度。 2.3.2 中央处理器(CPU) 寄存器B(8位) 寄存器B一般用于乘除法指令，与累加器配合，作为第二操作数、乘积的高位字节或余数部分。也可用作一般寄存器。 数据指针DPTR(16位) DPTR可以分为DPH、DPL两个独立的两个8位寄存器 用来作访问外部数据存储器的地址寄存器。既可寻址64KB的片外存储器，也可寻址64KB程序存储器的固定数据、表格等单元。 2. 3.2 中央处理器(CPU) 程序状态字PSW(8位) 程序状态字存放指令执行后的标志状态，其结构及各位标志的含义： Cy—高位进位标志。除用于运算结果最高产生进位或借位之外，还在位处理中作位累加器(C)使用。 AC—辅助进位标志。运算结果从D3位产生进位或借位时置1，常用于BCD码调整。 F0—用户标志。可通过软件定义或检测 P—奇偶校验位。由硬件置位或清0，根据运算结果中“1”的个数为偶数置1，否则清0。 OV—溢出标志。用于带符号数运算的溢出，当运算结果的绝对值超过允许表示的最大值时产生溢出。即D6或D7位中只有一位产生进位或借位时置1，表示溢出。 2.1.1 中央处理器(CPU) RS1、RS0—选择工作寄存器组位。用于选择内部4个工作寄存器组，每个工作寄存器组有8个8位工作寄存器，使内部数据存储器的一部分。 2.1.1 中央处理器(CPU) 堆栈及栈指针 堆栈是一组编有地址码的特殊存储单元，存储单元的数目称为堆栈深度。MCS-51堆栈可以通过软件设在片内RAM的任一个连续区域。 堆栈中元素的压入(存放)和弹出(取出)遵循“先进后出”原则，数据入栈时，先入栈的在堆栈底部，后入栈的在顶部；出栈时，先从顶部弹出。 MCS-51堆栈顶的地址由SP(8位寄存器)指示，复位时SP=07H。入栈时，SP先自动加1，然后将数据放入SP指示的堆栈地址单元；出栈时，先将SP指示的堆栈单元数据弹出，然后SP减1。其内容始终为栈顶地址。 这种栈底在低地址，栈顶不断向高地址方向生成的称为“向上生成”。 2.2 8051单片机引脚功能说明 8051采用40条引脚双列直插式封装(DIP)方式，80C51采用方形封装方式。 主电源： Vss(20)—电路地电平 Vcc(40)—正常运行和编程校验时为+5V电源 2.2 8051单片机引脚功能说明 控制、选通或电源复用引脚 ALE/PROG(30)—ALE地址锁存允许信号端。在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出