PPT《第2章MCS-51单片机硬件结构》

第2章MCS-51单片机硬件结构 2.

1 MCS-51的内部结构2.2 MCS-51的内部工作原理2.3 MCS-51的外部引脚分布2.4 MCS-51的工作时序2.5 MCS-51的复位电路 2.1 MCS-51的内部结构 MCS-51单片机除包含CPU外,还包含了一些程序存储器、数据存储器、定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口、总线控制逻辑和中断控制逻辑,其结构框图如下图所示: 89C51单片机结构框图 89C51CPU 振荡器和时序OSC 64KB 总线扩展控制器 数据存储器256B RAM/SFR 2*16位定时器/计数器 可编程I/O 程序存储器4KBROM 可编程全双工串行口 外中断 内中断 控制 并行口 串行通信 外部时钟源 外部事件计数 CPU是单片机的最核心部分,它是整个单片机的控制和指挥中心,完成所有的计算和控制任务.振荡器和时序逻辑,产生CPU工作所需要的内部时钟.中断控制逻辑用来应付一些临时到达的突发事件.并行I/O接口和串行I/O接口都是一些数据传输通道,方便CPU从芯片外部取得待处理的对象和将处理的结果送到芯片外部.程序存储器用于存放单片机的程序.数据存储器用于存放内部待处理的数据和处理后的结果.定时器/计数器主要是完成对外部输入脉冲的计数或者根据内部的时钟及定时设置,周期性的产生定时信号.总线控制逻辑,用于产生外部存储空间的有关读写控制信号.内部总线内部CPU与程序存储器、数据存储器、并行I/O接口、串行I/O接口和定时器/计数器之间都是通过内部总线联系在一起. MCS-51单片机的内部详细结构如下图所示: P0驱动器 P2驱动器 P0锁存器 P2锁存器 RAM地址寄存器 128BRAM 4KBFlash ROM B寄存器 暂存器1 暂存器2 ACC SP 程序地址寄存器 缓冲器 PC增1 PC DPTR 中断、串行口和定时器 PSW P1锁存器 P1驱动器 P3锁存器 P3驱动器 定时控制 指令寄存器 指令译码器 OSC ALU P0.0-P0.7 P2.0-P2.7 P3.0-P3.7 P1.0-P1.7 XTAL1 XTAL2 PSENALEEARET 89C51单片机内部结构图 返回 2.2 MCS-51的内部工作原理 2.2.1 MCS-51的CPU结构及工作原理 CPU是单片机的核心,它由运算器和控制器等部件组成. 运算器包括:可进行8位算术和逻辑运算的单元ALU 8位的暂存器1(TMP1)、暂存器2(TMP2)8位的累加器ACC 8位寄存器B 程序状态寄存器PSW等. (1)算术和逻辑单元ALU ALU是CPU运算器的核心,它可以完成对4位、8位和16位数据进行操作加、减、乘、除、加

1、减

1、BCD数十进制调整及比较等算术运算和 与 、 或 、 异或 、 求补 及 循环移位 等逻辑运算操作.它是整个单片机的计算中心.(2)累加器ACC 8位寄存器,ALU运算的结果,一般都进入累加器ACC,当然运算的对象也可以来自于ACC.除此之外,ACC在MCS-51内部还经常作为数据传送的中转站.同一般微处理器一样,它是最忙碌的一个寄存器.在指令中用助记符A来表示.(3)寄存器B 8位寄存器,在乘、除运算时,B寄存器用来存放一个操作数,也用来存放运算后的一部分结果.若不做乘、除运算,则可作为通用寄存器使用. (4)程序状态字寄存器PSW 8位寄存器,用于指示指令执行后的状态信息,相当于一般微处理器的标志寄存器.PSW的位结构如下表所示. P - OV RS0 RS1 F0 AC Cy D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Cy:高位进位标志位 当ALU的算术运算过程中有进位或借位时,Cy=1;

否则,Cy=0.同时,该位还可以用作位累加器,这时一般只用 C 表示.AC:辅助进位标志 当ALU的算术运算过程中低4位向高4位有进位或借位时,AC=1;