单片机技术基础课件 第二章.ppt
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1、第第2章章 MCS-51 单片机单片机组成原理组成原理2.1 MCS-51单片机的内部结构单片机的内部结构2.2 CPU的结构的结构2.3 MCS-51单片机存储器单片机存储器2.4 时钟电路及时序时钟电路及时序2.5 输入输入/输出端口输出端口2.6 MCS-51单片机的引脚功能单片机的引脚功能2.7 MCS-51单片机的工作方式单片机的工作方式退出退出2.1 MCS-51单片机的内部结构单片机的内部结构 MCS-51单单片片机机的的内内部部结结构构框框图如图图如图2.1所示所示2.2 CPU的结构的结构CPUCPU包括运算器和控制器二大部分。包括运算器和控制器二大部分。包括运算器和控制器二
2、大部分。包括运算器和控制器二大部分。2.2.1 2.2.1 运算器运算器运算器运算器运运运运算算算算器器器器包包包包括括括括算算算算术术术术逻逻逻逻辑辑辑辑部部部部件件件件(ALU)ALU)、累累累累加加加加器器器器A A、暂暂暂暂存存存存寄寄寄寄存存存存器器器器、寄寄寄寄存存存存器器器器B B、程程程程序序序序状状状状态态态态寄寄寄寄存存存存器器器器(PSWPSW),十十十十进进进进制制制制调调调调整整整整电电电电路路路路等等等等。运运运运算算算算器器器器主主主主要要要要用用用用于于于于实实实实现现现现算算算算术术术术/逻逻逻逻辑辑辑辑运运运运算算算算及位操作运算。下面介绍运算器的各组成部分
3、。及位操作运算。下面介绍运算器的各组成部分。及位操作运算。下面介绍运算器的各组成部分。及位操作运算。下面介绍运算器的各组成部分。1 1、算术逻辑部件、算术逻辑部件、算术逻辑部件、算术逻辑部件ALUALUALUALU2 2、累加器累加器累加器累加器A A3 3、寄存器寄存器寄存器寄存器B B4 4、程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSWPSWC CY Y(PSW.7PSW.7):进进进进位位位位标标标标志志志志位位位位。在在在在进进进进行行行行加加加加法法法法(或或或或减减减减法法法法)运运运运算算算算时时时时,若若若若运运运运算算算算结结结结果果果果最最最最高高
4、高高位位位位有有有有进进进进位位位位或或或或借借借借位位位位,则则则则C CY Y自自自自动动动动置置置置“1”“1”,否否否否则则则则C CY Y置置置置“0”“0”,在在在在进进进进行行行行布布布布尔尔尔尔操操操操作作作作运运运运算算算算时,时,时,时,C CY Y(简称简称简称简称C C)作为布尔处理器。作为布尔处理器。作为布尔处理器。作为布尔处理器。ACAC:辅辅辅辅助助助助进进进进位位位位标标标标志志志志位位位位。当当当当进进进进行行行行加加加加法法法法或或或或减减减减法法法法时时时时,若若若若低低低低4 4位位位位向向向向高高高高4 4位位位位有有有有进进进进位位位位(或或或或借借
5、借借位位位位)时时时时,ACAC被被被被置置置置“1”“1”,否否否否则则则则ACAC被被被被置置置置“0”“0”。在在在在十十十十进进进进制制制制调调调调整整整整指指指指令令令令中中中中ACAC还还还还作作作作为为为为十十十十进制调整的判别位。进制调整的判别位。进制调整的判别位。进制调整的判别位。F0F0:用用用用户户户户标标标标志志志志位位位位。用用用用户户户户可可可可用用用用软软软软件件件件对对对对F0F0位位位位置置置置“1”“1”或或或或清清清清“0”“0”以决定程序的流向。以决定程序的流向。以决定程序的流向。以决定程序的流向。OVOV:溢出标志位,当运算结果溢出时溢出标志位,当运算
6、结果溢出时溢出标志位,当运算结果溢出时溢出标志位,当运算结果溢出时OVOV为为为为“1”“1”,否则为,否则为,否则为,否则为“0”“0”,此标志位反映了运算结果是否溢出。,此标志位反映了运算结果是否溢出。,此标志位反映了运算结果是否溢出。,此标志位反映了运算结果是否溢出。PSW.1PSW.1:未定义位。未定义位。未定义位。未定义位。P P(PSW.0PSW.0):):):):奇偶标志位。奇偶标志位。奇偶标志位。奇偶标志位。MCS-51MCS-51单片机采用单片机采用单片机采用单片机采用的是偶校验。当累加器的是偶校验。当累加器的是偶校验。当累加器的是偶校验。当累加器A A中中中中“1”“1”的
7、个数为奇数时,的个数为奇数时,的个数为奇数时,的个数为奇数时,P P置置置置“1”“1”,否则,否则,否则,否则P P置置置置“0”“0”。此位反映累加器。此位反映累加器。此位反映累加器。此位反映累加器A A中内容中内容中内容中内容“1”“1”的奇偶性,它常常用于机间通信。的奇偶性,它常常用于机间通信。的奇偶性,它常常用于机间通信。的奇偶性,它常常用于机间通信。RS1RS1、RS0RS0:工作寄存器区选择位。用来选择当前工作寄存器区选择位。用来选择当前工作寄存器区选择位。用来选择当前工作寄存器区选择位。用来选择当前工作的寄存器区。用户通过改变工作的寄存器区。用户通过改变工作的寄存器区。用户通过
8、改变工作的寄存器区。用户通过改变RS1 RS1、RS0RS0的内容来的内容来的内容来的内容来选择当前工作寄存器区。选择当前工作寄存器区。选择当前工作寄存器区。选择当前工作寄存器区。RS1RS1、RS0RS0的内容与工作寄存的内容与工作寄存的内容与工作寄存的内容与工作寄存器区的对应关系如表器区的对应关系如表器区的对应关系如表器区的对应关系如表2-12-1所示。所示。所示。所示。2.2.2 2.2.2 控制器控制器控制器控制器1 1、指令寄存器、指令寄存器、指令寄存器、指令寄存器IRIRIRIR和指令译码器和指令译码器和指令译码器和指令译码器IDID。指指指指令令令令寄寄寄寄存存存存器器器器是是是
9、是存存存存放放放放指指指指令令令令代代代代码码码码的的的的地地地地方方方方。当当当当执执执执行行行行指指指指令令令令时时时时,CPUCPU把把把把从从从从程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器中中中中读读读读取取取取的的的的指指指指令令令令代代代代码码码码送送送送入入入入指指指指令令令令寄寄寄寄存存存存器器器器,然然然然后后后后指指指指令令令令译译译译码码码码器器器器译译译译码码码码后后后后由由由由定定定定时时时时控控控控制制制制电电电电路路路路发发发发生生生生相应的控制信号,最终完成指令所规定的操作。相应的控制信号,最终完成指令所规定的操作。相应的控制信号,最终完成指令所规定的操作。相应的
10、控制信号,最终完成指令所规定的操作。2 2、程序计数器程序计数器程序计数器程序计数器PCPC程序计数器程序计数器程序计数器程序计数器PCPC的功能与普通微机相同,它用来存的功能与普通微机相同,它用来存的功能与普通微机相同,它用来存的功能与普通微机相同,它用来存放放放放CPUCPU执行的下一条指令的地址。当一条指令按照执行的下一条指令的地址。当一条指令按照执行的下一条指令的地址。当一条指令按照执行的下一条指令的地址。当一条指令按照PCPC所指的地址从程序存储器中取出后,所指的地址从程序存储器中取出后,所指的地址从程序存储器中取出后,所指的地址从程序存储器中取出后,PCPC会自动加会自动加会自动加
11、会自动加1 1,指向下一条指令。程序计数器指向下一条指令。程序计数器指向下一条指令。程序计数器指向下一条指令。程序计数器PCPC是一个是一个是一个是一个1616位的寄存器,位的寄存器,位的寄存器,位的寄存器,可寻址可寻址可寻址可寻址6464KBKB的程序存储器空间。的程序存储器空间。的程序存储器空间。的程序存储器空间。3 3、堆栈指针堆栈指针堆栈指针堆栈指针SPSP4 4、数据指针寄存器数据指针寄存器数据指针寄存器数据指针寄存器DPTRDPTR2.2.3 2.2.3 工作寄存器和特殊功能寄存器工作寄存器和特殊功能寄存器工作寄存器和特殊功能寄存器工作寄存器和特殊功能寄存器 1 1、工作寄存器工作
12、寄存器工作寄存器工作寄存器MCS-51MCS-51有有有有3232个工作寄存器,分为四个区(或组)个工作寄存器,分为四个区(或组)个工作寄存器,分为四个区(或组)个工作寄存器,分为四个区(或组)每个区为每个区为每个区为每个区为8 8个寄存器个寄存器个寄存器个寄存器R0R0、R1R1、R2R2、R3R3、R4R4、R5R5、R6R6、R7R7,每一时刻只有一个区工作。由每一时刻只有一个区工作。由每一时刻只有一个区工作。由每一时刻只有一个区工作。由PSWPSW寄存器中的寄存器中的寄存器中的寄存器中的RS1RS1、RS0RS0的值来决定当前的工作区:的值来决定当前的工作区:的值来决定当前的工作区:的
13、值来决定当前的工作区:当当当当 RS1 RS0RS1 RS00000时,时,时,时,0 0区为工作区,区为工作区,区为工作区,区为工作区,RS1RS1RS0RS00101时,时,时,时,1 1区为工作区区为工作区区为工作区区为工作区 RS1RS1RS0RS01010时,时,时,时,2 2区为工作区区为工作区区为工作区区为工作区 RS1RS1RS0RS01111时,时,时,时,3 3区为工作区区为工作区区为工作区区为工作区这这这这3232个工作寄存器不但有它们的名称和区号,而个工作寄存器不但有它们的名称和区号,而个工作寄存器不但有它们的名称和区号,而个工作寄存器不但有它们的名称和区号,而且还有地
14、址。且还有地址。且还有地址。且还有地址。0000H-1FHH-1FH共共共共3232个单元。个单元。个单元。个单元。00 00HH07H07H为为为为0 0区,分别对应区,分别对应区,分别对应区,分别对应R0R0R7R7 08H 08H0FH0FH为为为为1 1区,分别对应区,分别对应区,分别对应区,分别对应R0R0R7R7 10H 10H17H17H为为为为2 2区,分别对应区,分别对应区,分别对应区,分别对应R0R0R7R7 18H 18H1FH1FH为为为为3 3区,分别对应区,分别对应区,分别对应区,分别对应R0R0R7R7这这这这3232个单元为内部数据存储器(即片内个单元为内部数据
15、存储器(即片内个单元为内部数据存储器(即片内个单元为内部数据存储器(即片内RAMRAM)的的的的0000HH1FH1FH存贮空间,这与普通微机中的通用寄存器基存贮空间,这与普通微机中的通用寄存器基存贮空间,这与普通微机中的通用寄存器基存贮空间,这与普通微机中的通用寄存器基本相同,所不同的是,普通微机的通用寄存器只有名本相同,所不同的是,普通微机的通用寄存器只有名本相同,所不同的是,普通微机的通用寄存器只有名本相同,所不同的是,普通微机的通用寄存器只有名称,不占有称,不占有称,不占有称,不占有RAMRAM空间,因此只有名字,没有对应的地空间,因此只有名字,没有对应的地空间,因此只有名字,没有对应
16、的地空间,因此只有名字,没有对应的地址;而址;而址;而址;而MCS-51MCS-51单片机的工作寄存器单片机的工作寄存器单片机的工作寄存器单片机的工作寄存器R0R0R7R7既可以用既可以用既可以用既可以用名字也可以用它的地址来表示名字也可以用它的地址来表示名字也可以用它的地址来表示名字也可以用它的地址来表示。其中。其中。其中。其中R0R0、R1R1寄存器除寄存器除寄存器除寄存器除做工作寄存器外还常做间址寻址的地址指针。做工作寄存器外还常做间址寻址的地址指针。做工作寄存器外还常做间址寻址的地址指针。做工作寄存器外还常做间址寻址的地址指针。2 2、特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能
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