第四章单微型计算机的组成原理.ppt

第一节 微型计算机的结构及指令执行过程 指令执行过程分为两个过程：取指令；分析执行指令 第一节 微型计算机的结构及指令执行过程 通用寄存器，也称为工作寄存器，总共有4组（区），每组（区）内有8个，分别命名为：R0，R2，R3，R4，R5，R6，R7。 MCS-51单片机每次只能选择一个通用寄存器组（区）进行工作。4个寄存器区的选择是由程序状态子PSW中RS0、RS1两位来控制。 被选择的通用寄存器组（区）称为当前通用寄存器组（区）。 复位方式 上电复位 按键复位 复合复位 80C51的40条引脚，可分为端口线、电源线和控制线三类。在绘制电路原理图时，经常采用元器件的逻辑符号，80C51逻辑符号如图所示。 第七节 MCS-51单片机的引脚功能 51系列单片机一般采用40只引脚的双列直插式（DIP——Dual In-line Package）封装结构 除DIP封装外， 51单片机还采用44只引脚的方形扁平(QFP ——Quad Flat Package) 封装方式（4只引脚无用）。 DIP引脚分布 电源及晶振引脚（共4只） 控制引脚（共4只） 端口引脚 （共32只） 三类 （1）电源及晶振引脚 VCC (40脚)：+5V电源引脚 VSS (20脚)： 接地引脚 XTAL1 (19脚)；外接晶振引脚（内置放大器输入端） XTAL2 (18脚)：外接晶振引脚（内置放大器输出端） 80C51 Vcc 80C51 20 40 Vss +5V 80C51 （2）控制引脚 RST/VPD(9)：复位/ 备用电源引脚 ALE/PROG (30)：地址锁存使能输出/ 编程脉冲输入 PSEN (29)：输出访问片外程序存储器读选通信号 EA/VPP (31)：外部ROM允许访问/ 编程电源输入 10μF 8.2K 10 80C51 用到时再介绍 （3）端口引脚 共计8只/组×4 组= 32 只引脚： P0.0～P0.7（39～32脚）——P0口； P1.0～P1.7（1～8脚）——P1口； P2.0～P2.7（21～28脚）——P2口； P3.0～P3.7（10～17脚）——P3口。 P0口～P3口是单片机对外联络的重要通道 地址、数据和控制：三总线结构 本章小结 1、单片机的CPU由控制器和运算器组成，在时钟电路和复位电路的支持下，按一定的时序工作。单片机的时序信号包括振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期。 2、51单片机采用哈佛结构存储器，共有3个逻辑存储空间和4个物理存储空间。片内低128字节RAM中包含4个工作寄存器组、128个位地址单元和80个字节地址单元。片内高128字节RAM中离散分布有21个特殊功能寄存器。 3、 P0～P3口都可作为准双向通用I/O口，其中只有P0口需要外接上拉电阻；在需要扩展片外设备时，P2口可作为其地址线接口，P0口可作为其地址线/数据线复用接口，此时它是真正的双向口。 * * * * ③区共有80个字节单元（ 30H～7FH），是用户RAM区。 ③ 30H 此区可作为堆栈区和中间数据存储区使用。 【注意】：51单片机片内RAM中，①区和③区只能按字节进行数据存取操作，②区则可按字节和位两种方式存取操作。 （2）专用寄存器（高128字节RAM区 ） 在80H～FFH的高128字节RAM区中，离散地分布有21个特殊功能寄存器SFR（Spetial Function Register)，又称为特殊功能寄存器区。 30H SFR是单片机内部资源的组织、管理单元 字节地址末位是0或8的SFR，都具有位地址。 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH 三 外部数据存储器 外部数据存储器寻址空间为64K 只能间接寻址 R0，R1和DPTR为间接寻址寄存器。 CPU微操作必须在统一的时钟控制下才能正确进行。 一.时钟电路 内部时钟方式 微调电容: C1、C2≈ 30pF 晶振：石英晶体封裝 80C51时钟振荡频率通常为6～12MHz 外部时钟方式 第四节 时钟电路及时序 时序是各种微操作动作在时间上的顺序关系 二. CPU时序 （1）时序的概念 时序关系：在时钟信号CL触发下，输出端Q电平具有跟随输入端D电平的功能，在没有CL触发时，D与Q端是信号隔离的——数字锁存功能。 t1 t2 t3 t Q D CL 0 时钟端CL 输入端D 输出端Q 以D触发器为例 D触发器 逻辑符号 时序的定时单位共有4个参数： 拍（或振荡周期）P、状态周期（或时钟周期）S、机器周期、指令周期 一个状态（S）包含2个拍（P）; 一个机器周期由