《单片机原理及应用》第二章 单片机的基本结构与工作原理课件.ppt

《单片机原理及应用》 * 第二章 单片机的基本结构与工作原理 主要内容 MCS-51总体结构 MCS-51时钟及CPU工作时序 MCS-51存储器配置 第二章 单片机的基本结构与工作原理 MCS-51总体结构 MCS-51系列基本产品型号： 8051、8031、8751称为 51子系列。 不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。 第二章 单片机的基本结构与工作原理 硬件基本配置： 8位CPU 片内ROM/EPROM、RAM 片内并行 I/O接口 片内16位定时器/计数器 片内中断处理系统 片内全双工串行I/O口 第二章 单片机的基本结构与工作原理 MCS-51单片机引脚 电源引脚Vcc和Vss 外接晶振引脚XTAL1,XTAL2 I/O引脚P0、P1、P2和P3 控制和复位引脚ALE、 、 、RET 第二章 单片机的基本结构与工作原理 1．I/O口线功能 4个8位并行 I/O 接口引脚: P0.0～P0.7（低8位地址、数据、I/O口） P1.0～P1.7（准双向口） P2.0～P2.7（高8位地址、I/O） P3.0～P3.7（I/O口、第二功能） 为多功能引脚，可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线和或I/O 接口外部引脚。 第二章 单片机的基本结构与工作原理 2．控制线 ALE： 地址锁存允许信号端 PSEN： 外部程序存储器读选通 信号端 EA/VPP： 程序存储器选择信号端 和编程电源输入端 RST/VPD：复位信号端和后备电源 输入端。 输入10ms以上高电平脉冲， 单片机复位。 VPD使用后备电源，可实现掉电保护。 第二章 单片机的基本结构与工作原理 MCS-51单片机内部结构(图) 第二章 单片机的基本结构与工作原理 中央处理器 CPU 一、 CPU内部结构 1.算术逻辑运算单元ALU (8位) +、–、×、÷算术运算，与、或、非、异或逻辑运算、循环移位、位处理。 2.寄存器阵列 (1)工作寄存器R0～R7 （8位） 暂存运算数据和中间结果。 4个工作寄存器区，工作寄存器0区～3区。 每个区均含8个寄存器R0～R7 。 第二章 单片机的基本结构与工作原理 用PSW中的两位PSW.4和PSW.3来切换工作寄存器区，选用一个工作寄存器区进行读写操作。 (2)累加器Acc(8位) 需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过A累加器。 (3)寄存器B(8位) 与A累加器配合执行乘、除运算。亦可作通用寄存器。 (4)程序状态字PSW(8位) 存放ALU运算过程的标志状态 Cy AC F0 RS1 RS0 OV — P 第二章 单片机的基本结构与工作原理 进位/辅助进位/用户定/选工作寄/溢出标志/奇偶标志 (5)数据指针DPTR(16位) 存放片外存储器地址，作为片外存储器的指针。可分成两个8位寄存器DPH、DPL使用。 (6)堆栈指针SP(8位) 按“先进后出、后进先出”的原则存取数据的存储区。 MCS-51堆栈设在片内RAM区。数据入栈/出栈时，SP自动加1/减 1，其内容始终为栈顶地址。 复位时： SP=07H。 第二章 单片机的基本结构与工作原理 (7)程序计数器PC(16位) CPU总是按PC的指示读取程序。PC可自动加1。因此CPU执行程序一般是顺序方式。当发生转移、子程序调用、中断和复位等操作，PC被强制改写，程序执行顺序也发生改变。 复位时：PC=0000H。 第二章 单片机的基本结构与工作原理 三总线结构： 1.地址总线(Adress Bus) 总线宽度为16位，可访问 64K外部存储器。 A0~A7 ——P0口(经锁存器) A8~A15——P2口 2.数据总线(Data Bus) 总线宽度为8位(P0) 3.控制总线(Control Bus) 由P3口和4根独立控制线组成 第二章 单片机的基本结构与工作原理 MCS-51时钟 时钟频率范围要求在1.2MHz～12MHz之间。 1．内部时钟方式：内部一个高增益反相放大器与片外石英晶体或陶瓷谐振器构成了一个自激振荡器。 晶体振荡器