《大学计算机基础教程》课程教学资源（PPT课件）第2章 单片机的硬件结构和原理

第2章单片机的硬件结构和原理 2.2MCS-51单片机硬件结构 3中央处理器CPU 24存储器的结构 5并行输入输出接旦 26单片机的引脚及其功能 2,7单片机工作的基本时序 BACK

第2章 单片机的硬件结构和原理 2.2 MCS -51单片机硬件结构 2.3 中央处理器CPU 2.4 存储器的结构 2.5 并行输入/输出接口 2.6 单片机的引脚及其功能 2.7 单片机工作的基本时序

22MCS-51单片机硬件结构 221MCS-51系列单片机的分类 表21MCS-51系列单片机配置一览表 片内存储器/KB 定时器/并行串行 列 无片内片内片内 计数器 I/O|1a|中断源制造工艺 ROM ROM EPROM RAM 80518751 MCs-51.8031 1282×16位4×8位15HMOs 子系列8031 80C5187c51 1282×16位4×8位15 CHMOS 4 MCs-52803280528752 2563×16位4×8位1 6 HMOS 子系列80c232 80c25287c252 8 2563×16位4×8位17 CHMOS

2.2 MCS - 51单片机硬件结构 2.2.1 MCS - 51系列单片机的分类 表 2.1 MCS - 51 系列单片机配置一览表

222MCS-51单片机的内部结构 计数脉冲输入 TO TI 时钟源 AK ROM 特殊功能 寄存器SFR 定时/ (EPROM) 计数器 (8031无) 28宇节 RAM T0、TI CPU 3 3 3 并行I0接口 串行 接口 中断系统 333 PO P1 P2 P3 TXD RXD INTO INTI 中断输入 图21MCS-51单片机结构框图

2.2.2 MCS - 51单片机的内部结构 图 2.1 MCS - 51单片机结构框图

23中央处理器CPU 231运算器 1.算术逻辑单元ALU 2.累加器ACC( Accumulator) 3.寄存器B 4程序状态字PSW( Programe state word) D 7 D D D 3 D 2 D D 0 y AC FO RS1 RSO OV PSW

2.3 中央处理器CPU 2.3.1 运算器 1. 算术逻辑单元ALU 2. 累加器ACC（Accumulator） 3. 寄存器B 4. 程序状态字PSW（Programe State Word） Cy AC F0 RS1 RS0 OV … P D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW

表22RS1、RS0与片内工作寄存器组的对应关系 RS1|RS0寄存器经/片内PAM通用寄存器 地址 名称 0 0组00H~07HR0~R7 0010 1组08H~0FHR0~R7 2组10H-17HR0~R7 3组8H~1FR0~R7

表 2.2 RS1、 RS0与片内工作寄存器组的对应关系 RS1 RS0 寄存器组 片内PAM 地址 通用寄存器 名称 0 0 0组 00H~07H R0~R7 0 1 1组 08H~0FH R0~R7 1 0 2组 10H~17H R0~R7 0 1 3组 18H~1FH R0~R7

232控制器 1.时钟电路 +5V TALL CI 外部 振荡源 XTAL2 C2 XTAL2 EXTAL (b) 图22单片机时钟电路 (a)内部时钟电路;(b)外部振荡源

2.3.2 控制器 1. 时钟电路 图 2.2 单片机时钟电路 （a） 内部时钟电路； （b） 外部振荡源

2.复位电路 +5V 5v RST rst R 8051 8051 8751 8751 8031 R1 8031 R2 (b) 图23单片机复位电路 (a)上电复位电路;(b)开关复位电路

2. 复位电路 图 2.3 （a）上电复位电路；(b) 开关复位电路

表23复位后内部寄存器状态 特殊功能寄存器 初始状态 特殊功能寄存器初始状态 ACC 00H TMOD 00H PC 0000H TCON 00H PSW 00H TLO 00H sP 07H THO 00H DPTR 0000 TL1 00H P0~P3 OFFH THI 00H IP xx000000B SCON 00H 0x000000B SBUF 不定 PCON OXxx0000B

表 2.3 复位后内部寄存器状态

3.指令寄存器和指令译码器 指令寄存器中存放指令代码。CPU执行 指令时,由程序存储器中读取的指令代码送 入指令存储器,经译码器译码后由定时与控 制电路发出相应的控制信号,完成指令所指 定的操作

3. 指令寄存器中存放指令代码。CPU执行 指令时, 由程序存储器中读取的指令代码送 入指令存储器, 经译码器译码后由定时与控 制电路发出相应的控制信号, 完成指令所指 定的操作

4.程序计数器PC( Program Counter) PC用于存放CPU下一条要执行的指令地址,是一个 16位的专用寄存器,可寻址范围是0000-0FFFH共64K.。 程序中的每条指令存放在ROM区的某一单元,并都有自己 的存放地址。CPU要执行哪条指令时,就把该条指令所在 的单元的地址送上地址总线。在顺序执行程序中,当PC的 内容被送到地址总线后,会自动加1,即(PC←(PC)+1,又 指向CPU下一条要执行的指令地址

4. 程序计数器PC（Program Counter） PC用于存放CPU下一条要执行的指令地址, 是一个 16 位的专用寄存器, 可寻址范围是0000H~0FFFFH共 64 K.。 程序中的每条指令存放在ROM区的某一单元, 并都有自己 的存放地址。 CPU 要执行哪条指令时, 就把该条指令所在 的单元的地址送上地址总线。 在顺序执行程序中, 当PC的 内容被送到地址总线后, 会自动加 1, 即(PC)← (PC)+1, 又 指向CPU 下一条要执行的指令地址