第02章MCS-51硬件結(jié)構(gòu)

1、緩沖器累加器A程序狀態(tài)字算術(shù)邏 輯部件ALU片內(nèi)寄存器組指令寄存器指令譯碼器程序計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)緩沖器+1數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線地址緩沖器地址總線地址總線堆棧指針控制邏輯片內(nèi)總線片內(nèi)總線取指、讀寫(xiě)信號(hào)堆棧數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器輸入輸出接口CPU擴(kuò)展單元圖圖2-1 微處理器的模型機(jī)微處理器的模型機(jī)輸入輸出接口三重流水線DPTR結(jié)構(gòu)框圖相關(guān)概念相關(guān)概念由由PC發(fā)起的取指令過(guò)程發(fā)起的取指令過(guò)程結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖P3口功能表口功能表芯片封裝芯片封裝51芯片引腳圖芯片引腳圖51芯片引腳圖芯片引腳圖51芯片引腳圖芯片引腳圖電路電路 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0片內(nèi)寄存器分布圖片

2、內(nèi)寄存器分布圖DPTR端口端口P0-P3未定義的尋址區(qū)未定義的尋址區(qū)位尋址表位尋址表取指令過(guò)程取指令過(guò)程指令執(zhí)行過(guò)程指令執(zhí)行過(guò)程指令執(zhí)行簡(jiǎn)例指令執(zhí)行簡(jiǎn)例軟件堆棧結(jié)構(gòu)圖軟件堆棧結(jié)構(gòu)圖堆棧指針和壓棧操作實(shí)例堆棧指針和壓棧操作實(shí)例片內(nèi)寄存器分布圖片內(nèi)寄存器分布圖位尋址寄存器位地址表位尋址寄存器位地址表MCS-51存儲(chǔ)器的訪問(wèn)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)A、計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，控制器按照、計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，控制器按照PC中的地址直接從中的地址直接從ROM中中 獲取指令；獲取指令；B、MCS-51系列系列CPU從從ROM中獲取數(shù)據(jù)的方法：中獲取數(shù)據(jù)的方法： 借助借助16位的數(shù)據(jù)指針位的數(shù)據(jù)指針DPTR： MOVC A，A+DPT

3、R 借助借助16位的程序計(jì)數(shù)器位的程序計(jì)數(shù)器PC： MOVC A，A+PCC、MCS-51系列系列CPU從從RAM中獲取數(shù)據(jù)的方法：中獲取數(shù)據(jù)的方法： 借助借助16位的數(shù)據(jù)指針位的數(shù)據(jù)指針DPTR： MOVX A，DPTR 借助借助8位的工作寄存器位的工作寄存器R0或或R1： MOVX A，RjD、MCS-51系列系列CPU向向RAM中存放數(shù)據(jù)的方法：中存放數(shù)據(jù)的方法： 借助借助16位的數(shù)據(jù)指針位的數(shù)據(jù)指針DPTR： MOVX DPTR，A 借助借助8位的工作寄存器位的工作寄存器R0或或R1： MOVX Rj，A晶體振蕩電路MCS-51復(fù)位電路MCS-51復(fù)位復(fù)位電路電路讀片外存儲(chǔ)器時(shí)序圖讀片

4、外存儲(chǔ)器時(shí)序圖指令周期概念及實(shí)例指令周期概念及實(shí)例片外三總線圖片外三總線圖P0口驅(qū)動(dòng)器口驅(qū)動(dòng)器P0口鎖存器口鎖存器P2口驅(qū)動(dòng)器口驅(qū)動(dòng)器P3口驅(qū)動(dòng)器口驅(qū)動(dòng)器P1口驅(qū)動(dòng)器口驅(qū)動(dòng)器P2口鎖存器口鎖存器P3口鎖存器口鎖存器P1口鎖存器口鎖存器RAM地址鎖存器地址鎖存器RAMEPROM/ROMACCB寄存器寄存器TMP2TMP1程序地址程序地址寄存器寄存器PSW緩沖器緩沖器PC遞增器遞增器PCDPTROSC定時(shí)定時(shí)和和控制控制指指令令寄寄存存器器PSENALEEARSTALU中斷、串行口中斷、串行口和定時(shí)器等部件和定時(shí)器等部件SP P0.0P0.7 P2.0P2.7P1.0P1.7 P3.0P3.7MC

5、S-51硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖返回1 402 393 384 375 366 357 348 339 8031 3210 8051 3111 8751 3012 8032 2913 8052 2814 8752 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VDDALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0T2/P1.0T2EX/P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3

6、.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSSMCS-51 芯芯 片片 引引 腳腳 圖圖返回返回DIP封裝封裝返回返回MCS-51 RSTAR D CK+5VMCS-51的的復(fù)復(fù)位位電電路路返回返回：堆棧的底部堆棧的底部堆棧的頂部堆棧的頂部SP軟件堆棧結(jié)構(gòu)圖軟件堆棧結(jié)構(gòu)圖堆棧特點(diǎn)：堆棧特點(diǎn)：先進(jìn)后出先進(jìn)后出后進(jìn)先出后進(jìn)先出壓壓入入彈彈出出返回返回地地址址增增大大返回返回FFH FFH80H 80H7FH30H2FH20H1FH00H僅僅52子子系列有系列有SFR特殊特殊寄存器寄存器通用寄存器區(qū)通用寄存器區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器工作寄

7、存器3組組工作寄存器工作寄存器2組組工作寄存器工作寄存器1組組工作寄存器工作寄存器0組組片片內(nèi)內(nèi)寄寄存存器器分分布布圖圖返回返回 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0字節(jié)字節(jié)2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H位尋址寄存器每一位的位地址表位尋址寄存器每一位的位地址表返回返回返回返回返回返回返回返回P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 第第 一一 機(jī)機(jī)

8、 器器 周周 期期 第第 二二 機(jī)機(jī) 器器 周周 期期 F0ALEPSENP2口口P0口口373出出RDPCH出出 PCH輸出輸出 PCH或或P2輸出輸出 PCH出出指令指令 PCL 指令指令 PCL 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) PCL 指令指令PCL出出 PCL輸出輸出 PCL輸出輸出 PCL輸出輸出MOVX的讀指令時(shí)序的讀指令時(shí)序返回返回返回返回返回返回返回返回MCS-51RSTMCS-51RST+5vRRCDCKK+5V圖圖A圖圖BA MCS51內(nèi)部有一個(gè)單級(jí)反向放大器構(gòu)內(nèi)部有一個(gè)單級(jí)反向放大器構(gòu)成的振蕩電路。因此，在成的振蕩電路。因此，在XTAL1、XTAL2兩引腳上接上晶振就可向單片機(jī)兩引腳上接上晶振就可向單片機(jī)提供振蕩脈沖。提供振蕩脈沖。返回返回返回返回 首先根據(jù)操作碼的要求分析得出本條指令是什么指令首先根據(jù)操作碼的要求分析得出本條指令是什么指令,是是否需要操作數(shù)。如需操作數(shù)則為取數(shù)做好準(zhǔn)備：形成操作否需要操作數(shù)。如需操作數(shù)則為取數(shù)做好準(zhǔn)備：形成操作數(shù)地址并將它送入數(shù)地址并將它送入MAR。返回返回操作數(shù)操作數(shù)存放處存放處返回返回返回返回返回返回返回返回片外片外ROM片