微機原理及應用-q第二章單片機結構

第二章MCS-51單片機內部結構和原理主要內容：內部結構，外部引腳，存儲器，并行I/O口，時鐘電路，復位電路微機原理及應用2.1內部結構與外部引腳2.1.1單片機內部結構1.中央處理器(CPU):1個8位CPU。單片機的核心，完成運算和控制操作,包括運算器和控制器兩部分電路。2.內部數據存儲器(RAM):128字節(jié)用于存放可讀寫的數據。3.內部程序存儲器(ROM):4K

用于存放程序和常數4.定時/計數器：2個16位T0,T1實現定時或計數功能5.并行I/O口MCS-51有四個8位的I/O口,實現數據的并行輸入輸出6.串行口MCS-51有一個全雙工的串行口,實現單片機和其他數據設備之間的串行數據傳送.7.中斷控制系統(tǒng)MCS-51有5個中斷源:2個外部中斷,2個定時/計數中斷,1個串行中斷.8.時鐘電路為單片機產生時鐘脈沖序列.9.總線將各個部件連接起來,構成一個完整的單片機系統(tǒng).型號ROMRAM計數器中斷源8031/1282580514K1282587514KEPROM12825AT89S514KFLASH12825AT89S528KFLASH25636AT89S5520KFLASH25638AT89C20514KFLASH12825W78E5832KEEPROM25638MCS51兼容單片機內部資源：C8051F410:美國SiliconLabs,32KFlash,2304RAM,4Timer,12bitA/D,12bitD/A,RTC;2.5V/10uAC8051F380:64KFlash,4352RAM,USB,2UART,10bitA/D,40I/O,STC單片機：STC12LE5A62S262KFlash,1280RAM,8路10位A/D,1KEEPROM2.1.2外部引腳1.四個8位并行口：32

P0口：P0.0-P0.7(39–32)P1口：P1.0-P1.7(1-8)P2口：P2.0-P2.7(21-28)P3口：P3.0-P3.7(10-17)2.電源：2

Vcc--+5V;Vss:地3.晶振：2

XTAL1,XTAL24.控制線：4

ALE:地址鎖存控制信號

PSEN:外部程序存儲器讀選通信號

EA:訪問程序存儲器控制信號

RST:復位信號

EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD102.28051內部存儲器程序存儲器（ROM）:片內；片外數據存儲器（RAM）:片內；片外2.2.1內部數據存儲器地址：00H-FFH00H-1FH:寄存器區(qū)20H-2FH:位尋址區(qū)30H-7FH:用戶RAM區(qū)80H-FFH:特殊功能寄存器區(qū)1.寄存器區(qū)：00-1FH8個通用寄存器：R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7存放于寄存器區(qū)：00H-1FH寄存器區(qū)分組：組地址0組00-07H1組08-0FH2組10-17H3組18-1FH寄存器組選擇：RS1,

RS0RS1RS0寄存器組R0-R7地址000組00-07H011組08-0FH102組10-17H113組18-1FH2.位尋址區(qū)：20H-2FHP25字節(jié)中的每一個位都具有地址，可直接對位進行操作。位地址：00H-7FH，128單元3.用戶RAM區(qū)：30H-7FH在該區(qū)設置堆棧。1）堆棧：按照“先進后出，后進先出”的原則進行存取的內存區(qū)域。用于保護程序斷點和數據。2）堆棧的開辟：用SP指針設置棧底。堆棧區(qū):(SP)初＋1—>7FHSP的初值為07H3）堆棧的使用：進棧操作：PUSH出棧操作：POP出棧棧底棧底進棧出棧SPSP←SP-1SPSP←SP+1(A)向上生長型(B)向下生長型兩種不同的堆棧類型4.特殊功能寄存器：80H-FFH共有21個特殊寄存器（SFR），離散地分布在該區(qū)域中，有些寄存器還可以進行位尋址。1）分類

CPU：PC,ACC,B,PSW,DPTR,SP并行口：P0,P1,P2,P3

中斷：IE,IP

定時計數器：TMOD,TCON,TL0,TH0,TL1,TH1

串行口：SCON,SBUF,PCON寄存器符號寄存器地址寄存器名稱ACC0E0H累加器B0F0HB寄存器PSW0D0H程序狀態(tài)字SP81H堆棧指示器DPL82H數據指針底8位DPH83H數據指針高8位IE0A0H中斷允許控制寄存器IP0B0H中斷優(yōu)先控制寄存器P080HI/O口0P190HI/O口1P20A0HI/O口2特殊功能寄存器寄存器符號寄存器地址寄存器名稱P30B0HI/O口3PCON87H電源控制寄存器SCON98H串行口控制寄存器SBUF99H串行數據緩沖寄存器TCON88H定時器控制寄存器TMOD89H定時器方式選擇寄存器TL08AH定時器0低8位TL18BH定時器1低8位TH08CH定時器0高8位TH18DH定時器1高8位PC:程序計數器（Program-Counter）它是一個16位的計數器，用來存放將要執(zhí)行的指令的地址，可尋址范圍64KB。PC具有自動加1功能，從而能實現程序的順序執(zhí)行。PC本身沒有地址，單片機復位后自動指向00H單元，用戶可以通過轉移、調用、返回等指令改變其內容，以實現程序的轉移。ACC:累加器(Accumulator)

特點：累加器是一個最常用的8位專用寄存器，簡稱為A。A-寄存器方式ACC-直接地址方式B:B寄存器

特點：一個8位的寄存器；主要用于乘除運算指令。

PSW:

程序狀態(tài)字

.CY(PSW.7)—進位標志位：.AC（PSW.6）--輔助進位標志位：低4位向高4位進位或借位.F0(PWS.5)—用戶標志位.RS1和RS0(PSW.4、PSW.3)—寄存器組選擇位.OV(PSW.2)—溢出標志位：符號數運算時,結果超出：—128～＋127，OV=C6+C7.P(PSW.0)—奇偶標志位：A中1的個數，偶數時P=0,奇數時，P=1;CyAcF0RS1RS0OV/P

DPTR:數據指針

數據指針DPTR是一個16位的特殊功能寄存器；其高位字節(jié)寄存器用DPH表示，低位字節(jié)寄存器用

DPL表示。

DPTR通常在訪問外部數據存儲器時作地址指針使用，編程時，既可以按16位寄存器使用，也可以按兩個8位寄存器分開使用。

例：MOVDPTR,#2030H=》MOVDPH,#20HMOVDPL,#30HDPHDPL

SP:堆棧指針作用：保存棧頂的地址進棧操作：先SP加1，后寫入數據；出棧操作：先讀出數據，后SP減1。2）位尋址地址是8的倍數的SFR具有位地址。P29具有位尋址功能的SFR:B(F0H),ACC(E0H),PSW(D0H),IP(B8H),P3(B0H),IE(A8H),P2(A0H),SCON(98H),P1(90H),TCON(88H),P0(80H)2.2.2內部程序存儲器

8051芯片內有4KROM存儲單元，其地址為：0000H-0FFFH。在這些程序存儲器中有一些特殊單元(0000H-002AH)，使用時應注意。地址功能0000H程序復位入口地址0003H外中斷0入口地址000BHT0中斷入口地址0013H外中斷1入口地址001BHT1中斷入口地址0023H串行口中斷入口地址2.3單片機并行I/O口4個8位并行口:P0,P1,P2,P3,具有字節(jié)尋址和位尋址的功能。P334個端口在結構上相同之處:

P0--P3都是準雙向I/0口，作輸人時，必須先向相應端口的鎖存器寫人“1”。4個端口在結構上不同之處:

P0口無內部上拉電阻，不能提供拉電流輸出，而P1--P3則帶內部上拉電阻，可以提供拉電流輸出。當P0口作通用I/0口輸出使用時，需外接上拉電阻才可輸出高電平。引腳復用

P0口：擴展時作為8位數據總線和低8位地址總線。P2口：擴展時作為高8位地址總線。P3口：第二功能口線第二功能信號名稱P3.0RXD串行數據接收P3.1TXD串行數據發(fā)送P3.2INT0外部中斷0申請P3.3INT1外部中斷1申請P3.4T0定時/計數器0計數數輸入P3.5T1定時/計數器1計數輸入P3.6WR外部RAM寫選通P3.7RD外部RAM讀選通P3口第二功能2.4時鐘電路與時序2.4.1時鐘電路在MCS-51芯片內部有一個高增益反向放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接一個晶體振蕩器和微調電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機的時鐘脈沖信號是時鐘電路產生的振蕩脈沖經過觸發(fā)器進行二分頻之后得到的。晶振頻率，fosc=1.2M—12MHz2.4.2CPU時序1）振蕩周期：振蕩電路產生的方波信號的周期。T振=1/fosc2）機器周期：計算機完成一種最基本的操作所需的時間。

T機=12T振

設fosc=12M,則：T機=?3）指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時間，用機器周期數表示。2.5復位電路1.功能：復位啟動單片機。2.復位條件：在RST引腳輸入2個機器周期以上的高電平。正常工作時保持為低電平。3.復位電路：上電復位上電加按鈕復位VEVR104.復位操作：1）初始化單片機，使PC初始化為0000H,2）初始化寄存器。P38寄存器內容寄存器內容PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTL000HPSW00HTH000HSP07HT