單片機原理及接口技術 第二章 (2)課件

第2章MCS-51

單片機組成原理2.1MCS-51單片機的內(nèi)部結構2.2CPU的結構2.3MCS-51單片機存儲器2.4時鐘電路及時序2.5輸入/輸出端口2.6MCS-51單片機的引腳功能2.7

MCS-51單片機的工作方式退出2.1MCS-51單片機的內(nèi)部結構 MCS-51單片機的內(nèi)部結構框圖如圖2.1所示 CY（PSW.7）：進位標志位。在進行加法（或減法）運算時，若運算結果最高位有進位或借位，則CY自動置“1”，否則CY置“0”，在進行布爾操作運算時，CY（簡稱C）作為布爾處理器。 AC：輔助進位標志位。當進行加法或減法時，若低4位向高4位有進位（或借位）時，AC被置“1”，否則AC被置“0”。在十進制調(diào)整指令中AC還作為十進制調(diào)整的判別位。 F0：用戶標志位。用戶可用軟件對F0位置“1”或清“0”以決定程序的流向。 OV：溢出標志位，當運算結果溢出時OV為“1”，否則為“0”，此標志位反映了運算結果是否溢出。 PSW.1：未定義位。 P（PSW.0）：奇偶標志位。MCS-51單片機采用的是偶校驗。當累加器A中“1”的個數(shù)為奇數(shù)時，P置“1”，否則P置“0”。此位反映累加器A中內(nèi)容“1”的奇偶性，它常常用于機間通信。 RS1、RS0：工作寄存器區(qū)選擇位。用來選擇當前工作的寄存器區(qū)。用戶通過改變RS1、RS0的內(nèi)容來選擇當前工作寄存器區(qū)。RS1、RS0的內(nèi)容與工作寄存器區(qū)的對應關系如表2-1所示。 2.2.2控制器

1、指令寄存器IR和指令譯碼器ID。 指令寄存器是存放指令代碼的地方。當執(zhí)行指令時，CPU把從程序存儲器中讀取的指令代碼送入指令寄存器，然后指令譯碼器譯碼后由定時控制電路發(fā)生相應的控制信號，最終完成指令所規(guī)定的操作。 2、程序計數(shù)器PC 程序計數(shù)器PC的功能與普通微機相同，它用來存放CPU執(zhí)行的下一條指令的地址。當一條指令按照PC所指的地址從程序存儲器中取出后，PC會自動加1，指向下一條指令。程序計數(shù)器PC是一個16位的寄存器，可尋址64KB的程序存儲器空間。 3、堆棧指針SP 4、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR 2.2.3工作寄存器和特殊功能寄存器 1、工作寄存器 MCS-51有32個工作寄存器，分為四個區(qū)（或組）每個區(qū)為8個寄存器R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，每一時刻只有一個區(qū)工作。由PSW寄存器中的RS1、RS0的值來決定當前的工作區(qū)： 當RS1RS0＝00時，0區(qū)為工作區(qū)， RS1RS0＝01時，1區(qū)為工作區(qū) RS1RS0＝10時，2區(qū)為工作區(qū) RS1RS0＝11時，3區(qū)為工作區(qū) 這32個單元為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（即片內(nèi)RAM）的00H～1FH存貯空間，這與普通微機中的通用寄存器基本相同，所不同的是，普通微機的通用寄存器只有名稱，不占有RAM空間，因此只有名字，沒有對應的地址；而MCS-51單片機的工作寄存器R0～R7既可以用名字也可以用它的地址來表示。其中R0、R1寄存器除做工作寄存器外還常做間址尋址的地址指針。 2、特殊功能寄存器SFR（又稱專用寄存器） 這21個特殊功能寄存器詳情見表2-2。2.3MCS-51單片機存儲器 2.3.1程序存儲器 8051單片機內(nèi)部有4KB的掩膜ROM、8751單片機內(nèi)部有4KB的EPROM，而8031內(nèi)部沒有程序存儲器，必須外接程序存儲器。 2.3.2數(shù)據(jù)存儲器 MCS-51系列單片機數(shù)據(jù)存儲器分內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（即片內(nèi)RAM）和外部數(shù)據(jù)存儲器（即片外RAM）。 1、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 2、外部數(shù)據(jù)存儲器 由于MCS-51子系列單片機內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器只有128個字節(jié)，往往不夠用，這就需要擴展外部數(shù)據(jù)存儲器，外部數(shù)據(jù)存儲器最多可擴至64KB。2.4時鐘電路及時序2.4.1時鐘電路1、內(nèi)部方式時鐘電路 2、外部方式時鐘電路 2.4.2時序 1、基本概念 （1）振蕩周期 振蕩周期指為單片機提供定時信號的振蕩源的周期，即晶體振蕩器直接產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩周期。 （2）時鐘周期 時鐘周期是振蕩周期的兩倍。是對振蕩器2分頻的信號。時鐘周期又稱狀態(tài)周期，用S來表示，一個時鐘周期，分為兩個節(jié)拍，P1和P2節(jié)拍。P1節(jié)拍通常完成算術邏輯操作，P2節(jié)拍通常完成內(nèi)部寄存器間數(shù)據(jù)的傳遞。 （3）機器周期 一個機器周期由6個時鐘周期組成，即S1～S6，如果把一條指令的執(zhí)行過程劃分為幾個基本操作，則完成一個基本操作所需的時間稱為機器周期。 （4）指令周期 指令周期是執(zhí)行一條指令所需的全部時間。MCS-51單片機的指令周期通常由1～4個機器周期組成。 2、幾種典型的取指和執(zhí)行時序2.5輸入/輸出端口 2.5.1P0口 P0口有８位，每一位由一個鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器以及控制電路和驅動電路組成，其位結構如圖2-7（a）所示。 1、P0口作通用I/O口 2、作分時復用的地址/數(shù)據(jù)總線 2.5.2P1口 P1口是一個專用的8位準雙向I/O口，只具有通用輸入/輸出口功能，每一位都能設定為輸入或輸出，它的位結構如圖2-7（b）所示。 2.5.3P2口 P2口是一個8位準雙向I/O口，具有兩種功能。一是作通用I/O口用，與P1口相同。二是作擴展系統(tǒng)的高8位地址總線。輸出高8位地址，與P0口一起組成16位地址總線。它的位結構如圖2-7（c）所示。 2.5.4P3口 P3口也是一個8位準雙向I/O口，除具有與P1口同樣的功能（即可以作通用I/O口使用）外，還具有第二功能。當工作在第二功能時，每位都具有新的功能，各位的定義如表2-4。 P3口的位結構如圖2-7（d）所示，當P3口作通用I/O口時，與P1口相同。 2.5.5P0～P3口的負載能力及接口要求 P0口的輸出級的每一位可驅動8個LSTTL門。P0口作通用I/O口時，由于輸出級是開漏電路，故用它驅動NMOS電路時需外加上拉電阻；而作地址/數(shù)據(jù)總線時，無需外接上拉電阻。 P1口～P3口的輸出級的每一位可驅動4個LSTTL門。由于它們的輸出級內(nèi)部有上拉電阻，因此組成系統(tǒng)時無需外加上拉電阻。2.6MCS-51單片機的引腳功能MCS-51單片機共有40個引腳。2.7

MCS-51單片機的工作方式 MCS-51單片機有三種工作方式，復位方式、程序執(zhí)行方式以及節(jié)電工作方式。 2.7.1復位方式 1、單片機復位后的工作狀態(tài)2、復位電路2.7.2程序執(zhí)行方式1、