單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及原理ppt課件.ppt

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1、單元四單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和原理一、MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)二、中央處理器CPU三、存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)四、并行輸入/輸出接口五、單片機(jī)的引腳及其功能六、單片機(jī)工作的基本時(shí)序2.2MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.2.1MCS-51系列單片機(jī)的分類表2.1MCS-51系列單片機(jī)配置一覽表2.2.2MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.1MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖2.3中央處理器CPU2.3.1運(yùn)算器算術(shù)邏輯單元ALU2.累加器ACC（Accumulator）3.寄存器B4.程序狀態(tài)字PSW（ProgrameStateWord）CyACF0RS1RS0OV…PD7D6D5D4

2、D3D2D1D0PSW表2.2RS1、RS0與片內(nèi)工作寄存器組的對(duì)應(yīng)關(guān)系RS1RS0寄存器組片內(nèi)PAM地址通用寄存器名稱000組00H~07HR0~R7011組08H~0FHR0~R7102組10H~17HR0~R7013組18H~1FHR0~R72.3.2控制器1.時(shí)鐘電路圖2.2單片機(jī)時(shí)鐘電路（a）內(nèi)部時(shí)鐘電路；（b）外部振蕩源2.復(fù)位電路圖2.3單片機(jī)復(fù)位電路（a）上電復(fù)位電路；(b)開關(guān)復(fù)位電路表2.3復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)3.指令寄存器和指令譯碼器指令寄存器中存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時(shí),由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送入指令存儲(chǔ)器,經(jīng)譯碼器譯碼后

3、由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào),完成指令所指定的操作。4.程序計(jì)數(shù)器PC（ProgramCounter）PC用于存放CPU下一條要執(zhí)行的指令地址,是一個(gè)16位的專用寄存器,可尋址范圍是0000H~0FFFFH共64K.。程序中的每條指令存放在ROM區(qū)的某一單元,并都有自己的存放地址。CPU要執(zhí)行哪條指令時(shí),就把該條指令所在的單元的地址送上地址總線。在順序執(zhí)行程序中,當(dāng)PC的內(nèi)容被送到地址總線后,會(huì)自動(dòng)加1,即(PC)←(PC)+1,又指向CPU下一條要執(zhí)行的指令地址。5.堆棧指針SP（StackPointer）堆棧操作是在內(nèi)存RAM區(qū)專門開辟出來的按照

4、“先進(jìn)后出”原則進(jìn)行數(shù)據(jù)存取的一種工作方式,主要用于子程序調(diào)用及返回和中斷處理斷點(diǎn)的保護(hù)及返回,它在完成子程序嵌套和多重中斷處理中是必不可少的。為保證逐級(jí)正確返回,進(jìn)入棧區(qū)的“斷點(diǎn)”數(shù)據(jù)應(yīng)遵循“先進(jìn)后出”的原則。SP用來指示堆棧所處的位置,在進(jìn)行操作之前,先用指令給SP賦值,以規(guī)定棧區(qū)在RAM區(qū)的起始地址（棧底層）。當(dāng)數(shù)據(jù)推入棧區(qū)后,SP的值也自動(dòng)隨之變化。MCS-51系統(tǒng)復(fù)位后,SP初始化為07H。6.數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR數(shù)據(jù)指針DPTR是一個(gè)16位的專用寄存器,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。既可作為一個(gè)16位寄存器DPTR來

5、處理,也可作為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器DPH和DPL來處理。DPTR主要用來存放16位地址,當(dāng)對(duì)64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間尋址時(shí),作為間址寄存器用。在訪問程序存儲(chǔ)器時(shí),用作基址寄存器。2.4存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)圖2.4MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)1.程序存儲(chǔ)器對(duì)于8051來說,程序存儲(chǔ)器（ROM）的內(nèi)部地址為0000H~0FFFH,共4KB;外部地址為1000H~FFFFH,共60KB。當(dāng)程序計(jì)數(shù)器由內(nèi)部0FFFH執(zhí)行到外部1000H時(shí),會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)。對(duì)于8751來說,內(nèi)部有4KB的EPROM,將它作為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器;8031內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器,必須外接程序存儲(chǔ)器。8

6、031最多可外擴(kuò)64KB程序存儲(chǔ)器,其中6個(gè)單元地址具有特殊用途,是保留給系統(tǒng)使用的。0000H是系統(tǒng)的啟動(dòng)地址,一般在該單元中存放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令。0003H、000BH、000BH、001BH和0023H對(duì)應(yīng)5種中斷源的中斷服務(wù)入口地址。存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖2.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MCS-51單片機(jī)片內(nèi)RAM的配置如圖2.4（b）所示。片內(nèi)RAM為256字節(jié),地址范圍為00H~FFH,分為兩大部分:低128字節(jié)（00H~7FH）為真正的RAM區(qū);高128字節(jié)（80H~FFH）為特殊功能寄存器區(qū)SFR。在低128字節(jié)RAM中,00H~1FH共32單元是4個(gè)通用工作寄存

7、器區(qū)。每一個(gè)區(qū)有8個(gè)通用寄存器R0~R7。寄存器和RAM地址對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2.4。存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖表2.4寄存器與RAM地址對(duì)照表存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖表2.5RAM中的位尋址區(qū)地址表存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖表2.6SFR特殊功能寄存器地址表存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖表2.6SFR特殊功能寄存器地址表表2.6SFR特殊功能寄存器地址表3.外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般由靜態(tài)RAM構(gòu)成，其容量大小由用戶根據(jù)需要而定,最大可擴(kuò)展到64KBRAM,地址是0000H~0FFFFH。CPU通過MOVX指令訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,用間接尋址方式,R0、R1和DPTR都可作間接寄存器。注意,外部RAM和擴(kuò)展的

8、I/O接口是統(tǒng)一編址的,所有的外擴(kuò)I/