《單片機硬件結(jié)構(gòu)》PPT課件.ppt

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1、第二章微型計算機結(jié)構(gòu)2-1微型計算機功能部件2-2微型計算機結(jié)構(gòu)特點2-3微型計算機軟件2-4MCS-51單片機結(jié)構(gòu)介紹微型計算機結(jié)構(gòu)和工作原理2-1微型計算機功能部件2-1微型計算機功能部件2-1-1中央處理器CPU1．算術(shù)邏輯單元ALU運算器的核心部件，執(zhí)行算術(shù)運算、邏輯運算、移位、比較等各種數(shù)據(jù)處理的操作。CPU—微型計算機的核心部件CPU由運算器、控制器組成。(一)運算器運算器進行數(shù)據(jù)分析、計算和處理。2．寄存器組1)工作寄存器(通用寄存器)用來暫存ALU待處理的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。(一)運算器2)特殊功能寄存器SFR(專用寄存器)規(guī)定

2、了特殊用途的寄存器，其內(nèi)容會影響計算機的工作方式和過程。3)累加器(Accumulator)使用最頻繁的寄存器，配合ALU進行各種數(shù)據(jù)處理。(二)控制器1.指令部件：讀取程序指令、指令譯碼、修改程序指針。1）程序計數(shù)器PC：存放當(dāng)前指令地址。CPU執(zhí)行程序時，先按PC給出的地址到存儲器取一條指令，PC自動加1。CPU執(zhí)行完一條指令，再到存儲器取下一條指令，…。2)指令寄存器IR：暫存當(dāng)前指令。指令操作碼送指令譯碼器。3)指令譯碼器ID：將每條指令譯碼變成控制電平。處理程序指令，并協(xié)調(diào)各邏輯部件按一定時序工作。(二)控制器CPU執(zhí)行程序的簡要

3、過程：1)PC給出當(dāng)前指令的存儲地址。2.時序部件時鐘和內(nèi)部分頻電路。時鐘信號經(jīng)過分頻，與指令譯碼信號組合，形成一定節(jié)拍的時序信號，控制各邏輯部件協(xié)調(diào)工作。PC=程序存儲器地址程序代碼0000H指令代碼10001H指令代碼20002H指令代碼3…N指令代碼nPC=PC=2)CPU到存儲器取指令，PC自動加13)指令譯碼器對指令譯碼，CPU執(zhí)行指令。4)CPU到存儲器取指令，PC=PC+1。5)CPU執(zhí)行下一條指令，…指令代碼i指令代碼i指令寄存器2-1-2存儲器與讀寫操作位b(bit)：一個二進制位，信息最小單位。字節(jié)B(Byte)：8位為

4、一個字節(jié)。字長W(WordLength)：一個字包含的二進制位數(shù)。(一)存儲器基本信息單位(二)存儲器結(jié)構(gòu)存儲器功能：存放程序和數(shù)據(jù)等信息。存儲內(nèi)容：程序或數(shù)據(jù)的二進制代碼。存儲地址：存儲器每個單元的位置編號存儲器容量：指存儲單元的多少。如存儲器容量為1KB=1024×8位。1KB存儲器地址存儲內(nèi)容010011010101101011…102310100111(三)存儲器讀寫操作存儲器讀：CPU從存儲器中取出信息。存儲器寫：CPU將信息存入存儲器。1KB存儲器地址存儲內(nèi)容010011010101101011…102310100111CPU地

5、址內(nèi)容讀寫控制存儲器的讀寫操作：2.發(fā)出讀寫控制時序信號，對選定單元進行讀或?qū)憽?.CPU先送出一個確定的單元地址給存儲器(四)半導(dǎo)體存儲器RAM：隨機讀寫存儲器。能方便讀出和改寫信息，但失電后信息將不復(fù)存在。RAM常用作數(shù)據(jù)存儲器，暫存各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)、運算結(jié)果和正在調(diào)試的程序。ROM：只讀存儲器。工作時從ROM中讀出信息，不能隨意改寫。斷電后信息不會丟失。ROM常用作程序存儲器，存放已調(diào)試好的固定程序和常數(shù)。程序存儲器：存放程序指令代碼。每個指令周期CPU自動對程序存儲器讀操作。數(shù)據(jù)存儲器：存放待處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲器讀寫操作發(fā)生在CPU執(zhí)

6、行程序的過程中。2-1-3I/O接口I/O接口是聯(lián)系微型計算機與外部設(shè)備的橋梁。每一臺外部設(shè)備必須通過I/O接口與計算機連接。微型計算機有多種功能I/O接口：PIO：并行I/O接口。SIO：串行I/O接口。CTC：定時計數(shù)器。ADC、DAC：A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。INT：中斷輸入口。2-2微型計算機結(jié)構(gòu)特點微型計算機由大規(guī)模集成電路組成，微型機應(yīng)用系統(tǒng)一般也采用特定功能的大規(guī)模集成電路器件和組件。總線(Bus)：微型計算機各功能部件的連接線，各功能部件之間的公共信息通道。總線寬度：總線上能并行傳送的二進制位數(shù)。內(nèi)部總線：CPU或單片機芯片內(nèi)

7、部各邏輯部件之間的信息傳輸線。通常為單總線結(jié)構(gòu)。外部總線：指微型機各功能芯片之間的信息傳輸線。CPU或單片機芯片應(yīng)用系統(tǒng)的主要外部引線。系統(tǒng)總線：微機系統(tǒng)各邏輯功能板卡之間的信息傳輸線。通常為統(tǒng)一標準總線。2-2微型計算機的結(jié)構(gòu)特點2-2-1微型機的總線結(jié)構(gòu)微型計算機總線的主要信號線：(二)數(shù)據(jù)總線DB雙向三態(tài)。傳送程序和數(shù)據(jù)的二進制代碼。數(shù)據(jù)總線寬度一般與微型機的字長相同。(三)控制總線CB單向三態(tài)。傳送各種控制脈沖、聯(lián)絡(luò)、狀態(tài)電平等信號，使存儲器、I/O接口等部件協(xié)調(diào)工作?？刂瓶偩€的根數(shù)根據(jù)微型計算機控制功能的需要而定。(一)地址總線A

8、B單向三態(tài)。傳送存儲器和I/O接口的地址信息。地址總線寬度決定計算機尋址空間(最大尋址)。1KB存儲器地址存儲內(nèi)容010011010101101011…102310100111C