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1、鄭州大學第1章MCS-51單片機的結構與原理主要內(nèi)容：討論MCS-51內(nèi)部結構、特點、工作方式、時序和最小應用系統(tǒng)。為學生后續(xù)學習單片機應用系統(tǒng)設計、利用單片機解決工程實際問題打下堅實的基礎。重點在于基本概念、組成原理、特點及MCS-51的最小應用系統(tǒng)。docin/sundae_meng鄭州大學1.1MCS-51單片機硬件結構及引腳MCS-51系列單片機都是以Intel公司最早的典型產(chǎn)品8051為核心，增加了一定的功能部件后構成的，本章以8051為主介紹MCS-51系列單片機。1.1.1MCS-51單片機的內(nèi)部結構MCS-51單片機的組成：CPU(進行運算、控制
2、)、RAM(數(shù)據(jù)存儲器)、ROM(程序存儲器）、I/O口(串口、并口）、內(nèi)部總線和中斷系統(tǒng)等。組成框圖如下：鄭州大學內(nèi)部結構如下：鄭州大學組成：運算器、控制器。8051的CPU包含以下功能部件：（1）8位CPU。（2）布爾代數(shù)處理器，具有位尋址能力。（3）128B內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)存儲器，21個專用寄存器。（4）4KB內(nèi)部掩膜ROM程序存儲器。（5）2個16位可編程定時器/計數(shù)器。（6）32個（4×8位）雙向可獨立尋址的I/O口。（7）1個全雙工UART（異步串行通信口）。（8）5個中斷源、兩級中斷優(yōu)先級的中斷控制器。（9）時鐘電路，外接晶振和電容可產(chǎn)生1.2MHz
3、～12MHz的時鐘頻率。（10）外部程序/數(shù)據(jù)存儲器尋址空間均為64KB。（11）111條指令，大部分為單字節(jié)指令。（12）單一+5V電源供電，雙列直插40引腳DIP封裝。1.中央處理器（CPU）鄭州大學（1）運算器組成：8位算術邏輯運算單元ALU（ArithmeticLogicUnit）、8位累加器A（Accumulator）、8位寄存器B、程序狀態(tài)字寄存器PSW（ProgramStatusWord）、8位暫存寄存器TMP1和TMP2等。功能：完成算術運算和邏輯運算。（2）控制器組成：程序計數(shù)器PC（ProgramCounter）、指令寄存器IR（Instru
4、ctionRegister）、指令譯碼器ID（InstructionDecoder）、堆棧指針SP、數(shù)據(jù)指針DPTR、定時控制邏輯和振蕩器OSC等電路。功能：CPU根據(jù)PC中的地址將欲執(zhí)行指令的指令碼從存儲器中取出，存放在IR中，ID對IR中的指令碼進行譯碼，定時控制邏輯在OSC配合下對ID譯碼后的信號進行分時，以產(chǎn)生執(zhí)行本條指令所需全部信號。的全部信號。鄭州大學2.存儲器（1）程序存儲器放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息。MCS-51單片機按程序存儲器可分為內(nèi)部無ROM型（如8031）和內(nèi)部有ROM型（如8051）兩種，連接時引腳有區(qū)別。程序存儲器結構如右圖所示：鄭
5、州大學（2）數(shù)據(jù)存儲器P14一般將隨機存儲器（RAM）用做數(shù)據(jù)存儲器?？蓪ぶ房臻g為64KB。MCS-51數(shù)據(jù)存儲器可分為片內(nèi)和片外兩部分。片外RAM：最大范圍：0000H～FFFFH，64KB；用指令MOVX訪問。片內(nèi)RAM：最大范圍：00H～FFH，256B；用指令MOV訪問。又分為兩部分：低128B（00～7FH）為真正的RAM區(qū)，高128B（80～FFH）為特殊功能寄存器（SFR）區(qū)。如右圖所示。鄭州大學內(nèi)部RAM的20H～2FH單元為位尋址區(qū)，既可作為一般單元用字節(jié)尋址，也可對它們的位進行尋址。位地址為00H～7FH。CPU能直接尋址這些位（稱MCS-5
6、1具有布爾處理功能），位地址分配如右表所示。鄭州大學3．特殊功能寄存器（SFR）MCS-51有21個特殊功能寄存器（專用寄存器），包括算術運算寄存器、指針寄存器、I/O口鎖存器、定時器/計數(shù)器、串行口、中斷、狀態(tài)、控制寄存器等，它們被離散地分布在內(nèi)部RAM的80H～FFH地址單元中（不包括PC），共占據(jù)了128個存儲單元，構成了SFR存儲塊。其字節(jié)地址可被8整除的SFR可位尋址。SFR反映了MCS-51單片機的運行狀態(tài)。特殊功能寄存器分布如右表所示。鄭州大學（2）累加器A（Accumulator）累加器A是8位寄存器，又記做ACC，是一個最常用的專用寄存器。在算
7、術/邏輯運算中用于存放操作數(shù)或結果。（3）寄存器B寄存器B是8位寄存器，是專門為乘除法指令設計的，也作通用寄存器用。（1）程序計數(shù)器PC（ProgramCounter）程序計數(shù)器PC在物理上是獨立的，它不屬于SFR存儲器塊。PC是一個16位的計數(shù)器，專門用于存放CPU將要執(zhí)行的指令地址（即下一條指令的地址），尋址范圍為64KB，PC有自動加1功能，不可尋址，用戶無法對它進行讀寫，但是可以通過轉移、調(diào)用、返回等指令改變其內(nèi)容，以控制程序執(zhí)行的順序。表2-5工作寄存器組選擇控制表（4）工作寄存器內(nèi)部RAM的工作寄存器區(qū)00H～1FH共32個字節(jié)被均勻地分成四個組（區(qū)
8、），每個組（區(qū)）有8個寄
