單片機硬件結(jié)構(gòu)及原理ppt課件.ppt

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1、單元四單片機的硬件結(jié)構(gòu)和原理一、MCS-51單片機硬件結(jié)構(gòu)二、中央處理器CPU三、存儲器的結(jié)構(gòu)四、并行輸入/輸出接口五、單片機的引腳及其功能六、單片機工作的基本時序2.2MCS-51單片機硬件結(jié)構(gòu)2.2.1MCS-51系列單片機的分類表2.1MCS-51系列單片機配置一覽表2.2.2MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.1MCS-51單片機結(jié)構(gòu)框圖2.3中央處理器CPU2.3.1運算器算術(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.時鐘電路圖2.2單片機時鐘電路（a）內(nèi)部時鐘電路；（b）外部振蕩源2.復(fù)位電路圖2.3單片機復(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,由程序存儲器中讀取的指令代碼送入指令存儲器,經(jīng)譯碼器譯碼后

3、由定時與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號,完成指令所指定的操作。4.程序計數(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,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PC的內(nèi)容被送到地址總線后,會自動加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、“先進后出”原則進行數(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的保護及返回,它在完成子程序嵌套和多重中斷處理中是必不可少的。為保證逐級正確返回,進入棧區(qū)的“斷點”數(shù)據(jù)應(yīng)遵循“先進后出”的原則。SP用來指示堆棧所處的位置,在進行操作之前,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）。當數(shù)據(jù)推入棧區(qū)后,SP的值也自動隨之變化。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16位寄存器DPTR來

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

6、031最多可外擴64KB程序存儲器,其中6個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)的啟動地址,一般在該單元中存放一條絕對跳轉(zhuǎn)指令。0003H、000BH、000BH、001BH和0023H對應(yīng)5種中斷源的中斷服務(wù)入口地址。存儲器結(jié)構(gòu)圖2.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器MCS-51單片機片內(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個通用工作寄存

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

8、I/O接口是統(tǒng)一編址的,所有的外擴I/