文档介绍：2. MCS-51单片机硬件结构
硬件配置基本配置:
1. 8位CPU
2. 片内ROM/EPROM、RAM
3. 片内并行 I/O接口
4. 片内16位定时器/计数器
5. 片内中断处理系统
6. 片内全双工串行I/O口
MCS-51系列基本产品型号:
8051、8031、8751称为 51子系列。
不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容,只是存储器和I/O接口的配置有所不同。
MCS-51总体结构
MCS-51 单片机的基本组成
存储器
I/O接口
微型计算机的组成
CB
DB
AB
CP U
外设
I/O接口
RAM
ROM
微型计算机
CPU的结构
CPU包括运算器和控制器二大部分。
运算器
运算器包括算术/逻辑部件(ALU)、累加器A、暂存寄存器、寄存器B、程序状态寄存器(PSW),十进制调整电路等。运算器主要用于实现算术/逻辑运算及位操作运算。下面介绍运算器的各组成部分。
1、算术/逻辑部件ALU (ALU—Arithmetic Logic Unit)
2、累加器A (ACC—Accumulator)
3、寄存器B
4、程序状态字寄存器PSW (PSW—Program Status Word)
8051单片机内部结构和功能
CY():进位标志位在进行加法(或减法)运算时,若运算结果最高位有进位或借位,则CY自动置“1”,否则CY置“0”,在进行布尔操作运算时,CY(简称C)作为布尔处理器。
AC:辅助进位标志位当进行加法或减法时,若低4位向高4位有进位(或借位)时,AC被置“1”,否则AC被置“0”。在十进制调整指令中AC还作为十进制调整的判别位。
F0:用户标志位用户可用软件对F0位置“1”或清“0”以决定程序的流向。
OV:溢出标志位当运算结果溢出时OV为“1”,否则为“0”,此标志位反映了运算结果是否溢出。
:未定义位。
P():奇偶标志位。MCS-51单片机采用的是偶校验。当累加器A中“1”的个数为奇数时,P置“1”,否则P置“0”。此位反映累加器A中内容“1”的奇偶性,它常常用于机间通信。
RS1、RS0:工作寄存器区选择位。用来选择当前工作的寄存器区。用户通过改变RS1 、RS0的内容来选择当前工作寄存器区。RS1、RS0的内容与工作寄存器区的对应关系如下表所示。
微型计算机的基本原理
计算机的工作——就是执行程序。
要执行一个程序必须将该程序放入存储器。
而程序是若干指令的有序排列,要执行程序只要从第一条指令开始,逐条读取指令、分析指令、执行指令直至执行到停机指令即完成程序。
要从存储器中读取指令,必须给出存储器单元的地址,这就需要有一个专门的寄存器用来存放将要执行指令的存储器地址,这个寄存器就是程序计数器PC。
当计算机根据PC中地址取出要执行指令的一个字节后,PC就自动加1,指向指令的下一字节,为机器下次读取指令作好准备。
指令寄存器IR用来存放从存储器中取出的当前要执行指令的指令码。
该指令码在IR中得到寄存和缓冲后被送到指令译码器ID中译码,经译码后就知道该指令所要进行的操作——分析指令
并在时序部件和微操作控制部件的作用下控制相应部分进行操作完成指令的执行——执行指令
(PC—Program Counter)16位计数器(重要)
PC是程序的字节地址计数器,其内容是将要执行的下一条指令的地址,寻址范围达64KB。
PC 有自动加1功能,从而实现程序的顺序执行。可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容,以实现程序的转移。
当指令取出经指令寄存器IR(Instruction Register)
送至指令译码器ID (Instruction Decoder)时,ID对该指令进行译码,即把指令转变成所需的电平信号,CPU 根据ID输出的电平信号使定时控制电路定时地产生执行该指令所需的各种控制信号,以使计算机能正确执行程序所要求的各种操作。
程序
存储器
PC
取出
指令码
指令
寄存器IR
指令
译码器ID
把指令转变
成所需要得
电平信号
CPU 产生执行该指令所需的各种控制信号
取指令
分析指令
执行指令