文档介绍：§2-1 MCS-51单片机的组成与结构
§2-2 MCS-51单片机的引脚及其功能
§2-3 MCS-51单片机的存储器配置
§2-4 振荡器与时钟电路及CPU时序
§2-5 并行I/O端口
§2-6 MCS-51单片机基本工作系统的组成
●教学目的:掌握MCS-51单片机内部的结构及其组成,了解CPU、存储器组织结构、并行输入输出口结构,以及51单片机的引脚信号及CPU时序。通过学习,应对MCS-51单片机的硬件结构以及各部分的组成原理有基本了解,建立起单片机的整体印象,为后续学习打下基础。
第二章 MCS-51单片机结构原理
§2-1 MCS-51单片机的组成与结构
8位中央处理单元(CPU)
128B/256B的数据存储器RAM
4KB/8KB的片内ROM/EPROM
4个8位并行I/O口P0-P3
2个定时器/计数器
5个中断源
1个全双工的UART(通用异步接收、发送器)
片内振荡与时钟产生电路
1、中央处理单元CPU(8位)
用于数据处理、位操作(位测试、置位、复位)
2、只读存储器ROM(4KB或8KB)
用于永久性存储应用程序,掩膜ROM、EPROM、EEPROM
3、随机存取存取器RAM(128B/256B)
用于程序运行中存储工作变量和数据
用作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片
4、并行输入/输出口I/O(32线)
5、串行输入/输出口UART(二线)
串行通信、扩展I / O接口芯片
6、定时/计数器T/C(16位增量可编程)
它与CPU之间各自独立工作,当它计数满时向CPU中断
7、时钟电路 fosc
分为内部振荡器、外接振荡电路
五源中断、两级优先,可编程进行控制。
8、中断系统
P0驱动器
P2驱动器
P0锁存器
P2锁存器
RAM地址寄存器
128BRAM
4KBROM
B寄存器
暂存器1
暂存器2
ACC
SP
程序地址寄存器
缓冲器
PC增1
PC
DPTR
中断、串行口和定时器
PSW
P1锁存器
P1驱动器
P3锁存器
P3驱动器
定时控制
指令寄存器
指令译码器
OSC
ALU
-
-
-
-
XTAL1 XTAL2
PSEN
ALE
EA
RESET
8051单片机
内部结构图
返回
运算器
控制器
存储器
I/O接口
中央处理器(CPU)
包含运算器和控制器两部分
(1)8位的ALU:
(2)(A):
(3)8位寄存器B:
(4)8位程序状态寄存器PSW:
(5)布尔处理器:
(6)2个8位暂存器:
运算器
可对4位(半字节),8位(单字节)和16位(双字节)数据进行操作,数据来自两个暂存器。
累加器,它是最繁忙的8位特殊功能寄存器,用A表示,ALU的运算结果存在此处。
8位程序状态字寄存器,用于存放指令执行后的状态信息,供程序查询和判别。
布尔操作器
8位寄存器,在乘除运算时,用来存放另一个操作数,并存放一部分结果。
(1)程序计数器(PC)
(2)指令寄存器(IR)
(3)指令译码器(ID)
(4)振荡器及定时与控制电路
控制器
中央处理器(CPU)—控制器
由两个8位的计数器(PCL,PCH)组成,PC存储将要执行的下一条指令的地址,16位可容纳的最大数值为65535,为64KB,因此,MCS-51可寻址64KB的程序存储器。改变PC内的值,就可改变程序执行的方向。
16位程序计数器-PC
由PC内容指定的ROM地址单元中取出的指令,经指令寄存器送至指令译码器进行译码,进而CPU产生相应的控制信号,执行指令所规定的操作。
指令存储器及指令译码器
MCS-51片内有振荡器OSC,通过单片机的XTAL1,XTAL2连接片外的石英晶体及两个频率微调电容,产生单片机工作所需要的基本时钟—节拍。
振荡器及定时控制电路