片机基本结构和工作原理

2、指令寄存器(IR)
一个8位寄存器，用于寄存等待执行的指令。
不能由程序读写
源程序
ORG 0000H LJMP START ORG 0040H START：MOV SP，#5FH ;设堆栈 LOOP：NOP LJMP LOOP ；循环 END ；结束
目标文件也就是最终写入EPROM的文件： 02 00 40 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF 75 81 5F 00 02 00 43
CPU
总线控制
中断系统 5中断源、2优先级
串行口 全双工 1个
VCC
定时/计数器 2个
VSS
并行口 4个
RST EA ALE PSEN
P0 P1 P2 P3
单片机的组成和内部结构-单片机的内部逻辑结构
VCC
40
RAM 地址寄存器
RAM 128 /256字节
ROM 地址寄存器
程序计数器PC
DPH 缓冲器
单片机的组成和内部结构-CPU的内部结构
3、B寄存器
B寄存器是为乘法和除法而设置的，在进行乘法 和除法运算时A和B组成寄存器对，记为AB。在 不执行乘法和除法时，B寄存器可以作为一个普 通寄存器使用。
4、暂存寄存器(TMP1和TMP2)
暂时存储数据总线或其他寄存器送来的操作数
不能由程序读写
5、程序状态字寄存器(PSW)
单片机的组成和内部结构-CPU的内部结构
3、指令译码器(ID)
对指令寄存器中的指令进行译码。
不能由程序读写
4、数据指针(DPTR)
一个16位专用寄存器，通常在访问外部数据存 储器时作地址指针
5、堆栈指针(SP)
一个8位专用寄存器，用于存放堆栈栈顶地址
6、定时与控制电路
产生各种控制信号，协调各功能部件的工作
单片机的基本结构和工作原理
2.1 单片机的组成和内部结构 2.2 单片机的外部引脚及功能 2.3 单片机的存储器结构 2.4 单片机的I/O电路 2.5 单片机的辅助电路 2.6 单片机的工作时序和工作方式
单片机的组成和内部结构-单片机的组成
一个8位CPU； 一个片内振荡器及时钟电路； 4K字节ROM储器（8031没有片内ROM）； 128字节RAM数据存储器（增强型为256字节）； 两个16位定时器/计数器（增强型为三个）； 可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器空间
单片机的外部引脚及功能- 引脚和封装
DIP40封装
PLCC44封装
单片机的外部引脚及功能-引脚分类
（1）电源及时钟引脚: VCC、VSS；XTAL1、XTAL2 （2）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3
（3）控制引脚： PSEN EA / Vpp ALE/ PROG RST/VPD
电 源 及控 时钟引制引 脚脚
的控制电路； 32条可编程的I/O口（四个8位并行I/O端口）； 一个可编程全双工串行口； 具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构（增强型为六
个中断源）。
单片机的组成和内部结构-单片机的组成
XTAL2
XTAL1
时钟电路
ROM/EPROM/FLASH 4K 字节
RAM 128字节 SFR 21个
单片机的核心部件是一个8位高性能中央处 理器CPU。
它的作用是读入和分析每条指令，根据各指 令的功能要求，控制单片机的各功能部件， 具体地执行指令的操作。
CPU由运算器、控制器和一些寄存器构成。
单片机的组成和内部结构-CPU的内部结构
一、运算器
包括：算术/逻辑运算单元ALU、布尔处理 器、累加器ACC、寄存器B、暂存器、程序 状态字PSW等部件。
一个8位的专用寄存器，主要用于存放当前运算 结果的状态
单片机的组成和内部结构-CPU的内部结构
二、 控制器
控制器是单片机的指挥控制部件。 功能： 接受来自程序存储器中的指令 并对指令进行译码和分析 并根据指令的性质控制单片机各功能部件从
而保证单片机各部分能自动而协调的工作。
包括：时序电路、程序计数器、指针寄存器、 指令译码器、数据指针、堆栈指针、操作控 制部件等。
单片机的组成和内部结构-CPU的内部结构
1、程序计数器(PC)
16位专用寄存器，用于存放一条将要执行指令的 地址，具有自动加1功能。
CPU取址时，PC内容先送至对应的寄存器，后从 程序存储器中取出指令，PC内容自动加1.
执行转移、子程序调用指令和中断响应时，PC内 容不再加1
单片机复位时，PC装入0000H
功能：实现数据的算术逻辑运算、位变量 处理和数据传送等操作。
单片机的组成和内部结构-CPU的内部结构
1．算术逻辑单元ALU
运算器的核心部件，实质上是全加器 对数据进行加、减、乘、除等算术运算 以及对数据进行与、或、异或、循环、置1、清 0等逻辑运算
不能由程序读写！
2、累加器ACC或A
是一个8位寄存器，很多运算都要通过累加器 提供操作数，多数运算结果也在ACC中存放。
RCAP2H TH1 TL1 SCON
B
暂存器1
暂存器2
RCAP2L TH2 TL2 SBUF
串口、中断及定时/计数器 PCON
PSW
ALU
振荡器
P1口驱动器
1
8
P1.0 ~ P1.7
P3口驱动器
9
10
17
18
19
20百度文库
RST P3.0 ~ P3.7 XTAL2 XTAL1 VSS
单片机的组成和内部结构-CPU的内部结构
DPL
P0.0 ~ P0.7
EA ALE PSEN P2.7 ~ P2.0
39
32
P0口驱动器
31
30 29 28
21
P2口驱动器
ROM 4K/8K字节
P0口 锁存器
译码及控制逻辑 指令寄存器IR
P2口 锁存器
ACC
P1口
栈指针
P3口
T2MOD TCON TMOD IE
锁存器
SP
锁存器
T2CON TH0 TL0 IP
XTAL1 XTAL2
EA / Vpp
PSEN
ALE/PROG
RST/VPD VCC
VSS
P0
P1
80C51
P2
P3
P0.0~P0.7
并
行
P1.0~P1.7 I/O
口
P2.0~P2.7