第二章51结构与时序案例
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• AC(PSW.6)： 半进位标志位，也称辅助进位标志。当 执行加法(或减法)操作时，如果运算结果(和或差)的低 半字节向高半字节有半进位(或借位)，则AC位将被硬 件自动置1；否则AC被自动清0。 • F0(PSW.5)： 用户标志位。用户可以根据自己的需要对 F0位赋予一定的含义，由用户置位或复位，以作为软 件标志。
位序 位标 志 PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 未用 P
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
10
返回
• CY(PSW.7)： 进位标志位。在执行加法(或减法)运算指 令时，如果运算结果最高位(位7)向前有进位(或借位)， 则CY位由硬件自动置1；如果运算结果最高位无进位 (或借位)，则CY清0。CY也是89C51在进行位操作(布 尔操作)时的位累加器，在指令中用C代替CY。
13
1．运算器
• （4）8位寄存器B： 在乘除运算时，用来存放一个操作数也用来 存放运算后的一部分结果；如不做乘除运算 时，作为通用寄存器。
14
1．运算器
• （5）布尔处理器：
专门用于处理位操作的，以PSW中的CY （指令中用C代替CY）为其累加器。
15
返回
1．运算器
• （6）2个8位暂存器：
64Kbyte扩展总线控制电路； 四个8-bit并行I/O端口； 一个可编程串行接口；
五个中断源，其中包括两个优先级嵌套中断
4
二、结构组成
（一）、中央处理单元（CPU）
（二）、存储器 （三）、I/O接口
5
返回
（一）、中央处理单元（CPU）
• 1．运算器
• 2．控制器
6
返回
1．运算器
（1）8位的ALU(算术逻辑运算单元)：
当前工作寄存器wenku.baidu.com。
• 根据需要，可利用传送指令对PSW整字节操作或用位操 作指令改变RS1和RS0的状态，以切换当前工作寄存器组。 这样的设置为程序中保护现场提供了方便。
12
• OV(PSW.2)： 溢出标志位。当进行补码运算时，如有溢
出，即当运算结果超出－128～＋127的范围时，OV位由
硬件自动置1；无溢出时，OV=0。 • PSW.1： 为保留位。89C51未用，89C52为F1用户标志位。 • P(PSW.0)： 奇偶校验标志位。每条指令执行完后，该位 始终跟踪指示累加器A中1的个数。如结果A中有奇数个1， 则置P=1；否则P=0。常用于校验串行通信中的数据传送 是否出错。
8
返回
1．运算器
• （2）8位累加器ACC（A）： 它经常作为一个运算数经暂存器2进入ALU的 输入端，与另一个来自暂存器1的运算数 进行运算，运算结果又送回ACC。
经常作为数据传送的中转站，是最忙碌的一
个寄存器，指令中用A来表示。
9
返回
1．运算器
（3）8位程序状态寄存器PSW：
指示指令执行后的状态信息，相当于一般的微处理器 的标志寄存器。PSW中各位状态供程序查询和判别用。
11
• RS0和RS1(PSW.3和PSW.4)： 工作寄存器组选择控制位。
这两位的值可决定选择哪一组工作寄存器为当前工作寄 存器组。通过用户用软件改变RS1和RS0值的组合，以切 换当前选用的工作寄存器组。其组合关系如表2－7所列。 • 89C51上电复位后，RS1=RS0=0，CPU自动选择第0组为
（2）8位累加器ACC（A）：
（3）8位程序状态寄存器PSW： （4）8位寄存器B：
（5）布尔处理器： （6）2个8位暂存器：
7
返回
1．运算器
（1）8位的ALU：
可对4位、8位、16位数据进行操作。能做 加减乘除、加1、减1、BCD数十进制调整和 比较等算术运算和‚与‛、‘或’、‘异
或’、‘求补’机循环移位等逻辑操作
18
返回
（2）指令寄存器IR及指令译码器ID
• 由PC中的内容指定ROM地址，取出来
的指令经IR送至ID，由ID对指令译
码产生一定序列的控制信号，以执
行指令所规定的操作。
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返回
（3）振荡器和定时电路
• 89C51单片机片内有振荡电路，只需 外接石英晶体和频率微调电容（2个 30pF左右），其频率范围为 1.2MHz~12MHz。该信号作为89C51工 作的基本节拍即时间的最小单位。
第二章
MCS—51单片机 结构与时序
1
2.1 MCS—51系列单片机内部结构
２.１.1 MCS－51单片机内部结构
MCS-51单片机的系统结构框图如图2.1所示。
2
外部时钟源
51单片机结构框图
程序存储器 4KBROM 数据存储器 128B RAM/SFR
外部事件计数
振荡器和时序 OSC
2×16位 定时器/计数器
ALU的两个入口处。
16
返回
2．控制器
（1）程序计数器PC（16位） （2）指令寄存器IR及指令译码器ID （3）振荡器和定时电路
（4）控制器电路还包括数据指针DPTR、堆栈 指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。
17
返回
（1）程序计数器PC（16位）
• 由两个8位计数器PCH、PCL组成。 • PC是程序的字节地址计数器，PC内 容为将要执行的指令地址。 • 改变PC内容，改变执行的流向。 • PC可对64KB的ROM直接寻址
20
返回
堆栈指针ＳＰ（Stack Pointor）
符合“先入后出”或“后入先出”规则的存储区。ＳＰ 的值始终指向栈顶。 操作用PUSH 和 如 POP ＳＰ先加１后存数
PUSH ACC ;
POP
ACC ;
ＳＰ先取数后减１
21
数据指针DPTR
数据指针DPTR为一个16位的专用寄存器，其高位用 DPH表示，其低位用DPL表示，它即既可以作为一个16位的 寄存器来使用，也可作为两个8位的的寄存器DPH和DPL使用。 DPTR在访问外部数据存储器时既可用来存放16位地址，也 可作地址指针使用。 如 MOVX @DPTR，A
表示Ａ的值送入外部DPTR所对应的ＲＡＭ地址中
MCS-51 CPU 64KB 总线 扩展控制器 内中断 外中断 控制 并行口
返回
可编程I/O
可编程全双工 串行口 串行通信
由图2.1可以看出，单片机内部主要包含下列几个部件： u u u u 一个8位CPU； 一个时钟电路； 4Kbyte程序存储器； 128byte数据存储器；
u
u u u
两个16位定时/计数器；
位序 位标 志 PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 未用 P
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
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返回
• CY(PSW.7)： 进位标志位。在执行加法(或减法)运算指 令时，如果运算结果最高位(位7)向前有进位(或借位)， 则CY位由硬件自动置1；如果运算结果最高位无进位 (或借位)，则CY清0。CY也是89C51在进行位操作(布 尔操作)时的位累加器，在指令中用C代替CY。
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1．运算器
• （4）8位寄存器B： 在乘除运算时，用来存放一个操作数也用来 存放运算后的一部分结果；如不做乘除运算 时，作为通用寄存器。
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1．运算器
• （5）布尔处理器：
专门用于处理位操作的，以PSW中的CY （指令中用C代替CY）为其累加器。
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1．运算器
• （6）2个8位暂存器：
64Kbyte扩展总线控制电路； 四个8-bit并行I/O端口； 一个可编程串行接口；
五个中断源，其中包括两个优先级嵌套中断
4
二、结构组成
（一）、中央处理单元（CPU）
（二）、存储器 （三）、I/O接口
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返回
（一）、中央处理单元（CPU）
• 1．运算器
• 2．控制器
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返回
1．运算器
（1）8位的ALU(算术逻辑运算单元)：
当前工作寄存器wenku.baidu.com。
• 根据需要，可利用传送指令对PSW整字节操作或用位操 作指令改变RS1和RS0的状态，以切换当前工作寄存器组。 这样的设置为程序中保护现场提供了方便。
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• OV(PSW.2)： 溢出标志位。当进行补码运算时，如有溢
出，即当运算结果超出－128～＋127的范围时，OV位由
硬件自动置1；无溢出时，OV=0。 • PSW.1： 为保留位。89C51未用，89C52为F1用户标志位。 • P(PSW.0)： 奇偶校验标志位。每条指令执行完后，该位 始终跟踪指示累加器A中1的个数。如结果A中有奇数个1， 则置P=1；否则P=0。常用于校验串行通信中的数据传送 是否出错。
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返回
1．运算器
• （2）8位累加器ACC（A）： 它经常作为一个运算数经暂存器2进入ALU的 输入端，与另一个来自暂存器1的运算数 进行运算，运算结果又送回ACC。
经常作为数据传送的中转站，是最忙碌的一
个寄存器，指令中用A来表示。
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1．运算器
（3）8位程序状态寄存器PSW：
指示指令执行后的状态信息，相当于一般的微处理器 的标志寄存器。PSW中各位状态供程序查询和判别用。
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• RS0和RS1(PSW.3和PSW.4)： 工作寄存器组选择控制位。
这两位的值可决定选择哪一组工作寄存器为当前工作寄 存器组。通过用户用软件改变RS1和RS0值的组合，以切 换当前选用的工作寄存器组。其组合关系如表2－7所列。 • 89C51上电复位后，RS1=RS0=0，CPU自动选择第0组为
（2）8位累加器ACC（A）：
（3）8位程序状态寄存器PSW： （4）8位寄存器B：
（5）布尔处理器： （6）2个8位暂存器：
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返回
1．运算器
（1）8位的ALU：
可对4位、8位、16位数据进行操作。能做 加减乘除、加1、减1、BCD数十进制调整和 比较等算术运算和‚与‛、‘或’、‘异
或’、‘求补’机循环移位等逻辑操作
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返回
（2）指令寄存器IR及指令译码器ID
• 由PC中的内容指定ROM地址，取出来
的指令经IR送至ID，由ID对指令译
码产生一定序列的控制信号，以执
行指令所规定的操作。
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返回
（3）振荡器和定时电路
• 89C51单片机片内有振荡电路，只需 外接石英晶体和频率微调电容（2个 30pF左右），其频率范围为 1.2MHz~12MHz。该信号作为89C51工 作的基本节拍即时间的最小单位。
第二章
MCS—51单片机 结构与时序
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2.1 MCS—51系列单片机内部结构
２.１.1 MCS－51单片机内部结构
MCS-51单片机的系统结构框图如图2.1所示。
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外部时钟源
51单片机结构框图
程序存储器 4KBROM 数据存储器 128B RAM/SFR
外部事件计数
振荡器和时序 OSC
2×16位 定时器/计数器
ALU的两个入口处。
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返回
2．控制器
（1）程序计数器PC（16位） （2）指令寄存器IR及指令译码器ID （3）振荡器和定时电路
（4）控制器电路还包括数据指针DPTR、堆栈 指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。
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返回
（1）程序计数器PC（16位）
• 由两个8位计数器PCH、PCL组成。 • PC是程序的字节地址计数器，PC内 容为将要执行的指令地址。 • 改变PC内容，改变执行的流向。 • PC可对64KB的ROM直接寻址
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返回
堆栈指针ＳＰ（Stack Pointor）
符合“先入后出”或“后入先出”规则的存储区。ＳＰ 的值始终指向栈顶。 操作用PUSH 和 如 POP ＳＰ先加１后存数
PUSH ACC ;
POP
ACC ;
ＳＰ先取数后减１
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数据指针DPTR
数据指针DPTR为一个16位的专用寄存器，其高位用 DPH表示，其低位用DPL表示，它即既可以作为一个16位的 寄存器来使用，也可作为两个8位的的寄存器DPH和DPL使用。 DPTR在访问外部数据存储器时既可用来存放16位地址，也 可作地址指针使用。 如 MOVX @DPTR，A
表示Ａ的值送入外部DPTR所对应的ＲＡＭ地址中
MCS-51 CPU 64KB 总线 扩展控制器 内中断 外中断 控制 并行口
返回
可编程I/O
可编程全双工 串行口 串行通信
由图2.1可以看出，单片机内部主要包含下列几个部件： u u u u 一个8位CPU； 一个时钟电路； 4Kbyte程序存储器； 128byte数据存储器；
u
u u u
两个16位定时/计数器；