单片机结构和时序

位地址
7C 74 6C 64 5C 54 4C 44 3C 34 2C 24 1C 14 0C 04 7B 73 6B 63 5B 53 4B 43 3B 33 2B 23 1B 13 0B 03 7A 72 6A 62 5A 52 4A 42 3A 32 2A 22 1A 12 0A 02 79 71 69 61 59 51 49 41 39 31 29 21 19 11 09 01
第2章 章
MCS-51单片机结构与时序 单片机结构与时序
3.专用寄存器组( Register) 3.专用寄存器组(Special Function Register) 专用寄存器组
用来指示当前要执行指令的内存地址,存放操作数和指 示指令执行后的状态. Counter): (1)程序计数器PC(Program Counter): 16位的计数器 程序计数器PC( PC 作用是控制程序的执行顺序. 累加器A Accumulator): ):8位寄存器 (2) 累加器A(Accumulator): 最常用的专用寄存器.作用是存放操作数或运算的中 间结果. 通用寄存器B (3) 通用寄存器B: 8位寄存器 主要用于乘除运算.
EA=0
0FFFH (4K) 0000H
(PC)
000BH 0003H 0002H 0001H 0000H
中断2 中断1
8位 位
程序存储器 程序存储器
程序存储器资源分布 程序存储器资源分布
第2章 章
MCS-51单片机结构与时序 单片机结构与时序 PSW位地址
CY
AC
F0
RS1
1 1 0 0
RS0
1 0 1 0
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2.定时控制部件
(1)指令寄存器 :存放指令执行的操作码 )指令寄存器IR: (2)振荡器 )振荡器OSC: OSC是控制器的心脏,提供时钟脉冲方波 :
(这个方波的频率是单片机的重要指标之一)
输入端--两个引脚外 输入端--两个引脚外接晶体振荡器和电容 --两个引脚 输出端--产生时钟脉冲系列 输出端--产生时钟脉冲系列 -- (3)定时控制逻辑:根据IR内容结合OSC,产生节拍脉冲序列 )定时控制逻辑: (形成控制节拍),完成不同指令的执行
8031
8051 89C51
片内 RAM
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 22 21
1 2 3 4 5 6 7 RAM 8 6264 9 10 11 12 13 14
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
PSW位 地址 字节地址 D0H
D7H CY
D6H AC
D5H F0
D4H RS1
D3H RS0
D2H OV
D1H -
D0H P
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MCS-51单片机结构与时序 单片机结构与时序
Cy(PSW.7)——进位标志位:用于加减运算 ( ) AC(PSW.6)——辅助进位标志位:用于加减运算 ( ) F0(PSW.5)——用户标志位:用户软件设定. ( ) RS1和RS0(PSW.4,PSW.3)——寄存器组选择位 和 ( , )
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4. 片外 片外RAM: : 当片内RAM的空间不满足控制需要时,可通过引脚连 接外部芯片增加RAM的容量,可扩展至64KB.
5. 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器SFR (Special Function Register) 内部RAM的高128单元是供给SFR使用的.8051有21个 SFR(见课本P58表2-3 ),可位寻址的有11个(见下页图2-6). 字节寻址和位寻址的方式较为灵活. SFR离散地分布在内部RAM的高128单元,其它地址无 意义,用户不能使用.
并行 口:4个 并行I/O口 个 8位的 中央处理器, 位的I/O口 位的 口P0, CPU:8位. P1,P2,P3. , : 位, , 内部ROM: 内部 : 运算和控制 串行口:一个全 串行口: 4KB掩膜 掩膜ROM, 掩膜 功能 中断控制系统: 中断控制系统 , 双工串行口. 双工串行口. : 时钟电路:可 , 时钟电路: 外 用于存放程序, 用于存放程序 5个中断源( 个中断源( 个中断源 产生时钟脉冲 原始数据和表 部中断2个 共 部中断2个,定 内部RAM: 内部 计数器: : 序列,允许晶 定时/计数器 定时 计数器: 序列, 格. RAM单 计数中断2 时/计数中断 计数中断 256个 个 单 两个16位的定 两个 振频率6MHZ和 振频率 位的定 和 个,串行中断 元/计数器,实 ,串行中断1 用户使用 计数器, 时 计数器 12MHZ 个) 个单元, 个单元, 前128个单元 现定时或计数 用于存放可读 功能. 功能. 写数据, 写数据,后 128个单元被 个单元被 专用寄存器占 用.
64K
1 2 3 4 5 6 7 RAM 8 6264 9 10 11 12 13 14
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2764
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
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2.1 MCS-51单片机内部结构 单片机内部结构
以8051为例,说明MCS-51系列单片机的内部组成,图2.5 .
2.1.1 CPU结构 结构 2.1.2 存储器结构 2.1.3 I/O端口 端口 2.1.4 定时器 计数器 定时器/计数器 2.1.5 中断系统
8051有四个寄存器组,每一组里都有R0-R7八个工作寄存器. 用RS1和RS0选定一个寄存器组.
OV(PSW.2)——溢出标志位. ( ) P(PSW.0)——奇偶标志位. ( )
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堆栈指针SP Pointer) (5) 堆栈指针SP (Stack Pointer): 8位寄存器 SP能自动加1或减1. 堆栈是一个特殊的存储区,用来暂存数据和地址,它是按"先进后 出"的原则存取数据的.堆栈共有两种操作:进栈和出栈. 数据指针DPTR Pointer) (6) 数据指针DPTR (Data Pointer): 16位寄存器 DPTR存放的是地址,作用是访问外部数据. 编程时,DPTR既可以按16位寄存器使用,也可以按两个8位寄存器 分开使用,即: DPH-- DPTR高位字节 DPL-- DPTR低位字节
7F 07 R7 R0 R7 R0 R7 R0 R7 R0 78
30H 2FH 20H
可位寻址区
00 3区 区 2区 区 1区 区 0区 区
外部
FFH (高128B) 80H 7FH (低128B) 00H 专用 寄存器 内部 RAM 0000H
1FH 18H 17H 10H 0FH 08H 07H 00H
工作寄存器区
数据存储器 数据存储器
内部RAM存储器 内部RAM存储器 RAM
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2. 片内 片内ROM MCS-51的程序存储器用于存放编好的程序和表格常数.8051片内 有4 KB的ROM,89C51片内有4 KB的EPROM,8031片内无. 是否使用片内的ROM? 3. 片内 片内RAM MCS-51的内部RAM共有256个单元,通常把这256个单元按其功能划 分为两部分:低128单元(单元地址00H～7FH)和高128单元(单元地 址80H～FFH). (1)工作寄存器区 (2)位寻址区 (3)便笺区
中断入口地址
FFFFH
002BH
. . .
中断5 串行口中断 定时器1中断 外部中断1 定时器0中断 外部中断0 0000H是程序执行的起始单元, 在这三个单元存放一条 无条件转移指令
0023H
(64K)
001BH 0013H
中断4 中断3
0FFFH (4K) 0000H
内部
EA=1 0000H
外部
EA
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RAM位寻址区位地址表 位寻址区位地址表
单元地址 MSB
2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H 7F 77 6F 67 5F 57 4F 47 3F 37 2F 27 1F 17 0F 07 7E 76 6E 66 5E 56 4E 46 3E 36 2E 26 1E 16 0E 06 7D 75 6D 65 5D 55 4D 45 3D 35 2D 25 1D 15 0D 05
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第二章 课堂思考1
请说明下列缩略语的含义: CPU:Central Processing Unit, 中央处理单元 OSC: oscillator 振荡器 PC: PSW: SP: DPTR:
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Байду номын сангаас
OV
F1
P
第3区 第2区 第1区 第0区 寄存器区
18H~1FH 10H~17H 08H~0FH 00H~07H 片内RAM地址 片内RAM地址
(2)数据存储器 (2)数据存储器
FFFFH
RS1 RS0
工作寄存器区选择位RS0, 工作寄存器区选择位RS0,RS1 选择位RS0
7FH
(64K)
数据缓冲区/堆栈区 数据缓冲区 堆栈区
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MCS-51单片机结构与时序 单片机结构与时序
I/O
RAM ROM
CPU
定时器
I/O
中断
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T0 T1
时钟电路
ROM
RAM
定时计数器
CPU
并行接口 串行接口 中断系统
P0 P1 P2 P3
TXD RXD
INT0 INT1
图2.5 MCS-51 单片机结构框图
LSB
78 70 68 60 58 50 48 40 38 30 28 20 18 10 08 00
MSB——Most Significant Bit (最高有效位) Most 最高有效位) MSB 最低有效位) LSB ——Least Significant Bit (最低有效位) Least
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第2 章
MCS-51单片机结构与时序 MCS-51单片机结构与时序
2.1 MCS-51单片机内部结构 单片机内部结构 2.2 MCS-51单片机引脚功能 单片机引脚功能 单片机 2.3 MCS-51单片机工作方式 单片机工作方式 单片 2.4 MCS-51单片机时序 单片机时序
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程序状态字PSW Word) (4) 程序状态字PSW (Program Status Word): 8位寄存器 用于存放指令执行后的各种状态信息.各个状态位由 硬件自动设置或软件人工设定.作用是根据PSW有些位的 状态,进行程序转移.
PSW的各位定义如下: 的各位定义如下: 的各位定义如下
EPROM
2764
64K
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
EPROM
256B(字节)
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(1)程序存储器 (1)程序存储器
0FFFH 0FFEH
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2.1.1 CPU结构 结构
CPU 是 单 片 机 的 核 心 , 完 成 运 算 和 控 制 功 能 . 以 字 节 (8bit)为单位处理数据.
算术逻辑部件( Unit) 1.算术逻辑部件(A Logic Unit)
(1)加法器 )加法器:8位,加,减,乘,除四则运算 (2)布尔处理器:与,或,非,异或等逻辑运算 )布尔处理器: (3)暂存器:对用户不开放 )暂存器: 总之:进行四则运算 逻辑运算和数据传送 移位, 四则运算, 数据传送, 总之 : 进行 四则运算 , 逻辑运算和 数据传送 , 移位 , 判断和 程序转移
2.1.2 存储器结构
MCS-51单片机的芯片内部有RAM和ROM两类存储器, 还支持扩展外部的RAM和ROM. 1,存储器地址分配
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4K
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
片内 ROM 8751