单片机芯片的结构及原理.
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累加器ACC（简称为A）为一个8位的寄存器，它是CPU中使用最 频繁的寄存器，ALU进行运算时，数据绝大多数时候都来自于累加器 ACC，运算结果也通常送回累加器ACC。
2019/7/16
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寄存器B称为辅助寄存器，它是为乘法和除法指令而设置的。在 乘法运算时，累加器A和寄存器B在乘法运算前存放乘数和被乘数， 运算完后，通过寄存器B和累加器A存放结果。除法运算时，运算前， 累加器A和寄存器B存入被除数和除数，运算后用于存放商和余数。
2.2.4 存储器结构特点
第2章
单片机原理及应用
单片机硬件结构
2.1 逻辑结构及信号引脚 2.2 内部存储器 2.3 并行输入/输出口电路 2.4 电路与时序 2.5 工作方式
2019/7/16
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第2章
一、教学目标： 1、了解MCS-51单片机芯片基本特征及内部架构 2、熟悉外部引脚及部分引脚功能 3、熟悉存储结构体系及部分特殊功能寄存器 4、掌握I/O电路原理及应用
-P
OV（PSW.2）：溢出标志位。
P（PSW.0）：奇偶标志位。若
累加器A中1的个数为奇数，则P置 位，若累加器A中1的个数为偶数， 则P清零。
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MCS—51 CPU
（2）控制器电路：
控制部件是单片机的控制中心，它包括定时和控制电 路、指令寄存器、指令译码器、程序计数器PC、堆栈指针 SP、数据指针DPTR以及信息传送控制部件等。它先以振荡 信号为基准产生CPU的时序，从ROM中取出指令到指令寄存 器，然后在指令译码器中对指令进行译码，产生指令执行 所需的各种控制信号，送到单片机内部的各功能部件，指 挥各功能部件产生相应的操作，完成对应的功能。
CPU控制器电路
1.CPU(中央处理器)完成单片机的运算和控制能 力
运算器
ALU、ACC、寄存器B、暂存 器、PSW寄存器、十进制调整 电路等
控制器 定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、 信息传输控制部件
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MCS—51 CPU
CPU内部结构：（1）运算器电路：
运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心，包含累加器ACC、B寄 存器、暂存器、标志寄存器PSW等许多部件，它能实现算术运算、逻 辑运算、位运算、数据传输等处理。
2. 内部数据存储器(RAM) 存放运算过程中的数据 8051/8031为128B 8052/8032为256B
3. 外部程序存储器(ROM) 存放程序 最大可扩展为64KB (包括内部ROM)
4.外部数据存储器(RAM) 存放大量数据 最大可扩展为64KB (不包括内部RAM)
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二、教学重难点:
三、教学时数：8课时
四、习题：P40 三2.5.7.8
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电信学院
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2.1 逻辑结构及信号引脚
2.1.1 结构框图 2.1.2 内部逻辑结构 2.1.3 信号引脚
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2.1.1 结构框图
频率基准源
振荡器及 定时电路
CPU
8031无
4KB 程序存储器
128B 数据存储器
内部总线
内部 中断信号
64KB总线 扩展控制
可编程I/O
外部中断信号
控制信号
并行I/O口
计数信号
2个16位 定时器/计数器
可编程 串行口
串行 输入
串行 输出
图2-2 MCS-51单片机的内部结构框图
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2.1.2 内部逻辑结构
CPU运算器电路 CPU控制器电路
(P0 P1 P2 P3 )实
5.串行I/O口
一个全双工的串行口 实现与外部的串行数据 传送
6.时钟电路
为单片机产生时钟脉冲序列,协调和控制单片机的 工作. MCS-51单片机内部有时钟电路(但是需外接 石英晶体振荡器和微调电容)
最高时钟频率为12MHZ
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图2-3 80C51单片机引脚图
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3.定时与中断系统 MCS-51单片机内有两个16位的定时器/计数器：
实现定时和计数，并将其结果作为查询和中断的 控制凭据；
MCS-51单片机内有5个中断源 (2个中断优先级) 2个外部中断源 2个定时器/计数器中断源 1个串行口中断源
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4.并行I/O口
4个8位的并行I/O口 现数据并行输入输出
•ROM是一种写入信息后不易改写的存储器。断 电后，ROM中的信息保留不变。用来存放固定 的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。
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MCS-51 单片机把程序存储器和数据存储器分开，具有各自 的寻址系统和控制信号。
1. 内部程序存储器(ROM) 存放程序和表格常数 8051为4KB 8052为8KB
算术运算单元ALU是一个8位的运算器，它不仅可以完成8位二 进制数据加、减、乘、除等基本的算术运算，还可以完成8位二进 制数据逻辑“与”、“或”、“异或”、循环移位、求补、清零等 逻辑运算，并具有数据传输、程序转移等功能。ALU还有一个一般 微型计算机没有的位运算器，它可以对一位二进制数据进行置位、 清零、求反、测试转移及位逻辑“与”、“或”等处理。这对于控 制方面很有用。
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2.2 内部存储器
2.2.1 程序存储器 2.2.2 数据存储器 2.2.3 堆栈操作
MCS—51单片机存储器可以分成两大类：
•RAM，CPU在运行时能随时进行数据的写入和 读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。 它用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间 结果或用作堆栈。
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2.内部存储器
程序存储器ROM 存放程序指令,常数和数据表格(只读)
数据存储器 RAM 存放数据,分为内部和外部数据存储 器(随机)
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单片机内有256个RAM单元,作为寄
存器被用户使用的只有前128个单
元,后128个被专用寄存器占用
内部RAM指的是前128单元
标志寄存器PSW是一个8位的寄存器，它用于保存指令执行 结果的状态，以供程序查询和判别。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
C
AC F0
RS 1
RS 0
Hale Waihona Puke BaiduOV
C（PSW.7）：进位标志位。
AC（PSW.6）：辅助进位标志位。
F0（PSW.5）：用户标志位。
RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）： 寄存器组选择位。
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寄存器B称为辅助寄存器，它是为乘法和除法指令而设置的。在 乘法运算时，累加器A和寄存器B在乘法运算前存放乘数和被乘数， 运算完后，通过寄存器B和累加器A存放结果。除法运算时，运算前， 累加器A和寄存器B存入被除数和除数，运算后用于存放商和余数。
2.2.4 存储器结构特点
第2章
单片机原理及应用
单片机硬件结构
2.1 逻辑结构及信号引脚 2.2 内部存储器 2.3 并行输入/输出口电路 2.4 电路与时序 2.5 工作方式
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第2章
一、教学目标： 1、了解MCS-51单片机芯片基本特征及内部架构 2、熟悉外部引脚及部分引脚功能 3、熟悉存储结构体系及部分特殊功能寄存器 4、掌握I/O电路原理及应用
-P
OV（PSW.2）：溢出标志位。
P（PSW.0）：奇偶标志位。若
累加器A中1的个数为奇数，则P置 位，若累加器A中1的个数为偶数， 则P清零。
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MCS—51 CPU
（2）控制器电路：
控制部件是单片机的控制中心，它包括定时和控制电 路、指令寄存器、指令译码器、程序计数器PC、堆栈指针 SP、数据指针DPTR以及信息传送控制部件等。它先以振荡 信号为基准产生CPU的时序，从ROM中取出指令到指令寄存 器，然后在指令译码器中对指令进行译码，产生指令执行 所需的各种控制信号，送到单片机内部的各功能部件，指 挥各功能部件产生相应的操作，完成对应的功能。
CPU控制器电路
1.CPU(中央处理器)完成单片机的运算和控制能 力
运算器
ALU、ACC、寄存器B、暂存 器、PSW寄存器、十进制调整 电路等
控制器 定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、 信息传输控制部件
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MCS—51 CPU
CPU内部结构：（1）运算器电路：
运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心，包含累加器ACC、B寄 存器、暂存器、标志寄存器PSW等许多部件，它能实现算术运算、逻 辑运算、位运算、数据传输等处理。
2. 内部数据存储器(RAM) 存放运算过程中的数据 8051/8031为128B 8052/8032为256B
3. 外部程序存储器(ROM) 存放程序 最大可扩展为64KB (包括内部ROM)
4.外部数据存储器(RAM) 存放大量数据 最大可扩展为64KB (不包括内部RAM)
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二、教学重难点:
三、教学时数：8课时
四、习题：P40 三2.5.7.8
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2.1.1 结构框图 2.1.2 内部逻辑结构 2.1.3 信号引脚
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2.1.1 结构框图
频率基准源
振荡器及 定时电路
CPU
8031无
4KB 程序存储器
128B 数据存储器
内部总线
内部 中断信号
64KB总线 扩展控制
可编程I/O
外部中断信号
控制信号
并行I/O口
计数信号
2个16位 定时器/计数器
可编程 串行口
串行 输入
串行 输出
图2-2 MCS-51单片机的内部结构框图
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2.1.2 内部逻辑结构
CPU运算器电路 CPU控制器电路
(P0 P1 P2 P3 )实
5.串行I/O口
一个全双工的串行口 实现与外部的串行数据 传送
6.时钟电路
为单片机产生时钟脉冲序列,协调和控制单片机的 工作. MCS-51单片机内部有时钟电路(但是需外接 石英晶体振荡器和微调电容)
最高时钟频率为12MHZ
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图2-3 80C51单片机引脚图
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3.定时与中断系统 MCS-51单片机内有两个16位的定时器/计数器：
实现定时和计数，并将其结果作为查询和中断的 控制凭据；
MCS-51单片机内有5个中断源 (2个中断优先级) 2个外部中断源 2个定时器/计数器中断源 1个串行口中断源
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4.并行I/O口
4个8位的并行I/O口 现数据并行输入输出
•ROM是一种写入信息后不易改写的存储器。断 电后，ROM中的信息保留不变。用来存放固定 的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。
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MCS-51 单片机把程序存储器和数据存储器分开，具有各自 的寻址系统和控制信号。
1. 内部程序存储器(ROM) 存放程序和表格常数 8051为4KB 8052为8KB
算术运算单元ALU是一个8位的运算器，它不仅可以完成8位二 进制数据加、减、乘、除等基本的算术运算，还可以完成8位二进 制数据逻辑“与”、“或”、“异或”、循环移位、求补、清零等 逻辑运算，并具有数据传输、程序转移等功能。ALU还有一个一般 微型计算机没有的位运算器，它可以对一位二进制数据进行置位、 清零、求反、测试转移及位逻辑“与”、“或”等处理。这对于控 制方面很有用。
2019/7/16
14
2.2 内部存储器
2.2.1 程序存储器 2.2.2 数据存储器 2.2.3 堆栈操作
MCS—51单片机存储器可以分成两大类：
•RAM，CPU在运行时能随时进行数据的写入和 读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。 它用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间 结果或用作堆栈。
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2.内部存储器
程序存储器ROM 存放程序指令,常数和数据表格(只读)
数据存储器 RAM 存放数据,分为内部和外部数据存储 器(随机)
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单片机内有256个RAM单元,作为寄
存器被用户使用的只有前128个单
元,后128个被专用寄存器占用
内部RAM指的是前128单元
标志寄存器PSW是一个8位的寄存器，它用于保存指令执行 结果的状态，以供程序查询和判别。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
C
AC F0
RS 1
RS 0
Hale Waihona Puke BaiduOV
C（PSW.7）：进位标志位。
AC（PSW.6）：辅助进位标志位。
F0（PSW.5）：用户标志位。
RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）： 寄存器组选择位。