单片机原理及应用 第二章优秀课件
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指令寄存器、指令译码器和CPU定时控制
CPU从程序存储器内取出的指令首先要送到指令寄存器， 然后送入指令译码器，由指令译码器对指令进行译码，即 把指令转变成执行该指令所需要的信号，使计算机正确地 执行程序所要求的各种操作。
堆栈指针SP 堆栈是为暂存数据或返回地址而在RAM区专门开辟的一
个数据存放区，并按照“后进先出”的原则进行操作。 堆栈指针SP（Stack Pointer）是一个8位寄存器，用它
存放栈顶的地址。进栈时，SP自动加1，将数据压入SP所 指定的地址单元；出栈时，将SP所指示的地址单元中的数 据弹出，然后SP自动减1，因此，SP总是指向栈顶。
系统复位后，SP初始化为07H，所以第一个压入堆栈的 数据存放到08H单元，即堆栈区为从07H单元开始的一部 分连续存储单元。
SP的内容是可编程的， 因而可将堆栈区定位到内 部数据存储器的任意位置。 堆栈的大小可用“深度” 表示，用户在设定堆栈区 时应该考虑到堆栈的深度， 以便能满足子程序嵌套时 的需要。
当两个正数相加，若和超过+127时，其结果的符号由正变 负，即得出负数，这时OV＝l。
OV D7c D6c 0 1 1
同理，两负数相加，结果应为负数，但因和数为-241＜l28，有溢出而使结果为正数，此时OV=1。
OV D7c D6c 1 0 1
在乘法运算时，OV=1表示结果超过了255，即乘积分别 在寄存器B和A中；反之表示乘积在A中。
在除法运算时，OV=1表示除数为0，不能进行除法，反 之除数不为0，可以进行除法。
P—奇偶标志，累加器A中“1”的个数为奇数时P=1，否则
P=0；
RS1，RS0：——工作寄存器组选择控制位。
0
0
0组（内部RAM地址00H～07H）
0
1
1组（内部RAM地址08H～0FH）
1
0
2组（内部RAM地址10H～17H）
1
1
3组（内部RAM地址18H～1FH）
MCS—51单片机的零标志z不包含在PSW寄存器中，而 直接安排在累加器A中
1.2 控制器
程序计数器PC
程序计数器PC（Program Counter）是16位专用寄存 器，其内容表示下一条要执行的指令的地址，PC的内容有 自动加1的功能。当CPU顺序地执行指令时，PC的内容以 增量的规律变化着，于是当一条指令取出后，PC就指向下 一条指令的地址，如果不按顺序执行指令，转移到某地址 再继续执行指令，这时在跳转之前必须将转向的程序的入 口地址送往程序计数器，以便从该入口地址开始执行程序。 由此可见，PC实际上是一个地址指示器，改变PC中的内 容就可以改变指令执行的次序，即改变程序执行的路线。 当系统复位后，PC=0000H，CPU便从这一固定的入口地 址开始执行程序。
寄存器
累加器ACC 累加器ACC，简称累加器A，Hale Waihona Puke Baidu是一个8位寄存器，通过
暂存器与ALU相连，在算术运算和逻辑运算时，通常用累 加器A存放一个参加操作的数，作为ALU的一个输入，而 ALU的运算结果又存入累加器A中。 寄存器B
寄存器B一般用于乘、除法指令，它与累加器A配合使用。 运算前，寄存器B中存放乘数或除数；运算后，B中保存 了乘积的高位字节或商的余数部分。此外，寄存器B可作 为存放中间结果的暂存寄存器使用。
二、MCS-51系列单片机的内部结构
MCS-51系列单片机的内部结构框 图
1、CPU
CPU由运算器、控制器及一些特殊功能寄存器组组 成、其结构形式与工作原理和一般的微处理器相同。可执 行下述算术/逻辑运算。 1.1、运算器
算术与逻辑运算部件ALU ALU由加法器和其他逻辑电路等组成。它的功能是，完 成各种算术运算和逻辑运算，它可以进行加、减、乘、除、 加1、减1、比较等算术运算和与、或、非、异或、取反、 取补等逻辑运算。以及循环移位、位操作等。
数据指针DPTR
数据指针DPTR（Data Pointer）是一个16位的专用寄 存器，专门用来存放16位数据存储器的地址，以便对外部 数据存储器RAM读写数据，作间接寄存器使用。它可指 向64K字节范围内的任一存储单元，也可以分成高字节 DPH和低字节DPL两个独立的8位寄存器，这为修改 DPTR的内容提供了方便。
AC—辅助进位标志，当累加器中A3向A4有进位或错位时AC=1，否则 AC=0；
F0—用户标志位，可由用户置“1”，或置“0”，作为某一种状态的标志；
OV—溢出标志，计算机中，带符号数通常是用补码表示 的．对于单字节二进制补码，其所能表示数的范围是 -128到 +127，如果运算结果超出了这个数值范围，就称为溢出。 一般两个同号数相加或两个异号数相减，有可能发生溢出； 而两个同号数相减或两个异号数相加，则不会发生溢出。
程序状态字寄存器PSW
运算操作过程中的一些状态信息存放在程序状态字寄存器PSW中， PSW寄存器的字节地址是DOH，PSW各位的符号与定义如下：
C—进位标志（CY），有进位或借位时，C=1，否则C=0； Cy=1提示 无符号数运算超出范围。 在进行位操作时，CY作为位累加器C，也称为布尔累加器。此外，循 环移位指令和比较转移指令也会影响CY标志。
单片机原理及应用 第二章
§2.1 MCS-51单片机逻辑结构与引脚功能
一、MCS-51系列单片机的基本组成
80C51单片机包括： 面向控制的8位CPU和指令。 4K字节的程序存储器（Flash）。 128字节的数据存储器,21个特殊功能寄存器。 可编程并行I/O口PO-P3，有32位双向输入/输出线。 一个全双工串行口。 两个16位定时器/计数器。 五个中断源，两个中断优先级的中断结构。 一个片内时钟振荡器和时钟电路。 可寻址64K字节的程序存储器和64K字节的外部数据存储器。
带进位和不带进位的加法 带进位的减法 两个八位无符号数的乘法和除法 加1或减1操作 逻辑“与”、“或”、“异或”操作、字节取反操作 左右循环移位操作 半字节交换 二十进制（BCD码）调整 比较和条件转移的判断等操作 “位”操作：置位、清零、取反、条件判断、逻辑“与”、
“或”等操作
CPU从程序存储器内取出的指令首先要送到指令寄存器， 然后送入指令译码器，由指令译码器对指令进行译码，即 把指令转变成执行该指令所需要的信号，使计算机正确地 执行程序所要求的各种操作。
堆栈指针SP 堆栈是为暂存数据或返回地址而在RAM区专门开辟的一
个数据存放区，并按照“后进先出”的原则进行操作。 堆栈指针SP（Stack Pointer）是一个8位寄存器，用它
存放栈顶的地址。进栈时，SP自动加1，将数据压入SP所 指定的地址单元；出栈时，将SP所指示的地址单元中的数 据弹出，然后SP自动减1，因此，SP总是指向栈顶。
系统复位后，SP初始化为07H，所以第一个压入堆栈的 数据存放到08H单元，即堆栈区为从07H单元开始的一部 分连续存储单元。
SP的内容是可编程的， 因而可将堆栈区定位到内 部数据存储器的任意位置。 堆栈的大小可用“深度” 表示，用户在设定堆栈区 时应该考虑到堆栈的深度， 以便能满足子程序嵌套时 的需要。
当两个正数相加，若和超过+127时，其结果的符号由正变 负，即得出负数，这时OV＝l。
OV D7c D6c 0 1 1
同理，两负数相加，结果应为负数，但因和数为-241＜l28，有溢出而使结果为正数，此时OV=1。
OV D7c D6c 1 0 1
在乘法运算时，OV=1表示结果超过了255，即乘积分别 在寄存器B和A中；反之表示乘积在A中。
在除法运算时，OV=1表示除数为0，不能进行除法，反 之除数不为0，可以进行除法。
P—奇偶标志，累加器A中“1”的个数为奇数时P=1，否则
P=0；
RS1，RS0：——工作寄存器组选择控制位。
0
0
0组（内部RAM地址00H～07H）
0
1
1组（内部RAM地址08H～0FH）
1
0
2组（内部RAM地址10H～17H）
1
1
3组（内部RAM地址18H～1FH）
MCS—51单片机的零标志z不包含在PSW寄存器中，而 直接安排在累加器A中
1.2 控制器
程序计数器PC
程序计数器PC（Program Counter）是16位专用寄存 器，其内容表示下一条要执行的指令的地址，PC的内容有 自动加1的功能。当CPU顺序地执行指令时，PC的内容以 增量的规律变化着，于是当一条指令取出后，PC就指向下 一条指令的地址，如果不按顺序执行指令，转移到某地址 再继续执行指令，这时在跳转之前必须将转向的程序的入 口地址送往程序计数器，以便从该入口地址开始执行程序。 由此可见，PC实际上是一个地址指示器，改变PC中的内 容就可以改变指令执行的次序，即改变程序执行的路线。 当系统复位后，PC=0000H，CPU便从这一固定的入口地 址开始执行程序。
寄存器
累加器ACC 累加器ACC，简称累加器A，Hale Waihona Puke Baidu是一个8位寄存器，通过
暂存器与ALU相连，在算术运算和逻辑运算时，通常用累 加器A存放一个参加操作的数，作为ALU的一个输入，而 ALU的运算结果又存入累加器A中。 寄存器B
寄存器B一般用于乘、除法指令，它与累加器A配合使用。 运算前，寄存器B中存放乘数或除数；运算后，B中保存 了乘积的高位字节或商的余数部分。此外，寄存器B可作 为存放中间结果的暂存寄存器使用。
二、MCS-51系列单片机的内部结构
MCS-51系列单片机的内部结构框 图
1、CPU
CPU由运算器、控制器及一些特殊功能寄存器组组 成、其结构形式与工作原理和一般的微处理器相同。可执 行下述算术/逻辑运算。 1.1、运算器
算术与逻辑运算部件ALU ALU由加法器和其他逻辑电路等组成。它的功能是，完 成各种算术运算和逻辑运算，它可以进行加、减、乘、除、 加1、减1、比较等算术运算和与、或、非、异或、取反、 取补等逻辑运算。以及循环移位、位操作等。
数据指针DPTR
数据指针DPTR（Data Pointer）是一个16位的专用寄 存器，专门用来存放16位数据存储器的地址，以便对外部 数据存储器RAM读写数据，作间接寄存器使用。它可指 向64K字节范围内的任一存储单元，也可以分成高字节 DPH和低字节DPL两个独立的8位寄存器，这为修改 DPTR的内容提供了方便。
AC—辅助进位标志，当累加器中A3向A4有进位或错位时AC=1，否则 AC=0；
F0—用户标志位，可由用户置“1”，或置“0”，作为某一种状态的标志；
OV—溢出标志，计算机中，带符号数通常是用补码表示 的．对于单字节二进制补码，其所能表示数的范围是 -128到 +127，如果运算结果超出了这个数值范围，就称为溢出。 一般两个同号数相加或两个异号数相减，有可能发生溢出； 而两个同号数相减或两个异号数相加，则不会发生溢出。
程序状态字寄存器PSW
运算操作过程中的一些状态信息存放在程序状态字寄存器PSW中， PSW寄存器的字节地址是DOH，PSW各位的符号与定义如下：
C—进位标志（CY），有进位或借位时，C=1，否则C=0； Cy=1提示 无符号数运算超出范围。 在进行位操作时，CY作为位累加器C，也称为布尔累加器。此外，循 环移位指令和比较转移指令也会影响CY标志。
单片机原理及应用 第二章
§2.1 MCS-51单片机逻辑结构与引脚功能
一、MCS-51系列单片机的基本组成
80C51单片机包括： 面向控制的8位CPU和指令。 4K字节的程序存储器（Flash）。 128字节的数据存储器,21个特殊功能寄存器。 可编程并行I/O口PO-P3，有32位双向输入/输出线。 一个全双工串行口。 两个16位定时器/计数器。 五个中断源，两个中断优先级的中断结构。 一个片内时钟振荡器和时钟电路。 可寻址64K字节的程序存储器和64K字节的外部数据存储器。
带进位和不带进位的加法 带进位的减法 两个八位无符号数的乘法和除法 加1或减1操作 逻辑“与”、“或”、“异或”操作、字节取反操作 左右循环移位操作 半字节交换 二十进制（BCD码）调整 比较和条件转移的判断等操作 “位”操作：置位、清零、取反、条件判断、逻辑“与”、
“或”等操作