STC15F2K60S2单片机基本结构与系统典型构成
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
13
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
RS1，RS0（PSW.4～PSW.3）：工作寄存 器组选择控制位，其详细介绍见后续内容。 OV（PSW.2）：溢出标志位。指示运算过 程中是否发生了溢出，在执行指令过程中 自动形成。
14
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
SPI
内部复位逻辑
6
控制单元
Port1锁存器
ADC
Port0,2,3,4,5锁存器
Port1驱动器
内部高精度R/C振荡器 P1.0~P1.7
8 P1.0~P1.7
Port0,2,3,4,5驱动器 P0,P2,P3,P4,P5
图3- 7 STC15F2K60S2单片机的内部结构图
STC15F2K60S2单片机的内部资源
中央处理器（CPU） 程序存储器（Flash） 数据存储器（RAM） 数据Flash存储器 定时/计数器 I/O接口 通用异步串行通信接口（UART） 中断系统 SPI接口 高速A/D转换模块 PWM（或捕获/比较单元） 看门狗电路 电源监控 片内RC振荡器等模块 几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，
STC15F2K60S2单片 机的基本结构和系
统的典型构成
本章学习目标 掌握STC15F2K60S2单片机的基本结构 掌握单片机I/O口的使用 掌握单片机应用系统的典型构成
2
§3.1 STC15F2K60S2单片机的基本结构
一、单片机的内部结构
单片微型计算机（简称单片机）在一片芯片 上集成了前述微型计算机的功能结构，有 些单片机不仅集成了CPU、存储程序和数 据的存储器、I/O接口、定时/计数器等常规 资源，而且还集成了工业测控系统中常用 的模拟量模块。
3
单片机产品
8051内核是Intel 8051系列单片机的基本标准，许多参 考书上将这种单片机称为MCS-51系列单片机。
MCS-51 系 列 单 片 机 的 典 型 产 品 为 8051 ， 它 有 4K×8ROM，128字节RAM，2个16位定时/计数器，4 个8位I/O口，一个串行口。
二十世纪80年代，Intel将8051内核转让或出售给几家 著名的IC厂商，如Philips，Atmel等。这样，8051单片 机就变成众多制造厂家支持的，发展成为上百个产品 的大家族。
—————可称得上一个片上系统（SOC）
7
1、CPU结构 单片机的中央处理器（CPU）由运算器和 控制器组成。
（1）运算器 以8位算术/逻辑运算部件ALU为核心，加上 通过内部总线而挂在其周围的暂存器TMP1、 TMP2、累加器ACC、寄存器B、程序状态 标志寄存器PSW以及布尔处理机组成了整 个运算器的逻辑电路。
AC（PSW.6）：辅助进位标志位 当执行加/减法指令时，如果低四位数向高 四位数产生进/借位，则AC置“1”，否则清 零。
Leabharlann Baidu12
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
F0（PSW.5）：用户标志0。 该位是由用户定义的一个状态标志。可以用软件 来使它置“1”或清“0”，也可以由软件测试F0控制 程序的流向。 F1（PSW.1）：用户标志1。 该位是由用户定义的一个状态标志。与F0类似， 可以用软件来使它置“1”或清“0”，也可以由软件 测试F1控制程序的流向。
最常用的宏晶STC系列单片机，Atmel公司的AT89系列 等51系列，等等。只要是8051内核的单片机，它们的 最基本结构是相同的，并且，指令系统完全兼容标准 8051单片机。
4
以目前市场上常见的8051内核单片机STC15F2K60S2为例， 说明单片机的内部结构。STC12C5A60S2单片机主要集成 了以下资源：
增强型8051内核，单时钟机器周期，速度比传统8051内核单片机 快8~12倍 60KB Flash程序存储器;1KB数据Flash;2048字节的SRAM 3个16位可自动重装载的定时/计数器（T0、T1、T2） 可编程时钟输出功能 至多42根I/O口线 2个全双工异步串行口（UART） 1个高速同步通信端口（SPI） 8通道10位ADC 3通道PWM/可编程计数器阵列/捕获/比较单元 内部高可靠上电复位电路和硬件看门狗 内部集成高精度R/C时钟，常温工作时，可以省去外部晶振电路。
CY（PSW.7）：进位标志位 当执行加/减法指令时，如果操作结果的最高位D7 出现进/借位，则CY置“1”，否则清“0”。执行乘除 运算后，CY清零。此外，CPU在进行移位操作时 也会影响这个标志位。
11
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
8
算术逻辑单元ALU：用来完成二进制数的四则 运算和布尔代数的逻辑运算。 累加器ACC又记作A：是一个具有特殊用途的8 位寄存器，在CPU中工作最频繁，用来存放操 作数和运算结果。 寄存器B：是专门为乘、除法设置的寄存器， 也是一个8位寄存器，用来存放乘法和除法中的 操作数及运算结果，对于其他指令，它只作暂 存器用。 程序状态字（PSW）：又称为标志寄存器，一 个8位寄存器，用来存放执行指令后的有关状态 信息，供程序查询和判别之用。
9
PSW中有些位的状态是在指令执行过程中 自动形成的，有些位可以由用户采用指令 加以改变。 PSW的各位定义如下所示：
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
10
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
5
STC15F2K60S2单片机内部结构框图
B寄存器
XRAM 1792字节
RAM地址 寄存器
RAM 256字节
ACC TMP2
TMP1
ALU
PSW
堆栈指针
定时器/计数器0/1/2 串口1
看门狗 (WDT)
串口2
数据Flash 存储器
程序存储器
ISP/IAP 地址生成器 程序计数器（PC）
PCA/PWM
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
RS1，RS0（PSW.4～PSW.3）：工作寄存 器组选择控制位，其详细介绍见后续内容。 OV（PSW.2）：溢出标志位。指示运算过 程中是否发生了溢出，在执行指令过程中 自动形成。
14
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
SPI
内部复位逻辑
6
控制单元
Port1锁存器
ADC
Port0,2,3,4,5锁存器
Port1驱动器
内部高精度R/C振荡器 P1.0~P1.7
8 P1.0~P1.7
Port0,2,3,4,5驱动器 P0,P2,P3,P4,P5
图3- 7 STC15F2K60S2单片机的内部结构图
STC15F2K60S2单片机的内部资源
中央处理器（CPU） 程序存储器（Flash） 数据存储器（RAM） 数据Flash存储器 定时/计数器 I/O接口 通用异步串行通信接口（UART） 中断系统 SPI接口 高速A/D转换模块 PWM（或捕获/比较单元） 看门狗电路 电源监控 片内RC振荡器等模块 几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，
STC15F2K60S2单片 机的基本结构和系
统的典型构成
本章学习目标 掌握STC15F2K60S2单片机的基本结构 掌握单片机I/O口的使用 掌握单片机应用系统的典型构成
2
§3.1 STC15F2K60S2单片机的基本结构
一、单片机的内部结构
单片微型计算机（简称单片机）在一片芯片 上集成了前述微型计算机的功能结构，有 些单片机不仅集成了CPU、存储程序和数 据的存储器、I/O接口、定时/计数器等常规 资源，而且还集成了工业测控系统中常用 的模拟量模块。
3
单片机产品
8051内核是Intel 8051系列单片机的基本标准，许多参 考书上将这种单片机称为MCS-51系列单片机。
MCS-51 系 列 单 片 机 的 典 型 产 品 为 8051 ， 它 有 4K×8ROM，128字节RAM，2个16位定时/计数器，4 个8位I/O口，一个串行口。
二十世纪80年代，Intel将8051内核转让或出售给几家 著名的IC厂商，如Philips，Atmel等。这样，8051单片 机就变成众多制造厂家支持的，发展成为上百个产品 的大家族。
—————可称得上一个片上系统（SOC）
7
1、CPU结构 单片机的中央处理器（CPU）由运算器和 控制器组成。
（1）运算器 以8位算术/逻辑运算部件ALU为核心，加上 通过内部总线而挂在其周围的暂存器TMP1、 TMP2、累加器ACC、寄存器B、程序状态 标志寄存器PSW以及布尔处理机组成了整 个运算器的逻辑电路。
AC（PSW.6）：辅助进位标志位 当执行加/减法指令时，如果低四位数向高 四位数产生进/借位，则AC置“1”，否则清 零。
Leabharlann Baidu12
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
F0（PSW.5）：用户标志0。 该位是由用户定义的一个状态标志。可以用软件 来使它置“1”或清“0”，也可以由软件测试F0控制 程序的流向。 F1（PSW.1）：用户标志1。 该位是由用户定义的一个状态标志。与F0类似， 可以用软件来使它置“1”或清“0”，也可以由软件 测试F1控制程序的流向。
最常用的宏晶STC系列单片机，Atmel公司的AT89系列 等51系列，等等。只要是8051内核的单片机，它们的 最基本结构是相同的，并且，指令系统完全兼容标准 8051单片机。
4
以目前市场上常见的8051内核单片机STC15F2K60S2为例， 说明单片机的内部结构。STC12C5A60S2单片机主要集成 了以下资源：
增强型8051内核，单时钟机器周期，速度比传统8051内核单片机 快8~12倍 60KB Flash程序存储器;1KB数据Flash;2048字节的SRAM 3个16位可自动重装载的定时/计数器（T0、T1、T2） 可编程时钟输出功能 至多42根I/O口线 2个全双工异步串行口（UART） 1个高速同步通信端口（SPI） 8通道10位ADC 3通道PWM/可编程计数器阵列/捕获/比较单元 内部高可靠上电复位电路和硬件看门狗 内部集成高精度R/C时钟，常温工作时，可以省去外部晶振电路。
CY（PSW.7）：进位标志位 当执行加/减法指令时，如果操作结果的最高位D7 出现进/借位，则CY置“1”，否则清“0”。执行乘除 运算后，CY清零。此外，CPU在进行移位操作时 也会影响这个标志位。
11
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
8
算术逻辑单元ALU：用来完成二进制数的四则 运算和布尔代数的逻辑运算。 累加器ACC又记作A：是一个具有特殊用途的8 位寄存器，在CPU中工作最频繁，用来存放操 作数和运算结果。 寄存器B：是专门为乘、除法设置的寄存器， 也是一个8位寄存器，用来存放乘法和除法中的 操作数及运算结果，对于其他指令，它只作暂 存器用。 程序状态字（PSW）：又称为标志寄存器，一 个8位寄存器，用来存放执行指令后的有关状态 信息，供程序查询和判别之用。
9
PSW中有些位的状态是在指令执行过程中 自动形成的，有些位可以由用户采用指令 加以改变。 PSW的各位定义如下所示：
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
10
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
5
STC15F2K60S2单片机内部结构框图
B寄存器
XRAM 1792字节
RAM地址 寄存器
RAM 256字节
ACC TMP2
TMP1
ALU
PSW
堆栈指针
定时器/计数器0/1/2 串口1
看门狗 (WDT)
串口2
数据Flash 存储器
程序存储器
ISP/IAP 地址生成器 程序计数器（PC）
PCA/PWM