单片微型计算机的组成原理
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Bus
FFH
FEH
……
FFFH
E0H ……
A
D0H …… PSW
7FH
……
02H 1 1 0 0 0 0 1 1 002H
01H
001H
00H 1 0 0 0 1 0 1 1 000H
RAM
…… ……
ROM
DB 1 0 0 0 1 0 1 1 Data Bus
CB Control Bus
第一节 微型计算机的结构及指令执行 过程
(I) CY(PSW7)：进位标志。 1进1 0 0 0 1 1辅1助进位
＋）0位1 1 0 1 1 0 0 10 0 1 1 00 1 1
(II) AC(PSW6)：辅助进位标志。 加法或减法运算时，低4位向高四位数进 位或借位。
(III) F0(PSW5)：标志0。用户定义的一个 状态标志
(IV) RS0 RS1：寄存器选择控制位。 (V) OV(PSW2)：溢出标志。OV=1溢出
8051 CPU
64KB 中断 扩展控制器
可编程I/O
可编程 串行口
FFH FEH
…… E0H …… D0H ……
7FH
……
02Hห้องสมุดไป่ตู้01H 00H
RAM
FFFH
7F A 30 PSW2F
20 1F
18 00127H 00110H 0000FH
08 07
00
PC
AB
一般缓冲区
FFFFH
…位…寻址区
……
构成单片单板机，则功能更强，应用更广。 目前单片机发展很快，大有取代当年单板机
之势，成为计算机发展的一个重要方面。
三、指令执行过程
PC
程 序
地 址
内部数据总线
计 数
寄 存
器
器
运算器
累 加
AR 数
器
据
缓
冲
寄存器区
器
内部控制信号
存指 译令
DR
时钟及清零
码寄
外部地址总线
0000 74 0001 09 存 0002 40 储 0003 00 器 0004 XX
t1~t2 A
B
C
总线
t2~t3 A
B
C
总线
优点：(1)减少部件之间信息传送线数，提高整 机可靠性；(2)使得计算机扩充能力增强。
单板机：微型计算机采用大规模集成电路组 成，各组成部件可以方便地装配在一块印刷 电路板上，构成单板机。
由于单板机结构简单、体积小、携带方便、 抗干扰能力强、工作可靠、价格低廉、易于 扩充使用，因此在国防、科研、工业、医疗 卫生等许多方面得到了广泛应用。
外部数据总线 外部控制总线
（1）程序计数器PC（16位） （2）地址寄存器AR（16位） （3）数据缓冲器DR（8位） （4）指令寄存译码器 （5）寄存器区
执行指令过程：取指阶段；执行阶段。
第二节 MCS-51单片计算机组成原理
振荡器
4KB
128B
2*16位
及定时器 程序存储器 数据存储器 定时/记数器
一、微型计算机结构
五大部分：运算器，控制器，存储器，输入 输出装置。
微处理器：由运算器和控制器组成，是计 算机的核心，也称中央处理单元（CPU）。 常用的有Intel公司的8086系列，Zilog公司 的Z80、Z8000，Motorola公司的6800等。
总线： 所谓总线(Bus)，一般指通过时分复 用的方式，将信息以一个或多个源部件传送 到一个或多个目的部件的一组传输线。
单片微型计算机的组成原理
第四章 单片微型计算机的组成原理
本节内容：
微处理器、微型计算机和单片机的概念； 单片机的结构，指令的执行过程； MCS-51单片机的组成原理。
本节重点： MCS-51单片机的组成原理。
本节难点： MCS-51单片机的组成原理。
补充内容
1 0 1 1 0 0 0 0
AB Address
1 1 1 0 1 1 1 1 0 -34 进符
号 位
第0位 第6位
位号 位位
结论：当第6位与第7位同时不向前进位或同时向
前进位时，没有溢出，OV=0;当第6位与第7位只 有一个发生进位，则溢出发生，OV=1
乘法指令：无符号乘法MUL，当累加器A和寄存 器B的乘积超过255时， OV=1，否则OV=0。 除法指令：DIV，当除数为0时， OV=1，否则 OV=0。
（VI）P(PSW0)：奇偶标志。累加器中值为1的位 数的奇偶数。若为奇数则P=1，否则P =0。
（5）栈指针寄存器SP
堆栈是指在CPU外部存储器中一个按先进后出原 则组织的存储区域。
（1）是一个存储区域； （2）按照先进后出原则组织。 功用： 1）子程序调用和中断服务时CPU自动将当前PC
值压栈保存，返回时自动将PC值弹栈； 2）保护现场/恢复现场； 3）数据传输。
溢出与进位的区别： 进溢位 出表 则正示 主数要8相位用加二于进表制示加二法进是制否加产负法生数的进相正位减确与性借。位。
0 1 0 1 1 0 1 1 91 1 1 1 1 0 1 1 0 -10
＋）0 0 1 1 1 0 1 1 59 +） 1 1 1 0 1 0 0 0 -24
10010110 符
中的RS1、RS0来确定。
RS1 RS0
0
0
0
1
1
0
1
1
寄存器区
0区 1区 2区 3区
2 专用寄存器 （1）程序计数器PC （2）累加器A （3）B寄存器 （4）程序状态字
PSW7 PSW6 PSW5 PSW4 PSW3 PSW2 PSW1 PSW0
CY AC F0 RS1 RS0 OV ---- P
二、单片微型计算机结构
时钟
8位 CPU
4KB ROM
2X16位 定时计数器
128B RAM
可编程 I/O接口
单片微型机组成原理框图
单片机的性能特点：
（1）集成度高； （2）结构紧凑，可靠性好； （3）数据处理能力强、速度快； （4）功耗小、成本低。 由于具有以上优点，若配以适当的外围设备，
堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理
堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排
在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放
在RAM区的靠后的位置。 复位后 SP=07H，数据进栈时：首先SP+1指
向08H单元，第一个放进堆栈的数据将放进
08H单元，然后SP再自动增 1，仍指着栈
……
…寄…存器3区
R7 R0 0010H
寄存器2区 …R…7
R0
……
寄存器1区
R7 0002H
RO寄M存器0区程序存储RR器07 R0
0001H 0000H
DB
数据存储器
8051单片机
CB
一、寄存器
1 通用寄存器 共分4个区，每个区8个寄存器：R0R1R2...R7。 单片机每次只能选择一个区，由程序状态字
FFH
FEH
……
FFFH
E0H ……
A
D0H …… PSW
7FH
……
02H 1 1 0 0 0 0 1 1 002H
01H
001H
00H 1 0 0 0 1 0 1 1 000H
RAM
…… ……
ROM
DB 1 0 0 0 1 0 1 1 Data Bus
CB Control Bus
第一节 微型计算机的结构及指令执行 过程
(I) CY(PSW7)：进位标志。 1进1 0 0 0 1 1辅1助进位
＋）0位1 1 0 1 1 0 0 10 0 1 1 00 1 1
(II) AC(PSW6)：辅助进位标志。 加法或减法运算时，低4位向高四位数进 位或借位。
(III) F0(PSW5)：标志0。用户定义的一个 状态标志
(IV) RS0 RS1：寄存器选择控制位。 (V) OV(PSW2)：溢出标志。OV=1溢出
8051 CPU
64KB 中断 扩展控制器
可编程I/O
可编程 串行口
FFH FEH
…… E0H …… D0H ……
7FH
……
02Hห้องสมุดไป่ตู้01H 00H
RAM
FFFH
7F A 30 PSW2F
20 1F
18 00127H 00110H 0000FH
08 07
00
PC
AB
一般缓冲区
FFFFH
…位…寻址区
……
构成单片单板机，则功能更强，应用更广。 目前单片机发展很快，大有取代当年单板机
之势，成为计算机发展的一个重要方面。
三、指令执行过程
PC
程 序
地 址
内部数据总线
计 数
寄 存
器
器
运算器
累 加
AR 数
器
据
缓
冲
寄存器区
器
内部控制信号
存指 译令
DR
时钟及清零
码寄
外部地址总线
0000 74 0001 09 存 0002 40 储 0003 00 器 0004 XX
t1~t2 A
B
C
总线
t2~t3 A
B
C
总线
优点：(1)减少部件之间信息传送线数，提高整 机可靠性；(2)使得计算机扩充能力增强。
单板机：微型计算机采用大规模集成电路组 成，各组成部件可以方便地装配在一块印刷 电路板上，构成单板机。
由于单板机结构简单、体积小、携带方便、 抗干扰能力强、工作可靠、价格低廉、易于 扩充使用，因此在国防、科研、工业、医疗 卫生等许多方面得到了广泛应用。
外部数据总线 外部控制总线
（1）程序计数器PC（16位） （2）地址寄存器AR（16位） （3）数据缓冲器DR（8位） （4）指令寄存译码器 （5）寄存器区
执行指令过程：取指阶段；执行阶段。
第二节 MCS-51单片计算机组成原理
振荡器
4KB
128B
2*16位
及定时器 程序存储器 数据存储器 定时/记数器
一、微型计算机结构
五大部分：运算器，控制器，存储器，输入 输出装置。
微处理器：由运算器和控制器组成，是计 算机的核心，也称中央处理单元（CPU）。 常用的有Intel公司的8086系列，Zilog公司 的Z80、Z8000，Motorola公司的6800等。
总线： 所谓总线(Bus)，一般指通过时分复 用的方式，将信息以一个或多个源部件传送 到一个或多个目的部件的一组传输线。
单片微型计算机的组成原理
第四章 单片微型计算机的组成原理
本节内容：
微处理器、微型计算机和单片机的概念； 单片机的结构，指令的执行过程； MCS-51单片机的组成原理。
本节重点： MCS-51单片机的组成原理。
本节难点： MCS-51单片机的组成原理。
补充内容
1 0 1 1 0 0 0 0
AB Address
1 1 1 0 1 1 1 1 0 -34 进符
号 位
第0位 第6位
位号 位位
结论：当第6位与第7位同时不向前进位或同时向
前进位时，没有溢出，OV=0;当第6位与第7位只 有一个发生进位，则溢出发生，OV=1
乘法指令：无符号乘法MUL，当累加器A和寄存 器B的乘积超过255时， OV=1，否则OV=0。 除法指令：DIV，当除数为0时， OV=1，否则 OV=0。
（VI）P(PSW0)：奇偶标志。累加器中值为1的位 数的奇偶数。若为奇数则P=1，否则P =0。
（5）栈指针寄存器SP
堆栈是指在CPU外部存储器中一个按先进后出原 则组织的存储区域。
（1）是一个存储区域； （2）按照先进后出原则组织。 功用： 1）子程序调用和中断服务时CPU自动将当前PC
值压栈保存，返回时自动将PC值弹栈； 2）保护现场/恢复现场； 3）数据传输。
溢出与进位的区别： 进溢位 出表 则正示 主数要8相位用加二于进表制示加二法进是制否加产负法生数的进相正位减确与性借。位。
0 1 0 1 1 0 1 1 91 1 1 1 1 0 1 1 0 -10
＋）0 0 1 1 1 0 1 1 59 +） 1 1 1 0 1 0 0 0 -24
10010110 符
中的RS1、RS0来确定。
RS1 RS0
0
0
0
1
1
0
1
1
寄存器区
0区 1区 2区 3区
2 专用寄存器 （1）程序计数器PC （2）累加器A （3）B寄存器 （4）程序状态字
PSW7 PSW6 PSW5 PSW4 PSW3 PSW2 PSW1 PSW0
CY AC F0 RS1 RS0 OV ---- P
二、单片微型计算机结构
时钟
8位 CPU
4KB ROM
2X16位 定时计数器
128B RAM
可编程 I/O接口
单片微型机组成原理框图
单片机的性能特点：
（1）集成度高； （2）结构紧凑，可靠性好； （3）数据处理能力强、速度快； （4）功耗小、成本低。 由于具有以上优点，若配以适当的外围设备，
堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理
堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排
在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放
在RAM区的靠后的位置。 复位后 SP=07H，数据进栈时：首先SP+1指
向08H单元，第一个放进堆栈的数据将放进
08H单元，然后SP再自动增 1，仍指着栈
……
…寄…存器3区
R7 R0 0010H
寄存器2区 …R…7
R0
……
寄存器1区
R7 0002H
RO寄M存器0区程序存储RR器07 R0
0001H 0000H
DB
数据存储器
8051单片机
CB
一、寄存器
1 通用寄存器 共分4个区，每个区8个寄存器：R0R1R2...R7。 单片机每次只能选择一个区，由程序状态字