MCS-51单片机的结构与原理.ppt

第1章MCS-51单片机的结构与原理主要内容:典型单片机(MCS-51,MSP430,EM78,PIC,Motorola,AVR)的性能,MCS-51内部结构、特点、工作方式、时序和最小应用系统。为学生后续学****单片机应用系统设计、利用单片机解决工程实际问题打下坚实的基础。重点在于基本概念、组成原理、特点及MCS-51的最小应用系统,难点在于时序。典型单片机有MCS-51、MSP430、EM78、PIC、Motorola、AVR等。MCS-51为主流产品,。MSP430为低功耗产品,功能较强,。EM78为低功耗产品,价格较低,。PIC为低电压、低功耗、大电流LCD驱动、低价格产品,。Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一,品种全、选择余地大、新产品多。其特点是噪声低,抗干扰能力强,比较适合于工控领域及恶劣的环境。。AVR为高速、低功耗产品,支持ISP、IAP,I/O口驱动能力较强。。-51单片机硬件结构及引脚MCS-51系列单片机都是以Intel公司最早的典型产品8051为核心,增加了一定的功能部件后构成的,因此,本章以8051为主介绍MCS-51系列单片机。-51单片机的内部结构MCS-51单片机的组成:CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器)、I/O口(串口、并口)、内部总线和中断系统等。组成框图如下:内部结构如下:组成:运算器、控制器。8051的CPU包含以下功能部件:(1)8位CPU。(2)布尔代数处理器,具有位寻址能力。(3)128B内部RAM数据存储器,21个专用寄存器。(4)4KB内部掩膜ROM程序存储器。(5)2个16位可编程定时器/计数器。(6)32个(4×8位)双向可独立寻址的I/O口。(7)1个全双工UART(异步串行通信口)。(8)5个中断源、两级中断优先级的中断控制器。(9)时钟电路,~12MHz的时钟频率。(10)外部程序/数据存储器寻址空间均为64KB。(11)111条指令,大部分为单字节指令。(12)单一+5V电源供电,双列直插40引脚DIP封装。(CPU)(1)运算器组成:8位算术逻辑运算单元ALU(ArithmeticLogicUnit)、8位累加器A(Accumulator)、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW(ProgramStatusWord)、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等。功能:完成算术运算和逻辑运算。(2)控制器组成:程序计数器PC(ProgramCounter)、指令寄存器IR(InstructionRegister)、指令译码器ID(InstructionDecoder)、堆栈指针SP、数据指针DPTR、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路。功能:CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出,存放在IR中,ID对IR中的指令码进行译码,定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时,以产生执行本条指令所需的全部信号。MCS--51的存储器可分为程序存储器和数据存储器,又有片内和片外之分。(1)程序存储器一般将只读存储器(ROM)用做程序存储器。可寻址空间为64KB,用于存放用户程序、数据和表格等信息。MCS-51单片机按程序存储器可分为内部无ROM型(如8031)和内部有ROM型(如8051)两种,连接时引脚有区别。程序存储器结构如右图所示:(2)数据存储器一般将随机存储器(RAM)用做数据存储器。可寻址空间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部分。片外RAM:最大范围:0000H~FFFFH,64KB;用指令MOVX访问。片内RAM:最大范围:00H~FFH,256B;用指令MOV访问。又分为两部分:低128B(00~7FH)为真正的RAM区,高128B(80~FFH)为特殊功能寄存器(SFR)区。如右图所示。内部RAM的20H~2FH单元为位寻址区,既可作为一般单元用字节寻址,也可对它们的位进行寻址。位地址为00H~7FH。CPU能直接寻址这些位(称MCS-51具有布尔处理功能),位地址分配如右表所示。