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1、MCS-51MCS-51单片机的结构单片机的结构与原理与原理第二章第二章第 节1第 节2第 节3第 节4MSC-51单片机的结构MSC-51的存储器结构单片机的复位、时钟、时序并行I/O口1.掌握MCS-51单片机的内部结构与外部引脚功能2.理解单片机存储器的组织结构及作用3.熟悉I/O器的基本工作原理和操作特点4.了解单片机的基本时序。本章目标本章目标第第 节节 2.1.12.1.1MSC-51MSC-51单片机单片机的的内部内部结构结构1 1SCM将通用微计算机基本功能部件集成在一块芯片上构成的一种专用微计算机系统SCM=CPU+程序存储器+数据存储器+定时器/计数器+内外中断+可编程I/
2、O+可编程全双工串行口+2.1.1 MCS-51单片机内部结构SCM=CPU+OSC+ROM+RAM+T/C+INT+BEC+I/O+UART MCS-51单片机的内部结构单片机的内部结构 BEC+I/O+UART80C51=(8位)CPU+4KBROM+256BRAM+(216)T/C+(48)I/O+1个UART+5个INT+2个64KB BEC87C52INTEL MCS-51系列单片机系列单片机一览表2.1.1 MCS-51单片机内部结构1、CPU（Central Processing Unit）CPU:控制器控制器+运算器运算器功能功能：产生控制信号，控制存储器、输入/输出端口的数据
3、传送、数据运算、逻辑运算等工作2.1.1 MCS-51单片机内部结构MCS-51 CPU控制器作用作用：指挥和控制各单元协调工作任任务：从ROM中取出指令译码执行指令。组成：成：由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、数据指针寄存器DPTR以及定时控制与条件逻辑电路2.1.1 MCS-51单片机内部结构51单片机cup的运算器作用：对数据进行算术运算和逻辑操作任务：计算缓存器内容结果暂存修改运行标志 组成：算术逻辑部件ALU、累加器ACC、PSW及运算调整电路；通用寄存器B、专用寄存器与位处理逻辑电路。2.1.1 MCS-51单片机内部结构（1）程序计数器（P Program C C
4、ounterPCPC）指向ROM存储单元的地址指针（引（引导程序运行）程序运行）Xxxx xxxxXxxx xxxxXxxx xxxxXxxx xxxxXxxx xxxxROM0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH16位寄存器可寻址范围216（=65536B=64KB）永远存放着下一条指令的首地址首地址具有自动加“1”功能顺序运行程序功能具有可被指令修改功能跳转运行程序功能复位时，PC初值=0 复位后程序从0开始运行PC指针00 002.1.1 MCS-51单片机内部结构（2）数据指针寄存器（Data Pointer DPTR）16位寄存器，可寻址范围216（64KB）可
5、拆为2个8位的独立寄存器DPL和DPH具有可被指令修改功能可变更数据地址DPLDPH 指向ROM或RAM存储单元的地址指针（引导数据传送）（引导数据传送）0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH 35H 77H F4H 94H 9EHDPTR指针 xxH xxHxxH xxH xxHROMRAM0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH2.1.1 MCS-51单片机内部结构（3）累加器（ACCUMULATERA或ACC）8位寄存器其值可由指令修改是最繁忙的寄存器 存放操作数或中间运算结果的寄存器A2.1.1 MCS-51单片机内部结构(4)算术逻辑部件AL
6、U：由加法器和其他逻辑电路组成，用于对数据进行逻辑算术运算或逻辑运算等功能，ALU的两个操作数一个由A通过暂存器2输入。另一个由暂存器1输入运算结果的状态传送给PSW2.1.1 MCS-51单片机内部结构（5）程序状态字寄存器（Program State WordPSW）8位寄存器各位都具有特殊含义状态值可由硬件形成或由指令修改存放程序运行过程中的各种状态信息的寄存器CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4P
7、SW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.02.1.1 MCS-51单片机内部结构CY（PSW.7）进位标志在进行加或减运算时，如果操作结果最高位有进位或借位时，CY由硬件硬件置“1”，否则清“0”。CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0用途用途：1、可根据CY
8、判断有判断有无进位或借位无进位或借位；2、可作为位操作中的位累位累加器加器用。1001 0011 +1111 0000 CY=1 1000 0011进位标志位CY举例举例2.1.1 MCS-51单片机内部结构 AC（PSW.6）辅助进位标志在进行加加或或减运算减运算时，如果操作结果的低四位数向高四位产生进位或借位时，将由硬件置“1”，否则清“0”。0100 1111 +1010 0001 AC=1 1111 0000半进位举例举例用途用途：1、根据AC判断加减运算时有无半进位或半借位；2、在BCD码调整运算码调整运算中要用到AC标志CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OV
9、F1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.02.1.1 MCS-51单片机内部结构F0（PSW.5）和 F1（PSW.1）用户标志位用途:可做为用户指定的状态标志用户指定的状态标志CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7P
10、SW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.02.1.1 MCS-51单片机内部结构RS1（PSW.4）和RS0（PSW.3）工作寄存器组指针用途用途：用于指定指定CPU的当前工作寄存器组的当前工作寄存器组CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1
11、PSW.1PSW.0PSW.02.1.1 MCS-51单片机内部结构OV（PSW.2）溢出标志在有符号数加减运算有符号数加减运算或无符号数乘除运算无符号数乘除运算中若有异常结果，OV硬件置1，否则硬件清0。用途用途：判断运算的结果是否正确判断运算的结果是否正确，正确=0；出错=1CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.
12、0PSW.02.1.1 MCS-51单片机内部结构OV=C6Y C7Y=1 0=1 01010100 （+84）+01101001（+105）CY=0 10111101（-67）D6有进位D7无进位101111011100001011000011正数的补码是它本身，负数的补码是除符号位外每位求反，然后末尾加1 11111011 （-5）+11110000 （-16）CY=1 11101011（-21）D7有进位 D6有进位OV=C6Y C7Y=1 1=0111010111001010010010101运算出错运算正确举例举例2.1.1 MCS-51单片机内部结构P（PSW.0）奇偶标志位该位始
13、终跟踪累加器A中含“1”个数的奇偶性如果A中有奇数个“1”，则P置“1”，否则置“0”举例举例 若A=1001 1111，则P=0 若A=1100 0001，则P=1用途用途：串行通讯中的数据校验，判断是否存在传输错误判断是否存在传输错误。CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.02.1.1 MCS-51单片机内部结构 MCS-51单片机包含了1个8位CPU、4KBROM、256BRAM、2个16位T/C+4个I/O+1个UART+5个中断以及 2个64KB BEC ，其中CUP由运算器和控制器组成，主要由DPTR、PC、ACC、PSW等寄存器构成本本节总结节总结2.1.1 MCS-51单片机内部结构再见再见