单片机开发技术--第2章.ppt
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第2章51系列单片机系统结构第第22章章5151系列单片机系统结构系列单片机系统结构2.1总体结构总体结构2.2存储器组织存储器组织2.3时钟、时钟电路、时钟、时钟电路、CPU定时定时2.4复位和复位电路复位和复位电路2.5中断系统中断系统第2章51系列单片机系统结构图2.1MCS-51单片机结构简图2.12.1总体结构总体结构2.1.1512.1.151系列单片机的内部结构系列单片机的内部结构第2章51系列单片机系统结构图图2.251系列单片机内部结构框图系列单片机内部结构框图第2章51系列单片机系统结构单片机的引脚及其功能单片机的引脚及其功能图图2.3MCS-51单片机引脚及总线结构单片机引脚及总线结构第2章51系列单片机系统结构1.主电源引脚Vcc和VssVCC(40脚):
接+5V电源正端;VSS(20脚):
接+5V地端。
2.外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1(19脚):
输入端。
XTAL2(18脚):
输出端。
第2章51系列单片机系统结构
(2)(30脚);当访问外部存储器时,ALE(允许地址锁存8位地址。
(3)(29脚);(片外信号)以每机器周期两次的信号输出,用于锁存出现在P0口的低程序存储器读选通信号输出端,低电平有效。
(4)(31脚):
为访问外部程序存储器控制信号,低电平有效。
3.控制信号或与其它电源复用引脚
(1)RST/VPD(9脚):
RST即为RESET,VPD为备用电源,所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。
第2章51系列单片机系统结构4.输入/输出(I/O)引脚
(1)P0口(39脚32脚):
P0.0P0.7统称为P0口
(2)P1口(1脚8脚):
P1.0P1.7统称为P1口,可作为准双向I/O接口使用。
(3)P2口(21脚28脚):
P2.0P2.7统称为P2口,一般可作为准双向I/O接口。
(4)P3口(10脚17脚):
P3.0P3.7统称为P3口。
第2章51系列单片机系统结构2.22.2存储器组织存储器组织图2.4MCS-51单片机的存储器结构第2章51系列单片机系统结构8051:
内部:
内部ROM的地址为的地址为0000H0FFFH,共共4KB;外部地址为外部地址为0000HFFFFH,共共64KB。
8751:
内部有内部有4KB的的EPROM;8031:
内部无内部无ROM,必须外接必须外接EPROM等等。
2.2.1程序存储器程序存储器ROM中系统占用的单元:
中系统占用的单元:
0000H是系统的启动地址(入口地址是系统的启动地址(入口地址/复位地址)复位地址)5种中断源的中断服务入口地址:
种中断源的中断服务入口地址:
0003H、000BH、000BH、001BH和和0023H第2章51系列单片机系统结构片内片内RAM为为128字节字节,地址范围为地址范围为00H7FH;2.2.2内部内部RAM数据存储器数据存储器分为三大部分分为三大部分:
00H1FH:
通用工作寄存器区通用工作寄存器区,共,共32个单元;个单元;20H2FH:
位寻址区,位寻址区,共共16个单元;个单元;30H7FH:
数据缓冲区,数据缓冲区,共共80个单元。
个单元。
51系列的片内系列的片内RAM第2章51系列单片机系统结构通用工作寄存器区通用工作寄存器区:
00H1FH,共,共32个单元;个单元;分分成成4个个通通用用工工作作寄寄存存器器区区。
每每一一个个区区有有8个个通通用用寄寄存存器器R0R7。
寄寄存存器器和和RAM地地址址对对应关系如表应关系如表2.2。
第2章51系列单片机系统结构表2.2寄存器与RAM地址对照表第2章51系列单片机系统结构位寻址区位寻址区:
20H2FH,共,共16个单元;个单元;每每一一个个单单元元有有8位位,共共168=128位位。
位位地地址重新编为址重新编为00H7FH。
RAM中中各各存存储储单单元元与与位位地地址址的的对对应应关关系系如如表表2.3所示。
所示。
注意单元地址(字节地址)与位地址的区别。
注意单元地址(字节地址)与位地址的区别。
第2章51系列单片机系统结构表2.3RAM中的位寻址区地址表第2章51系列单片机系统结构52系列的数据缓冲区增加系列的数据缓冲区增加128B;30H0FFH,共,共208个单元;个单元;数据缓冲区(数据缓冲区(51系列)系列):
30H7FH,共,共80个单元;个单元;每每一一个个单单元元都都只只能能按按字字节节方方式式操操作作,进进行行数据的存取。
操作时直接给出字节地址即可。
数据的存取。
操作时直接给出字节地址即可。
第2章51系列单片机系统结构80HFFH,共共128个个字字节节单单元元;但但未未完完全全占占用用,51系系列列只只离离散散分分布布了了21个个字字节节,对对应应21个个8位的位的SFR。
89C52增加增加6个与定时器个与定时器T2对应的对应的SFR;2.2.3特殊功能寄存器区(特殊功能寄存器区(SFR区)区):
第2章51系列单片机系统结构SFR按功能可分成按功能可分成5个部分:
个部分:
CPU:
Acc、B、PSW、SP、DPTR并行并行I/O口口:
P0、P1、P2、P3中断系统中断系统:
IE、IP定时器定时器/计数器计数器:
TCON、TMOD、T0、T1串行串行I/O口口:
SCON、SBUF、PCON第2章51系列单片机系统结构注意:
注意:
5151系系列列单单片片机机的的片片内内RAMRAM只只有有128128个个字字节节。
5252系系列列单单片片机机的的片片内内RAMRAM有有256256个个字字节节。
SFRSFR的的地地址址分分配配采采用用的的是是与与片片内内RAMRAM的的地地址址统统一一编编码码的的方方式式。
SFRSFR虽虽然然采采用用了了片片内内RAMRAM的的地地址址,但但实实质质上上并并不不属属于于片片内内RAMRAM的的存存储储空空间间,而而是是功功能能相相对对独独立的一个部分。
立的一个部分。
各各SFR与与RAM中各存储单元地址的对应关系中各存储单元地址的对应关系如表如表2.3所示。
所示。
第2章51系列单片机系统结构表表2.3SFR特殊功能寄存器地址表特殊功能寄存器地址表第2章51系列单片机系统结构续表续表2.3SFR特殊功能寄存器地址表特殊功能寄存器地址表第2章51系列单片机系统结构续表续表2.4SFR特殊功能寄存器地址表特殊功能寄存器地址表第2章51系列单片机系统结构SFRSFR中的可寻址位中的可寻址位:
在在5151系系列列单单片片机机的的SFRSFR中中有有1111个个是是可可以以位位寻寻址址的的,每每个个SFRSFR有有88位位,共共有有8888个个位位地地址址,其其中中有有55位未定义,不能使用。
位未定义,不能使用。
特征:
字节地址能被特征:
字节地址能被88整除的整除的SFRSFR都能进行位寻址。
都能进行位寻址。
第2章51系列单片机系统结构2.2.42.2.4单片机的单片机的位地址空间:
位地址空间:
5151系列单片机的系列单片机的位地址空间位地址空间由两部分组成:
由两部分组成:
片内片内RAM的的20H2FH单元单元SFR中的中的可寻址位可寻址位CPU既能对其进行字节寻址,也能按既能对其进行字节寻址,也能按位进行操作位进行操作第2章51系列单片机系统结构位位地址的表示方法:
地址的表示方法:
(1)直接用位地址码表示)直接用位地址码表示00HFFH;
(2)采用采用单元号单元号.位号位号表示,如表示,如2CH.2,24H.5;(3)对)对SFR表示为表示为寄存器名寄存器名.位号位号,如,如PSW.2,ACC.5;(4)用)用伪指令伪指令定义。
(定义。
(BIT指令)指令)第2章51系列单片机系统结构2.2.5外部外部RAM和和I/O口口外外部部数数据据存存储储器器一一般般由由静静态态RAM构构成成,其其容容量量大大小小由由用用户户根根据据需需要要而而定定,最最大大可可扩扩展展到到64KB,地地址址是是0000H0FFFFH。
CPU通通过过MOVX指指令令访访问问外外部部数数据据存存储储器器,用用间间接接寻寻址址方方式式,R0、R1和和DPTR都都可可作作间间接接寄寄存存器器。
注注意意,外外部部RAM和和扩扩展展的的I/O接接口口是是统统一一编编址址的的,所所有有的的外外扩扩I/O口都要占用口都要占用64KB中的地址单元。
中的地址单元。
第2章51系列单片机系统结构2.3时钟、时钟电路、时钟、时钟电路、CPUCPU定时定时2.3.12.3.1中央处理器中央处理器CPUCPUCPU是单片机的核心部件,它由运算器是单片机的核心部件,它由运算器和控制器组成。
和控制器组成。
CPU控制数据的处理和整个单片机系统控制数据的处理和整个单片机系统的操作。
的操作。
第2章51系列单片机系统结构1.运算器运算器1.算术逻辑单元算术逻辑单元ALU2.2.累加器累加器ACC(Accumulator)3.3.寄存器寄存器B4.程序状态字程序状态字PSW(ProgrameStateWord)5.暂存器暂存器TMP功能:
完成数据的算术逻辑运算(特别是功能:
完成数据的算术逻辑运算(特别是、运算)、运算)、位变量处理以及数据传送操作等位变量处理以及数据传送操作等第2章51系列单片机系统结构功能:
发出操作时序、对指令译码,发出控制信号,功能:
发出操作时序、对指令译码,发出控制信号,是单片机的控制核心是单片机的控制核心2.控制器控制器1.程序指针程序指针PC2.2.指令寄存器、指令译码器指令寄存器、指令译码器3.3.地址指针地址指针DPTR4.控制信号发生器控制信号发生器5.定时控制逻辑定时控制逻辑第2章51系列单片机系统结构程序计数器程序计数器PC(ProgramCounter)PC用于存放CPU下一条要执行的指令地址,是一个16位的专用寄存器,可寻址范围是0000H0FFFFH共64KB。
程序中的每条指令存放在ROM区的某一单元,并都有自己的存放地址。
CPU要执行哪条指令时,就把该条指令所在的单元的地址送上地址总线。
在顺序执行程序中,当PC的内容被送到地址总线后,会自动加1,即(PC)(PC)+1,又指向CPU下一条要执行的指令地址。
第2章51系列单片机系统结构指令寄存器和指令译码器指令寄存器和指令译码器指令寄存器中存放指令代码。
CPU执行指令时,由程序存储器中读取的指令代码送入指令存储器,经译码器译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号,完成指令所指定的操作。
第2章51系列单片机系统结构堆栈指针堆栈指针SP(StackPointer)堆栈操作是在内存RAM区专门开辟出来的按照“先进后出”原则进行数据存取的一种工作方式,主要用于子程序调用及返回和中断处理断点的保护及返回,它在完成子程序嵌套和多重中断处理中是必不可少的。
为保证逐级正确返回,进入栈区的“断点”数据应遵循“先进后出”的原则。
SP用来指示堆栈所处的位置,在进行操作之前,先用指令给SP赋值,以规定栈区在RAM区的起始地址(栈底层)。
当数据推入栈区后,SP的值也自动随之变化。
MCS-51系统复位后,SP初始化为07H。
第2章51系列单片机系统结构数据指针寄存器数据指针寄存器DPTR数据指针DPTR是一个16位的专用寄存器,其高位字节寄存器用DPH表示,低位字节寄存器用DPL表示。
既可作为一个16位寄存器DPTR来处理,也可作为两个独立的8
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- 单片机 开发 技术