【正文】 8051芯片 按功能結(jié)構(gòu) CPU 控制器 程序計數(shù)器 PC 數(shù)據(jù)指針寄存器 DPTR 運算器 累加器 A 寄存器 B 程序狀態(tài)寄存器 PSW 存儲器 數(shù)據(jù)存儲器 RAM 程序存儲器 ROM 定時／計數(shù)器： 2個 16位定時器 T0， T1 I/O接口 : P0、 P P P3四個 8位口 一個全雙工串行口 5個中斷源 單片機 CPU = 控制器 + 運算器 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 作用： 統(tǒng)一指揮和控制計算機協(xié)調(diào)工作 控制器 （ 1）程序計數(shù)器（ Program Counter—— PC） —— 指令地址寄存器，永遠存放著下一條指令的地址， PC的變化規(guī)律決定著程序的流程 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 （ 2）數(shù)據(jù)指針寄存器 （ Data Pointer —— DPTR） 16位字長 ，可尋址范圍 216(64KB) 用于表示 存儲器數(shù)據(jù)地址 的指針 可拆為 2個 8位的獨立寄存器 DPL和 DPH … … 0000H 0001H 0002H 0003H 0004H FFFFH 35H 77H F4H 94H 9EH DPTR指針 … … xxH xxH xxH xxH xxH ROM RAM DPL DPH 0000H 0001H 0002H 0003H 0004H FFFFH 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 運算器 作用： 對數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算和邏輯操作 功能： (1)對暫存器中的數(shù)據(jù)進行運算 (2)結(jié)果保存在 ACC中 (3)運行狀態(tài)反映在 PSW中 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 （ 1） 累加器 （ Accumulater——A） 累加器 A是一個 8位寄存器 ， 用來存放操作數(shù)或中間運算結(jié)果； 它是 CPU中使用最頻繁的寄存器 。 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 位 位 位 位 位 位 位（ 2）程序狀態(tài)字寄存器 （ Program State Word——PSW） PSW是一個 8位的專用寄存器 ， 用于存放程序運行過程中的各種狀態(tài)信息 。 PSW中的各位信息通常是在指令執(zhí)行過程中自動形成的 ，但也可以由傳送指令加以改變 。 PSW各位的定義： 按位置定義的名稱 按功能定義的名稱 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 位 位 位 位 位 位 位（ 2）程序狀態(tài)字寄存器 （ Program State Word——PSW） PSW是一個 8位的專用寄存器 ， 用于存放程序運行過程中的各種狀態(tài)信息 。 PSW中的各位信息通常是在指令執(zhí)行過程中自動形成的 ，但也可以由傳送指令加以改變 。 PSW各位的定義： 按位置定義的名稱 按功能定義的名稱 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 CY（ ） 進位標(biāo)志 在進行 加或減運算 時，如果操作結(jié)果最高位有進位或借位時， CY由硬件置“ 1”，否則清“ 0”。 10010011 + 11110000 ———————— CY= 1 10000011 進位標(biāo)志位 CY CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 位 位 位 位 位 位 位用途 ： 根據(jù) CY判斷加減運算時有無進位或借位； 在位操作中 CY可作為位累加器用。 舉例 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 AC（ ） 輔助進位標(biāo)志 在進行 加或減運算 時，如果操作結(jié)果的低四位數(shù)向高四位產(chǎn)生進位或借位時，將由硬件置“ 1”，否則清“ 0”。 01001111 + 10100001 ———————— AC=1 11110000 半進位 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 位 位 位 位 位 位 位舉例 用途 ： 根據(jù) AC判斷加減運算時有無半進位或半借位； 在 BCD碼調(diào)整運算中要用到 AC標(biāo)志 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 F0（ ） 和 F1（ ） 用戶標(biāo)志位 可作為用戶自行定義的一個狀態(tài)標(biāo)記 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 位 位 位 位 位 位 位第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 RS1和 RS0（ ） 工作寄存器組指針 用于選擇 CPU當(dāng)前工作寄存器組 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 位 位 位 位 位 位 位第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 OV（ ） 溢出標(biāo)志 在有符號數(shù)運算或乘除運算中若有異常結(jié)果， OV置 1，否則清 0。 根據(jù)運算過程中的 D6和 D7位的變化由硬件自動形成 OV值 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 位 位 位 位 位 位 位用途 ：判斷有符號數(shù)運算或乘除運算的結(jié)果是否正常。 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 P（ ） 奇偶標(biāo)志位 該位始終跟蹤累加器 A中含“ 1”個數(shù)的奇偶性 如果 A中有奇數(shù)個“ 1”，則 P置“ 1”，否則置“ 0” 舉例 若 A=10011111，則 P=0 若 A=11000001，則 P=1 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 位 位 位 位 位 位 位 位用途 ：用于串行通訊中的數(shù)據(jù)校驗，判斷是否存在傳輸錯誤。 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 MCS51單片機結(jié)構(gòu) MCS51的存儲器結(jié)構(gòu) 、時鐘與時序 3. CPU時序 I/O口 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 復(fù)位 ——使單片機恢復(fù)原始默認狀態(tài)的操作。 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 MCS51單片機結(jié)構(gòu) MCS51的存儲器結(jié)構(gòu) 、時鐘與時序 3. CPU時序 I/O口 時序是計算機指令執(zhí)行時各種微操作 在時間上的順序 關(guān)系，其作用是保證 CPU中各種微操作有序運行。 （ 1）時序的概念 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 時序定時單位共有 4個參數(shù)： 拍（振蕩周期、時鐘周期） P、狀態(tài)周期 S、機器周期、指令周期 ? 一個狀態(tài)（ S）包含 2個拍（ P） 。 ? 一個機器周期由 6個 S或 12個 P組成； ? 一個指令周期約為 1～ 4個機器周期。 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 例：外接晶振為 12MHz時， MCS51單片機的四種時序周期的具體值為： 更正 ： 振蕩周期 = 1/12 us 狀態(tài)周期 = 1/6 us 機器周期 = 1 us 指令周期 = 1～ 4 us 振蕩周期 = 1/24 us 狀態(tài)周期 = 1/12 us 機器周期 = 1 us 指令周期 = 1～ 4 us 振蕩周期是機器周期的 1/12 正 誤 （正） 機器周期是振蕩周期的 1/12 （誤） 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 MCS51單片機結(jié)構(gòu) MCS51的存儲器結(jié)構(gòu) 、時鐘與時序 3. CPU時序 I/O口 CPU微操作必須在統(tǒng)一的時鐘控制下才能正確進行。 內(nèi)部時鐘方式 微調(diào)電容 : C C2≈ 30pF 晶振：石英晶體封裝 MCS51時振蕩頻率為 6～ 12MHZ。 AL E時鐘S1 S4 S6S5S3S2讀操作碼 讀操作碼(無效)(a ) 1字節(jié)1周期指令讀下一指令S1 S4 S6S5S3S2讀操作碼 讀第二字節(jié)(b ) 2字節(jié)1周期指令讀下一指令S1 S4 S6S5S3S2讀操作碼 讀操作碼(無效)(c ) 1字節(jié)2周期指令讀下一指令S1 S4 S6S5S3S2外部時鐘方式 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 P1口的結(jié)構(gòu)組成 = 1個鎖存器 + 1個場效應(yīng)管驅(qū)動器 V + 2個三態(tài)門緩沖器 讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳鎖存器QDQVCC內(nèi)部上拉電阻V 2 1 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 P1口具有輸出、讀引腳、讀鎖存器三種工作方式。 讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳鎖存器QDQVCC內(nèi)部上拉電阻輸出時 ： D端 =1→/Q=0→V截止 →=1 D端 =0→/Q=1→V導(dǎo)通 →=0 讀引腳時 ： →讀引腳三態(tài)門 1→內(nèi)部總線 讀鎖存器 ： Q端 →讀鎖存器三態(tài)門 2→內(nèi)部總線 V 2 1 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 V的狀態(tài)會影響 ： 如 V導(dǎo)通 → ≡0（鉗位） → 讀引腳可能出錯 為正確讀出 ， 需要讀引腳前應(yīng)先使 T截止 令 D=1→/Q=0→V截止 →讀 →不會出錯 可見， P1口作為輸入口時是有條件的（應(yīng)先寫 1），而輸出時無條件，因此，稱 P1口為準(zhǔn)雙向口。 讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳鎖存器QDQVCC內(nèi)部上拉電阻V 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 第 2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理 MCS51單片機結(jié)構(gòu) MCS51的存儲器結(jié)構(gòu) 單片機的復(fù)位、時鐘與時序 并行 I/O口 P1口 P3口 P0口 P2口 P3口的結(jié)構(gòu)組成 = 1個鎖存器 + 2個三態(tài)緩沖器 + 1個第二功能控制單元 + 1個輸出驅(qū)動單元 鎖存器QDQ讀