【正文】 電氣工程學(xué)院 第 2章 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)擴(kuò)展 電氣工程學(xué)院 硬件 微型機(jī)系統(tǒng) 外圍設(shè)備 過程控制 I/O通道 A/D,D/A轉(zhuǎn)換器 開關(guān)量等 外部設(shè)備 鍵盤 、 鼠標(biāo)等輸入設(shè)備 顯示器 、 打印機(jī)等輸出設(shè)備 軟驅(qū) 、 硬盤及磁帶等外存儲(chǔ)器 主 機(jī) 輸入輸出 (I/O)接口電路 微處理器 (CPU) 運(yùn)算器 (算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ALU) 控制器 (控制單元 CU) 寄存器陣列 (RA) 內(nèi)存儲(chǔ)器 RAM, ROM, EPROM EEPROM等 系統(tǒng)軟件 軟件 用戶 （ 應(yīng)用 ） 軟件 基本組成部件 電氣工程學(xué)院 運(yùn)算器 運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元（ Arithmetricamp。Logical Unit）和寄存器組成。 數(shù)學(xué)運(yùn)算：加、減、乘、除等 邏輯運(yùn)算：與、或、非等 控制器 控制器由程序計(jì)數(shù)器、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器等組成。 控制器的主要功能有： a 從存儲(chǔ)器中取出一條指令，并指出下一條指令在存儲(chǔ)器中的位置 b 對(duì)以二進(jìn)制格式存儲(chǔ)的指令代碼翻譯，根據(jù)指令的內(nèi)容來產(chǎn)生相應(yīng)操作信號(hào)。 c 指揮并控制 CPU、存儲(chǔ)器和輸入 /輸出設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流動(dòng) 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ) CPU運(yùn)行的指令代碼（不可變），以及數(shù)據(jù)變量（可變） 核心部件基本解釋 電氣工程學(xué)院 衡量計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo) 運(yùn)算字長 ： 8位、 16位、 32位、 64位 存儲(chǔ)量： 64K、 128K、 256K、 512K、 1M 指令執(zhí)行速度 外部設(shè)備配置 電磁兼容性和性價(jià)比 性能指標(biāo) 電氣工程學(xué)院 數(shù)據(jù)傳遞方式 ? 主要有兩種方式：并行數(shù)據(jù)傳遞和串行數(shù)據(jù)傳遞 ? 串行數(shù)據(jù)傳遞的特點(diǎn)：硬件結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)據(jù)傳遞速度慢 ? 并行數(shù)據(jù)傳遞的特點(diǎn)：硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，數(shù)據(jù)傳遞速度快 單片機(jī) 存儲(chǔ)器D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0串行數(shù)據(jù)傳遞方式單片機(jī) 存儲(chǔ)器D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0并行數(shù)據(jù)傳遞方式單片機(jī)系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu) 1 電氣工程學(xué)院 CP U存儲(chǔ)器 1存儲(chǔ)器 2存儲(chǔ)器 3888CPU 存儲(chǔ)器 1 存儲(chǔ)器 2 存儲(chǔ)器 38 8 8CPU存儲(chǔ)器 1 存儲(chǔ)器 2 存儲(chǔ)器 N8地址譯碼器M單片機(jī)系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu) 2 電氣工程學(xué)院 ? 完整的 CPU體系結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)總線（ DB）、地址總線（ AB）、控制總線（ CB） CPU存儲(chǔ)器 1存儲(chǔ)器 2存儲(chǔ)器 N存儲(chǔ)器 3DBCBAB單片機(jī)系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu) 3 電氣工程學(xué)院 51系列單片機(jī) CPU結(jié)構(gòu) （ 1）運(yùn)算器：算術(shù)邏輯單元 ALU （ 2）控制器：定時(shí)控制邏輯、指令寄存器 IR、指令譯碼器 ID 時(shí)序部件 (時(shí)鐘、脈沖分配器 )、微操作控制部件 （ 3）專用寄存器組：程序計(jì)數(shù)器 (PC)、累加器 (A)、通用寄存器 (B)、 程序狀態(tài)字 (PSW)、堆棧指針 (SP)、數(shù)據(jù)指針 (DPTR) 電氣工程學(xué)院 51系列單片機(jī)分類 ROM型 無 ROM型 EPROM型 片內(nèi) ROM 片內(nèi) RAM 16位定時(shí)器 制造工藝 8051 8031 8751 4KB 128B 2 HMOS 8051AH 8031AH 8751H 4KB 128B 2 HMOS 8052AH 8032AH 8752BH 4KB 256B 2 HMOS 80C51BH 80C31BH 87C51 4KB 128B 2 CHMOS 電氣工程學(xué)院 51系列單片機(jī) CPU結(jié)構(gòu) 專用寄存器組 ???????????BDP T RSPP S WAC CPC通用寄存器數(shù)據(jù)指針堆棧指針程序狀態(tài)字累加器程序計(jì)數(shù)器專用寄存器組電氣工程學(xué)院 51系列單片機(jī) CPU結(jié)構(gòu) 程序計(jì)數(shù)器 PC 1 程序計(jì)數(shù)器 PC(program counter)是一個(gè)二進(jìn)制 16位的程序地址寄存器，專門用來存放下一條需要執(zhí)行指令的地址（通常處于程序存儲(chǔ)器中），能自動(dòng)加 1。 工作過程： CPU執(zhí)行指令時(shí)，先是根據(jù)程序計(jì)數(shù)器 PC中的地址從存儲(chǔ)器中取出當(dāng)前需要執(zhí)行的指令碼，并把它送給控制器分析執(zhí)行，隨后程序計(jì)數(shù)器 PC中的地址自動(dòng)加 1，以便為CPU取下一個(gè)需要執(zhí)行的指令碼作準(zhǔn)備。 正常情況下程序會(huì)按指令代碼在存儲(chǔ)器的存放順序執(zhí)行，當(dāng)程序代碼修改ＰＣ指針中的內(nèi)容，程序會(huì)發(fā)生跳轉(zhuǎn)。（跳轉(zhuǎn)指令和條件判斷指令等） 電氣工程學(xué)院 8051的程序計(jì)數(shù)器 PC由 16位寄存器構(gòu)成，故它的編碼范圍為 0000H~FFFFH，共 64K。也就是說， 8051對(duì)程序存儲(chǔ)器的尋址范圍為 64KB。 上電復(fù)位后 PC的值為 0000H，所以程序的第一條被執(zhí)行的指令在程序存儲(chǔ)器的存放位置為0000H。 一般情況下在 0000H開始的存儲(chǔ)器位置上存放一條跳轉(zhuǎn)指令，指向程序的首行代碼，首行代碼要放在 0030H之后，因?yàn)閺?003H~0030H之間的存儲(chǔ)器空間被中斷向量占用。 開 始O R G 0 0 0 0 HL J M P 0 0 3 0 HO R G 0 0 3 0 H程 序 代 碼開 始0 0 0 3 H ~ 0 0 3 0 H之 間 的 程 序 存儲(chǔ) 器 的 空 間 被中 斷 向 量 占 用51系列單片機(jī) CPU結(jié)構(gòu) 程序計(jì)數(shù)器 PC 2 電氣工程學(xué)院 累加器是一個(gè)具有特殊用途的二進(jìn)制 8位寄存器，專門用來存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。在 CPU執(zhí)行某種運(yùn)算前，兩個(gè)操作數(shù)中的一個(gè)通常應(yīng)放在累加器 A中，運(yùn)算完成后累加器 A中便可得到運(yùn)算結(jié)果。 MOV A, 03H。 ADD A, 05H。 51系列單片機(jī) CPU結(jié)構(gòu) 累加器 ACC 電氣工程學(xué)院 通用寄存器 B是專門為乘法和除法設(shè)置的寄存器，也是一個(gè)二進(jìn)制 8位寄存器，由8個(gè)觸發(fā)器組成。該寄存器在乘法或除法前，用來存放乘數(shù)或除數(shù)，在乘法或除法完成后用于存放乘積的高 8位或除法的余數(shù)。 MOV A, 05H。 MOV B, 03H。