【正文】 儲器結構 2 .程序存儲器 3. 數據存儲器 、時鐘與時序 I/O口 第 2章 單片機結構及原理 MCS51系列單片機存儲器配置如圖 ： 共有四個物理存儲空間，或三個邏輯存儲空間。 任一時刻 CPU只能選用一組工作寄存器為當前工作寄存器組。 ① 30H 第 2章 單片機結構及原理 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 PPSW7 PSW6 PSW5 PSW4 PSW3 PSW2 PSW1 PSW0位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0位 位 位 位 位 位 位 位注意： CPU復位后 RS1和 RS0默認值為 0，即默認第 0組為當前工作寄存器組。 ② 30H 第 2章 單片機結構及原理 ③ 區(qū)共有 80個字節(jié)單元（ 30H～ 7FH），是用戶 RAM區(qū)，但只能按字節(jié)進行數據存取操作。 第 2章 單片機結構及原理 （ 2） 高 128字節(jié) RAM區(qū) 在 80H～ FFH的高 128字節(jié) RAM區(qū)中，離散地分布有 21個特殊功能寄存器（ Spetial Function Register)，又稱為特殊功能寄存器區(qū)。 第 2章 單片機結構及原理 字節(jié)地址末位是 0或 8的 SFR，都具有位地址。 第 2章 單片機結構及原理 41 8051的內部結構 8051芯片 按功能結構 CPU 控制器 程序計數器 PC 數據指針寄存器 DPTR 運算器 累加器 A 寄存器 B 程序狀態(tài)寄存器 PSW 存儲器 數據存儲器 RAM 程序存儲器 ROM 定時／計數器： 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 單片機結構及原理 作用： 統(tǒng)一指揮和控制計算機協(xié)調工作 控制器 （ 1）程序計數器（ 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 單片機結構及原理 （ 2）數據指針寄存器 （ Data Pointer —— DPTR） 16位字長 ，可尋址范圍 216(64KB) 用于表示 存儲器數據地址 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 單片機結構及原理 運算器 作用： 對數據進行算術運算和邏輯操作 功能： (1)對暫存器中的數據進行運算 (2)結果保存在 ACC中 (3)運行狀態(tài)反映在 PSW中 第 2章 單片機結構及原理 （ 1） 累加器 （ Accumulater——A） 累加器 A是一個 8位寄存器 ， 用來存放操作數或中間運算結果； 它是 CPU中使用最頻繁的寄存器 。 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 。 10010011 + 11110000 ———————— CY= 1 10000011 進位標志位 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 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。 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 AC判斷加減運算時有無半進位或半借位； 在 BCD碼調整運算中要用到 AC標志 第 2章 單片機結構及原理 F0（ ） 和 F1（ ） 用戶標志位 可作為用戶自行定義的一個狀態(tài)標記 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 單片機結構及原理 RS1和 RS0（ ） 工作寄存器組指針 用于選擇 CPU當前工作寄存器組 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 單片機結構及原理 OV（ ） 溢出標志 在有符號數運算或乘除運算中若有異常結果， OV置 1，否則清 0。 第 2章 單片機結構及原理 P（ ） 奇偶標志位 該位始終跟蹤累加器 A中含“ 1”個數的奇偶性 如果 A中有奇數個“ 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據校驗，判斷是否存在傳輸錯誤。 第 2章 單片機結構及原理 第 2章 單片機結構及原理 MCS51單片機結構 MCS51的存儲器結構 、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 關系，其作用是保證 CPU中各種微操作有序運行。 ? 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。 內部時鐘方式 微調電容 : C C2≈ 30pF 晶振：石英晶體封裝 MCS51時振蕩頻率為 6～ 12MHZ。 讀鎖存器內部總線寫鎖存器讀引腳鎖存器QDQVCC內部上拉電阻輸出時 ： D端 =1→/Q=0→V截止 →=1 D端 =0→/Q=1→V導通 →=0 讀引腳時 ： →讀引腳三態(tài)門 1→內部總線 讀鎖存器 ： Q端 →讀鎖存器三態(tài)門 2→內部總線 V 2 1 第 2章 單片機結構及原理 V的狀態(tài)會影響 ： 如 V導通 → ≡0（鉗位） → 讀引腳可能出錯 為正確讀出 ， 需要讀引腳前應先使 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（應先寫 1），而輸出時無條件，因此，稱 P1口為準雙向口。 第 2章 單片機結構及原理 漏極開路與上拉電阻的概念 →封鎖與門 A≡0 →地址 /數據端與 A輸出無關 控制端 =0→MUX下通 →/Q與 V1柵極直通 → V2截止 →V1漏極開路 第 2章 單片機結構及原理 為使漏極開路的 V1有效，必須通過上拉電阻與電源接通，上拉電阻的阻值一般為 ～ 10kΩ。單片機的時序信號包括振蕩周期、時鐘周期、機器周期和指令周期。片內低 128字節(jié) RAM中包含 4個工作寄存器組、 128個位地址單元和 80個字節(jié)地址單元。 P0～ P3口都可作為準雙向通用 I/O口，其中只有 P0口需要外接上拉電阻；在需要擴展片外設備時， P2口可作為其地址線接口， P0口可作為其地址線 /數據線復用接口，此時它是真正的雙向口。 MCS51單片機指令系統(tǒng)共有 111條指令 ， 按功能可劃分為四大類： 數據傳送與交換類 算術運算類 邏輯運算類 轉移控制類 第 3章 單片機的匯編語言與程序設計 第 3章 單片機的匯編語言與程序設計 尋址方式 ——尋找操作數所在地址單元的方式。 51單片機共有七種尋址方式： 直接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、立即尋址、變址尋址、位尋址、相對尋址 。 第 3章 單片機的匯編語言與程序設計 （ 1）直接尋址 MOV A， 68H 。如： MOV A， 0D0H 。A←PSW ，機器碼為 E5D0H 它們的形式雖然不同，但匯編后的機器碼是完全一樣的，均為 E5D0H。 （ 2）寄存器尋址 指令中以通用寄存器的形式表示操作數的尋址方式稱為寄存器尋址 ， 這里的通用寄存器特指： A、 B、 DPTR、 R0～R7和 CY。 此外 ， 除上面所指出的幾個寄存器外 ， 其它特殊功能寄存器也一律為直接尋址 寄存器間接尋址是二次尋找操作數地址的尋址方式 。 計算機執(zhí)行這類指令時 ， 它首先根據指令中的寄存器名稱找到所需要的操作數地址 ， 再由操作數地址找到操作數 ， 并完成相應操作 。 MOV A， R0 ； 尋址范圍為 256B MOVX A,DPTR ； 尋址范圍為 64KB 第 3章 單片機的匯編語言與程序設計 MOV A,0E2H ； A←0E2H MOV DPTR， 2022H ； DPTR←2022H （ 4）立即尋址 如果操作數在指令中直接給出 ， 并與操作碼的機器碼一起存放在程序存儲器內 ， 則程序執(zhí)行時便可立即得到 ，而不需要另外尋找 ， 故稱為立即尋址 。 立即數可以是 8位或 16位二進制數 ， 一般用十六進制數表示 匯編語言規(guī)定 ， 凡以字母開始的十六進制數 （ 立即數或地址 ） ， 在最高位前要加 0以便與變量名區(qū)分 ， 因而上述數據 E2H要寫為 0E2H。 51指令集中采用變址尋址的指令共有三條： A為偏移量寄存器 ， DPTR