MCS—51系列单片机基本结构

合集下载

第2章MCS-51单片机基本结构

第2章MCS-51单片机基本结构
令和四周期指令。
2.1.4
复位和复位电路
单片机在重新启动时都需要复位,MCS-51 系列单片机有一个复位引脚输入端RST。 1. MCS-51系列的单片机复位方法为:在RST上加
一个维持两个机器周期(24个时钟周期)以上
的高电平,则单片机被复位。 2. 复位时单片机各部分将处于一个固定的状态。
复位后单片机各单元的初始状态
R2 2 00
2 2u F
R S T/VP D
R1 1K
V ss
GND
未稳压电源
WDI R1 PFI MR R2 MAX813L P1.0
RESET
WDO

RST MCS-51
“看门狗”复位电路
2.1.5 MCS-51单片机的引脚功能
MCS-51单片机采用40脚双列直插式封装形式,主要包括以 下几个部分: 1. 电源引脚Vcc和Vss Vcc(40脚):电源端,为十5V; Vss(20脚):接地端 ,GND。 2. 时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1为内部振荡电路反相放大器的输入端 。 XTAL2为内部振荡电路反相放大器的输出端 。 3. 控制信号引脚RST、ALE、PSEN和EA 4. I/O(输入/输出)端口P0、P1、P2和P3 5. MCS-51单片机P3口的第二功能
单片机各种周期的关系图
机器周期 S1 S2 S3 S4 S5 S6 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2
时钟周期 状态周期
1个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期
4、指令周期: 它是指CPU完成一条操作所需的全部
时间。 每条指令执行时间都是有一个或几个机器周
期组成。MCS - 51 系统中, 有单周期指令、双周期指

第1章 MCS-51单片机结构

第1章  MCS-51单片机结构

一个8位的CPU。 程序存储器:4KBROM。
128字节RAM。
两个16位可编程定时器/计数器。 可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器的控制电路。


32条可编程的I/O线(四个8位并行I/O端口)。
一个可编程全双工串行口。 具有两个优先级嵌套的中断结构。
★ 掌握51系列单片机各存储空间的地址分配、使用特点。
位名称
1.3 特殊功能寄存器
CY:进/借位标志,反映最高位的进位借位情况,加法为进位、 减法为借位。CY=1,有进/借位 ; CY=0,无进/借位。 AC:辅助进/借位标志,反映高半字节与低半字节之间的进/借 位,AC=1有进/借位; AC=0无进/借位 。 FO:用户标志位,可由用户设定其含义。 RS1,RS0:工作寄存器组选择位。 OV:溢出标志,反映补码运算的运算结果有无溢出 有溢出 OV=1,无溢出OV=0。 -:无效位。 P:奇偶标志,运算结果有奇个“1”,P=1;运算结果有偶个“1”, P=0。

1.5 引脚功能
8XX51单片机有44引脚的方形 封装和40个引脚的双列直插式封 装形式,最常用的40个引脚DIP 封装。
各个引脚的功能如下: Vss:接地端。 Vcc:电源端,接+5V。 XTAL1,XTAL2: 接外部晶体或外部时 钟。 RST/VPD:①复位信号输入。 ②接备用电源,当VCC掉电
在中断入口地址中通常用一条无条件转移指令,转到 中断处理子程序。
1.2.2 外部数据储存器
用于存放随机读写的数据;

外部数据存储器和外部I/O口统一编址。 控制信号相同,使用相同的MOVX指令访问。 最多可扩展64KB外部数据存储器
1.2.3 内部数据储存器

MCS51单片机的结构

MCS51单片机的结构

MCS51单片机的结构MCS-51单片机是Intel公司设计开发的一种高度集成的8位微控制器(microcontroller),主要应用于嵌入式系统中。

它采用了Harvard 架构,包含一个CPU核心、片内存储器、外围接口和定时器/计数器等功能模块。

在本文中,我将详细介绍MCS-51单片机的结构。

MCS-51单片机的结构主要分为以下几个部分:1.中央处理器(CPU)核心:MCS-51单片机的CPU核心采用了8位的数据总线和地址总线,以及一组功能强大的指令集。

该CPU支持多种指令,包括数据传送指令、算术逻辑指令、位操作指令和条件跳转指令等。

它还包括一个累加寄存器和标志寄存器,用于存储操作数和标志位信息。

2.存储器部分:MCS-51单片机包含片内存储器和片外存储器。

片内存储器主要用于存储程序代码和数据,包括ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)。

ROM用于存储程序代码,RAM用于存储数据和临时变量。

片外存储器通过地址线和数据线与单片机连接,可以扩展存储器容量。

3.输入输出(I/O)接口:MCS-51单片机通过多个I/O口与外部世界进行数据交互。

每个I/O 口包含一组引脚,可以用作输入或输出。

这些引脚可以通过配置寄存器来选择其功能。

MCS-51单片机还支持中断输入,可以用于实现外部设备的中断功能。

4.定时器/计数器(Timer/Counter):MCS-51单片机内置了多个定时器/计数器模块,用于生成精确的时间延迟或测量外部事件的时间间隔。

定时器可以产生周期性的中断信号,用于实现定时任务。

计数器可以计数外部事件的脉冲数量,用于测量时间间隔。

5.串行通信接口:MCS-51单片机内置了一个串行通信接口,可以用于与其他设备进行数据传输。

该接口支持异步串行通信协议,如UART(通用异步收发器)或SPI(串行外围接口)等。

它可以通过配置寄存器来设置通信参数,如波特率和数据格式等。

6.时钟电路:MCS-51单片机需要一个精确的时钟源来驱动内部运算和外设操作。

MCS-51单片机的基本组成 - 单片机

MCS-51单片机的基本组成 - 单片机

MCS-51单片机的基本组成 - 单片机图1说明MCS-51系列单片机的基本组成。

1、8051单片机内部结构和功能1.中央处理器CPU(1)运算器1) 算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)2) 累加器ACC (Accumulator)3) 寄存器B4) 程序状态字PSW(ProgramStatusWord)程序状态字PSW是一个8位特殊功能寄存器,它的各位包含了程序运行的状态信息,以供程序查询和判断。

PSW程序状态字格式和含义如下:①Cy(PSW.7) 进位标志位。

Cy是PSW中最常用的标志位。

由硬件或软件置位和清零。

它表示运算结果是否有进位(或借位)。

如果运算结果在最高位有进位输出(加法时)或有借位输入(减法时),则Cy由硬件置“1”,否则Cy被清“0”。

②AC(PSW.6) 辅助进位(或称半进位)标志。

当执行加减运算时,运算结果产生低四位向高四位进位或借位时,AC由硬件置“1”;否则AC 位被自动清“0”。

③F0(PSW.5) 用户标志位。

用户可根据自己的需要对F0位赋予一定的含义,由用户置位或复位,作为软件标志。

④RSl和RS0(PSW.4,PSW.3) 工作寄存器组选择位。

这两位的值决定选择哪一组工作寄存器为当前工作寄存器组。

由用户通过软件改变RSl和RS0值的组合,以切换当前选用的工作寄存器组。

其组合关系如表2-1所示⑤OV(PSW.2) 溢出标志位。

它反映运算结果是否溢出,溢出时则由硬件将OV位置“1”,否则置“0”。

⑥F1(PSW.1) 用户标志位,同F0(PSW.5)。

⑦P(PSW.0) 此位为奇偶标志位。

P标志表明累加器ACC中1的个数的奇偶性。

在每条指令执行完后,单片机根据ACC的内容对P位自动置位或复位。

若累加器ACC中有奇数个“1”,则P=1;若累加器ACC 中有偶数个“1”,则P=0。

5) 布尔处理器MCS-51的CPU是8位微处理器,它还具有1位微处理器的功能。

mcs-51系列单片机基本结构与工作原理

mcs-51系列单片机基本结构与工作原理


1)电源引脚VCC和VSS

VCC:40脚,电源端,+5V

VSS:20脚,接地端(GND)

2)时钟电路引脚

XTAL1:19脚,外接晶振输入引脚。

XTAL2:18脚,外接晶振输出引脚。

3)控制线引脚

共4根,其中3根为双功能

①RST/VPD :9脚,复位/备用电源。

RST---通过外接复位电路实现上电复位或按键复位。
直接寻址 寄存器寻址
(4)MOV 60H,@R1 直接寻址 寄存器间接寻址
表2-2 特殊功能寄存器SFR的名称及地址(一)
§ MCS-51的扩展应用
▪ 一、单片机Байду номын сангаас展的基本概念 ▪ 1、单片机最小系统:使单片机运行的最少器件构成的 ▪ 系统,就是最小系统。 ▪ 无ROM芯片:8031 必须扩展ROM,复位、晶振电路 ▪ 有ROM芯片:89C51等,不必扩展ROM,只要有复位、 ▪ 晶振电路 ▪ 2、扩展使用的三总线:
▪ 清零,用来选择8051的工作寄存器区。其选择方法见表2-1
▪ OV、( PSW.2)溢出标志位。当带符号数运算(加法或减法)结果超 ▪ 出范围(-127-+127)时,有溢出,OV=1;否则OV=0。 ▪ --、( PSW.1)用户定义标志位。 ▪ P、( PSW.0)奇偶校验位。在每个指令周期由硬件按累加器A中“1”的 ▪ 个数为奇数或偶数而为“1”或“0”。因此,P可用指示操作结果(累加器
direct
8 位内部RAM单元的地址
#data:
指令中的8 位常数。
#data16
指令中的16位常数。

第2章 MCS-51单片机的硬件结构

第2章 MCS-51单片机的硬件结构
CPU访问片外存储器时,模拟开关打向右边。P2 口上送出PC高8位地址或DPTR高8位地址信息。再不作 I/O口使用。
(2)通用I/O接口功能
P2口作准双向口使用,与P1口相同,也有输入、 输出、端口操作三种工作方式。
3.P2口负载能力
4个LSTTL负载,输出电流≥ 400uA
三、P3口
1. P3口1位结构原理图如图所示
P 奇偶标志
A中1的个数若为奇数P=1,否则P=0
例如:MOV A, #7FH ADD A, #4FH 0111,1111B + 0100,1111B 1100,0110B
结果:(A)=C6H, C=0,AC=1,OV=1,P=0
2.控制器 3.片内存储器
4.4个I/O接口
5.串行接口
6.定时/计数器
先片内、后片外,片内片外连续,二者 一般不作重叠。 EA=0,只访问片外程序存储器 EA=1,先访问片内程序存储器。当PC >0FFFH(51子系统)或PC>1FFFH(52子系统) ,再去访问片外程序存储器。
存储器编址图如下图所示
0000H
片内ROM /EA=1 0FFFH 0FFFH 1000H 片外ROM 0000H 片外ROM /EA=0 00H 7FH 80H FFH 片外RAM 片内RAM 0000H
有5个中断源
11.111条指令,含乘、除法,有很强
的位处理能力 12.片内采用单总线结构,单一+5V
电源
52系列主要有8032、8052两种机型。 与51系列不同在于:片内数据存储器增 至256个字节,3个16位定时/计数器,6 个中断源。
二、内部结构
MCS-51系列单片机的内部结构如 下图所示:
1 2 . . .

第2章 MCS-51单片机基本结构

第2章 MCS-51单片机基本结构
第2章 MCS-51单片机基本结构
第2章 MCS-51单片机基本结构
2.1 MCS-51单片机内部结构 2.2 MCS-51单片机引脚功能 2.3 MCS-51单片机时序 2.4 单片机复位与复位电路 2.5 单片机最小应用系统 2.6 单片机低功耗运行
第2章 MCS-51单片机基本结构
2.1 MCS-51单片机内部结构
第2章 MCS-51单片机基本结构
2.1.2存储器
第2章 MCS-51单片机基本结构
2.1.2存储器
存储器小结:
第2章 MCS-51单片机基本结构
(1)地址的重叠性。数据存储器与程序存储器全 部64K地址重叠;程序存储器中的片内和片外低 4K地址重叠;数据存储器片内和片外最低的128 个字节地址重叠。虽然有这些重叠,但是由于采 取了不同的操作指令和外部引脚电平的控制,是 不会产生操作混乱的。 (2)程序存储器和数据存储器在使用上是严格区 分的,不同的操作指令不能混用。 (3)片外数据存储器中,数据区与用户外部扩展 的I/O口统一编址。因此,应用系统中所有外围接 口的地址均占用RAM地址单元。与外围接口进行 数据传送时,使用与访问外部数据存储器相同的 传送指令。
①CY(Carry Flag)
进位标志位。在执行运算过程中,如果结果的最高位 在加法运算时有进位或减法运算时有借位,Cy=1;否则, Cy=0。在进行位操作时,CY作为位累加器,作用相当于 CPU中的累加器A。
②AC(Auxiliary Carry Flag)
辅助进位标志位。进行加法或减法运算中,若低4位向 高4位有进位或借位,AC将被硬件置1,否则清0。AC位 常用于进行十进制调整指令和压缩BCD码运算。
第2章 MCS-51单片机基本结构

第二章 MCS-51单片机的基本结构

第二章 MCS-51单片机的基本结构

程序存储器 4K/8K
数据存储器 128/256B
2/3×16位 定时器/计数器
CPU
64KB 总线 扩展控制器 内中断 外中断
返回小结
可编程I/O
可编程全双工 串行口 串行通信
控制
并行口
返回
8XX51单片机 内部结构图
RAM地 址寄存 器
P0.0-P0.7 P2.0-P2.7 P0驱动器 P2驱动器 P0锁存器 P2锁存器
2.1.2 80C51系列
80C51 是 MCS-51 系列中 CHMOS 工艺的一个典 型品种 ;其它厂商以8051为基核开发出的CMOS 工艺单片机产品统称为 80C51 系列。当前常用的 80C51系列单片机主要产品有:
﹡ Intel的:80C31、80C51、87C51,80C32、80C52、 87C52等; ﹡ ATMEL的:89C51、89C52、89C2051等; ﹡ Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司 的许多产品 。
(3)在功能上,该系列单片机有基本型 和增强型两大类:
基本型: 8051/8751/8031 80C51/87C51/80C31 89S51
增强型: 8052/8752/8032 80C52/87C该系 列 单 片 机 有 三 种 形 式 , 即 掩 膜 ROM 、 EPROM和ROMLess(无片内程序存储器)。如:
加1、减1、比较、BCD码十进制调整等
逻辑运算:与、或、异或、求反、循环等逻辑操作 位操作:内部有布尔处理器,它以进位标志位C为位累
加器,用来处理位操作。可对位置 “1”、对位清零 、 位判断等。
操作结果的状态信息送至状态寄存PSW。
运算器由算数/逻辑运算单元ALU、累加器 ACC、寄存器B、暂存器1、暂存器2、程序状 态寄存器PSW组成。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

用, 这是目前应用最多的一种方式。 单片机应用的主要
领域有:
第 2章
单片机基础
(1) 测控系统。 用单片机可以构成各种不太复杂
的工业控制系统、 自适应控制系统、 数据采集系统等, 达到测量与控制的目的。
(2) 智能仪表。 用单片机改造原有的测量、 控制
(3) 局部网络系统。
第 2章
单片机基础
2.1.3 单片机系列简介
目前世界上单片机生产厂商很多, 如: Intel、 Motorola、 Philips、 Siemens、 NEC、 ADM、 Zilog等 公司, 其主流产品有几十个系列, 几百个品种。 尽管其各 具特色, 名称各异, 但作为集CPU、 RAM、 ROM(或 EPROM)、 I/O接口、 定时器/计数器、 中断系统为一 体的单片机, 其原理大同小异。 现以Intel公司的系列产 品为例, 说明各系列之间的区别。 Intel公司从其生产单片机开始, 发展到现在, 大体上 可分 为 3 大系列 : MCS — 48 系列、 MCS — 51 系列、 MCS—96系列。 该3大系列的性能简介见表2―1。
第 2章
单片机基础
第 2章
2.1 概述
单片机基础
2.2 MCS—51系列单片机基本结构 2.3 中央处理器CPU 2.4 MCS—51单片机存储器及存储空间
2.5 并基础
2.1 概述
2.1.1 单片机的产生与发展 单片机出现的历史并不长, 但发展十分迅猛。 它的 产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步, 自1971 年美国Intel公司首先推出4位微处理器以来, 它的发展 到目前为止大致可分为5个阶段:
用效果。
第 2章
单片机基础
2. 多机应用
单片机的多机应用系统可分为功能集散系统、 并 行多机处理及局部网络系统。 (1) 功能集散系统。 多功能集散系统是为了满足工 程系统多种外围功能的要求而设置的多机系统。
(2) 并行多机控制系统。 并行多机控制系统主要解
决工程应用系统的快速性问题, 以便构成大型实时工程 应用系统。
第 2章 表2―1 Intel单片机系列性能简介
单片机基础
第 2章
单片机基础
2.2 MCS—51系列单片机基本结构
2.2.1 MCS—51单片机系列 MCS—51系列单片机虽已有10多种产品, 但可分为 两大系列: MCS—51子系列与MCS—52子系列。 MCS— 51子系列中主要有8031、 8051、 8751 三种类型。 而 MCS—52子系列也有3种类型8032、 8052、 8752。 各
第 2章
单片机基础
第1阶段(1971~1976): 单片机发展的初级阶段。
1971年11月Intel公司首先设计出集成度为2 000只晶体 管/片的4位微处理器Intel 4004, 并配有RAM、 ROM和 移位寄存器, 构成了第一台MCS—4微处理器, 而后又推 出了8位微处理器Intel 8008, 以及其它各公司相继推出 的8位微处理器。
第 2章
单片机基础
第2阶段(1976~1980): 低性能单片机阶段。 以
1976年Intel公司推出的MCS—48系列为代表, 采用将8位 CPU、 8位并行I/O接口、 8位定时/计数器、 RAM和
ROM 等集成于一块半导体芯片上的单片结构 , 虽然其
寻址范围有限(不大于4 KB), 也没有串行I/O, RAM、 ROM容量小, 中断系统也较简单, 但功能可满足一般工 业控制和智能化仪器、 仪表等的需要。
1983年Intel公司又推出了高性能的16位单片机MCS—96 系列, 由于其采用了最新的制造工艺, 使芯片集成度高
达12万只晶体管/片。
第5阶段(90年代): 单片机在集成度、 功能、 速 度、 可靠性、 应用领域等全方位向更高水平发展。
第 2章
单片机基础
2.1.2单片机的应用
由于单片机具有体积小、 重量轻、 价格便宜、 功 耗低, 控制功能强及运算速度快等特点, 因而在国民经 济建设、 军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的 应用。 按照单片机的特点, 其应用可分为单机应用与多 机应用。 1. 单机应用 在一个应用系统中 , 只使用 1 片单片机称为单机应
第 2章
单片机基础
第3阶段(1980~1983): 高性能单片机阶段。 这
一阶段推出的高性能 8位单片机普遍带有串行口 , 有多 级中断处理系统, 多个16位定时器/计数器。 片内RAM、 ROM的容量加大,且寻址范围可达64 KB, 个别片内还带 有A/D转换接口。
第 2章
单片机基础
第4阶段(1983~80年代末): 16位单片机阶段。
仪表, 促进仪表向数字化、 智能化、 多功能化、 综合 化、 柔性化方向发展。 (3) 机电一体化产品。 单片机与传统的机械产品相 结合, 使传统机械产品结构简化, 控制智能化。
第 2章
单片机基础
(4) 智能接口。 在计算机控制系统, 特别是在较大
型的工业测、 控系统中, 用单片机进行接口的控制与管 理, 加之单片机与主机的并行工作, 大大提高了系统的 运行速度。 (5) 智能民用产品。 如在家用电器、 玩具、 游戏 机、 声像设备、 电子秤、 收银机、 办公设备、 厨房 设备等许多产品中, 单片机控制器的引入, 不仅使产品 的功能大大增强, 性能得到提高, 而且获得了良好的使
子系列配置见表2―2所示。
第 2章
单片机基础
表2―2 MCS—51系列单片机配置一览表
第 2章
单片机基础
表 2 ― 2 中列出了 MCS — 51 系列单片机的两个子系
列, 在4个性能上略有差异。 由此可见, 在本子系列内各 类芯片的主要区别在于片内有无ROM或EPROM; MCS—51与MCS—52子系列间所不同的是片内程序存储 器ROM从4 KB增至8 KB; 片内数据存储器由128个字节 增至256个字节;定时器/计数器增加了一个; 中断源增加 了1~2个。 另外, 对于制造工艺为 CHMOS的单片机, 由于采用CMOS技术制造, 因此具有低功耗的特点, 如 8051功耗约为630 mW, 而80C51的功耗只有120 mW。
相关文档
最新文档