8051单片机的特点1.doc

1. 单片机概念：单片机，又称微控制器，是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。这些部件包括中央处理器CPU，数据存储器RAM,程序存储器ROM，定时器/计数器和多种I/O接口电路。2. MCS-51系列单片机中的基本型产品是8051,8031和8751，这三个产品只是片内程序存储器制造工艺不同。8051的片内程序存储器ROM为掩膜型的在制造芯片时已将应用程序固化进去，使它具有了某种专用功能；8031无ROM，使用时需外接ROM;8751的片内ROM是EPROM型的，固化的应用程序可以方便改写。（除片内ROM类型不同外，其他性能完全相同）3. 其他性能的结构特点：（1）8位CPU; （2）片内震荡器及时钟电路 （3）32根IO线 （4）外部存储器ROM和RAM寻址范围各64KB （5）2个16位的定时器/计数器 （6）5个中断源，2个中断优先级 （7）全双工串行口 （8）布尔处理器4.8051的内部结构8051内部结构可划分为CPU，存储器，并行口，串行口，定时器/计数器和中断逻辑几部分。（1） 中央处理器8051的中央处理器CPU由运算器和控制逻辑构成。其中包括若干特殊功能寄存器（SFR）。a 以ALU为中心的运算器 运算逻辑单元ALU能对数据进行加减乘除等算术运算和“与”“或”“异或”等逻辑运算以及位操作运算。 ALU只能进行运算，运算的操作数可以事先存放在累加器ACC或暂存器TMP中，运算结果可以送回ACC或通用寄存器或储存单元中。累加器ACC也可以写为A。B寄存器在乘法指令中用来存放乘数，在除法指令中用来存放除数，运算后B中为部分运算结果。 程序状态字PSW是8位寄存器，用来寄存本次运算的特征信息，用到其中的七位，下面是其各位的定义：CY：进位标志，有进位或借位时，CY=1；否则CY=0.AC：半进位标志，当D3位向D4位产生借位或进位时，AC=1；否则AC=0；常用于十进制调整运算中。F0：用户可设定的标志位，可置位或复位，也可供测试。RS1，RS0：4个通用寄存器组的选择位，该两位的4种组合状态用来选择03寄存器组。RS1、RS0与工作寄存器组的关系如图表所示RS1RS0工作寄存器组000组（00H07H）011组（08H0FH）RS1RS0工作寄存器组102组（10H17H）113组（18H1FH）OV: 溢出标志，当带符号数运算结果超出-128+127范围时，OV=1，；否则OV=0;当无符号数乘法结果超过255时，或者当无符号数除法的除数为0时，OV=1；否则OV=0.P：奇偶校验标志，每条指令执行完，若A中1的个数为奇数时，P=1，即奇校验方式；否则P=0，即偶校验方式。PSW的格式如图所示D0D7D6D5D4D3D2D1PCYACF0RS1RS0OV-b 控制器、时钟电路和基本时序周期控制逻辑主要包括定时和控制逻辑、指令寄存器、译码器以及地址指针DPTR和程序计数器PC等。 单片机是程序控制式计算机，它的运行过程是在程序控制下逐条执行程序指令的过程，即从程序存储器中取出指令送到指令存储器IR中,然后指令译码器ID进行译码，译码产生一系列符合定时要求的微操作信号，用以控制单片机各部分动作。8051的控制器在单片机内部协调各功能部件之间的数据传送、数据运算等操作，并对单片机发出若干控制信息。这些控制信息有的使用专门的控制线如PSEN、ALE、EA以及RST；也有一些是与P3口的某些端子合用，如WR和RD就是P3.6和P3.7。b1、 8051的时钟时钟是时序的基础，8051片内由一个反向放大器构成振荡器，可以由它产生时钟。时钟可以由两种方式产生，即内部方式和外部方式。b2 、8051的基本时序周期1条 指令译码产生的一系列微操作信号在时间上有严格的先后次序，这种次序就是计算机的时序。振荡周期：指振荡源的周期，若为内部产生方式，则为石英体的振荡周期。时钟周期：（称S周期）为振荡周期的两倍，时钟周期=振荡周期P1+振荡周期P2机器周期：一个机器周期含6个时钟周期（S周期）。指令周期：完成一条指令占用的全部时间。8051的指令周期含14个机器周期。 其中多数为单周期指令，还有2周期和4周期指令。b3,、指令部分程序计数器PC：8051的PC：8051的PC是16位的计数器。其内容为才下一条待执行指令的地址，可寻址范围64KB。 指令寄存器IR：IR用来存放当前正在执行的指令。指令译码器ID：ID对IR中指令操作码进行分析解释，产生相应的控制信号。数据指针DPTR：DPTR是16位地址寄存器，即可以用于寻地址外部存储器，也可以寻地址外部程序存储器中的表格数据。DPTR可以寻址64KB地址空间。（2） 、存储器组织 8051单片机的存储器结构特点之一是将程序存储器和数据存储器分开，并有各自的寻址机构和寻址方式。这种结构的单片机成为哈佛结构单片机。该结构与通用微机的存储器结构不同。一般微机只有一个存储器逻辑空间，可随意安排ROM和RAM，访存时用同一种指令。这种结构称为普林斯顿型。8051单片机在物理上有4个存储空间：片内程序存储器和片外程序存储器；片内数据存储器和片外数据存储器。8051内有256字节数据存储器RAM和4KB的程序存储器ROM。还可以在片外扩展ROM和RAM，并且各有64KB的寻址范围，也就是最多可以在外部扩展2*64KB存储器。数据存储器RAM也有64KB寻址区，在地址上与ROM是重叠的。8051通过不同的信号来选通ROM或RAM：当外部ROM取指令时，用选通信号PSEN；当从外部RAM读写数据时，采用读写信号RD或WR来选通。因此，不会因地址重复而出现混乱。8051的RAM虽然字节数不是很多，但却起着十分重要的作用。256字节被分为两个区域：00H7FH是真正的RAM区，可以读写各种数据；而80HFFH是专门用于特殊功能寄存器（SFR,special function register）的区域。对于8051安排了21个特殊功能寄存器；对于8052安排了26个特殊功能寄存器。每个寄存器为8位，所以实际上128字节并没有完全利用。对于片内RAM的低128字节（00H7FH），还可以分为三个区域。第一个区域从00H1FH安排了4组工作寄存器，每组占用8个RAM字节，记为R0R7。在某一时刻，CPU只能使用其中一组工作寄存器，工作寄存器组的选择则由程序状态寄存器PSW中的两位来确定。第二个区域是可位寻址区，占用20H2FH，共16字节（128位）。这个区域除了可以