单片机内部组成和结构2

1、MCS-51单片机的组成和内部结构单片机的组成和内部结构 RAMRAMRAM、SFR00H7FH80HFFHRAMSFR16位地址总线位地址总线 片外片外16位地址总线位地址总线64KB ROM片内片内ROM片外片外扩展扩展ROM0000HFFFFH0000HFFFFH64KB片外片外RAM8位地址总线位地址总线8052内存映射内存映射ROM特殊功能寄存器区特殊功能寄存器区 地址范围地址范围：80HFFH 一是通用数据一是通用数据RAM区（区（51子系列单片机子系列单片机没有没有该区）该区） 二是二是特殊功能寄存器区特殊功能寄存器区 。特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR） 地址范围：地址范

2、围：80HFFH，与通用，与通用RAM的高的高128B地址，在逻辑上是重合的。地址，在逻辑上是重合的。 51子系列单片机有子系列单片机有21个个特殊功能寄存器特殊功能寄存器。52子系列比子系列比51子系列多了一个子系列多了一个定时器定时器/计数器计数器T2，增加了增加了5个个特殊功能寄存器特殊功能寄存器。 没有占用的地址单元读写均无效没有占用的地址单元读写均无效 寻址方式寻址方式：可以以字节寻址，部分也可以位：可以以字节寻址，部分也可以位寻址寻址 可位寻址的寄存器可位寻址的寄存器：地址是：地址是8的整倍数。有的整倍数。有11个可位寻址寄存器。其字节和位的地址见个可位寻址寄存器。其字节和位的地址

3、见表表2-4所示所示 位地址位地址与与位寻址区地址位寻址区地址统一编址统一编址 PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P3FFHSCON00HIP000000BSBUF不定不定IE0000000BPCON00000BTMOD00H累加器累加器ACC（E0H） 累加器的助记符是累加器的助记符是A，当对，当对累加器累加器的位进行操的位进行操作时，常用符号作时，常用符号ACC，如，如累加器累加器的的D0位位，表，表示为示为“ACC.0”。 大部分单操作数指令的操作数取自大部分单操作数指令的操作数取自累加器累

4、加器A。 B寄存器寄存器(0F0H) B寄存器寄存器可以作为一般寄存器使用。但在乘除指可以作为一般寄存器使用。但在乘除指令中，令中，B寄存器寄存器有专门的用途。有专门的用途。 乘法指令中，两个操作数一个是乘法指令中，两个操作数一个是累加器累加器A，另一，另一个必须是个必须是B寄存器寄存器。其结果存放在。其结果存放在A、B寄存寄存器器对中。对中。 除法指令中，被除数是除法指令中，被除数是累加器累加器A，除数是，除数是寄存寄存器器B，商数存放于，商数存放于A，余数存放于，余数存放于B寄存器寄存器。 程序状态寄存器程序状态寄存器PSW(D0H) 程序状态寄存器程序状态寄存器是一个是一个8位寄存器位寄

5、存器。它包。它包含了程序状态信息和一些可控制位。含了程序状态信息和一些可控制位。 该寄存器各位的含义见该寄存器各位的含义见表表2-5所示所示 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CY进位标志进位标志CY： 算术逻辑指令时，最高位算术逻辑指令时，最高位D7有进（借）位，有进（借）位，则则CY=1，否则，否则CY=0； 在布尔处理器中，它起着在布尔处理器中，它起着“位累加器位累加器”的的作用。作用。17条布尔处理指令多数是针对条布尔处理指令多数是针对CY来来完成的。完成的。 辅助进位标志辅助进位标志AC： 加（减）法运算时，如果低半字节的最高位加（减）法运算时，如果低半字节的最高位D3有进（借

6、）位，则有进（借）位，则AC=1，否则，否则AC=0；AC在作在作BCD码码运算而进行运算而进行二二十进制十进制调整时有用。调整时有用。 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CY用户标志用户标志F0,F1： 是用户定义的一个状态标志。可通过软件对是用户定义的一个状态标志。可通过软件对它置位、清零；它置位、清零； 在编程时，也常测试其状态进行程序分支。在编程时，也常测试其状态进行程序分支。 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CY工作寄存器区选择位工作寄存器区选择位RS1、RS0: 可借软件置位或清零，以选定可借软件置位或清零，以选定4个工作寄存器区个工作寄存器区中的一个区投入工作。中的

7、一个区投入工作。RS1RS0寄存器区寄存器区00第第0区区01第第1区区10第第2区区11第第3区区 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CY溢出标志溢出标志OV： 作有符号数加法、减法时由硬件置位或清作有符号数加法、减法时由硬件置位或清除，以指示运算结果是否溢出。除，以指示运算结果是否溢出。 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CY奇偶标志奇偶标志P: 每执行一条指令，单片机都能根据每执行一条指令，单片机都能根据A中中1的个数的个数的奇偶自动令的奇偶自动令P置位或清零：奇为置位或清零：奇为1，偶为，偶为0。 串行通信的数据传输非常有用，通过奇偶校验串行通信的数据传输非常有用，通过奇偶

8、校验可检验数据传输的正确与否。可检验数据传输的正确与否。 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CYDPTR（83H、82H） 数据指针数据指针DPTR是一个是一个16位位专用寄存器。专用寄存器。 它既可以是一个它既可以是一个16位位专用寄存器专用寄存器DPTR，有，有16位数的加一功能。也可以拆开，作为位数的加一功能。也可以拆开，作为2个独立的个独立的8位寄存器位寄存器DPH和和DPL使用。使用。 DPTR是继是继程序计数器程序计数器PC以外的第二个以外的第二个16位位寄存器。寄存器。 用途：保持用途：保持16位位的地址，寻址的地址，寻址片外片外64KB的的数数据存储器据存储器或或程序存储

9、器空间程序存储器空间。 大多数情况下只能作为两个大多数情况下只能作为两个8位寄存器位寄存器使用，使用，如将如将DPTR压栈应压操作压栈应压操作DPL、DPH。 有有“自加一自加一”指令，没有指令，没有“自减一自减一”指令。指令。指针指针SP（81H） 堆栈指针堆栈指针SP是一个是一个8位位的的特殊功能寄存器特殊功能寄存器 MCS-51的堆栈指针具有的堆栈指针具有自动加一自动加一功能，功能，指向栈顶指向栈顶 压栈过程：压栈过程：SP先先“自动加一自动加一”而后将数据而后将数据写入存储器单元写入存储器单元 出栈过程：出栈过程：先将先将SP指向指向单元数据读出，而单元数据读出，而后后SP“自动减一自

10、动减一”程序计数器程序计数器PC 程序计数器程序计数器PC不属于不属于特殊功能寄存器特殊功能寄存器。编程。编程不能对它进行访问。不能对它进行访问。 一个一个16位程序地址寄存器。专门用于存放下一条位程序地址寄存器。专门用于存放下一条要执行指令的地址。可寻址要执行指令的地址。可寻址0000H-FFFFH范围，范围，64KB的的程序存储器空间程序存储器空间。 当一条指令被取出后，当一条指令被取出后，PC的内容会自动增量，指的内容会自动增量，指向下一条要执行指令的地址。向下一条要执行指令的地址。 注意：若使用片内程序存储器注意：若使用片内程序存储器 PC在在0000H0FFFH范围内，执行片内范围内

11、，执行片内程序存储器程序存储器中的程序中的程序 当当PC的内容在的内容在1000H0FFFFH范围时，范围时，CPU自动转向外部自动转向外部程序存储器程序存储器执行程序执行程序定时器定时器/计数器寄存器计数器寄存器THx、TLx 51子系列单片机有子系列单片机有2个个16位定时器位定时器/计数器计数器T0和和T1，52子系列子系列比比51子系列子系列多一个多一个16位定时器位定时器/计数器计数器T2。 T0、T1和和T2均含有均含有2个独立的个独立的8位工作寄位工作寄存器存器THx、TLx。串行数据缓冲器串行数据缓冲器SBUF（99H） 用于串行通信，存放欲发送和已接收数据。用于串行通信，存放

12、欲发送和已接收数据。 它在逻辑上是一个寄存器，而在物理上是它在逻辑上是一个寄存器，而在物理上是2个寄个寄存器，一个是存器，一个是发送缓冲寄存器发送缓冲寄存器，另一个是，另一个是接收缓接收缓冲寄存器冲寄存器。 2个物理寄存器使用同一个个物理寄存器使用同一个逻辑地址逻辑地址。不混淆的。不混淆的原因是，当写入原因是，当写入SBUF寄存器时，是指向寄存器时，是指向发送数发送数据缓冲器据缓冲器。当读。当读SBUF寄存器时，是取自寄存器时，是取自接收缓接收缓冲寄存器冲寄存器。 小小 结结 SFR中的寄存器都有复位值，用到的寄存器在中的寄存器都有复位值，用到的寄存器在复位后应考虑初始化。复位后应考虑初始化。

13、 SFR可视为专用可视为专用RAM，有，有11个可以位寻址，共个可以位寻址，共21单元，其余单元厂家扩展时备用。单元，其余单元厂家扩展时备用。 8052另有另有5个个SFR。接口电路接口电路 MCS-51/52单片机有单片机有四个四个8位宽度的并行输位宽度的并行输入入/输出输出I/O端口，分端口，分别称别称P0口、口、P1口、口、P2口和口和P3口，输入口，输入/输出输出I/O线共线共32根。根。 12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6

14、P1.7RST/VPDP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0AT89C51P1P3P0P2P0-P3端口寄存器端口寄存器 地址：地址：80H，90H，A0H，B0H 专用寄存器专用寄存器P0、P1、P2和和P3分别是分别是I/O端口端口P0-P3的的8位锁存器。均为可位寻址寄存器。位锁存器。均为可位寻址寄存器。 字节

15、方式字节方式: :MOV A, P1CLR P2MOV P2, AANLA, P3位方式位方式: :SETBP1.3CLRP3.0MOVP1.4, CJNBP3.4, LOOPP1.0+5 V数据数据写使能写使能DQ读使能读使能接收接收 2 mA0 P1口输出数据口输出数据P1.0+5 V数据数据写使能写使能DQ读使能读使能输出输出 60 m mA1P1.0+5 V数据数据写使能写使能DQ读使能读使能接收接收 2 mA输出输出60 m mA灌电流灌电流 拉电流拉电流 端口负载能力端口负载能力8051P1.48051P1.4LEDLEDGND+5 V60 m mA2 mA SETB P1.4CL

16、R P1.410P1.0+5 V数据数据写使能写使能DQ读使能读使能输入高输入高低电平低电平1 P1口口读入数据读入数据读端口读端口首先输出首先输出1 1使得端口为高电平，然后读入使得端口为高电平，然后读入端口值端口值读字节读字节MOV P1, #0FFh ;关断所有关断所有FETMOV A, P1读位读位SETB P1.0 ;关断一个关断一个FETMOV C, P1.0 P3.X接口接口 P3.X作为通用作为通用I/O接口接口 11010 P3.X第二功能，第二功能，P.12表表2-1 11100 P0口口 P0口作为通用口作为通用I/O接口接口 0VCC0高阻态高阻态0 P0口作为通用口作

17、为通用I/O接口：读入接口：读入 1 双向（双向（bidirectional）接口）接口：不含内部上拉：不含内部上拉电阻的接口电阻的接口 准双向（准双向（quasi bidirectional）接口）接口：带内：带内部上拉电阻的接口部上拉电阻的接口 P0口口作为地址作为地址/数据接口数据接口 1推挽输出推挽输出 P2口口作为通用作为通用I/O接口接口 00101 P2.X作为高作为高8位地址输出线位地址输出线 10 101低低8 8位位地址地址高高8 8位位地址地址为什么需要为什么需要时钟时钟 ?使所有功能同步使所有功能同步时钟电路时钟电路XTAL2XTAL1805130 pF30 pFa.

18、a. 外部晶振外部晶振12MHzVss GND11.0592MHzGNDXTAL2XTAL18051b. b. 外部时钟信号外部时钟信号外部时钟外部时钟时钟电路时钟电路浮空浮空S1S2S3S4S5S6S1S2P1 P2 P1P2 P1 P2P1 P2 P1P2 P1 P2P1 P2 P1 P2fosc:晶振周期晶振周期状态机器周期机器周期X2oscf1oscf2oscf12 晶振周期晶振周期 状态状态机器周期机器周期8051的周期的周期指令周期指令周期= =机器周期的整数倍机器周期的整数倍复位方式复位方式与电路与电路 RST/VPD（9脚）脚） 复位输入信号端，高电平有效。当振荡器复位输入信号

19、端，高电平有效。当振荡器运行时，在此脚输入最少运行时，在此脚输入最少两个机器周期以两个机器周期以上的高电平上的高电平，将使单片机复位。，将使单片机复位。 复位后单片机将从程序计数器复位后单片机将从程序计数器PC=0000H地地址开始执行程序。址开始执行程序。 复位操作复位操作 复位是单片机的初始化操作；复位是单片机的初始化操作； 其功能主要是将程序计数器其功能主要是将程序计数器PC初始化为初始化为0000H，使单片机从，使单片机从0000H单元开始执行程序，单元开始执行程序，并将并将特殊功能寄存器特殊功能寄存器赋一些特定值。赋一些特定值。8051 复位操作复位操作Vss GND+5 VRESET8051复位按键复位按键R1R28051 复位操作复位操作Vss GND+5 VRESET