第2章单片机硬件结构.doc

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1、个人收集整理勿做商业用途第2章单片机硬件结构一、教学要求:了解:单片机内部所包含的硬件资源及其功能特点和使用方法,注意几个概念:振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期的意义及它们之间的关系。掌握:单片机芯片的内部组成及存储器结构,特别是片内RAM和四个并行I/O口的使用方法。理解:单片机时钟电路与时序、输入输出口以及引脚的使用。注意“地址重叠"的问题,注意程序状态字PSW中各位的含义。二、教学内容:2.1单片机逻辑结构及信号引脚2.2单片机的内部存储器2。3单片机并行输入/输出电路2.4单片机时钟电路与时序2.5单片机工作方式三、教学重点:单片机芯片的内部组成及存储器

2、结构,特别是片内RAM和四个并行I/O口的使用方法。四、教学难点:“地址重叠”的问题,注意程序状态字PSW中各位的含义。五、建议学时:4学时。六、教学内容:2.1逻辑结构及信号引脚2。1.1结构框图个人收集整理勿做商业用途8031无2.1。2内部逻辑结构CPU运算器电路CPU控制器电路CPU控制器电路MCS—51CPUCPU内部结构:(1)运算器电路:算术逻辑单元ALU、累加器ACC、寄存器B、程序状态字PSW和2个暂存器等。算术逻辑运算单元ALU(8位):+、–、×、÷算术运算,与、或、非、异或逻辑运算,循环移位、位处理。个人收集整理勿做商业用途(2)控制器电路:程

3、序计数器PC、PC+1寄存器、指令寄存器、指令译码器、定时与控制电路等。2。1.3信号引脚1、I/O口线功能4个8位并行I/O接口引脚P0.0~P0.7、P1。0~P1.7、P2。0~P2。7和P3。0~P3。7为多功能引脚,可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线和I/O接口外部引脚。2、控制线ALE:地址锁存允许信号端:外部程序存储器读选通信号端/VPP:程序存储器选择信号端/编程电源输入端RST/VPD:复位信号端和后备电源输入端。输入10ms以上高电平脉冲,单片机复位。VPD使用后备电源,可实现掉电保护。复位电路:(1)上电复位(2)外部信号复位3、电源及时

4、钟引线工作电源:VCC、VSS时钟输入:XTAL1、XTAL2.80C51RESET+5V200Ω1K30μF单片机RST2。2内部存储器个人收集整理勿做商业用途2.2。1内部数据存储器低128单元低128单元是单片机的真正RAM存储器。分为三个区域:1.寄存器区:4组寄存器(寄存器阵列)。即4个工作寄存器0区~3区.每组8个寄存单元(每单元8位),以R0~R7作寄存器名,暂存运算数据和中间结果.字节地址为00H~1FH。用PSW中的两位PSW。4和PSW。3来切换工作寄存器区,选用一个工作寄存器区进行读写操作.2.位寻址区:字节地址为20H~2FH,既可作RAM,也

5、可位操作。共有16个RAM单元,共128位,位地址为00H~7FH。3.用户RAM区:32个单元,地址为30H~7FH,在一般应用中常作堆栈区。RS0RS1的组合关系RS1RS0寄存器组片内RAM地址个人收集整理勿做商业用途00第0组00H~07H01第1组08H~0FH10第2组10H~17H11第3组18H~1FH工作寄存器地址表组RS1RS0R0R1R2R3R4R5R6R700000H01H02H03H04H05H06H07H10108H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH21010H11H12H13H14H15H16H17H31118H19H1AH1BH

6、1CH1DH1EH1FH2。2.2内部数据存储器高128单元(也称特殊功能寄存器)内部RAM的高128单元——专用寄存器(SFR)区地址为80H~FFH1、SFR(80H~FFH)介绍:有2套地址:字节地址:只21个有效(其中仅11个有位地址);个人收集整理勿做商业用途位地址:只83位有效,其字节地址可被8整除。专用寄存器:A、B、PSW、DPTR、SP.I/O接口寄存器:P0、P1、P2、P3、SBUF、TMOD、TCON、SCON等.(1)程序计数器PC(16位):CPU总是按PC的指示读取程序.PC是一个16位的计数器。其内容为将要执行的指令地址(即下一条指令地

7、址),可自动加1.因此CPU执行程序一般是顺序方式。当发生转移、子程序调用、中断和复位等操作,PC被强制改写,程序执行顺序也发生改变.复位时,PC=0000H。(2)累加器Acc(8位):需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过累加器A。(3)寄存器B(8位):与A累加器配合执行乘、除运算。也可用作通用寄存器。(4)程序状态字PSW(8位):存放ALU运算过程的标志状态.位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符号CYACF0RS1RS0OVF1P(5)数据指针DPTR(16位):存放片外存储器地址,作为片外存储器的指针.可分成两个8位寄存器DPH、D

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