第3章 单片机结构及原理

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1、六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习第三章 单片机结构及原理第一节 单片机结构第二节 单片机工作原理 第三节 存储器 第四节 输入/输出端口结构 第五节 CPU时序及时钟电路 第六节 复位和复位电路 第七节 89系列单片机的低功耗方式六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习第一节 单片机的结构一、单片机组成及结构六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云

2、港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习 二、引脚定义及功能MCS51系列单片机引脚及总线结构(a) 管脚图； (b) 引脚功能分类 六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习第二节 单片机的工作原理一、指令与程序概述指令是规规定计计算机执执行特定操作（例如加、减

3、）的命令 ，CPU就是根据指令来指挥挥和控制计计算机各部分协调协调 地动动作， 完成规规定的操作。指令是由二进进制代码码表示的，通常指令分为为操作码码和操作 数两部分，操作码规码规 定操作的类类型，操作数给给出参加操作的数 据或存放数据的地址。例如“74H E0H”表示把E0H这这个值值送人A累加器中，其中 74H为为操作码码，E0H为为操作数。计计算机全部指令的集合称为为指令系统统，指令系统统的性能与 计计算机硬件密切相关，不同的计计算机指令系统统不完全相同。程 序是根据任务务要求有序地编编排的指令的集合。程序的编编制称为为 程序设计设计 ，为为了运行和管理计计算机所编编制的各种程序的总总和

4、称 为为软软件。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习中央处理器是单片机内部的核心部件, 它决定了单片机的主要功能特性。它由运算部件和控制部件两大部分组成。 二、CPU的工作原理六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习1. 运算部件运算部件是以算术逻辑单术逻辑单 元ALU为为核心, 加上累加器A、寄存器B、暂暂存器TMP1和TMP2、程序状态态寄存器PSW及专门专

5、门 用于位操作的布尔处处理机组组成的, 它能实现实现 数据的算术术逻辑逻辑 运算, 位变变量处处理和数据传传送操作。 算术逻辑单术逻辑单 元ALU不仅仅能完成8位二进进制数的加（带进带进位加）、减（带带借位减）、乘、除、加1、减1及BCD加法的十进进制调调整等算术术运算，还还能对对8位变变量进进行逻辑逻辑 “与”、“或”、 “异或”、求补补、清零等逻辑逻辑 运算, 并具有数据传传送,程序转转移等功能。暂暂存器用以暂暂存进进入运算器之前的数据。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学

6、习布尔处理机布尔处理（即位处理）是MCS51单片机ALU所具有的一种功能。 单片机指令系统中的布尔指令集（17条位操作指令）, 存储器中的位地址空间, 以及借用程序状态标志寄存器PSW中的进位标志CY作为位操作“累加器”, 构成了单片机内的布尔处理机。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习2 . 控制器控制器是用来统统一指挥挥和控制计计算机工作的部件，它的功能是接受来自存储储器中的逐条指令，进进行指令译码译码 ，并通过过定时时和控制电电路，在规规定的时时刻发发出各种操作所需的全

7、部内部控制信息及CPU外部所需的控制信号，使各部分协调协调 工作，完成指令所规规定的各种操作。它由指令部件、时时序部件和操作控制部件等三部分组组成。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习各部分的功能:（1）指令部件：是一种能对指令进行分析、处理和 产生控制信号的逻辑部件，也是控制器的核心。通常， 由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器等组成。程序计数器PC（Program Counter）程序计数器是16位专用寄存器，用于存放和指示下 一条要执行指令的地址。指令寄存器指令寄存

8、器是8位寄存器，用于暂时存放指令，等待 译码。指令译码器用于对送入指令译码器中的指令进行译码。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习（2）时序部件：由时钟电路和脉冲分配器组成 ，用于产生操作控制部件所需的定时脉冲信号。（3）操作控制部件：可以为指令译码器的输出 信号配上节拍电位和节拍脉冲，也和外部进来的控 制信号组合，共同形成相应的微操作控制序列，以完成规定的操作。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主

9、题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习三、单片机执行程序的过程计算机每执行一条指令都可分为3个阶段进行，即取指令、分 析指令和执行指令。取指令阶段的任务是：根据程序计数器PC中的值，从程序存储 器读出现行指令，送到指令寄存器。分析指令阶段的任务是：将指令寄存器中的指令操作码取出后 进行译码，分析其指令性质，如指令要求操作数，则寻找操作数地 址。执行指令阶段的任务是：取出操作数，然后按照操作码的性质 对操作数进行操作。计算机执行程序的过程实际上就是逐条指令地重复上述操作过 程，直至遇到停机指令或循环等待指令。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化

10、理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习单片机指令执行过程示意图六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习第三节 存储器普林斯顿结构:一般计算机通常只有一个逻辑空间，可以随意安排ROM或RAM。访问存储器时，同一地址对应惟一的存储空间，可以是ROM也可以是RAM，并用同类访问指令，这种存储器结构称为普林斯顿结构。哈佛结构:80C51系列单片机在物理结构上有4个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。这种在物理上把程序

11、存储器和数据存储器分开的结构称为哈佛结构六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习80C51系列有3个存储空间：1. 片内外统一编址的64KB的程序存储器地址空间（用16位地 址）。2. 256384字节的片内数据存储器的地址空间。3. 64KB片外数据存储器地址空间。在访问3个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令，以产 生不同的存储空间的选通信号。89C51/S51存储器空间分布六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课

12、件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习1. 程序存储器的编址计算机的工作是按照事先编制好的程序命令一条条 循序执行的, 程序存储器就是用来存放这些已编好的 程序和表格常数,它由只读存储器ROM或EEPROM组成。 2. 程序运行的入口地址实际应用时, 程序存储器的容量由用户根据需要扩 展， 而程序地址空间原则上也可由用户任意安排。但 程序最初运行的入口地址，MCS51单片机是固定的, 用户不能更改。程序存储器中有复位和中断源共7个固定的入口地 址。 一、程序存储器六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主

13、题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习单片机复位、 中断入口地址 单片机复位后程序计数器PC的内容为0000H, 故必须从0000H 单元开始取指令来执行程序。 0000H单元是系统的起始地址, 一般 在该单元存放一条无条件转移指令, 用户设计的程序是从转移后的 地址开始存放执行的。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习二、数据存储器1. 工作寄存器区片内RAM为256字节，地址范 围为00HFFH，分为两大部分: 低128字节（00H7FH）为真正的 RAM区：高128字

14、节（80HFFH） 为特殊功能寄存器区SFR。在低128字节RAM中, 00H 1FH共32单元是4个通用工作寄存 器区。每一个区有8个通用寄存器 R0R7。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习在低128字节RAM区中，00H-1FH地址为通用工作寄存器 区，共分为4组，每组由8个工作寄存器(R0R7)组成，共占 32个单元，为工作寄存器的地址表。每组寄存器均可选作 CPU当前的工字PSW中RS1、RS0的设置来决定CPU当前使用哪 一组。若程序中并不需要四组，那么其余的可用

15、作一般的数 据缓冲器。 CPU在复位后，选中第0组工作寄存器。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习2. 位寻址区20H2FH单元为位寻址区, 这16个单元（共计128位）的每 1位都有一个8位表示的位地址, 位地址范围为00H7FH。位寻址区的每1位都可当作 软件触发器,由程序直接进行位 处理。通常可以把各种程序状 态标志, 位控制变量存于位寻 址区内。同样,位寻址的RAM单 元也可以按字节操作作为一般 的数据缓冲 。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家

16、炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习RAM位寻址区位地址表 六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习3. 数据缓冲区 30H7FH是数据缓冲区, 也即用 户RAM区，共80个单元。MCS52子系 列片内RAM有256个单元，前两个的单 元数与地址都和MCS51子系列一致。 用户RAM区从30HFFH，共208个单。六年级数学上册课件-比的基本性质和化简比江苏省连云港市田家炳中学高一生物现代生物进化理论的主要内容课件八一建军节主题教育活动PPT模板军队国防改革强军梦学习三、专用寄存器89C51S51有21个（89C52S52有27个）专用寄存器 SFR(Special Function Register)，亦称特殊功能寄存器，