第2章89C51单片机硬件结构和原理.ppt

§2.1 MCS-51单片机的结构§2.1 MCS-51单片机的结构§2.1.1MCS-51单片机的基本组成89C51单片机结构框图二、MCS-51系列单片机的性能MCS-51系列单片机的性能表§2.1.2MCS-51单片机内部结构一、结构图P0驱动器二、结构组成（一）、中央处理单元（CPU）1．运算器2．控制器（1）程序计数器PC（16位）（2）指令寄存器IR及指令译码器ID（3）振荡器和定时电路（二）、存储器1、程序存储器（ROM）2、数据存储器（RAM）（三）、I/O接口2.2 MCS-51单片机引脚及其功能§2.2.1 89C51单片机引脚§2.2.289C51单片机引脚功能一、电源引脚：Vcc和Vss二、时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）：接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反向放大器的输入端，在采用外部时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。三、控制信号引脚： RST、ALE、PSEN和EAALE/PROG（30脚）：
ALE：地址锁存允许信号端。正常工作时，该引脚以振荡频率的1/6固定输出正脉冲。CPU访问片外存储器时，该引脚输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。它的负载能力为8个LS型TTL负载。ALE/PROG（30脚）：
PROG：是对片内带有4KBEPROM的89C51编程写入时的编程脉冲输入端。PSEN（29脚）：
程序存储器允许信号输出端。
在访问片外ROM时，定时输出负脉冲作为读片外ROM的选通信号，接片外ROM的OE端。
它的负载能力为8个LS型TTL负载。EA/Vpp（31脚）：
EA：外部程序存储器地址允许输入端。
当该引脚接高电平时，CPU访问片内FlashROM并执行片内程序存储器中的指令，但当PC值超过0FFFH时，将自动转向执行片外ROM中的程序。
当该引脚接低电平时，CPU只访问片外EPROM/ROM并执行外部程序存储器中的程序。EA/Vpp（31脚）：
Vpp：对89C51片内FlashROM固化编程时，编程电压输入端12V。四、I/O端口P0、P1、P2和P31、准双向2、P0口：3、P1口：4、P2口：5、P3口：§2.3 89C51存储器配置§2.3.1 89C51存储器分类一、物理结构（哈佛结构）二、用户角度二、用户角度二、用户角度二、用户角度§2.3.2程序存储器地址空间一、用途：二、编址：三、寻址方式：三、寻址方式：三、寻址方式：三、寻址方式：三、寻址方式：三、寻址方式：§2.3.3数据存储器地址空间一、用途：二、片外RAM：三、片内RAM：1)低128字节RAM2)高128字节RAM——特殊功能寄存器(SFR)(1)累加器ACC(E0H)(2)寄存器B(F0H)(3)程序状态寄存器PSW(D0H)CY（PSW.7）：进位标志位，由运算结果自动设置。在位操作时作位累加器，在指令中用C代替。
AC（PSW.6）：半进位标志位。
F0（PSW.5）：用户标志位。
RS0和RS1（PSW.3和PSW.4）：工作寄存器组选择控制位。复位后为0。
OV（PSW.2）：溢出标志位。
PSW.1：保留位。
P（PSW.0）：奇偶标志位。根据累加器A中1的个数设置。(4)栈指针SP(81H)在图2－10中，假若有8个RAM单元，每个单元都在其右面编有地址，栈顶由堆栈指针SP自动管理。每次进行压入或弹出操作以后，堆栈指针便自动调整以保持指示堆栈顶部的位置。这些操作可用图2－10说明。(5)数据指针DPTR(83H，82H)(6)Ｉ/Ｏ端口P0～P3(80H，90H，A0H，B0H)图2-11特殊功能寄存器SFR的位置§2.4 CPU时序§2.4.1 片内时钟信号的产生图2-1289C51的片内振荡器及时钟发生器1.节拍与状态周期一个机器周期是指CPU访问存储器一次所需的时间。例如，取指令、读存储器、写存储器等等。

一个机器周期包括12个振荡周期，分为6个S状态：S1~S6。

每个状态又分为两拍，称为P1和P2。

因此，一个机器周期中的12个振荡周期表示为S1P1，S1P2，S2P1，···，S6P1，S6P2。
若采用6MHz晶体振荡器，则每个机器周期为2μs（微秒）指令周期：执行一条指令所需的时间。
每条指令由一个或若干个字节组成。有单字节指令，双字节指令，…多字节指令等。字节数少则占存储器空间少。
每条指令的指令周期都由一个或几个机器周期组成。有单周期指令、双周期指令、和四周期指令。机器周期数少则执行速度快。3.基本时序定时单位§2.4.2 CPU取指、执行周期时序图2－1489C51单片机的取指/执行时序§2.5 复位操作表2－8各特殊功能寄存器的复位值§2.5.2 复位信号及其产生复位电路§2.5.3 复位电路2.689C51单片机的低功耗工