51單片機的結(jié)構(gòu)
一、MCS-51 的核心電路
單片機 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖
一個8位CPU；
一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；
4K字節(jié)片內(nèi)部程序存儲器ROM ；
128字節(jié)片內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM ；
可尋址64K外部程序存儲器；
可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲器；
21個特殊功能寄存器 (專用寄存) ；
32條可編程的 I/O 線（4個8 位并行I/O端口）；
兩個16位定時器/計數(shù)器；
一個可編程全雙工串行口；
具有5個中斷源，兩個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)。
單片機各功能部件由內(nèi)部總線聯(lián)系在一起。簡化結(jié)構(gòu)如下圖所示
MCS-51 單片機結(jié)構(gòu)框圖
二、中央處理單元CPU
CPU 是單片機的核心部件，如上圖所示，各方框表示功能部件，可以看出本單片機是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成各種運算，實現(xiàn)對單片機各功能部件的指揮和控制任務(wù)，它是由運算器和控制器等部件組成的。各功能部件實際上是 CPU 的有機組成部分，各功能部件通過運行程序相聯(lián)系
（1）運算器
運算器的功能是進行算術(shù)運算和邏輯運算，它還包含一個布爾處理器，用來處理位的操作。運算器模塊包括算術(shù)和邏輯運算部件 ALU、布爾處理器，累加器 ACC、 B 寄存器、暫存器 TMP1 和 TMP2、程序狀態(tài)字寄存器 PSW 和十進制數(shù)調(diào)整電路等。
1、累加器 ACC 是一個最常用的專用寄存器。大部分單操作數(shù)據(jù)指令的操作數(shù)取自累加器。很多雙操作數(shù)指令中的一個操作數(shù)也取自累加器。加、減、乘、除算術(shù)運算指令的運算結(jié)果都存放在累加器 A 或 AB 寄存器對中。指令系統(tǒng)中用 A 作為累加器的助記符。
2、B 寄存器
3、程序狀態(tài)字 PSW
程序狀態(tài)字記錄程序狀態(tài)信息，反映程序運算結(jié)果的特征，它是一個 8 位寄存器。其中 PSW 的 1 位未用，格式如下：（按 D7 ～ D0 順序排列）
Cy | Ac | F0 | RS | RS | OV | - | P |
、 Cy （PSW.7） — 進位標志。在執(zhí)行某些算術(shù)和邏輯指令時，當運算結(jié)果的最高位有進位或借位時， Cy 將被硬件置位，否則就被清零。不同的是在布爾處理機中，它被認為是位累加器，可由軟件置位或清零。
② AC （PSW.6） — 輔助進位標志。在進行加法或減法操作中，當?shù)?4 位數(shù)向高 4 位數(shù)有進位或借位時， AC 將被硬件置位，否則就被清零。 AC 被用于十進制調(diào)整。
、 FO （PSW.5） — 用戶定義標志？捎捎脩糇屍溆涗洺绦驙顟B(tài)，用作標記，即用軟件使其置位或復(fù)位。
、 RS1、RS0（PSW.4,PSW.3） — 工作寄存器組選擇控制位？梢杂密浖梦换蚯辶悖源_定當前工作寄存器組。
、 OV（PSW.2 —溢出標志位。在對有符號數(shù)作加減運算時，用 C6 表示 D6 位向 D7 位的進位或借位，用C7表示D7位向更高位的進位或借位，則 OV 標志可由下式求得： OV=C6 ⊕ C7。 OV=1 表示加減運算的結(jié)果超出了目的寄存器 A 所能表示的帶符號數(shù)的范圍（-128 ～ +127）。
無符號數(shù)乘法指令 MUL 的執(zhí)行結(jié)果也會影響溢出標志。若置于累加器 A 和寄存器 B 的兩個數(shù)的乘積超過 255 時（8位數(shù)）， OV=1 ，否則 OV=0 。此積的高 8 位放在 B 內(nèi)，低 8 位放在 A 內(nèi)。因此， OV=0 時，只要從 A 中取得乘積即可，否則還要從 B 中取得乘積的高 8 位。
除法指令 DIV 也會影響溢出標志，當除數(shù)為 0 時， OV=1 ，否則 OV=0 。
⑥ （PSW.0） — 奇偶標志。每個指令周期都由硬件來置位或清零，以表示累加器 A 中有 1 的位數(shù)的奇偶數(shù)。若 1 的位數(shù)為奇數(shù)，則 P 置位，否則清零。該標志位對串行通信中的數(shù)據(jù)傳輸有重要意義。和數(shù)學(xué)中的數(shù)據(jù)本身的奇偶性有區(qū)別。當 A=10101000B 時，因數(shù)中是三個 1 使 P 置位。在數(shù)據(jù)傳輸時，當把一批數(shù)的 P 位和原 8 位放在一起構(gòu)成 9 位數(shù)，這批 9 位數(shù)中 1 的個數(shù)應(yīng)全為偶數(shù)。接收端如收到的數(shù)沒有偶數(shù)個 1 則認為出錯。
。2）控制器
控制器部件是由指令寄存器、程序計數(shù)器 PC ，定時與控制電路等組成的。
① 指令寄存器和譯碼
指令寄存器中存放指令代碼。
、 程序計數(shù)器 PC
程序計數(shù)器 PC 用來存放即將要執(zhí)行的指令地址，共 16 位，可對 64K 程序存儲器直接尋址。
、 定時與控制電路
定時與控制電路是產(chǎn)生 CPU 操作時序的，它是單片機的心臟。控制各種操作的時間。
8051 芯片內(nèi)部有一個反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路， XTAL1 和 XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。放大器可以產(chǎn)生自激振蕩，此時時鐘由內(nèi)部方式產(chǎn)生。當 XTAL1 接地， XTAL2 接外部振蕩器時，時鐘由外部方式產(chǎn)生。
三、8051 內(nèi)部 ROM 存儲器
ROM： Read Only Memory
一般用于存放程序和表格等不常改變的數(shù)據(jù)
8051單片機的 ROM 是掩摸 ROM
容 量：4096byte(212)
地址范圍：0000H ～ 1FFFH
四、8051 內(nèi)部的 RAM 存儲器
RAM ： Random Access Memory
一般用于存放程序執(zhí)行過程中產(chǎn)生的大量的臨時數(shù)據(jù)，相當于 PC 的內(nèi)存。
8051 單片機的內(nèi)部 RAM ：
容 量： 128 字節(jié)
地址范圍： 00H~7FH
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-08
