第02章MCS-51硬件结构

1、 缓冲器累加器A 程序状态字 片内 寄存 器组 指令寄存器 程序计数器 数据缓冲器 +1 数据总线数据总线 控制总线控制总线 地址缓冲器 地址总线地址总线 堆栈指针 控制逻辑 片内总线片内总线 取指、读写信号 堆栈 数据存储器 程序存储器 数据存储器 输入输出接口 CPU 扩展 单元 图图2-1 微处理器的模型机微处理器的模型机 输 入 输 出 接 口 三重流水线 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 MCS-51存储器的访问存储器的访问 A、计算机运行时，控制器按照、计算机运行时，控制器按照PC中的地址直接从中的地址直接从ROM 中中 获取指令；获取指令； B、MCS-51系列系列

2、CPU从从ROM中获取数据的方法：中获取数据的方法： 借助借助16位的数据指针位的数据指针DPTR： MOVC A，A+DPTR 借助借助16位的程序计数器位的程序计数器PC： MOVC A，A+PC C、MCS-51系列系列CPU从从RAM中获取数据的方法：中获取数据的方法： 借助借助16位的数据指针位的数据指针DPTR： MOVX A，DPTR 借助借助8位的工作寄存器位的工作寄存器R0或或R1： MOVX A，Rj D、MCS-51系列系列CPU向向RAM中存放数据的方法：中存放数据的方法： 借助借助16位的数据指针位的数据指针DPTR： MOVX DPTR，A 借助借助8位的工作寄存器

3、位的工作寄存器R0或或R1： MOVX Rj，A 晶体振荡电路 MCS-51复位电路 P0口驱动器口驱动器 P0口锁存器口锁存器 P2口驱动器口驱动器 P3口驱动器口驱动器P1口驱动器口驱动器 P2口锁存器口锁存器 P3口锁存器口锁存器P1口锁存器口锁存器 RAM 地址锁存器地址锁存器 RAM EPROM/ROM ACCB寄存器寄存器 TMP2TMP1 程序地址程序地址 寄存器寄存器 PSW 缓冲器缓冲器 PC递增器递增器 PC DPTR OSC 定时定时 和和 控制控制 指指 令令 寄寄 存存 器器 PSEN ALE EA RST ALU 中断、串行口中断、串行口 和定时器等部件和定时器等部

4、件 SP P0.0P0.7 P2.0P2.7 P1.0P1.7 P3.0P3.7 MCS-51硬件内部结构方框图硬件内部结构方框图 1 40 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 8031 32 10 8051 31 11 8751 30 12 8032 29 13 8052 28 14 8752 27 15 26 16 25 17 24 18 23 19 22 20 21 VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VDD ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.

5、2 P2.1 P2.0 T2/P1.0 T2EX/P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3 T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 VSS MCS-51 芯芯 片片 引引 脚脚 图图 DIP封装封装 MCS-51 RST A R D C K +5V MCS-51 的的 复复 位位 电电 路路 ： ： 堆栈的底部堆栈的底部 堆栈的顶部堆栈的顶部 SP 软件堆栈结构图软件堆栈结构图 堆栈特点：堆栈特点： 先进后出先进后出 后进先出后

6、进先出 压压 入入 弹弹 出出 地地 址址 增增 大大 FFH FFH 80H 80H 7FH 30H 2FH 20H 1FH 00H 仅仅52子子 系列有系列有 SFR 特殊特殊 寄存器寄存器 通用寄存器区通用寄存器区 位寻址区位寻址区 工作寄存器工作寄存器3组组 工作寄存器工作寄存器2组组 工作寄存器工作寄存器1组组 工作寄存器工作寄存器0组组 片片 内内 寄寄 存存 器器 分分 布布 图图 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字节字节 2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H 位寻址寄存器每

7、一位的位地址表位寻址寄存器每一位的位地址表 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 第第 一一 机机 器器 周周 期期 第第 二二 机机 器器 周周 期期 F0 ALE PSEN P2口口 P0口口 373出出 RD PCH出出 PCH输出输出 PCH或或P2输出输出 PCH出出 指令指令 PCL 指令指令 PCL 数据数据 PCL 指令指令 PCL出出 PCL输出输出 PCL输出输出 PCL输出输出 MOVX的读指令时

8、序的读指令时序 MCS-51 RST MCS-51 RST +5v R R C D C K K +5V 图图A 图图B A MCS51内部有一个单级反向放大器构内部有一个单级反向放大器构 成的振荡电路。因此，在成的振荡电路。因此，在XTAL1、 XTAL2两引脚上接上晶振就可向单片机两引脚上接上晶振就可向单片机 提供振荡脉冲。提供振荡脉冲。 首先根据操作码的要求分析得出本条指令是什么指令首先根据操作码的要求分析得出本条指令是什么指令,是是 否需要操作数。如需操作数则为取数做好准备：形成操作否需要操作数。如需操作数则为取数做好准备：形成操作 数地址并将它送入数地址并将它送入MAR。 操作数操作数 存放处存放处 片外片外 ROM 片外片外 RAM 片外片外 I/O 设备设