第02章MCS-51硬件结构

1、缓冲器累加器A程序状态字算术逻 辑部件ALU片内寄存器组指令寄存器指令译码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DPTR结构框图相关概念相关概念由由PC发起的取指令过程发起的取指令过程结构框图结构框图P3口功能表口功能表芯片封装芯片封装51芯片引脚图芯片引脚图51芯片引脚图芯片引脚图51芯片引脚图芯片引脚图电路电路 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0片内寄存器分布图片

2、内寄存器分布图DPTR端口端口P0-P3未定义的寻址区未定义的寻址区位寻址表位寻址表取指令过程取指令过程指令执行过程指令执行过程指令执行简例指令执行简例软件堆栈结构图软件堆栈结构图堆栈指针和压栈操作实例堆栈指针和压栈操作实例片内寄存器分布图片内寄存器分布图位寻址寄存器位地址表位寻址寄存器位地址表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+DPT

3、R 借助借助16位的程序计数器位的程序计数器PC： MOVC A，A+PCC、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，RjD、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MCS-51复位复位电路电路读片外存储器时序图读片

4、外存储器时序图指令周期概念及实例指令周期概念及实例片外三总线图片外三总线图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RAMEPROM/ROMACCB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PCDPTROSC定时定时和和控制控制指指令令寄寄存存器器PSENALEEARSTALU中断、串行口中断、串行口和定时器等部件和定时器等部件SP P0.0P0.7 P2.0P2.7P1.0P1.7 P3.0P3.7MC

5、S-51硬件内部结构方框图硬件内部结构方框图返回1 402 393 384 375 366 357 348 339 8031 3210 8051 3111 8751 3012 8032 2913 8052 2814 8752 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VDDALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0T2/P1.0T2EX/P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3

6、.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSSMCS-51 芯芯 片片 引引 脚脚 图图返回返回DIP封装封装返回返回MCS-51 RSTAR D CK+5VMCS-51的的复复位位电电路路返回返回：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进先出压压入入弹弹出出返回返回地地址址增增大大返回返回FFH FFH80H 80H7FH30H2FH20H1FH00H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

7、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返回返回 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0字节字节2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H位寻址寄存器每一位的位地址表位寻址寄存器每一位的位地址表返回返回返回返回返回返回返回返回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

8、 器器 周周 期期 第第 二二 机机 器器 周周 期期 F0ALEPSENP2口口P0口口373出出RDPCH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的读指令时序的读指令时序返回返回返回返回返回返回返回返回MCS-51RSTMCS-51RST+5vRRCDCKK+5V图图A图图BA 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。返回返回返回返回 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。返回返回操作数操作数存放处存放处返回返回返回返回返回返回返回返回片外片外ROM片