8051单片机的体系结构.ppt

1、8051微控制器体系结构铸铜，学习要点：(1) 8051微控制器内部结构、功能组件(2) 8051微控制器针脚名称、功能和3总线信号(3)微控制器存储结构、寻址、特殊功能寄存器；(4)微控制器工作时间、时钟电路、电路重置(5)微控制器I/O的结构功能；(6)微控制器工作模式。1 8051微控制器内部结构8个功能部件：(1)微处理器(8位CPU) (2)节目内存(ROM、EPROM或闪存等)(3)数据内存(Flash、E2PROM) (4) 2 8051微控制器筹码针功能微控制器筹码方形封装针图表，2 8051微控制器筹码针功能微控制器筹码针功能1主电源针(1)GND接地(2)如果VCC工作正常

2、，则为15V电源。 2时钟电路针(1) XTAL1: (2) XTAL2:3控制线和电源多路复用针(1) RST/VPD: RST作为重置信号，高平有效。VPD是辅助功能备用电源引入线。(2) ale/Prog:允许ale地址锁定的信号输出针脚。PROG是编程信号、第二个功能、低级效果。(3)PSEN:筹码外部ROM选择通信号输出端，低级有效。(4) EAVPP:当EA为内部和外部ROM控制端EA1时，从内部ROM访问EA0时，仅访问外部ROM VPP是编程电源输入，4并行输入/输出针脚(1)P0通信端口：P0.0P0.7统称P0通信端口(2)，3 8051中央处理器微控制器CPU是完整的1位

3、微计算机。牙齿1位微型计算机包含CPU、位寄存器、I/O通信端口和命令集。CPU内部包含1、运算符2、控制器3和内存。包含3.1运算符：1。算术逻辑运算符单位alu -算术运算，逻辑运算符2。累加器a -数据处理工厂3。位元处理器-位操作4。BCD代码修正电路-十进制运算主要包括命令寄存器、命令解码器、节目柜台、节目地址寄存器、条件前逻辑电路、时间控制逻辑电路等。1、命令、命令解码和控制器命令-完成操作的命令。指令解码-指令解析和翻译控制器-适当的控制信息、指挥算法和内存共同执行完成命令所需的任务。示例：以下是微控制器命令：00100101 00110000 (A) (30H)牙齿指令是一种附

4、加指令，用于确认双字节、双字节、指令集和指令集助记指令解码器在系统设计中的规定。显示为命令助记符以实现视觉表达。例如，上述加法命令的助记符是ADD A、30H、3、节目和节目柜台PC按照执行步骤编写的电脑命令集合，以完成计算机程序：整个计算任务。运行节目说明：地址由PC指示。当程序运行时，在电脑控制器的控制下，命令设备按照PC的指示从内存中读取第一个命令并解码，以执行命令所需的操作。3.3运行节目运行流程节目行实际上按照PC的指示运行。PC像向导一样被称为节目指针。执行程序如下：节目指令包括：执行进程，1，重置PC=0000 2，从PC导入手指，PC 1 3，数据导入4，执行指令5，以下指令，

5、4 8051微控制器存储结构8051微控制器存储的哈佛结构：1，地址和数据2，节目存储空间和数据存储空间使用单独的寻址。3、有自己的寻址方法和寻址空间。4.1 8051微控制器存储结构8051微控制器存储分为四种茄子类型：物理结构中的1、筹码节目内存(只读内存ROM)(类型为ROM、PROM、EPROM、E2PROM、flash)2、筹码节目内存功能上有五种茄子类型：节目存储、内部数据存储、特殊功能寄存器、位地址空间存储和外部数据存储。4.1 8051微控制器存储映射，4.2节目存储：可寻址地址空间为64KB，从0000H开始寻址，最大地址为FFFFH。使用EA信号选择片内、筹码外节目内存：S

6、TC89C51微控制器(片内4 KB)的00000FFFH、EA连接高评、从片内0000H开始运行节目。对于8031微控制器内部节目内存，EA接受较低的级别，并从片外部读取程序。中断向量：微控制器至少5个中断地址，000002FH节目存储地址之间5个特殊地址，固定为5个中断源的中断服务节目门户地址。中断地址如下：4.3个数据内存1，片内RAM地址内的数据内存(RAM)，128B/256B，用于存储运行节目所需的常数或变量。地址如下：51子系列片中的RAM是128字节寻址007FH特殊功能寄存器块128字节寻址80FFH 52子系列片中的RAM 256字节低128字节寻址007FH(直接寻址)高

7、度128字节寻址80FFH(间接寻址)SFR 128字节寻址80结构如下：(1)，(2)位寻址区域内部RAM的20H2FH位寻址区域(参见表2)16个单位(共128位)的地址寻址范围为00H7FH。(3)数据缓冲区内部RAM的30H7FH是数据缓冲区(也称为用户RAM区域)，共80个单位。52子系列内部有256个单位的数据存储，用户RAM区域范围为30HFFH，共208个单位。工作寄存器区域和位寻址区域中的地址和单位数与上述匹配。3，堆栈和堆栈指针堆栈的概念：使用后进先出的数据项的有序数据结构。这种后进先出的缓冲区称为堆栈。堆栈指针始终指向堆栈的顶部。栈像水桶或手枪中的弹匣，像装瓶口的小圆柱。

8、堆栈的几个茄子名词：完整堆栈、空堆栈、增量堆栈和降序堆栈；堆栈功能：后进先出堆栈具有多种功能：(1)断点保护(2)现场保护(3)临时准备数据；4.4特殊功能寄存器微控制器(SFR)；下表：4.5外部当前高容量RAM容量微控制器或集成了Data Flash的微控制器。系统需要大量存储。外部存储需要扩展。外部存储扩展方法：(1)并行扩展(最多64 kb)；(2)串行扩展(最多1MB以上)；存储使用摘要：(1)地址冗馀，由其他控制命令分隔。(2) (RAM)和(ROM)在操作使用上严格区分，徐璐混用不同的操作命令渡边杏。(3)位地址空间有两个区域。在20H2FH区域和SFR区域(4)片外数据存储区域

9、中，RAM存储设备和微控制器外部扩展I/o端口是均匀寻址的。5个并行I/O通信端口，共4个8位双向I/O通信端口，共32个通信端口线。每个都有自己的锁(SFR)、输出驱动器和输入缓冲区。多路复用功能：选择通过I/O方法或地址/数据输出方法控制：由内部控制信号生成，输入锁定内存，两个输入缓冲区(BUF1和BUF2)，推式I/O驱动器，5.1 P0通信端口位图内部结构，5输出锁定器为“。说明：1，控制信号为0时，P0端口为双向I/O通信端口，漏水打开(3状态)2，控制信号为1时，P0端口为地址/数据重用总线(用于通信端口扩展)3，P0W。其馀部分类似于使用P0通信端口(读取接脚时从1开始写入)。写

10、入数据、读取通信端口、5.3 P2通信端口内部结构、2、控制信号为1时完成P2通信端口输出地址信息、牙齿时完成微控制器外部参照操作或外部数据存储16位地址的读取和写入操作。3.使用P2端口作为常规I/O端口时，用法与P1口类似。描述：1，P2可以输出到通用I/o或高8位地址。MCS-51外部总线结构图表，返回，MCS-51微控制器外部总线，P0.4，返回，6264，Q7，d0.D7、a12、p2.4、wr、D7.d0，5.4 P3通信端口内部结构，2，使用第二个功能时，输出通信端口锁必须为“1”。3、突变功能()p 3.0 txd p 3.4 t0 p 3.1 rxd p 3.5 t1 p 3

11、.2 int 0p 3.6 wr p 3.3 int 1 p 3.7 rd、5.5 p0p 3通信端口功能摘要需要注意的问题：(1)P0P3端口是并行I/O端口。(2) P1通信端口和P3端口没有构建系统的数据总线和地址总线功能，因此不需要连接交换机MUX。(3)只有P0端口是真正的双向端口，P1P3端口是准双向端口。原因使用：P0牙齿数据总线时，需要解决筹码内外的隔离问题，以便正确传输数据。也就是说，只有在资料传输时筹码内外连接。否则，必须处于隔离状态。为此，P0通信端口输出缓冲区必须是三状态语句。(4)P3端口具有第二种功能。因此，P3通信端口电路添加了第二个功能控制逻辑。这是P3嘴和其他

12、嘴的区别。用于生成P3端口的第二个功能、6微控制器计时和重置时钟电路微控制器操作所需的时钟控制信号。6.1直接影响时钟电路时钟频率微控制器的速度，电路质量直接影响系统的稳定性。常用的时钟电路方法有两种：内部时钟方法和外部时钟方法。1，内部时钟方法内部有构成振荡器的高增益逆放大器。输入：XTAL1，输出：XTAL2。C1和C2的典型值通常选择为30pF左右。晶体的振动频率在1.2MHz12MHz之间。一些高速微控制器筹码时钟频率达到了40MHz。第二，外部时钟方法经常用于多个微控制器并发操作。第三，时钟信号的输出时钟提供给应用系统的其他芯片，但需要增加驱动能力。6.2机器周期、指令周期和指令计时

13、1，时钟周期微控制器基本时间单位时钟决定的振动频率为fosc时，时钟周期Tosc=1/fosc。例如，fosc=6MHz，Tosc=166.7ns。第二，机器周期CPU完成基本操作所需的时间。执行一个命令分为几个机器周期。每个机器周期完成基本任务。MCS-51微控制器的每12个时钟周期有一个机器周期，一个机器周期分为6个状态(S1S6)。每个状态分为P1和P2两拍。因此，系统周期的12个时钟周期可以划分为S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、SP6P1、S6P2、3、命令周期执行命令时的命令阶段和命令执行阶段。执行命令步骤会将PC的地址发送到节目内存，并删除需要执行命令的操作码和操作数。在命

14、令执行阶段解码命令操作码，生成一系列控制信号完成命令执行。ALE信号是针对地址锁定定义的，以时钟脉冲1/6的频率出现。ALE信号在机器周期内有效两次(运行访问外部数据内存的命令MOVX时，ALE脉冲丢失)。如果时钟电路外部晶振的频率为1.212MHZ、C1和C2外部晶振为12MHZ，则4个微控制器周期的发生是使用时钟周期1/12MHz1/12s0.0833s状态周期1/6s0.167s系统周期1s命令周期14s执行命令计算、节目执行时间和计时器计时时间以及6.3重置电路微控制器初始化任务。针RST加上大于2个机器周期(即24个时钟振动周期)的高电平，将重置MCS-51牙齿。重置时，PC初始化为0000H，以便从MCS-51牙齿0000H设备微控制器运行程序。除PC外，重置操作还会影响表2-8(P43)中列出的其它一些寄存器。SP=07H，P0-P3的端号都是高平的。在重置有效期内，ALE脚和PSEN