CH2-MCS-51系列单片机的结构

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第2章 MCS-51系列单片机的结构(2学时)

教学目的

了解单片机的内部结构与主要型号 掌握单片机引脚信号功能 掌握单片机的存储器空间分配及各I/O口的特点 掌握单片机的复位电路、时钟电路及指令时序

重点和难点

单片机的结构特点 存储器配置空间配置 单片机的指令时序。

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第2章 MCS-51系列单片机的结构2.1 基本组成2.2 内部结构 2.3 引脚及功能 2.4 存储器配置 2.5 并行输入/输出口 2.6 基本工作时序 思考题

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2.1 基本组成8051/80C51是整个MCS-51系列单片机的核心，其他型 号的单片机都是在这一内核的基础上发展起来的。MCS-51单片机系列分为51和52子系列，并以芯片型号 的末位数字加以标识。其中，51子系列是基本型，而52 子系列是增强型。 单片机型号带有字母“C”的，表示该单片机采用的是 CMOS 工 艺 ， 具 有 低 功 耗 的 特 点 。 8051 的 功 耗 为 630mW,而80C51的功耗只有120mW。

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MCS-51单片机的结构框图

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组成部分在一块芯片上集成了一个微型计算机的主要部件：1)一个8位微处理器CPU。 2)数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR。

3)内部程序存储器ROM。4)两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器。 5)四个8位可编程的I/O(输入/输出)并行端口。

6)一个串行端口，用于数据的串行通信。7)中断控制系统。 8)内部时钟电路。

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MCS-51系列单片机技术参数表子 系 列 片内ROM形式 无 ROM EPROM FLASH

片内 ROM

片内 RAM

寻址 范围

中 断 串行 定时器 并行口 口 源4×8 1 5

I/O特性

51 子 系 列

8031

8051

8751

8951

4KB

128B 2×64KB 2×16

80C31 80C51 87C51

89C51

4KB

128B 2×64KB 2×16

4×8

1

5

52 子 系 列

8032

8052

8752

8952

8KB

256B 2×64KB 3×16

4×8

1

6

80C32 80C52 87C52

89C52

8KB

256B 2×64KB 3×16

4×8

1

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2.2 内部结构1.运算器由8位算术逻辑运算单元ALU、8位累加器ACC、8位 寄存器B、程序状态字寄存器PSW、8位暂存寄存器 TMP1和TMP2等组成。 2.控制器 由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、 堆栈指针SP、数据指针DPTR、时钟发生器及定时控制 逻辑等组成。

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单片机基本工作过程

工作原理：存储程序和程序控制。存储程序：事先把计算机的执行步骤序列(即程序)及 运行中所需的数据, 通过一定的方式输入并存储在计算机的 存储器中。

程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的一条条 指令, 加以分析并执行规定的操作。

程序=指令集合

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分析:78H 20H MOV R0,#20H

0000H

0002H >>取指

26H

ADD A,@R0

>>分析执行 00H->PC取指:分析78H,执行取立即数 01H->PC取指令(数据),执行存入R0

02H->PC取指:分析26H,执行加

法

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5

程 序 计 数 器累加 器A

1 2 3

地 址 寄 存 器数 据 缓 数 器

外部AB

运 算 器

程序存 储器

数据存 储器

内部DB

外部DB

寄存器区 指令 寄存 器译 码CPU部分

4

外部CB

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增加MOV A,#9分析:

0000H 74H 09H MOV A,#9 0002H 78H 20H MOV R0,#20H 0004H 26H ADD A,@R0 (1) (2) 02H->PC取指:分析78H执行取立即数 03H->PC取指令(数据)执行存入R0 04H->PC取指:分析26H执行加法

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增加LJMP分析: 0000H 02H 00H 40H … 0040H 74H 09H 0042H 78H 20H 0044H 26H

LJMP 0040H

MOV A,#9 MOV R0,#20H ADD A,@R0

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一个形式上完整的程序:

0000H… 0040H 0042H 0044H 0045H 0047H

02H 00H 40H74H 09H 78H 20H 26H F5 08H 80H

LJMP 0040HMOV A,#9 MOV R0,#20H ADD A,@R0 MOV P0,A INC R0

0048H

02H 00H 44H

LJMP 44H

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2.3 引脚及功能

各类单片机均兼容，只是功能略有差异。 封装：DIP,PLCC, TQFP