51單片機的結構
一、MCS-51 的核心電路
單片機 8051 內部結構框圖
一個8位CPU；
一個片內振蕩器和時鐘電路；
4K字節(jié)片內部程序存儲器ROM ；
128字節(jié)片內部數據存儲器RAM ；
可尋址64K外部程序存儲器；
可尋址64K外部數據存儲器；
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)先級嵌套中斷結構。
單片機各功能部件由內部總線聯(lián)系在一起。簡化結構如下圖所示
MCS-51 單片機結構框圖
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 位數據寬度的處理器，能處理 8 位二進制數據或代碼， CPU 負責控制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成各種運算，實現對單片機各功能部件的指揮和控制任務，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 和十進制數調整電路等。
1、累加器 ACC 是一個最常用的專用寄存器。大部分單操作數據指令的操作數取自累加器。很多雙操作數指令中的一個操作數也取自累加器。加、減、乘、除算術運算指令的運算結果都存放在累加器 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)行某些算術和邏輯指令時，當運算結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。
、 AC （PSW.6） — 輔助進位標志。在進行加法或減法操作中，當低 4 位數向高 4 位數有進位或借位時， AC 將被硬件置位，否則就被清零。 AC 被用于十進制調整。
、 FO （PSW.5） — 用戶定義標志。可由用戶讓其記錄程序狀態(tài)，用作標記，即用軟件使其置位或復位。
④ 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，以確定當前工作寄存器組。
、 OV（PSW.2 —溢出標志位。在對有符號數作加減運算時，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 表示加減運算的結果超出了目的寄存器 A 所能表示的帶符號數的范圍（-128 ～ +127）。
無符號數乘法指令 MUL 的執(zhí)行結果也會影響溢出標志。若置于累加器 A 和寄存器 B 的兩個數的乘積超過 255 時（8位數）， OV=1 ，否則 OV=0 。此積的高 8 位放在 B 內，低 8 位放在 A 內。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 的位數的奇偶數。若 1 的位數為奇數，則 P 置位，否則清零。該標志位對串行通信中的數據傳輸有重要意義。和數學中的數據本身的奇偶性有區(qū)別。當 A=10101000B 時，因數中是三個 1 使 P 置位。在數據傳輸時，當把一批數的 P 位和原 8 位放在一起構成 9 位數，這批 9 位數中 1 的個數應全為偶數。接收端如收到的數沒有偶數個 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。
、 程序計數器 PC
程序計數器 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生 CPU 操作時序的，它是單片機的心臟？刂聘鞣N操作的時間。
8051 芯片內部有一個反向放大器所構成的振蕩電路， XTAL1 和 XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。放大器可以產生自激振蕩，此時時鐘由內部方式產生。當 XTAL1 接地， XTAL2 接外部振蕩器時，時鐘由外部方式產生。
三、8051 內部 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據
8051單片機的 ROM 是掩摸 ROM
容 量：4096byte(212)
地址范圍：0000H ～ 1FFFH
四、8051 內部的 RAM 存儲器
RAM ： Random Access Memory
一般用于存放程序執(zhí)行過程中產生的大量的臨時數據，相當于 PC 的內存。
8051 單片機的內部 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
