第二章系统结构(单片机).
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1、1第二章 51系列单片机系统结构2CPU振荡器和时序振荡器和时序OSC64KB 总线总线扩展控制器扩展控制器数据存储器数据存储器256B RAM/SFR216位位定时器定时器/计数器计数器可编程可编程I/O程序存储器程序存储器4KBROM可编程全双工可编程全双工串行口串行口外中断外中断内中断内中断控制控制并行口并行口串行通信串行通信外部时钟源外部时钟源外部事件计数外部事件计数32-1-2 89C52的总体结构一 中央处理器CPUn由算术逻辑运算部件ALU、布尔处理器、工作寄存器和控制器组成。二 存储器n8K FLASH 程序存储器nRAM扩大到256Bn可在外部将程序存储器扩展到64KB，也可
2、扩展64KB的RAM/IO口。三 I/O部件和I/O引脚n4个并行口，3个16位的定时器，异步串行口。n大多数I/O引脚复用，为多功能引脚。4封装形式封装形式:5 1主电源引脚主电源引脚 VCC(40脚)：接+5 V电源正端。 GND(20脚)：接+5 V电源地端。 2外接晶体引脚外接晶体引脚 XTAL1(19脚)：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。XTAL2(18脚)：接外部石英晶体的另一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输出端。正常工作时，该引脚应有脉冲信号输出.引脚说明63输入输入 / 输出引脚输出引脚 (1) P0口(393
3、2脚)：P0.0P0.7统称为P0口。在不接片外存储器与不扩展I/O口时，可作为准双向输入/输出口。在接有片外存储器或扩展I/O口时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。 (2) P1口(18脚)：P1.0P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O口使用。(P1.0、P1.1为多功能准双向口)7(3) P2口(2128脚)：P2.0P2.7统称为P2口，一般可作为准双向I/O口使用；在接有片外存储器或扩展I/O口且寻址范围超过256字节时，P2口用作高8位地址总线。 (4) P3口(1017脚)：P3.0P3.7统称为P3口。除作为准双向I/O口使用外，还可以将每一位用于第二功能，而且
4、P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。894控制线控制线 (1) ALE/PROG(30脚)：运行方式时，ALE为外部存储器低8位地址锁存信号；FLASH编程期方式时，该引脚用作编程脉冲输入端。 (2) RST (9脚)：该引脚为单片机的上电复位端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。10(3)PSEN(29脚)：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期该信号两次有效，以通过数据总线P0口读回指令或常数。在访问片外数据存储器期间，PSEN信号将不出现。
5、(4)EA/VPP(31脚)：EA为片外程序存储器选用端。该引脚有效(低电平)时，只选用片外程序存储器，否则单片机上电或复位后选用片内程序存储器；FLASH编程方式时，为编程电源输入端VPP。11 综述，51系列单片机的引脚可归纳为以下两点： (1) 单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚都具有第二功能。 (2) 单片机对外呈现3总线形式，由P2、P0口组成16位地址总线；由P0口分时复用为数据总线；由ALE、PSEN、RST、EA与P3口中的INT0、INT1、T0、T1、WR、RD共10个引脚组成控制总线。由于是16位地址线，因此，可使片外存储器的寻址范围达到64 KB。122-2 存储器组
6、织一 51系列单片机有5个独立的存储空间：1. 64KB程序存储器空间（00FFFFH）2. 256B内部RAM 空间（00FFH）3. 128B内部特殊功能寄存器空间（80H0FFH）4. 位寻址空间（00FFH）5. 64KB外部数据存储器（RAM/IO空间） （00FFFFH）13二 根据用户使用角度分类： 1 片内外统一编址的64KB的程序存储器空间 2 256B的片内RAM空间 3 64KB的片外RAM空间三 51单片机中程序存储器和数据存储器彼此分开独立有利于“面向控制”14AT89C52单片机存储器结构152-2-1 程序存储器 程序存储器是用来存放已编好的程序和表格常数。计算机
7、为了有序地工作，设置了一个专用寄存器 - 程序计数器PC，用以存放将要执行的指令地址。由于51单片机的程序计数器为16位，因此，可寻址的地址空间为64 KB。161程序存储器分为片内和片外两部1 CPU访问片内和片外存储器，可由EA引脚所接的电平来确定2 EA引脚接“1”：程序从片内0000H开始执行，PC值超过片内容量时，自动转向片外ROM3 EA引脚接“0”：程序直接从片外ROM的0000H处开始执行17图3.5 程序存储器编址图(a) 51子系列；(b) 52子系列18二二 程序的程序的6个特殊入口地址个特殊入口地址 51系列的中断源数目因型号而异，中断入口有多有少。但总是从地址3开始，
8、每隔8个字节安排一个中断入口。操 作入 口 地 址复位0000H外部中断00003H定时器/计数器0000BH外部中断10013H定时器/计数器1001BH串行口中断0023H定时器/计数器2002BH192-2-2 内部RAM数据存储器n片内数据存储器最大可寻址256个单元，它们又分为两部分： 低128字节(00H7FH)是真正的RAM区；高128字节(80HFFH)为特殊功能寄存器(SFR)区。20图图 低低128字节字节RAM区区图图 高高128字节字节RAM区区(SFR区，特殊功区，特殊功能寄存器区能寄存器区)21一工作寄存器区（001FH）1 001FH区域为4组工作寄存器区，每组包
9、含8个8位寄存器，编号为R0 R7。2 CPU当前使用的工作寄存器区由PSW中的RS0、RS1二位设置3 寄存器R0、R1常用做间接寻址时的地址指针22 表表2.4 工作寄存器组的选择表工作寄存器组的选择表PSW.4(RS1)PSW.3(RS0)当前使用的工作寄存器组R0R7000组(00H07H)011组(08H0FH)102组(10H17H)113组(18H1FH)23二 位寻址区(202FH) 1 共16个字节单元，128位，是可位寻址的RAM区。 2 16个单元的每一位可用于存放各种程序标志、位控制变量。 3 这16个位寻址单元加上可位寻址的 SFR(地址为8的倍数）一起构成布尔(位)
10、处理器的数据存储器空间位存储器。2425三 数据缓冲器区30H7FH是数据缓冲区，也即用户RAM区，共80个单元。 由于工作寄存器区、位寻址区、数据缓冲区统一编址，使用同样的指令访问，这三个区的单元既有自己独特的功能，又可统一调度使用。因此，前两个区未使用的单元也可作为用户RAM单元使用，使容量较小的片内RAM得以充分利用。261 51系列的堆栈是向上生成： 进栈时SP内容先增加，再存入数据 出栈时先弹出数据，再SP内容减少。2 堆栈原则上可在内部RAM 任意位置，实际设在 30HFFH范围内。3 系统复位时(SP)为07H，实际从08H开始堆放信息。四 堆栈和堆栈指针栈底SPSP+1数据压入
11、数据弹出272-2-3 特殊功能寄存器(SFR) 特殊功能寄存器(SFR，即Special Function Registers)，又称为专用寄存器，专用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行I/O口、串行I/O口、定时器/计数器、中断系统等功能模块的工作。28(1) 累加器ACC(E0H)n累加器ACC是最常用、最忙碌的8位特殊功能寄存器，许多指令的操作数取自于ACC，许多运算中间结果也存放于ACC。在指令系统中用A作为累加器ACC的助记符。29(2) 寄存器B(F0H)n在乘、除指令中，用到了8位寄存器B。乘法指令的两个操作数分别取自A和B，乘积存于B和A两个8位寄存器中。除法指令中，A中存放
