第2章89C51单片机硬件结构与原理-PPT.pptx

第2章89C51单片机硬件结构与原理第2章89C51单片机硬件结构与原理42、189C51单片机芯片内部结构及特点单片机芯片内部结构及特点42、289C51单片机引脚及其功能单片机引脚及其功能42、389C51单片机存储器配置单片机存储器配置42、4时钟电路及时钟电路及89C51CPU时序时序42、5复位操作复位操作42、6 89C51单片机得低功耗工作方式单片机得低功耗工作方式42、7输出输出/输入端口结构输入端口结构22、1 1 89C51单片机芯片内部结构及特点单片机芯片内部结构及特点:22、1 1、1 89C511 89C51单片机得基本组成单片机得基本组成:22、1 1、2 89C512 89C51单片机芯片内部结构单片机芯片内部结构22、1 1、1 89C511 89C51单片机得基本组单片机得基本组成成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2 2、1 1、1 89C511 89C51单片机得基本组成单片机得基本组成n另外89C51就是用静态逻辑来设计得,其工作频率可下降到0 Hz,并提供两种可用软件来选择得省电方式 1、在空闲方式中,CPU停止工作,而RAM、定时器/计数器、串行口与中断系统都继续工作。此时得电流可降到大约为正常工作方式得15%。2、在掉电方式中,片内振荡器停止工作,由于时钟被“冻结”,使一切功能都暂停,故只保存片内RAM中得内容,直到下一次硬件复位为止。这种方式下得电流可降到15 A以下,最小可降到0、6A。2 2、1 1、1 89C511 89C51单片机得基本组成单片机得基本组成n89C51单片机还有一种低电压得型号,即89LV51,除了电压范围有区别之外,其余特性与89C51完全一致。n89C51/LV51就是一种低功耗/低电压、高性能得8位单片机。它采用了CMOS工艺与高密度非易失性存储器(NURAM)技术,而且其输出引脚与指令系统都与MCS51兼容;n片内得Flash ROM允许在系统内改编程序或用常规得非易失性存储器编程器来编程。因此89C51/LV51就是一种功能强、灵活性高,且价格合理得单片机,可方便地应用在各种控制领域。2、1、2 89C51单片机芯片内部结构单片机芯片内部结构一、结构图一、结构图二、结构组成二、结构组成一、结构图一、结构图n由由 中央处理单元中央处理单元(CPU)、存储器、存储器(ROM及及RAM)与与I/O接口组成。接口组成。n89C51单片机内部结构如单片机内部结构如 图图2-2所示所示。ALUP0、0-P0、7P2、0-P2、7P3、0-P3、7P1、0-P1、7XTAL1 XTAL2PSENALEEARESET89C5189C5189C5189C51单片机单片机单片机单片机内部结构图内部结构图内部结构图内部结构图返回返回运算器运算器控制器控制器存储器存储器I/O接口接口大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静二、结构组成二、结构组成(一一)、中央处理单元、中央处理单元(CPU)(二二)、存储器、存储器(三三)、I/O接口接口返回返回1、中央处理单元、中央处理单元(89C51CPU)n1)运算器运算器返回返回2)控制器控制器1)运算器运算器(1)8位得位得ALU:可对可对4位、位、8位、位、16位数据进行操作。位数据进行操作。(2)8位累加器位累加器ACC(A):它经常作为一个运算数经暂存器它经常作为一个运算数经暂存器2进入进入ALU得输入端得输入端,与另一个来自暂存器与另一个来自暂存器1得运算数进行得运算数进行运算运算,运算结果又送回运算结果又送回ACC。(3)8位程序状态寄存器位程序状态寄存器PSW:指示指令执行后得状态信息指示指令执行后得状态信息供程序查询与判别用。供程序查询与判别用。(4)8位寄存器位寄存器B:在乘除运算时在乘除运算时,用来存放一个操作数也用用来存放一个操作数也用来存放运算后得一部分结果来存放运算后得一部分结果;如不能做乘除运算时如不能做乘除运算时,作为作为通用寄存器通用寄存器(5)布尔处理器布尔处理器:专门用于处理位操作得专门用于处理位操作得,以以PSW中得中得C为为其累加器。其累加器。(6)2个个8位暂存器位暂存器:ALU得两个入口处得两个入口处2)控制器控制器(1)程序计数器程序计数器PC(16位位)(2)指令寄存器指令寄存器IR及指令译码器及指令译码器ID(3)振荡器与定时电路振荡器与定时电路返回返回(1)程序计数器程序计数器PC(16位位)n由两个由两个8 8位计数器位计数器PCHPCH、PCLPCL组成。组成。nPCPC就是程序得字节地址计数器就是程序得字节地址计数器,PCPC内容内容为将要执行得指令地址。为将要执行得指令地址。n改变改变PCPC内容内容,改变执行得流向。改变执行得流向。nPCPC可对可对64KB64KB得得ROMROM直接寻址直接寻址,也可对也可对89C5189C51片内片内RAMRAM寻址。寻址。返回返回(2)指令寄存器指令寄存器IR及指令译码器及指令译码器IDn由由PCPC中得内容指定中得内容指定ROMROM地址地址n取出来得指令经取出来得指令经IRIR送至送至IDIDn由由IDID对指令译码产生一定序列得控制对指令译码产生一定序列得控制信号信号,以执行指令所规定得操作。以执行指令所规定得操作。返回返回(3)振荡器与定时电路振荡器与定时电路n89C5189C51单片机片内有振荡电路单片机片内有振荡电路,只需外接石英晶只需外接石英晶体与频率微调电容体与频率微调电容(2 2个个30pF30pF左右左右),),其频率范围其频率范围为为1 1、2MHz2MHz12MHz12MHz。该信号作为。该信号作为89C5189C51工作得基工作得基本节拍即时间得最小单位。本节拍即时间得最小单位。返回返回2、存储器、存储器1)程序存储器程序存储器(ROM)2)数据存储器数据存储器(RAM)返回返回1)程序存储器程序存储器(ROM)289C5189C51片内为片内为4KB Flash ROM4KB Flash ROM。2地址从地址从0000H0000H开始。开始。2用于存放程序与表格常数。用于存放程序与表格常数。返回返回2)数据存储器数据存储器(RAM)289C51RAM89C51RAM均为均为128B128B,地址为地址为00H00H7FH7FH。2用于存放运算得中间结果、数据暂存以及数据缓用于存放运算得中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。冲等。2这这128B128B得得RAMRAM中有中有3232个字节单元可指定为工作寄存个字节单元可指定为工作寄存器。器。2片内还有片内还有2121个特殊功能寄存器个特殊功能寄存器(SFRSFR),),它们同它们同128128字字节节RAMRAM统一编址统一编址,地址为地址为80H80HFFHFFH。后面详细介绍。后面详细介绍。返回返回3、I/O接口接口289C5189C51有四个有四个8 8位并行位并行I/OI/O接口接口P0P0P3P3。2它们都就是双向端口它们都就是双向端口,每个端口各有每个端口各有8 8条条I/OI/O线。线。2P0-P3P0-P3口四个锁存器同口四个锁存器同RAMRAM统一编址统一编址,可作为可作为SFRSFR来寻址。来寻址。2、2、1 89C51单片机引脚单片机引脚图图2-3就是就是 89C51/LV51得引脚结构图得引脚结构图,有双列有双列直插封装直插封装(DIP)方式与方形封装方式。方式与方形封装方式。图图2-3 89C51/LV51得引脚结构得引脚结构 一、电源引脚一、电源引脚:Vcc与与Vss1 1、Vcc(40Vcc(40脚脚):电源端电源端,为为+5V+5V。2 2、Vss(20Vss(20脚脚):接地端。接地端。二、时钟电路引脚二、时钟电路引脚:XTAL1与与XTAL2nXTAL2XTAL2(1818脚脚):):片内它就是振荡电路反向片内它就是振荡电路反向放大器得输出端放大器得输出端nXTAL1XTAL1(1919脚脚):):在片内它就是振荡电路在片内它就是振荡电路反向放大器得输入端反向放大器得输入端三、控制信号引脚三、控制信号引脚:RST、ALE、PSEN与与EAnRST/VRST/VPDPD(9 9脚脚):):RSTRST:复位信号输入端复位信号输入端,高电平有效。当高电平有效。当此输入端保持两个机器周期得高电平此输入端保持两个机器周期得高电平时时,就可以完成复位操作。就可以完成复位操作。三、控制信号引脚三、控制信号引脚:RST、ALE、PSEN与与EAnALE/PROGALE/PROG(3030脚脚):):ALEALE:地址锁存允许信号端。当地址锁存允许信号端。当89c5189c51上电正上电正常后常后,ALEALE引脚不断向外输出正脉冲信号引脚不断向外输出正脉冲信号,此此频率为震荡频率得频率为震荡频率得1/61/6可以用作对外输出得可以用作对外输出得时钟或定时信号。时钟或定时信号。CPUCPU访问片外存储器时访问片外存储器时,该引脚输出信号作为该引脚输出信号作为锁存低锁存低8 8位地址得控制信号。位地址得控制信号。PROG:PROG:对片内带有对片内带有4KB Flash ROM4KB Flash ROM得得89C5189C51单单片机编程写入时片机编程写入时,作为编程脉冲输入端。作为编程脉冲输入端。三、控制信号引脚三、控制信号引脚:RST、ALE、PSEN与与EAnPSEN(29脚脚):程序存储器允许信号输出端。当程序存储器允许信号输出端。当89C5189C51由片由片外程序存储器取指令时外程序存储器取指令时,每个机器周期两次每个机器周期两次PSENPSEN有效有效(即输出即输出2 2个脉冲。个脉冲。)但在此期间内但在此期间内每当访问外部数据存储器时每当访问外部数据存储器时,这两次有效得这两次有效得PSENPSEN信号将部出现。信号将部出现。在访问片外在访问片外ROMROM时时,定时输出负脉冲作为读片定时输出负脉冲作为读片外外ROMROM得选通信号得选通信号,接片外接片外ROMROM 得得OEOE端。端。它得负载能力为它得负载能力为8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。三、控制信号引脚三、控制信号引脚:RST、ALE、PSEN与与EAnEA/VEA/Vpppp(3131脚脚):):EAEA:外部程序存储器地址允许输入端。外部程序存储器地址允许输入端。当该引脚接高电平时当该引脚接高电平时,CPUCPU访问片内访问片内ROMROM并执并执行片内程序存储器中得指令行片内程序存储器中得指令,但当但当PCPC值超过值超过0FFFH0FFFH(片内片内ROMROM为为4KB4KB)时时,将自动转向执行片将自动转向执行片外外ROMROM中得程序。中得程序。当该引脚接低电平时当该引脚接低电平时,CPUCPU只访问片外只访问片外ROMROM并并执行外部程序存储器中得程序。执行外部程序存储器中得程序。nEA/Vpppp(31脚脚):V Vpppp:对对89C5189C51片内片内 Flash ROMFlash ROM固化编程固化编程时时,编程电压输入端编程电压输入端(12-21V12-21V)。三、控制信号引脚三、控制信号引脚:RST、ALE、PSEN与与EA四、输入四、输入/输出端口输出端口P0、P1、P2、P3准双向准双向当当I/OI/O口作为输入时口作为输入时,应先向此口锁应先向此口锁存器写入全存器写入全1 1,此时该口引脚浮空此时该口引脚浮空,可作高阻抗输入。可作高阻抗输入。漏极开路得漏极开路得8 8位准双向位准双向I/OI/O口口,每位能驱动每位能驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。在在CPUCPU访问片外存储器时访问片外存储器时,P0P0口为分时复用得口为分时复用得低低8 8位地址总线与位地址总线与8 8位数据总线。位数据总线。在在Flash ROMFlash ROM编程时编程时,P0P0端口接受指令字节端口接受指令字节;而而在校验程序时在校验程序时,则输出指令字节。则输出指令字节。1、P0口口:2、P1口口:带带内内部部上上拉拉电电阻阻得得8位位准准双双向向I/O端端口口,每位能驱动每位能驱动4个个LS型型TTL负载。负载。用用做做输输入入口口时时,需需对对端端口口写写1,通通过过内内部上拉电阻把端口拉到高电位。部上拉电阻把端口拉到高电位。在在对对Flash ROM编编程程与与校校验验时时,接接收低收低8位地址位地址3、P2口口:P2口口:带带内内部部上上拉拉电电阻阻得得8位位准准双双向向I/O端端口口,每位能驱动每位能驱动4个个LS型型TTL负载。负载。在在CPU访访问问片片外外存存储储器器时时,它它输输出出高高8位位地址地址。在在对对Flash ROM编编程程与与校校验验时时,接接收收高高位位地地址址与控制信号与控制信号4、P3口口:带内部上拉电阻得带内部上拉电阻得8 8位准双向位准双向I/OI/O端口端口,每位能驱动每位能驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。P3P3口除作口除作为一般为一般I/OI/O口外口外,每个引脚都有第二功能。每个引脚都有第二功能。在在对对Flash ROM编编程程与与校校验验时时,接接收收控控制制信信号号表表2-1 P3端口引脚与复用功能表端口引脚与复用功能表22、3 389C5189C51存储器配置存储器配置22、3 3、1 189C5189C51存储器分类存储器分类22、3 3、2 2程序存储器地址空间程序存储器地址空间22、3 3、3 3数据存储器地址空间数据存储器地址空间1、普林斯顿结构一般得微机结构一般得微机结构:通常只有一个地址空间通常只有一个地址空间,而而ROM与与RAM可以随意安排在一个地址范围可以随意安排在一个地址范围内得不同空间内得不同空间,即即ROM与与RAM得地址在同得地址在同一个队列里得分配不同得地址空间一个队列里得分配不同得地址空间,CPU 访访问时一个地址对应唯一得一个存储单元问时一个地址对应唯一得一个存储单元,可可以就是以就是ROM也可以就是也可以就是RAM,并用同类访问并用同类访问指令。指令。2 2、3 3、1 1 89C5189C51存储器分类存储器分类2、89C51-物理结构物理结构(哈佛结构哈佛结构)2 2、3 3、1 1 89C5189C51存储器分类存储器分类3、用户角度、用户角度2 2、3 3、1 1 89C5189C51存储器分类存储器分类从用户角度89C51存储器分为3类l片内外统一编址0000HFFFFH得64KB程序存储器地址空间(用16位地址)l64KB片外数据存储器地址空间,地址也从0000HFFFFH编址l256字节数据存储器地址空间用8位地址3、用户角度、用户角度-存储器得空间配置存储器得空间配置片外FFFF0FFF0000EA=0 片外EA=1 片内 PSEN 片外RAM&I/O端口FFFF0000片内SFRRAM007F80FFRDWR2 2、3 3、1 1 89C5189C51存储器分类存储器分类程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器1、片片内内、外外统统一一编编址址得得64K程程序序存存储储器器地地址址空空间间。CPU访问片内、片外访问片内、片外ROM指令用指令用MOVC。2、64K得得片片外外数数据据存存储储器器地地址址空空间间。访访问问片片外外RAM指指令用令用MOVX。3、256字字节节得得片片内内数数据据存存储储器器地地址址空空间间。访访问问片内片内RAM指令用指令用MOV。n一、用途一、用途:n二、编址二、编址:n三、寻址方式三、寻址方式:一、用途一、用途:n用于存放编好得程序与表格常数。程序存储用于存放编好得程序与表格常数。程序存储器通过器通过16位程序计数器寻址。位程序计数器寻址。2、3、2 程序存储器地址空间程序存储器地址空间二、编址二、编址:n89C51片内片内Flash ROM得容量为得容量为4KB。地址为。地址为0000H0FFFH。n片外最多可扩至片外最多可扩至64KB ROM/EPROM,地址为地址为1000HFFFFH。n片内外统一编址。片内外统一编址。三、寻址方式三、寻址方式:1、当、当 EA=“1”时时:89C5189C51得得PCPC在在000000000FFFH0FFFH范围内执行片内范围内执行片内ROMROM中得程中得程序序,当指令地址超过当指令地址超过0FFFH 0FFFH 后就自动转向片外后就自动转向片外ROMROM中取中取指令。指令。2、当、当 EA=”0”时时:89C5189C51片内片内ROMROM不起作用不起作用,CPUCPU只能从片只能从片ROM/EPROMROM/EPROM中取中取指令。可以从指令。可以从 0000H0000H 开始寻址。由于开始寻址。由于80318031片内不带片内不带ROMROM ,所以使用时必须所以使用时必须 EAEA=”0 0”。片外FFFF0FFF0000EA=0EA=1 PSEN片内片外三、寻址方式三、寻址方式:3、89C51从片内从片内ROM与片外与片外ROM取取指得速度相同。指得速度相同。三、寻址方式三、寻址方式:n4、程序存储器低地址得、程序存储器低地址得40多个单元就是保留存储单元多个单元就是保留存储单元,就就是留给系统使用得。如是留给系统使用得。如表表2-2所示。所示。表表2-2 保留得存储单元保留得存储单元三、寻址方式三、寻址方式:1 1、0000H0000H0002H0002H三个单元三个单元:用作用作89C5189C51上电复位后引导程序得存放单元。上电复位后引导程序得存放单元。因为复位后因为复位后PCPC得内容为得内容为0000H0000H,CPUCPU总就是从总就是从0000H0000H开始执行程序。将转移指令存放到这开始执行程序。将转移指令存放到这三个单元三个单元,程序就被引导到指定得程序存储程序就被引导到指定得程序存储器空间去执行。器空间去执行。三、寻址方式三、寻址方式:(2)0003H002AH单元单元:n均分为五段均分为五段,每段每段8个字节个字节,用作用作5个中断服务程序得入口。个中断服务程序得入口。四、执行外部程序时硬件连接图89C51 P1 P0 EA ALEP3 P2 PSEN74HC373片外程序存储器指令 地址OE一、用途一、用途:n用于存放运算得中间用于存放运算得中间结果、数据暂存与缓结果、数据暂存与缓冲、标志位等。冲、标志位等。n分为片内分为片内,片外数据存片外数据存储器储器 片外RAM&I/O端口FFFF0000片内SFRRAM007F80FFRDWR2、3、3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间二、片外二、片外RAM:(一一)片内片内RAMRAM地址空间地址空间(二二)低低128128字节字节RAMRAM(00H00H7FH7FH)(三三)高高128128字字节节RAMRAM(80H80HFFHFFH):):特特殊殊功功能寄存器能寄存器SFRSFR区区2、3、3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间1、片内片内128字节字节RAM:用用MOV指令指令寻址2、片外64KB空间RAM:用MOVX指令89C51 P1 P0 EA ALE WD P3 WR锁存器RAM 地址数据 6116I/O页面地址WE OEVCCP2(1)片内片内RAM地址空间地址空间寻址寻址:用指令用指令MOV最大可寻址最大可寻址256个单元。个单元。二、片内二、片内RAM:2、3、3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间FFH80H7FHSFR只通过直间寻址方式访问RAM可通过直间和间接寻址方式访问高128字节区低128字节区0二、片内二、片内RAM:2、3、3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间(2)工作寄存器区工作寄存器区(00H1FH)n由四组由四组(32个个)工作寄存器组成工作寄存器组成,每组每组8个寄存器个寄存器(R0-R7),共占共占32个单元。见个单元。见 表表2-4。n通过程序状态寄存器通过程序状态寄存器 PSW中中RS1、RS0两位设两位设定来选择定来选择CPU得当前工作寄存器组。复位时得当前工作寄存器组。复位时,第第0组为当前得工作寄存器。组为当前得工作寄存器。n若不需要四组若不需要四组,则其余可作为一般则其余可作为一般RAM单元。单元。二、片内二、片内RAM-低低128位位RAM:2、3、3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间低低128字节字节RAM(00H7FH)787068605850484038302820181008003组2组1组797169615951494139312921191109017A726A625A524A423A322A221A120A027B736B635B534B433B332B231B130B037C746C645C544C443C342C241C140C047D756D655D554D453D352D251D150D057E766E665E564E463E362E261E160E067F776F675F574F473F372F271F170F07通用得RAM位地址字节地址R7R0R7R0R7R0R7R0缺省寄存器组(0组)7F 30 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 1F 18 17 10 0F 08 07 00 可位寻址RAM区域SP复位值通用工作寄存器表表2-4 工作寄存器地址表工作寄存器地址表低低128字节字节RAM-寻址方式寻址方式n访问128个位地址用位寻址方式n访问128个字节单元用直接寻址与间接寻址。这样就能区分开00H-7FH就是位地址还就是字节地址这些可寻址位,通过执行指令可直接对某一位操作,如置0,清0,或判1,判0等,可用作软件标志位或用于位(布尔)处理(3)高高128字节字节RAM(80HFFH)l有有21个特殊功能功能寄存器。个特殊功能功能寄存器。l地址分布在地址分布在80HFFH得得RAM空间。空间。l寻址时只允许使用直接寻址方式寻址时只允许使用直接寻址方式二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:2、3、3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间F0E0D0B8B0A8A0不可寻址位9890不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位88不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位80F1E1B9B1A9A199918981F2E2D2BAB2AAA29A928A82F3E3D3BBB3ABA39B938B83F4E4D4BCB4ACA49C948C84F5E5D5B5A59D958D85F6E6D6B6A69E968E86F7E7D7B7AFA79F978F87图2-9高128字节RAM区(SFR区,特殊功能寄存器区)字节地址 FF F0 E0 D0 B8 B0 A8 A0 99 98 90 8D 8C 8B 8A 89 88 87 83 82 81 80 B ACC PSW IP P3 IE P2 SBUF SCON P1 TH1 TH0 TL1 TL0 TMD TCON PCON DPH DPL SP P0(三)高128字节RAM(80HFFH)-寻址方式n访问特殊功能得寄存器只允许用直接寻址方式n21个特殊功能寄存器中字节地址可被8整除得具有11个,这11个寄存器具有位寻址能力。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍累加器累加器ACCACC(E0HE0H):):用A作为ACC得助记符。用于存放第一个操作数及运算结果。在乘法运算中存放一个乘数与乘积得低八位数在除法运算中存放被除数与商。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍寄存器寄存器B B(F0HF0H):):l在乘法指令中,B用于存放乘数与乘积得高8位。l在除法指令中用于存放除数与余数。l在其它指令中用作一般得寄存器或RAM单元。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍nPSW PSW 程序状态寄存器程序状态寄存器(D0HD0H):):PSW就是一个8位特殊功能得寄存器,包含了程序执行后得状态信息,供程序查询或判断用。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:ACCYPOVRS0RS1F0PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0表2-6 PSW程序状态字奇/偶保留溢出寄存器组选择用户标定铺进进、借位地址位名称位意义PSWPSW各位得含义各位得含义(1)CY位位(PSW、7):进进(借借)位标志位。位标志位。执行加法执行加法(减法减法)运算指令时运算指令时,如运算结果最高位如运算结果最高位(D7)向前有进位向前有进位(借位借位),CY=1;否则否则,CY=0。在布尔处理器中以在布尔处理器中以CY为其累加器为其累加器,专门用于处专门用于处理位操作理位操作,如可执行置位、位清如可执行置位、位清0、位取反、位、位取反、位等于等于1转移转移,位等于位等于0转移、位等于转移、位等于1转移并清转移并清0,以以及位累加器及位累加器C与其她可位寻址得空间之间进行信与其她可位寻址得空间之间进行信息传送等位操作息传送等位操作,也可使也可使C与其她可寻址位之间与其她可寻址位之间进行逻辑与、逻辑或、操作进行逻辑与、逻辑或、操作,结果存放结果存放在进位标志位中。在进位标志位中。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:PSWPSW各位得含义各位得含义(2)AC位位(PSW、6):半进位标志位半进位标志位(辅助进位标志辅助进位标志)。执行加法执行加法(减法减法)运算指令时运算指令时,如运算结果如运算结果(与或差与或差)得低半得低半字节字节(D3)向高半字节有进位向高半字节有进位(借位借位),AC=1;否则否则,AC=0。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:PSWPSW各位得含义各位得含义(3)FO位位(PSW、5):用户标志。用户标志。用用户户可可根根据据自自己己得得需需求求对对F0赋赋予予一一定定得得含含义义 由用户自己定义、置位、复位由用户自己定义、置位、复位,以作为软件标志以作为软件标志。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:PSWPSW各位得含义各位得含义(4)RS0、RS1位位(PSW、3与与PSW、4):工作寄存器组选择控制工作寄存器组选择控制位。位。由由用用户户用用软软件件改改变变RS0与与RS1得得值值,以以切切换换当当前前选选用用得得工工作寄存器组。作寄存器组。RS0,RS1得组合关系如得组合关系如 表表2-8 所示。所示。上上电电复复位位时时,(RS0)=(RS1)=0,CPU自自然然选选择择第第0组组为为当当前前工工作寄存器组。作寄存器组。根据需求根据需求,可利用传送指令对可利用传送指令对PSW整字节操作或用位操作整字节操作或用位操作指令改变指令改变RS1与与RS2得状态得状态二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:RS1RS0寄存器组寄存器组片内片内RAM地址地址00第第0组组 00H07H01第第1组组 08H0FH10第第2组组 10H17H11第第3组组 18H1FH表表2-8 RS0,RS1得组合关系得组合关系PSWPSW各位得含义各位得含义(5)OV位位(PSW、2):溢出标志位。溢出标志位。如有溢出如有溢出,即运算结果超出即运算结果超出-128+127得范围时得范围时,OV=1;无溢出时无溢出时,OV=0。(由硬件自动设置由硬件自动设置)返回返回二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:PSWPSW各位得含义各位得含义(6)P位位(PSW、0):奇偶检验位。奇偶检验位。每条指令执行后每条指令执行后,该位始终跟踪指示累加器该位始终跟踪指示累加器A中中1得个数。得个数。A中中“1”得个数为奇数得个数为奇数,则则P=1;否则否则,P=0。常用于校验串行通信中得数据传送就是否出错。常用于校验串行通信中得数据传送就是否出错。部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍堆栈指针堆栈指针SPSP(81H81H):):8 8位特殊功能寄存器位特殊功能寄存器,SPSP得内容可指向片内得内容可指向片内RAM RAM 00H00H7FH7FH得任何单元。得任何单元。系统复位时系统复位时,SP初始化为初始化为07H,即指向即指向07H得得RAM单元单元堆栈堆栈堆栈堆栈:在片内得在片内得在片内得在片内得RAMRAM中专门开辟出来一个区域中专门开辟出来一个区域中专门开辟出来一个区域中专门开辟出来一个区域,数据得存取就是数据得存取就是数据得存取就是数据得存取就是以以以以 后进先出得方式处理后进先出得方式处理后进先出得方式处理后进先出得方式处理,好像冲锋枪压入子弹好像冲锋枪压入子弹好像冲锋枪压入子弹好像冲锋枪压入子弹,这种数据结构方这种数据结构方这种数据结构方这种数据结构方式对于处理中断式对于处理中断式对于处理中断式对于处理中断,调用子程序非常方便。调用子程序非常方便。调用子程序非常方便。调用子程序非常方便。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:n n堆栈有两中操作堆栈有两中操作:数据压入数据压入,数据弹出数据弹出n n若有若有8个个RAM单元单元,每个单元都在其右面编每个单元都在其右面编有地址有地址,栈顶由堆栈指针栈顶由堆栈指针SP自动管理。每次自动管理。每次进行压入弹出操作后进行压入弹出操作后,堆栈指针便自动调整堆栈指针便自动调整以保持指示堆栈顶部得位置。以保持指示堆栈顶部得位置。n n栈底栈底:在使用堆栈之前在使用堆栈之前部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:A2A1堆栈操作67 66 65 64 63 62 61 606 1A3A2A1A5A4A3A2A167 66 65 64 63 62 61 6067 66 65 64 63 62 61 60SP6 26 4A167 66 65 64 63 62 61 60A4A3A2A167 66 65 64 63 62 61 60SPSPSPSP6 36 1二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍数据指针数据指针DPTRDPTR(83H83H,82H82H):):lDPTR就是一个16位得特殊功能寄存器。l高位字节寄存器用DPH(83H),低位字节用DPL(82H)组成。lDPH,DPL可以单独使用。l主要就是对片外得64KB片外数据存储器做间接寻址二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍返回返回I/OI/O端口端口P0P0、P1P1、P2P2、P3P3(80H80H、90H90H、A0HA0H、B0HB0H):):分别为四个并行端口得锁存器,每一个口锁存器还有位地址,所以每一条I/O线可独立输入或输出。输出时,可以锁存;输入时,可以缓冲。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM:F0E0D0B8B0A8A0不可寻址位9890不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位88不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位80F1E1B9B1A9A199918981F2E2D2BAB2AAA29A928A82F3E3D3BBB3ABA39B938B83F4E4D4BCB4ACA49C948C84F5E5D5B5A59D958D85F6E6D6B6A69E968E86F7E7D7B7AFA79F978F87图2-9高128字节RAM区(SFR区,特殊功能寄存器区)字节地址 FF F0 E0 D0 B8 B0 A8 A0 99 98 90 8D 8C 8B 8A 89 88 87 83 82 81 80 B ACC PSW IP P3 IE P2 SBUF SCON P1 TH1 TH0 TL1 TL0 TMD TCON PCON DPH DPL SP P02、4时钟电路及时钟电路及89C51 CPU时序时序2、4、1 片内时钟信号得产生片内时钟信号得产生2、4、2 CPU取指、执指时序取指、执指时序 微机从Flash ROM中取出指令与执行指令过程中得各种微操作都就是按一定节拍有序进行得,片内得振荡脉冲电路就就是这个节拍得发生器2、4、1片内时钟信号得产生片内时钟信号得产生返回返回n89C51芯片内部有一个高增益反相放大器,用于构成振荡器。反相放大器得输入端为XTAL1,输出端为XTAL2,两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定得自激振荡器。电容器与通常取30 pF左右,可稳定频率并对振荡频率有微调作用。振荡脉冲频率范围为fOSC=024 MHz。n晶体振荡器得频率为fOSC,振荡信号从XTAL2端输入到片内得时钟发生器上,如图2-12所示。n电容器与通常取30 pF左右,可稳定频率并对振荡频率有微调作用。振荡脉冲频率范围为fOSC=024 MHz。图2-2189C51得片内振荡器及时钟发生器2、4、1片内时钟信号得产生片内时钟信号得产生高增益反向放大器晶体振荡器得频率为fOSC,振荡信号从XTAL2端输入到片内得时钟发生器上,如图2-12所示。2、4、1片内时钟信号得产生片内时钟信号得产生&1、节拍与状态周期、节拍与状态周期&2、机器周期与指令周期、机器周期与指令周期&3、基本时序定时单位、基本时序定时单位1、节拍与状态周期、节拍与状态周期 l时钟发生器就是一个时钟发生器就是一个2分频得触发器电路分频得触发器电路,它将振荡器得信号频它将振荡器得信号频率率fOSC除以除以2,向向CPU提供两相时钟信号提供两相时钟信号P1与与P2。l时钟信号得周期称为机器状态周期时钟信号得周期称为机器状态周期S(STATE),就是振荡周期得就是振荡周期得2倍。倍。l在每个时钟周期在每个时钟周期(即机器状态周期即机器状态周期S)得前半周期得前半周期,相位相位1(P1)信号信号有效有效,在每个时钟周期得后半周期在每个时钟周期得后半周期,相位相位2(P2,节拍节拍2)信号有效。信号有效。l每个时钟周期每个时钟周期(以后常称状态以后常称状态S)有两个节拍有两个节拍(相相)P1与与P2,CPU就就以两相时钟以两相时钟P1与与P2为基本节拍指挥为基本节拍指挥89C51单片机各个部件协调单片机各个部件协调地工作。地工作。2、4、1片内时钟信号得产生片内时钟信号得产生图图2-12 89C51得片内振荡器及时钟发生器得片内振荡器及时钟发生器 2、机器周期与指令周期、机器周期与指令周期4一个机器周期就是指一个机器周期就是指CPUCPU访问存储器一次所需得时间。例如访问存储器一次所需得时间。例如,取指取指令、读存储器、写存储器等等。她就是执行一条指令所需时长得令、读存储器、写存储器等等。她就是执行一条指令所需时长得单位单位4一个机器周期包括一个机器周期包括1212个振荡周期个振荡周期,分为分为6 6个个S S状态状态:S1S6S1S6。4每个状态又分为两拍每个状态又分为两拍,称为称为P1P1与与P2P2。4因此因此,一个机器周期中得一个机器周期中得1212个振荡周期表示为个振荡周期表示为S1P1S1P1,S1P2S1P2,S2P1S2P1,S6P1S6P1,S6P2S6P2。4若采用若采用6MHz6MHz晶体振荡器晶体振荡器,则则状态周期及状态周期及机器周期机器周期各各为多少？为多少？2、4、1片内时钟信号得产生片内时钟信号得产生2、机器周期与指令周期4指令周期指令周期:执行一条指令所需得时间。执行一条指令所需得时间。4每条指令得每条指令得指令周期指令周期指令周期指令周期都由一个或几个都由一个或几个机器周期机器周期机器周期机器周期 组成。有单周期指令、双周期指令、与四周期指组成。有单周期指令、双周期指令、与四周期指令。机器周期数少则执行速度快。令。机器周期数少则执行速度快。4其中四周期指令包括乘除指令。其余都为单周期其中四周期指令包括乘除指令。其余都为单周期或双周期。或双周期。2、4、1片内时钟信号得产生片内时钟信号得产