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第二章 CS-51单片机的结构
本章的重点
MCS-51 单片机的内部结构
MCS-51 单片机的引脚功能
MCS-51 单片机CPU的结构特点
MCS-51 单片机的存储器组织特点及访问方式
MCS-51 单片机的低功耗方式及应用
一、MCS-51 单片机的内部结构
1、 CPU：是单片机的核心，用于实现运算和控制功能。
2、 内部RAM：用于存放运行期间的数据，也叫内部数据存储器
3、 内部ROM：用于存放程序、表格、常数，也叫程序存储器
4、 并行接口：包括P0、P1、P2、P3，除P1口其它都有第二功能，P0可作地址和数据总线，P2可作地址总线，P3可用作串行口数据线、中断请求信号、计数器、外部数据存储器或I/O口读写控制信号
5、 定时/计数器：用于实现产生周性的信号、完成精确的定时、对外进行计数、为片内串行接口提供时钟
6、 中断系统：片内或外部电路与CPU可以中断方式接口，处理外部应急事件
7、 串行口：用于与远程设备进行全双工的异步串行通信
8、 振荡器：提供时钟
二、MCS-51 单片机的引脚功能
1、 电源：VCC为电源+5V，GND为接地
2、 外接晶振引脚：为XTAL1、XTAL2
3、 控制信号引脚：RST复位信号
ALE/PROG 地址锁存允许信号输出
PSEN 程序存储器允许信号输出
EA/VPP 外部访问信号输入
4、 并行I/O口引脚：P0 位漏极开路的双向I/O口
P1 带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口
P2 带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口
P3带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，都具有第二功能。
三、MCS-51单片机的CPU
1、 控制器 主要功能是识别指令，并根据指令的性质控制单片机内部各个功能部件，使其协调工作
A、 时序电路 对振荡器送来的时钟信号分频
B、 程序计数器PC 是个独立的16位专用寄存器，存放下一条将要从程序存储器中取出的指令起始地址。PC的基本工作方式是自动加1.
C、 指令寄存器IR和指令译码电路 用来存放从程序存储器中取出的指令码，IR有8位
D、微操作控制部件 包括一些门电路连接单片机的各个部件
E、 中断控制电路 处理中断事件的电路，中断程序执行完后PC自动恢复到被中断的位置
F、 数据指针DPTR 用来存放16位单元地址，是单片机中唯一可直接访问的16位寄存器，DPTR中的地址通常是外部数据存储器单元或I/O端口地址
2、 运算器 完成算术、逻辑、位运算、数据中转与处理、利用程序状态字PSW记忆运算器运行的某些结果状态等
A、 算术逻辑单元ALU 运算器的核心部件，实质上是一个全加器
B、 累加器ACC 是ALU的输入之一，大部分数据操作是围绕累加器进行的
C、 寄存器B 为乘法除法操作而设置的，
D、程序状态字PSW 一个8位专用寄存器，可按位进行访问，主要用于存放当前运算结果的某些状态
3、 布尔处理器 1位计算机，可进行位寻址和位操作
4、 时钟电路 产生单片机所需要的时钟信号
5、 时序 CPU执行指令时所需控制信号的时间顺序
A、 节拍 即为一个振荡周期
B、 状态 经过内部2分频触发器对振荡频率分频产生的连续两个节拍
C、 机器周期 包含6个状态，为S1-S6
D、指令周期 执行一条指令所需时间，根据指令不同包含1、2、4个机器周期
四、MCS-51单片机的存储器组织
1、 程序存储器 存放系统运行所需的程序代码以及表格、常数数据等。查表只能用MOVC指令，而MOVC指令也只能用于读取程序存储器的数据
2、 内部数据存储器 通常用MOV指令访问，根据使用方法又分以下几种
A、 工作寄存器 指令数据多，程序代码短，执行速度快分为4组，每组有8个寄存器，记做R0-R7,
B、 位寻址区 可作为字节访问，也可单独访问基中一位，这些作为布尔处理器的存储区域
C、 普通寄存器，只能字节寻址，可以存放程序运行期间的数据和结果
D、堆栈区，是一种以后进先出方式使用的存储区域，用于存放具有后进先出性质的数据，如果子程序嵌套调用等，堆栈一般占用一段连续的存储区域
E、 间接寻址区 通常只对高于30H的非堆栈区单元使用
F、 特殊功能寄存器 是单片机中CPU各外围功能部件对应的寄存器，用以存放相应部件的控制命令、状态信息或者数据
G、外部数据存储器 可用于外部扩展数据存放器，数据总线由P0口提供，地址总线由P2口和P0口分别提供高8位和低8位，控制总线同P3口的3.6和3.7第二功能WR、RD提供，对外部数据存放器访问只能使用间接寻址的方式，而且只能用MOVX指令
五、MCS-51单片机的工作方式
1、 复位方式
A、 复位操作RST引脚不小于两个机器周期的高电平可使单片机复位
B、 外部复位信号产生 可使用硬件按钮复位
2、 程序的执行方式 单片机正常的工作方式，被执行的程序可以存储到内部或外部程序存储器中，复位后PC值为0000H，可在0000H处放一条转移指令，转到合适的位置继续执行程序
3、 低功耗方式，有待机和掉电方式，待机方式下VCC仍为5V，但消耗电流可降到3MA，掉电方式VCC可降到2V，消耗电流为50UA
4、 编程和校验方式 向只读存储器内写入数据的过程叫做编程，将已写入的数据读出与编程时的原始数据进行比较叫校验
六、实验 自己动手搭建最小的单片机系统，观察分析结果
七、个人学习中碰到的问题
1、 对于引脚部分中的ALE和PSEN两个引脚概念不是很清楚，
2、 对于时序部分不太会分析各个指令的时序图
3、 对于每个工作区别地址的分配要不要记住