1、2022年7月26日12时44分第1部分第2部分第3部分2022年7月26日12时44分2 第1部分2022年7月26日12时44分32022年7月26日12时44分Arithmetic LogicUnitRegister ArraysControl UnitGP-CPUCLKRegMPUCPUMicroprocessor-based System42022年7月26日12时44分52022年7月26日12时44分62022年7月26日12时44分72022年7月26日12时44分8 2022年7月26日12时44分9 2022年7月26日12时44分102022年7月26日12时44分114
2、.定时器/计数器 8051系列单片机内部有2个16位定时器/计数器T0、T1，有四种工作方式。89S52不仅有定时器T0和T1，还有定时器T2、看门狗定时器。通过编程，T0、T1还可用作13位或8位定时器。2022年7月26日12时44分125.并行口 8051单片机内部共有四个输入输出口，一般称为并行IO口，即P0、P1、P2、P3口，每个口都是8位。对于没有程序存储器的8031单片机，需用P0口作为低8位地址/数据线分时复用，即相当于计算机的AD0AD7，而P2口作为高8位地址A8A15。P3口各个管脚又有不同的第二功能，例如，读、写控制信号等。对8051单片机而言，P1口一般可作为通用I
3、/O口使用；对于8052单片机，P1.0作为定时器T2的外部计数输入，P1.1是定时器/计数器T2捕捉/重装操作的控制信号；对于89SXX系列单片机P1.5、P1.6、P1.7还是Flash 串行编程操作的接口端。2022年7月26日12时44分136.串行口 8051系列单片机有一个全双工的串行I/O口，以完成单片机和其它计算机或通信设备之间的串行数据通信，单片机只用P3口的RXD和TXD两个管脚进行串行通信。7.中断系统 8051系列单片机内部有很强的中断功能，以满足控制应用的需要。它共有5个中断源，即外部中断源2个，定时器/计数器中断源2个，串行中断源1个。2022年7月26日12时44
4、分148.CPU内部总线和外部总线 CPU通过内部的8位总线与各个部件连接，并通过P0口和P2口形成内部16位地址总线连接到内部ROM区。从图2-2可看到外部三总线：它是由P0口组成的数据总线DB(与低8位地址总线分时复用)；由P0口和P2口组成的16位地址总线(AB)(P0口分时)；由 ，,ALE和P3口部分管脚(读信号及写信号)组成的控制总线(CB)。2022年7月26日12时44分15PSENEA9.布尔处理器 由片内RAM的20H2FH共16个单元的128位，11个SFR中的83位组成的211位布尔处理器，可完成位运算等任务。8052增加可寻址位SFR 1个，可寻址位增加8位。2022
5、年7月26日12时44分162022年7月26日12时44分17lPDIP:Plastic Dual Inline PackagelPLCC:Plastic Leaded Chip CarrierlTQFP:Thin Quad Flat Package2022年7月26日12时44分182022年7月26日12时44分192022年7月26日12时44分202022年7月26日12时44分21-电源正端,为+5V。-电源地端。2022年7月26日12时44分22-复位引脚。当晶体振荡器运行时，只要在这个引脚出现两个机器周期的高电平，就可以使单片机复位。lPIN9引脚内部有下拉电阻，用户只要在V
6、CC和该引脚之间接电容，就可实现上电复位。2022年7月26日12时44分23上电复位电路上电复位电路上电和手动复位电路上电和手动复位电路 外接晶振引脚 内部振荡电路反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，此引脚应接地。内部振荡电路反相放大器的输出端，采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。2022年7月26日12时44分242022年7月26日12时44分25片内时钟方式 Using the On-Chip Oscillator外部时钟方式External Clock DriveC1=C2=30pF2022年7月26日12时44分26lPSEN(P
7、IN29):外部程序存储器选通使能,低电平有效。在由外部程序存贮器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间内，每当访问外部数据存贮器时，这两次有效的PSEN 信号将不出现。lALE/PROG(PIN30),当访问外部存贮器时，ALE(允许地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存贮器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是：每当访问外部数据存贮器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LSTTL。2022年7月26日12时44分27lEA/
8、VPP(PIN31):当EA=1时，访问内部程序存贮器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH(对8051/8751/80C51)或1FFFH(对8052)时，将自动转向外部程序存贮器。当 EA=0时，则只访问外部程序存贮器，不管是否有内部程序存贮器。l对于8031来说，因其无内部程序存储器，所以该脚必须接地，这样只能选择外部程序存储器。lVPP为本引脚的第二功能。在对EPROM型单片机8751片内EPROM固化编程时，用于施加较高编程电压（例如21V或12V）的输入端，对于89X51则VPP编程电压为12V或5V。2022年7月26日12时44分288751/8051 最小系统2022年7月
9、26日12时44分292022年7月26日12时44分3089S52 最小系统lP0.0(AD0)P0.7(AD7):PIN3932 lP0口为双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LSTTL负载。l如果不用作地址/数据总线使用，P0口可作为普通I/O口使用，此时，需要外接上拉电阻。2022年7月26日12时44分31lP2.0(A8)-P2.7(A15)-(PIN21-PIN28)l8位准双向I/O口，要么作为高8位地址总线，要么作为普通I/O口。可驱动4个LSTTL型负载。2022年7月26日12时44分32lP1.0-P1.7(PIN1-PIN8)
10、：l普通的I/O口l89S52 第2功能2022年7月26日12时44分332022年7月26日12时44分34lP3口第二功能（Alternate Function）lP3.0RXD(Serial Input Line)lP3.1TXD(Serial Output Line)lP3.2/INT0(External Interrupt 0)lP3.3/INT1(External Interrupt 1)lP3.4T0(Timer 0 External Input)lP3.5T1(Timer 1 External Input)lP3.6/WR(External Data Memory Write
11、 Strobe)lP3.7/RD(External Data Memory READ Strobe)l8051的微处理器由运算器和控制器构成。l运算器：主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。主要包括算术逻辑运算单元ALU、累加器A、寄存器B、位处理器、程序状态字寄存器PSW以及BCD码修正电路等。2022年7月26日12时44分351.算术逻辑运算单元ALU ALU的功能十分强，它不仅可对8位变量进行逻辑与、或、异或、循环、求补和清零等基本操作，还可以进行加、减、乘、除等基本算术运算。ALU还具有一般微计算机ALU所不具备的功能，即位处理操作，它可对位变量进行处理，如置位、清零、求补、测
12、试转移及逻辑与、或等操作。2022年7月26日12时44分362.累加器A 8位累加器，是CPU中使用最频繁的一个寄存器，也可写为ACC。累加器A是ALU单元的输入之一，因而是数据处理源之一。但它又是ALU运算结果的存放单元；CPU中的数据传送大多都通过累加器A，故累加器A又相当于数据的中转站。由于数据传送大多都通过累加器A，故累加器容易产生“堵塞”现象，也即累加器结构具有的“瓶颈”现象。2022年7月26日12时44分37l8051单片机增加了一部分可以不经过累加器的传送指令，这样，即可加快数据的传送速度，又减少了累加器的“瓶颈堵塞”现象。l累加器A的进位标志 Cy 是特殊的标志位，因为它同
13、时又是位处理机的位累加器。2022年7月26日12时44分383.寄存器B 寄存器B是为执行乘法和除法操作设置的。乘法中，ALU的两个输入分别为A、B，运算结果存放在BA寄存器对中。B中放乘积的高8位，A中放乘积的低8位。除法中，被除数取自A，除数取自B，商存放在A中，余数存放于B。在不执行乘、除法操作的情况下，可把寄存器B当作普通寄存器使用。2022年7月26日12时44分394.程序状态字寄存器PSW 8051单片机的程序状态字寄存器PSW(Program Status Word)，是一个8位可读写的寄存器，位于单片机片内的特殊功能寄存区，字节地址0D0H。2022年7月26日12时44分
14、40 图2-3 程序状态字寄存器PSW位功能lCY(PSW7)进位标志位 在执行算术和逻辑指令时，CY可以被硬件或软件置位或清除，在位处理器中，它是位累加器。CY也写为C。lAC(PSW6)辅助进位标志位 当进行BCD码的加法或减法操作而产生的由低4位数(代表一个BCD码)向高4位进位或借位时，AC将被硬件置1，否则被清0。AC被用于十进位调整，同DA指令结合起来用。2022年7月26日12时44分41lF0(PSW.5)标志位 它是由用户使用的一个状态标志位，可用软件置1或清0，也可由软件来测试标志F0以控制程序的流向。编程时，该标志位特别有用。lRS1、RS0(PSW.4、PSW.3)4组
15、工作寄存器区选择控制位1和位0 这两位用来选择4组工作寄存器区中的哪一组为当前工作寄存区(4组寄存器在单片机内的RAM区中，将在本章稍后介绍)，它们与4组工作寄存器区的对应关系如表2-2所示。2022年7月26日12时44分422022年7月26日12时44分43lOV(PSW.2)溢出标志位，当执行算术指令时，由硬件置1或清0，以指示运算是否产生溢出。lPSW.1位，该位是保留位，未用。lP(PSW.0)奇偶标志位，该标志位用来表示累加器A中为1的位数的奇偶数。P=1，则累加器A中“1”的位数为奇数。P=0，则累加器A中“1”的位数为偶数。奇偶标志位对串行口通讯中的数据传输有重要的意义，常用
16、奇偶检验的方法来检验数据传输的可靠性。2022年7月26日12时44分442022年7月26日12时44分45l控制器：单片机的指挥控制部件，控制器的主要任务是识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。l对单片机用户来说，必须了解lMCS-51指令执行顺序：取指译码执行l程序计数器（Program Counter）2.4.2 控制器2022年7月26日12时44分461.程序计数器PC（Program Counter）16位计数器,存放着下一条将要从程序存储器中取出的指令的地址。读指令时，程序计数器将其中的数作为所取指令的地址输出给程序存储器，然后
17、程序存储器按此地址输出指令字节，同时程序计数器本身自动加1，读完本条指令，PC指向下一条指令在程序存储器中的地址。l程序计数器PC中内容的变化决定程序的流程。程序计数器的宽度决定了单片机对程序存储器可以直接寻址的范围。在8051单片机中，程序计数器PC是一个16位的计数器，故可对64KB(216=65536=64K)的程序存储器进行寻址。2022年7月26日12时44分47l程序计数器的基本工作方式有以下几种：(l)程序计数器自动加1，这是最基本的工作方式，这也是为何该寄存器被称为计数器的原因。(2)执行有条件或无条件转移指令时，程序计数器将被置入新的数值，从而使程序的流向发生变化。2022年
18、7月26日12时44分48(3)在执行调用子程序指令或响应中断时，单片机自动完成如下的操作：1)PC的现行值，即下一条将要执行的指令的地址，即断点值，自动送入堆栈。2)将子程序的入口地址或中断向量的地址送入PC，程序流向发生变化，执行子程序或中断子程序。子程序或中断子程序执行完毕，遇到返回指令RET或RETI时，将栈顶的断点值弹到程序计数器PC中，程序的流程又返回到原来的地方，继续执行。2022年7月26日12时44分492.指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑电路 指令寄存器IR是用来存放指令操作码的专用寄存器。执行程序时，首先进行程序存储器的读指令操作，也就是根据PC给出的地址从程序存储器中取出指令，并送指令寄存器IR，IR的输出送指令译码器；然后由指令译码器对该指令进行译码，译码结果送定时控制逻辑电路。定时控制逻辑电路根据指令的性质发出一系列的定时控制信号，控制单片机的各组成部件进行相应的工作，执行指令。l条件转移逻辑电路主要用来控制程序的分支转移。2022年7月26日12时44分50l综上所述，单片机整个程序的执行过程就是在控制部件的控制下，将指令从程序存储器逐条取出，进行译码，然后由定时控制逻辑电路发出各种定时控制信号，控制指令的执行。对于运算指令，还要将运算的结果特征送入程序状态字寄存器PSW。2022年7月26日12时44分512022年7月26日12时44分52
