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MCS-51单片机硬件结构

xilinxue  发表于 2008/10/17 19:01:34      726 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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单片机系统结构
  单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。

MCS-51单片机芯片内部逻辑结构
  通过MCS-51单片机内部的逻辑结构图掌握单片机内部的逻辑结构及各个部件的功能与特点。即:
  中央处理器(CPU)、内部数据存储器、内部程序存储器、定时器/计数器、并行I/O口、串行口、中断控制系统、时钟电路、位处理器、总线。

  MCS-51单片机的内部存储器
  MCS-51单片机芯片内部有数据存储器和程序存储器两类存储器,即所谓的内部RAM和内部ROM。同学重点要掌握内部数据存储器的结构、用途、地址分配和使用特点。
  一是内部数据存储器的低128单元,它包括了寄存器区、位寻址区、用户RAM区,要掌握这些单元的地址分配、作用等。
  二是内部数据存储器高128单元,这是为专用寄存器提供的,地址范围为80H~FFH。所谓专用寄存器是区别于通用寄存器而言的,即这些寄存器的功能或用途已作了专门的规定,用于存放单片机相应部件的控制命令、状态或数据等。在这些专用寄存器中,重点要掌握以下寄存器的使用:
  程序计数器、累加器A、B寄存器、程序状态字(PSW)、数据指针(DPTR)。
  MCS-51的堆栈操作:堆栈是计算机的重要概念,要掌握以下几方面:
  1. 堆栈的功用
  2. 堆栈的设置
  3. 堆栈指示器
  4. 堆栈使用方式

  内部程序存储器
  80C51芯片内有4K ROM存储单元,其地址为0000H~0FFFH,这就是我们所说的内部程序存储器(或简称“内部ROM”)。无论是片内或是片外存储器(对于无片内ROM的单片机),在程序存储器中有一组特殊的保留单元0000H~002AH,使用时应特别注意。
  系统的启动单元:0000H~0002H
  五个中断源的中断地址区:0003H~002AH
  0003H~000AH 外部中断0中断地址区
  000BH~0012H 定时器/计数器0中断地址区
  0013H~001AH 外部中断1中断地址区
  001BH~0022H 定时器/计数器1中断地址区
  0023H~002AH 串行中断地址区
  中断响应后,系统能按中断种类,自动转到各中断区的首地址去执行程序。因此在中断地址区中本应存放中断服务程序。但通常情况下,8个单元难以存下一个完整的中断服务程序,因此一般也是从中断地址区首地址开始存放一条无条件转移指令,以便中断响应后,通过中断地址区,再转到中断服务程序的实际入口地址去。 MCS-51单片机系统的存储器结构特点
  单片机的存储器结构有两个重要的特点:一是把数据存储器和程序存储器截然分开,二是存储器有内外之分。总的来说,由芯片内存储器和芯片外扩展存储器构成了单片机应用系统的整个存储器系统。
  
  MCS-51单片机并行输入/输出口电路
  单片机芯片内还有一项重要内容就是并行I/O口电路。MCS-51共有四个8位的并行双向I/O口,分别记作P0、P1、P2、P3,实际上它们已被归入专用寄存器之列。这四个口除了按字节寻址之外,还可以按位寻址,四个口合在一起共有32位。
  在单片机中,口是一个集数据输入缓冲、数据输出驱动及锁存等多项功能于一体的I/O电路。MCS-51的四个口在电路结构上是基本相同的,但它们又各具特点,因此在功能和使用上各口之间有一定的差异。在学习中必须要掌握各个口的用途。
  
  MCS-51单片机时钟电路与时序
  时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号,单片机本身就是一个复杂的同步时序电路,为了保证同步工作方式的实现,电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。而时序所研究的则是指令执行中各信号之间的相互时间关系。
  要理解时钟电路的产生与作用,能根据外部所加入的晶体的振荡频率计算时序的定时单位。
  1. MCS-51的外部晶体的振荡频率范围:1.2MHz~12MHz,
  2. MCS-51时序的定时单位共有4个,依次是:拍节、状态、机器周期和指令周期。
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