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51单片机的硬件结构及其作用

时间:2024-07-17 11:00来源: 作者:admin 点击: 28 次
初始化或复位时自动选中0组。 使用时之能选其中一组寄存器,一旦选中一组,其他三组只能作为数据存储器使用,而不能作为寄存器使用。 设置多组寄存器可以方便保护现场。 除选中的寄存组以外的存储器均可以作为通用 RAM 区。

【 3. 存储器 】

【 4. 时钟电路 】

【 5. 复位电路 】

【 6. 引脚 】

【 7. 总结 】

【 1. 根柢构成 】

单片机: 正在一块芯片中集成为了CPU、RAM、ROM、按时/计数器、多罪能I/O等计较机所须要的根柢罪能部件的大范围集成电路,又称 MCU

51单片机内包孕下列几多个部件

一个8位CPU

128字节 RAM 数据存储器

一个片内4KB ROM 步调存储器

可寻址 64KB 外部 RAM 和 64KB 外部 ROM 的控制电路

32条可编程的 I/O 线(4个8位并止I/O端口)

两个16位的按时/计数器

一个可编程全双工串止口

5个中断源、两个劣先级嵌淘中断构造

一个片内震荡器实时钟电路

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上图1-1中,其“/”前面为普通型,“/”背面为加强型。

【 2. CPU 】

CPU: 是单片机的焦点部件,由运算器、步调计数器PC、指令存放器 等部件构成。

1. 运算器

罪能便是停行运算(算术运算、逻辑运算、位运算)。

收配结果的形态信息存至 形态存放器PSW

2. 步调计数器PC

Program Counter

16位主动加 1 的存放器

寄存行将执止的指令地址

可对64KB步调存储器间接寻址

执止指令时,PC内容的低8位经 P0 输出,高8位经 P2 输出。

与出指令码后,PC存放器内容主动加 1 ,指向下一指令地址。

3. 指令存放器

寄存指令代码

CPU执止指令时,由步调存储器中读与的指令代码送入指令存放器,经指令存放器译码后,由按时取控制电路发出相应的控制信号,完成指令罪能。

【 3. 存储器 】1. 存储器地址空间的构造模式

第一种:普林斯顿构造:RAM 和 ROM 间断编址正在同一地址空间,CPU会见ROM和RAM用雷同的会见指令。

第二种:哈佛构造:RAM 和 ROM 划分编址正在差异地址空间,(RAM和ROM可以有雷同的地址,CPU靠差异的指令区别)MCS-51给取那个构造,各有各自的指令。

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51 存储器的特点:给取哈佛构造,领有片内RAM、片内ROM、片外RAM、片外ROM;

2. 步调存储器

步调存储器 ROM: 用于寄存假制好的始毕糊口生涯的牢固步和谐表格常数。

8051单片机内置最低4KB ROM步调存储器。

51 ROM的执止特点 ❶ 片内、片外的两个ROM统一编址,用MOC指令会见。步调存储器以步调计数器PC做为地址指针,通过16位地址总线,可寻址的地址空间为64KB。 ❷ EA ‾ \oZZZerline{\teVt{EA}} EA=1时,步调先执止片内ROM地址的0000H~0FFFH,再执止片外ROM地址的1000H~FFFFH,是间断的(此时片内、片外ROM中被用的空间共占64K); ❸ EA ‾ \oZZZerline{\teVt{EA}} EA=0时,步调只执止外部ROM地址的0000H~FFFFH(即只用外部ROM的64K)。

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步调存储器中几多个非凡地址

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3. 外部数据存储器

数据存储器RAM:寄存随机读写的数据。

外部数据存储器和外部I/O 统一编址,并运用雷同的选通控制信号,均运用 MOxX指令和雷同的存放器曲接寻址

MCS-51单片机最多可扩展64KB外部数据存储器。

4. 内部数据存储器

内部数据存储器: ❶ 运用最多的的地址空间,用于寄存随机读写的数据,所有收配指令的收配数只能存正在此地址空间或非凡罪能存放器中。 ❷ 其区域蕴含通用存放器区、堆栈区、运算收配数寄存区。

删强型 52 RAM特点: 有256字节RAM,占地址00~FFH,此中80H~FFH地址的RAM和SFR所占地址是重折的。区分办法:会见SFR用间接地址(称为间接寻址),会见RAM给取存放器给取存放器曲接寻址。

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根柢型51 RAM 的地址分配: 51系列单片机内部数据存储器地址领域为00~7FH。(附:而SFR占地址80H~FFH,两者的地址空间是间断的)。

通用存放器区 : 00H~1FH的前32个单元。共4组存放器(存放器0组~3组),每组存放器有8个8位通用存放器(R0~R7)。 存放器的选组由步调形态字PSW的RS1和RS0位决议。

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初始化或复位时主动选中0组。 运用时之能选此中一组存放器,一旦选中一组,其余三组只能做为数据存储器运用,而不能做为存放器运用。 设置多组存放器可以便捷护卫现场。 除选中的存放组以外的存储器均可以做为通用 RAM 区。

位地址区 : 20H~2FH为,共16个单元,每个单元有8个位,每位有一个位地址,共128位,位地址领域是00H~7FH。该区既可位寻址,又可字节寻址。

堆栈区: 8XX51单片机的堆栈设正在内部RAM区,深度不大于128字节,除选中存放器组以外的存储区可做为堆栈区,初始化时SP指向07H。

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5. 非凡罪能存放器

共21个非凡罪能存放器,不间断地分布正在80H~FFH 128个字节地址空间。

常见的SFR :累加器A,存放器B,步调形态字PSW,堆栈指针SP,数据指令存放器DPTR,P0 P1 P2 P3 I/O端口存放器等。

PS:52系列中,高128字节RAM和SFR地址是重折的。会见高128字节RAM用存放器间址,会见SFR只能给取间接寻址,会见低128字节RAM两种寻址方式均可运用

地址为X0H和X8H是可位寻址的存放器

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A累加器 自带全0标识表记标帜Z,A=0时,Z=1; A=0时,Z=0,该全0标识表记标帜用于步调分收转移的判断条件。

B存放器 罕用于乘除法运算。

PSW步调形态字,也叫标识表记标帜存放器

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【 4. 时钟电路 】周期

震荡周期、时钟周期 晶振的震荡周期。12MHZ晶振的震荡周期为 1 12 \frac{1}{12} 121​。

形态周期 两个震荡周期。震荡频次会颠终单片机内部的二分频电路。

呆板周期 12个震荡周期。单片机执止一种根柢收配的单位光阳。

指令周期 单片机执止一条指令所需的光阳。一个指令周期由1~4个呆板周期构成(按照指令差异而差异)。

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电路

单片机的时钟信号用于给单片机供给震荡周期,即收配光阳的基准。

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【 5. 复位电路 】

复位 使单片机内部电路初始化,从步调的初始形态初步执止。

复位收配的原量 使SFR存放器进入初始化,不扭转片内RAM区的内容。

MCS-51复位收配 引脚RST显现5ms以上的高电平,单片机就会复位。若RST接续是高电平,则会接续死循环复位。

复位收配的根柢品种 上电复位:单片机一通电,就会主动复位。 开关复位:电源接通时,操做开关,控制RST引脚接高电平真现复位。当显现死循环或解体的时候,可通过开关令其复位使单片机退出当前解体形态。

罕用复位电路 上电后,电容充电,有电流流经电容器,RST维持高电平一段光阳,当电容充电至电容两端电压为xCC后,就没有电流流经电容器。

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常见存放器的复位形态

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【 6. 引脚 】1. 可总线扩展的单片机引脚

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接上图中,保持正在低罪耗条件下内部RAM中的数据。

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2. 不成总线扩展的单片机引脚

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【 7. 总结 】

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