第2章MCS—51单片机的硬件结构.doc
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MCS-51单片机是微控制器领域中广泛应用的一款8位处理器,其硬件结构是理解和操作该单片机的基础。本章主要介绍了MCS-51单片机的硬件结构,包括内部RAM、程序计数器PC、特殊功能寄存器(SFR)、堆栈指针SP、CPU组件以及控制器的组成。 1. 内部RAM中的位寻址区:这部分内存空间用于位操作,例如设置或清除特定位,非常适合进行控制逻辑和状态管理。位寻址区的位可以用于位操作、移位操作或控制转移操作。 2. 程序计数器PC:PC是一个16位计数器,其寻址范围是64KB。它的值始终指向下一条待执行的指令地址,因此是程序执行的导航器。 3. 复位后的初始状态:复位后,PC的内容是0000H,表示程序从ROM的这个地址开始执行;堆栈指针SP的内容是07H,表明堆栈初始化在内部RAM的高端地址。 4. 堆栈指针SP:SP指向堆栈的顶部,堆栈是一种后进先出的数据结构,常用于临时存储数据和返回地址,尤其是在子程序调用和中断处理中。 5. 位处理器资源:MCS-51单片机提供了丰富的位处理器资源,包括位累加器Cy、SFR的可寻址位和位操作指令集,但不包括通用寄存器的全部位。 6. CPU组件:CPU由运算器和控制器两部分组成,其中运算器包含算术逻辑部件,负责执行算术和逻辑操作;控制器则包含指令寄存器和译码器,负责解析并执行指令。 7. 控制器组成:MCS-51的控制器包含PC、指令寄存器、指令译码器和定时及控制逻辑电路,这些组件协同工作以控制整个系统的运行。 8. ROM的统一编址:8051的片内外ROM是统一编址的,若EA端保持高电平,程序计数器PC的地址范围是0000H-FFFFH。 9. 数据存储:计算中间结果通常存放在数据存储器中,而单片机应用程序则通常存储在ROM中。 10. 复位后的寄存器状态:复位后,累加器ACC的状态是00H。 11. 工作寄存器R0:复位后,R0位于工作寄存器的0区00H单元。 12. 外接晶振:89C51的XTAL1和XTAL2引脚用于外接晶振,提供系统的时钟信号。 13. P1口作为输入:在使用P1口作为输入前,应将其相应端口置1,以避免读入不确定的值。 14. PSW中的RS1和RS0:这两个位用于选择工作寄存器组,当RS0和RS1分别为1和0时,选择的是工作寄存器组1。 15. 指令周期与机器周期:指令周期是CPU执行一条指令所需的时间,由多个机器周期组成,每个机器周期又包含若干个时钟周期。 16. 机器周期:机器周期是完成一个基本操作所需的时间,所有指令的第一个机器周期通常是取指周期。 17. PSW寄存器:PSW是一个16位的专用寄存器,用于保存程序状态信息,如标志位等,它在程序执行中起到关键的作用。 这些知识点涵盖了MCS-51单片机硬件结构的主要方面,包括内部存储组织、控制逻辑、工作模式以及指令执行流程。理解这些内容对于编程和调试MCS-51单片机的应用至关重要。
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