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MCS-51系列单片机的结构

时间:12-02 来源:互联网 点击:
MCS-51系列基本产品型号:8051、8031、8751称为 51子系列,采用40脚双列直插封装。不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容,只是存储器和I/O接口的配置有所不同。
一. 基本组成
1.基本结构
①一个8位的微处理器(CPU)。
②片内数据存储器RAM(128B/256B),用以存放可以读/写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等。
③片内程序存储器ROM/EPROM(4KB/8KB),用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM,如8031,8032,80C31等。
④四个8位并行I/O接口PO-P3,每个口既可以用作输入,也可以用作输出。
⑤两个定时器/计数器,每个定时器/计取器都可以设置成计数方式,用以对外部事件进行计数,也可以设置成定时方式,并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。
⑥五个中断源的中断控制系统。
⑦一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I/O口,用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。
⑧片内振荡器和时钟产生电路,但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12 MHz。
二.内部结构(如图1:MCS-51内部结构图所示)


8051/8751/8031芯片的外部引脚和指令系统完全兼容,内部结构除ROM/EPROM不同外,其余完全相同。完整的计算机应该由运算器、控制器、存储器(ROM及RAM)和I/O接口组成。一般微处理器(如Z80)只包括运算器和控制器两部分。和一般微处理器相比,8051增加了四个8位I/O口、一个串行口、4KBROM、128BRAM、很多工作寄存器及特殊功能寄存器(SFR)。
(一) 中央处理单元CPU:是单片机有核心,是单片机的控制和指挥中心,由运算器和控制器等部件组成。
1.运算器:
(1)算术逻辑运算单元ALU(8位),完成 +、-、×、÷算术运算,与、或、非、异或逻辑运算、循环移位、位处理。
(2)累加器Acc(8位), 需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过A累加器。
(3)程序状态字PSW(8位), 存放ALU运算过程的标志状态
Cy AC F0 RS1 RS0 OV - P
(4)寄存器B(8位), 与A累加器配合执行乘、除运算。也可用作通用寄存器。
2.控制器:
(1)程序计数器PC(16位), CPU总是按PC的指示读取程序。PC可自动加1。因此CPU执行程序一般是顺序方式。当发生转移、子程序调用、中断和复位等操作,PC被强制改写,程序执行顺序也发生改变。 复位时,PC=0000H。
(2)指令寄存器(IR):暂存当前指令。
(3)指令译码器(ID):将每条指令译码变成控制电平。
(4)振荡器及时钟电路:8051片内有时钟振荡电路,频率为:1.2-12MHZ。
(二)存储器:8051片内ROM和RAM各自独立,分为程序存储器ROM和数据存储器RAM。
1.程序存储器(ROM):8051和8751片内ROM为4KB,用于存放程序和表格等常数,地址从0000H开始。
2.数据存储器(RAM):8051/8751/8031片内RAM均为128B,地址从00-7FH。详细内容在第三节中介绍。
(三)I/O接口:
8051有四个8位并口P0-P3,双向端口,详细内容在第六节中介绍。
三.MCS-51系列单片机性能表
MCS-51不同型号产品硬件配置情况如图2所示。


四.MCS-51温度适应范围
民 用: 0 ℃-70℃
工业品: -40℃-85 ℃
军用品:-55℃-125 ℃

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