51单片机结构

什么是单片机,从工作原理上讲,单片机就是一种微型计算机,是一种“程序存储式”计算机。它是在一块硅片上集成了中央处理器(cpu)、随机存储器(ram)、程序存储器(rom或eprom)、定时/计数器以及各种i/o接口,也就是集成在一块芯片上的计算机。

在现在的社会生活中,可以说“单片机”无处不在,象全自动洗衣机、空调、工业自动控制等方面都是在内置“单片机”的情况下实现的。随着社会的发展,“单片机”以越来越和我们的生活息息相关。

一:单片机的硬件系统(本站提供的实验开发板)

1。在上图中at89c51/c52一块芯片就包括:中央处理器cpu、随机数据存储器(ram)、程序存储器(rom)、定时/计数器;at24c02为外接数据存储器,用来存放程序运行时需保存的数据或用户设定的参数,掉电后不会丢失可保存10年;max232为串行通信转换接口可直接接pc串口,用于做通信实验;j4为外接温度传感器ds18b20用,用于采集温度实验;j3可接红外线一体化接收头;j7为无线接收实验接口(或用于液晶lcd扩展接口或外接记数等扩展输入),用于接收(pt2262)无线遥控发射器的信号,可控制相应继电器输出。

2。单片机内部结构:

微处理器(cpu)主要由:运算器、数据总线、控制器组成。运算器内部我们不去细研究只要知道组成,关键是如何控制它使用它,而我们能操作的只有累加器a、寄存器b、程序状态字寄存器psw;而控制器是计算机的指挥中心,如人脑的神经中枢,有必要搞清它的组成和原理。

控制器包括:

1.指令部件

包括程序计数器、指令寄存器、指令译码器等;

程序计数器pc:(programcounter)

程序是指令的集合,计算机运行时,通常按顺序执行存放在存储器中的程序。先由pc指出当前要执行指令的地址,每当该指令取出后,pc的内容自动加1(除转移指令外),指向按顺序排列的下一条指令的地址。在正常情况下,cpu按顺序逐条地执行指令。如遇转移指令(jmp)、调用子程序指令(call)或返回指令(ret)等,这些指令就会把下一条指令的地址直接置入pc中。

程序计数器的位数决定了cpu所能寻址的存储空间。

指令寄存器ir(instructionregister)

它用来存放当前要执行的指令内容,它包括操作码和地址码两部分。操作码送往指令译码器;地址码送往操作数地址形成电路。

指令译码器id:(instructiondecoder)

它是分析指令功能的部件。

堆栈指示器sp(stackpointer)

堆栈指针是专用的寄存器,堆栈区一般设置在内存单元区ram。堆栈中的数据是以“后进先出”的结构方式处理的。对于处理中断、调用子程序非常方便。

实现堆栈的方式有两种,既硬件堆栈和软件堆栈;常用软件堆栈。软件堆栈是开辟某一内存区域作为堆栈,如movsp,#70h;就是将栈顶设置在70h(相当于门牌号)单元(注:cpu上电复位后sp的地址为07h单元,应在主程序开始时将sp的地址设置在ram区的上端如70h),程序运行时栈顶由cpu的堆栈指针sp自动管理,读者不需搞清原理,但要留有足够空间便于程序压栈(push)和出栈(pop)。如使用中断时要注意压栈和出栈操作。pushxx;popxx;sp指针相应加1或减1。

2.时钟系统

在微型机中,一般都使用石英晶体振荡器来作为cpu的时钟脉冲源。计算机的电源一旦通电,脉冲源立即以固定的频率重复发出矩行脉冲。两个相邻脉冲前沿的时间间隔,称为一个时钟周期或t.它是cpu操作的最小时间单位。由12个时钟周期组成一个机器周期。一条指令的取出和执行所需时间称为指令周期。

3.数据指针dptr

它是一个16位寄存器,由高位字节dph和低位字节dpl组成。它的功能是存放16位的地址。作为访问外部程序存储器和外部数据存储器时的地址指针。

4.寄存器区

单片机8051的内部有两片寄存器区,一片在片内ram区的低端,占00-1fh共32个单元,每8个单元为一组或一区(用r0-r7表示8个寄存器),共4组,究竟用哪一区,由特殊功能寄存器psw中的rs1,rs0的取值决定,该寄存器区称为工作寄存器或通用寄存器区。另一片在内部ram的高端,占80h-0ffh共128个单元,叫特殊寄存器区。这些特殊寄存器的用法以后详解。

而单片机的所有的工作和运行都是在其一定的时序和频率下实现的,以上介绍是定义式的,只要记住单片机的使用时如何控制就行了下面详细讲一下,您只要可以理解就行了:

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计