51单片机系列知识1--单片机的内外结构

一、单片机的典型结构

0.（《单片机MCS—51原理及应用开发教程》晁阳。清华大学出版社）

1、 单片机的内部结构

中央处理器

存储器

内部总线

I∕O接口  并行接口

           穿行接口

中断系统

特殊功能部件  时钟电路

              布尔处理器

              定时器∕计数器

              A∕D、D∕A转换器

              直接存储器访问通道DMA.PWM.WDT

①内部总线：内部总线是CPU连接片内主要部件的纽带，是各类信息传送的公共通道。内部总线主要由3种不同性质的连线组成，分别是地址线、数据线、控制线。地址线主要用来传送存储器所需要的地址码和外部设备的设备号，通常由CPU发出并被存储器或I∕O接口电路所接受。数据线用来传送CPU写入存储器或经I∕O接口送到输出设备的数据，也可以传送从存储器或输入设备经I∕O接口读入的数据。控制线∕状态线有两类：一类是CPU发出的控制命令，如读命令、写命令和中断响应等；另一类是存储器或外没的状态信息，如外没的中断请求、存储器忙和系统复位信号等。

②中央处理器

a. 运算器

运算器包括算术逻辑单元ALU，布尔处理器、累加器A、累加器B、暂存器和程序状态字PSW等许多部件。它ALU为核心，功能是实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传输操作。51单片机的ALU具有一般计算机ALU不具备的功能，即位操作处理。单片机指令系统中的位处理指令集、存储器中的位地址空间，以及位操作累加器（借用程序状态寄存PSW中的进位标志CY）构成51单片机内的布尔处理机。它可对直接寻址的位（bit）变量进行位处理。

b．定时控制部件

控制部是控制单片机整个系统各种操作的部件，是单片机的神经中枢，它由时钟发生器、复位电路、定时控制逻辑、指令译码器ID、指令寄存器IR以及信息传送控制（程序计数器PC、堆栈SP、数据指DPTR）等组成。它先以主振频率为基准发出CPU的时序，对指令译码，然后以时序为时间基准发出各种控制信号，完成一系列定时控制的微操作，如协调单片机内部各功能部件之间的数据传送，数据运输等，对外发出地址锁存信号ALE、外部程序存储器选通信号PSEN、通过P3.6和P3.7发出数据存储器读信号RD，写信号WR等控制信号，接受处理外接的复位和外部存储器访问控制信号EA等。

c．专用寄存器组

专用寄存器主要包括：PC、A、B（通用寄存器）、PSW、SP、DPTR等。

程序计数器PC的基本工作方式有下列3种。

方式1：程序计数器自动力加。

方式2：执行有条件或无条件转移指令时，程序计数器被置入新的数值，从而使程序的流向发生变化。

方式3：在执行子程序调用指令或中断向量的地址送PC，程序流向发生变换，执行子程序或中断子程序。执行完毕后，遇到返回指令时，堆栈顶的断点值弹到程序计数器。

2、 单片机外部结构、

数据总线—PO口直接输入∕输出的8位三态传送通道。

地址总线—PO口分时方式传送地址总线的低8位、P2口输出地址总线高8位。

控制总线—P3口第三功能提供的控制线单片机本身输出∕入的控制线。

用户端口—由P1口和P3第一功能共同组成的。

电源及时钟—电源输出特性要满足一定的要求。