單片機應(yīng)用技術(shù)編號：1課題51單片機的結(jié)構(gòu)課型理論教學(xué)時間教學(xué)地點主教樓學(xué)時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：1、MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、51單片機存儲器的組成分布3、程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器的組成及使用方法能力目標(biāo)：1、掌握MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、掌握51單片機內(nèi)存儲器的組成分布3、掌握程序存儲器的組成及使用方法4、掌握數(shù)據(jù)存儲器的組成及使用方法素質(zhì)目標(biāo)：記住51單片機的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)，掌握存儲器的功能、組成分布及地址。教學(xué)重點1、MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、掌握51單片機內(nèi)存儲器的組成分布3、掌握程序存儲器的組成及使用方法4、掌握數(shù)據(jù)存儲器的組成及使用方法教學(xué)難點1、掌握51單片機內(nèi)存儲器的組成分布2、掌握程序存儲器的組成及使用方法3、掌握數(shù)據(jù)存儲器的組成及使用方法課件、多媒體課件、單片機芯片授課方式講解分析教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過程設(shè)計方法與時間講解2課時51單片機內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)30分鐘存儲器組成及分布20分鐘一、51單片機內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)51單片機芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，但作為單片機的用戶，只需要了解其邏輯結(jié)構(gòu)和功能就足夠了。51單片機芯片內(nèi)部集成了微型計算機所需的基本功能部件，它由CPU、振蕩與時鐘電路、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時計數(shù)器、串行口、并行口、總線擴展控制、中斷等部分組成，各部分之間通過程序存儲器組成、地址及使用方法20分鐘數(shù)據(jù)存儲器組成、地址及使用方法20分鐘內(nèi)部總線相連接，如圖1所示。P3P3P1P2可編程串行I/O口P0外部中斷基準(zhǔn)頻率源控制信號128/256B數(shù)據(jù)存儲器4KB/8KB程序存儲器2/3個16位定時/計數(shù)器振蕩與時鐘電路CPU64KB總線擴展控制可編程并行I/O口內(nèi)部中斷計數(shù)脈沖串行輸出串行輸入圖151單片機簡化邏輯結(jié)構(gòu)圖二、CPUCPU是單片機的核心部件。它由運算器和控制器等部件組成。1、運算器ALU2、控制器①程序計數(shù)器PC(ProgramCounter)程序計數(shù)器PC是一個16位的專用寄存器，PC中存放的內(nèi)容是：CPU將要執(zhí)行的下一條指令的地址，可對64KB程序存儲器直接尋址，每讀取指令的一個字節(jié)，PC的內(nèi)容自動加1，故稱為程序計數(shù)器。②指令寄存器IR和指令譯碼器ID的功能：從程序存儲器取出的指令先存放指令寄存器IR中，再送指令譯碼器ID譯碼，然后通過控制電路產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，控制CPU內(nèi)部及外部有關(guān)部件進行協(xié)調(diào)動作，完成指令所規(guī)定的各種操作。堆棧指針SP、數(shù)據(jù)指針DPTR是特殊功能寄存器，后面會介紹。三、存儲器存儲器是計算機的重要組成部分，用于存儲計算機賴以運行的程序和計算機處理的對象——數(shù)據(jù)。51單片機的儲存器結(jié)構(gòu)與常見的微型計算機的配置方法不同,它將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開,各有自己的尋址方式、控制信號和功能。程序存儲器用來存放程序和始終要保留的常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲器存放程序運行中所需要的常數(shù)和變量。從物理空間看,51有單片機有四個存儲器地址空間：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器51單片機存儲器物理結(jié)構(gòu)如圖2所示：51單片機的存儲器邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。FFFFHFFFFH0000H0FFFH外部RAM外部ROM內(nèi)部OM(EA=1)(EA=1)0000H8031外部OM(EA=0）80511000HFFFFH特殊功能寄存器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM7FH80H00HFFH外部數(shù)據(jù)存儲器(增強型)程序存儲器地址重疊0000H0FFFH圖351單片機的存儲器邏輯結(jié)構(gòu)1、幾個與存儲器有關(guān)的概念位(bit)：字節(jié)(Byte)：字長：容量：存儲單元及其地址：2、程序存儲器程序存儲器用來存放程序和始終要保留的常數(shù)，其存放的數(shù)據(jù)在程序運行過程中不會發(fā)生改變，斷電后也不會丟失。3、數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器存放程序運行中所需要的常數(shù)和變量，其中存放的數(shù)據(jù)在程序運行中可能發(fā)生改變，斷電后會全部丟失。①片外數(shù)據(jù)存儲器片外數(shù)據(jù)存儲器RAM也有64KB尋址區(qū)，在地址上與程序存儲器ROM重疊，51單片機通過不同的信號來選通ROM或RAM，當(dāng)從外部ROM取指令時，用選通信號，而當(dāng)從外部RAM讀/寫數(shù)據(jù)時，采用讀/寫信號或來選通，從內(nèi)部ROM取指令或讀/寫內(nèi)部RAM不要用選通信號，因此不會因為地址重疊而出現(xiàn)混亂。②內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器每個工作寄存器組都有8個寄存器，分別稱為：R0，R1，…，R7。程序運行時，只能有一個工作寄存器組作為當(dāng)前工作寄存器組，其余的可以作一般的RAM使用。當(dāng)前程序使用的工作寄存器選組由程序狀態(tài)字PSW的RS1和RS0位定。RS1RS0選寄存器組