内部结构（2）
程序存储器
– 采用只读存储器（ROM） – 几种结构形式
• 片内只读存储器 • 片内可编程的ROM
– EPROM － needs programmer – EEPROM （ Flash ROM ） － ISP （ In System
Programmable） – OTP （ One-time Programmable, v.s.
OSC
PSW
P1口 寄存器 P1口驱动器
堆栈 指针
PCON SC SBUF (TX) (RX)
IE
IP
中断、串行口
和定时器模块
P3口 寄存器
P3口驱动器
地址锁存器 缓冲器
PC增量器 程序计数器 数据指针
P1.0-P1.7
P3.0-P3.7
I/O口
– P0.0~P0.7、 P1.0~P1.7、 P2.0~P2.7、 P3.0~P3.7
– 某些专用功能（P0、P2） – 替代功能（P3）
控制线
– RST、EA/VPP、ALE/PROG、PSEN
80C51 CPU的结构和特点
单片微机内部的核心部件 主要包括
– 控制器 – 运算器 – 工作寄存器 – 时序电路
内部结构（1）
中央处理器
– 单片微机中的中央 处理器（CPU）是 单片微机的核心， 主要完成运算和控 制功能，又增设了 “面向控制”的处 理功能，增强了实 时性
程序存储器
– 根据内部是否带有 程序存储器而形成 三种型号：内部没 有程序存储器的称 80C31 ， 内 部 带 ROM 的 称 80C51 ， 内部以EPROM代替 ROM的称87C51
在单片微机中，工作寄存器（即通用寄存器） 属于数据存储器RAM的一部分，在后面与片内 数据存储器一起介绍
这里仅介绍控制器、运算器及时序电路的基本 组成、功能与特点
中央控制器
作用
– 译码，发出控制信号
包括
– PC、IAR、IR、ID、Branch、Timing
功能
– Fetch－decode－execute
• 内部条件－如进位、溢出、结果为零等 • 外部条件－用户（设计者）自定义
运算器
主要完成
– A、L、b运算 – 算术运算：加、减、乘、除、比较、BCD等 – 逻辑运算：与、或、异或等；移位、置位、
80C51单片微机的内部结构
80C51系列单片机主要包括中央处理器 CPU （ 算 术 逻 辑 部 件 ALU 、 控 制 器 等） 、只读存储器 ROM、 随机存取存 储器RAM、定时器/计数器、并行 I/O 口 P0～P3、串行口、中断系统以及定 时控制逻辑电路等
这些部件通过内部总线连接起来，基本 结构仍然是通用CPU加上外围芯片的结 构模式，但功能单元上的控制与先前相 比有重大变化，采用了特殊功能寄存器 （SFR） 进行集中控制的方法
定时电路及元件
– 计算机的整个工作是在时钟信号的驱动下， 按照严格的时序有规律地一个节拍一个节拍 地执行各种操作
– 单片微机内部设有定时电路，只需外接振荡 元件即可工作
– 外接振荡元件一般选用晶体振荡器，或用价 廉 的 RC 振 荡 器 ， 也 可 用 外 部 时 钟 源 ， 作 为 振荡元件
– 近来有的单片微机将振荡元件也集成在芯片 内部
PC
– 不是SFR – 存放下一条指令地址 – 变化：反映程序流程 – 宽度：决定程序空间大小 – 如何变化
中央控制器
DPTR
– 16位的SFR – 主要作用
• 访问外部RAM或I/O • 亦可用于查表
– 可分成2个8位SFR：DPH和DPL – 与PC的区别
IR、ID及控制逻辑
– 关于条件转移
单片微型计算机原理 与接口技术 之
单片微机的基本结构
计算机学院 赵传申
80C51单片微机的内部结构
微型计算机的基本组成有三部分，即中 央处理器CPU（通常包括运算器和控制 器）+存储器+输入/输出（I/O）接口。 若将组成计算机的基本部件集成在一块 芯片上，则俗称为单片微机
一台典型的单片微机的基本组成结构， 主要包报中央处型器（CPU）、存储器 （RAM和ROM）、并行I／O口、串行I／ O口、定时器／计数器、定式电路及元件 等
并行I/O口
– 功能强、使用灵活、多功能、驱动能力大
内部结构（4）
串行I/O口
– 全双工串行I/O口 – 与某些终端设备进行串行通信 – 和一些特殊功能的器件相连 – 用多个单片微机相连构成多机系统
定时器/计数器
– 精确定时 – 对外部事件计数
中断系统
– 中断源 – 优先级
内部结构（5）
Protel99SE 的PCB库中的 几种封装形式
Footprint
关于元件封装（Package）
非总线型单片机引脚图
PDIP－Plastic Dual In Line Package SOIC －Small Outline Integrated Circuit
引脚功能
电源和晶振
– VCC、VSS、XTAL1、XTAL2
Multiple-time）
– 片外只读存储器
内部结构（3）
数据存储器
– RAM，存放运行期间的工作变量和数据 – 一般片内有一定容量的RAM（64B～384B） – 常把寄存器（如工作寄存器、特殊功能寄存
器、堆栈等）在物理或逻辑上划分在片内 RAM空间中，所以可将单片微机内部RAM看 成是寄存器堆，有利于提高运行速度 – 片外RAM
80C51单片微机的内部结构图
80C51单片微机的内部结构图 P0.0-P0.7
P2.0-P2.7
P0口驱动器
P2口驱动器
Vcc GND
RAM地址 寄存器
RAM
P0口 锁存器
P2口 锁存器
ROM
PSEN ALE/PROG
EA/Vpp
RST
寄存器B
ACC TMP2
TMP1
ALU
定时 指令 和控制 寄存器
80C51单片微机的引脚
关于元件封装（Package）
DIP－Dual In Line PLCC－Plastic Leaded Chip Carrier PQFP（TQFP）－Plastic（Thin）Quad Flat Pack SSOP － Shrink Small Outline Pack PGA（BGA） － Pin（Ball）Grid Array 右图是