MCS-51單片機(jī)的中央處理器CPU介紹

MCS-51單片機(jī)的中央處理器CPU由運(yùn)算器和控制邏輯構(gòu)成，其中包括若干特殊功能寄存器(SFR)。

一、以ALU為中心的運(yùn)算器

算術(shù)邏輯單元ALU能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算;“與”、“或”、“異或”等邏輯運(yùn)算以及位操作運(yùn)算。

PSW的格式如圖1-3所示，其各位的含義是：

圖1-3 PSW的格式

CY：進(jìn)位標(biāo)志。有進(jìn)位/借位時(shí)CY=1，否則CY=0;

AC：半進(jìn)位標(biāo)志。當(dāng)D3位向D4位產(chǎn)生進(jìn)位/借位時(shí)AC=1，常用于十進(jìn)制調(diào)整運(yùn)算中;

F0：用戶可設(shè)定的標(biāo)志位，可置位/復(fù)位，也可供測(cè)試。

RS1、RS0：四個(gè)通用寄存器組的選擇位，該兩位的四種組合狀態(tài)用來(lái)選擇0~3寄存器組。見表1-2。

OV：溢出標(biāo)志。當(dāng)帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果超出-128~+127范圍時(shí)OV=1，否則OV=0。當(dāng)無(wú)符號(hào)數(shù)乘法結(jié)果超過(guò)255時(shí)，或當(dāng)無(wú)符號(hào)數(shù)除法的除數(shù)為0時(shí)，OV=1，否則OV=0。

P：奇偶校驗(yàn)標(biāo)志。每條指令執(zhí)行完，若A中l(wèi)的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)P=1，否則P=0，即奇偶校驗(yàn)方式。

二、控制器、時(shí)鐘電路和基本時(shí)序周期

控制邏輯主要包括定時(shí)和控制邏輯、指令寄存器、譯碼器以及地址指針 DPTR和程序計(jì)數(shù)器 PC等。

1.MCS-51的時(shí)鐘

時(shí)鐘是時(shí)序的基礎(chǔ)，MCS-51片內(nèi)由一個(gè)反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時(shí)鐘。

(1) 內(nèi)部方式：圖1-4(a)

(2) 外部方式：圖1-4(b)

2.MCS-51的基本時(shí)序周期

一條指令譯碼產(chǎn)生的一系列微操作信號(hào)在時(shí)間上有嚴(yán)格的先后次序，這種次序就是計(jì)算機(jī)的時(shí)序。MCS-51的主要時(shí)序?qū)⒃诖尜A器擴(kuò)展時(shí)討論，這里先介紹它的基本時(shí)序周期。

l 振蕩周期：指振蕩源的周期，若為內(nèi)部產(chǎn)生方式時(shí)，為石英晶體的振蕩周期。

l 機(jī)器周期：一個(gè)機(jī)器周期含 6個(gè)時(shí)鐘周期(S周期)，12個(gè)震蕩周期。

圖1-5 基本時(shí)序周期

指令周期：完成一條指令占用的全部時(shí)間。MCS-51的指令周期含l-4個(gè)機(jī)器周期，其中多數(shù)為單周期指令，還有2周期和4周期指令。