2.2中央处理器CPU 2.2.1CPU的组成 CPU由运算器、控制器和若干特殊功能寄存器 (如累加器A、B寄存器、程序状态字寄存器PSW 堆栈指针寄存器SP、数据指针寄存DPTR等)组 成能 1.运算器具有一般微机所不具备的位处理功 2.控制器以主振频率为基准产生时钟信号, 掉制取指令、执行指令、存取操作数或运算结果 等操作,并向其它部件发出各种微控制信号,保 证单片机各部分能自动协调地工作。 電子工掌出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
2.2 中央处理器CPU 2.2.1 CPU 的组成 CPU由运算器、控制器和若干特殊功能寄存器 （如累加器A、B寄存器、程序状态字寄存器PSW、 堆栈指针寄存器SP、数据指针寄存DPTR等）组 成。 1.运算器 具有一般微机所不具备的位处理功 能。 2.控制器以主振频率为基准产生时钟信号， 控制取指令、执行指令、存取操作数或运算结果 等操作，并向其它部件发出各种微控制信号，保 证单片机各部分能自动协调地工作
2.2.2指令执行的基本过程 1.单片机在工作前,首先必须在存储器 中装入程序。所谓程序,就是为了完成某项 工作,将一系列指令有序地组合,而指令则 是要求单片机执行某种操作的命令。 2.指令分为操作码和地址码两个部分 操作码部分规定了单片机操作类型,而地址 码部分一般是直接或间接地给出了参与操作 的数据的存放地址,所以地址码也可以直接 称为操作数。 電子工掌出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
2.2.2 指令执行的基本过程 1.单片机在工作前，首先必须在存储器 中装入程序。所谓程序，就是为了完成某项 工作，将一系列指令有序地组合，而指令则 是要求单片机执行某种操作的命令。 2.指令分为操作码和地址码两个部分， 操作码部分规定了单片机操作类型，而地址 码部分一般是直接或间接地给出了参与操作 的数据的存放地址，所以地址码也可以直接 称为操作数
3.单片机完成每项工作,必须有序地执行一系 列指令。单片机执行一条指令一般分为取指令和 执行指令两个阶段。 从存储器中取出指令,并且对指令进行译码, 以明确该指令执行何种操作,以及操作数的存放 地址(即操作数存放在哪一个单元中),再根据 这个地址获取操作数,这是取指令阶段。 按操作码指明的操作类型对获取的操作数进 行操作(也可称为运算),这是执行指令阶段。 電子工掌出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
3.单片机完成每项工作，必须有序地执行一系 列指令。单片机执行一条指令一般分为取指令和 执行指令两个阶段。 从存储器中取出指令，并且对指令进行译码， 以明确该指令执行何种操作，以及操作数的存放 地址（即操作数存放在哪一个单元中），再根据 这个地址获取操作数，这是取指令阶段。 按操作码指明的操作类型对获取的操作数进 行操作（也可称为运算），这是执行指令阶段
4.程序计数器( Program Counter简称PC)是一个16 位的有自动加1功能的计数器。PC没有地址,是不可寻址的, 因此用户不能对它进行读写。 16位PC中的内容总是CPU将要执行的那条指令所存放的 存储单元的首地址。 在单片机复位时,PC中的内容为000,指向第1条要 执行的指令的首地址,在CP从存储单元取指令的过程中, 每取1个字节的内容,程序计数器PC就自动加1,在取完这 条指令后,PC中的内容就是下一条要执行的指令所存放的 存储单元的首地址。 5.在实际应用中,有时CP还要执行程序的转移、子 程序的调用和中断响应等操作,那时PC中的内容不再是上 述情况中简单的加1,而是根据不同的情况自动地被置入或 修改成新的目的地址,从而改变程序的执行顺序。 電子工掌出版社
4.程序计数器（Program Counter简称PC）是一个16 位的有自动加1功能的计数器。PC没有地址，是不可寻址的， 因此用户不能对它进行读写。 ➢ 16位PC中的内容总是CPU将要执行的那条指令所存放的 存储单元的首地址。 ➢ 在单片机复位时，PC中的内容为0000H，指向第1条要 执行的指令的首地址，在CPU从存储单元取指令的过程中， 每取1个字节的内容，程序计数器PC就自动加1，在取完这 条指令后，PC中的内容就是下一条要执行的指令所存放的 存储单元的首地址。 5.在实际应用中，有时CPU还要执行程序的转移、子 程序的调用和中断响应等操作，那时PC中的内容不再是上 述情况中简单的加1，而是根据不同的情况自动地被置入或 修改成新的目的地址，从而改变程序的执行顺序
2.2.3时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。时钟电路框图如图2.4 所示。单片机芯片内部有一个高增益反向放大器,其输入引脚为XTAL1, 输出引脚为XTA2,芯片外部通过这两个引脚接晶体振荡器CY和微调电容器 C1、C2形成反馈电路(通常取值在20~30pF),构成稳定的自激振荡器,振 荡频率范闺通常是1.2MHz~12MHz。振荡脉冲经分频后再为系统所用。 PD是PCON中的控制位,当PD=1时,振荡器停止工作,系统进入低功耗工 作态。 时钟发生器实质上是一个2分频的触发器,其输入来自振荡器,输出为2 相时钟信号,即状态时钟信号,其频率为fosc/2:状态时钟3分频后为ALE信 号,其频率为fosc/6;状态时钟6分频后为机器周期,其频率为fosc/12(0SC 是osi1 lator的缩写)。 振荡器 二分频 CYS XTAL2 f *P1 状态时钟 PD Rf 三分频 C2 R XTAL1 6 机器周期 六分频 子工業出版社 图2.4MCS-51单片机时钟电路框图
2.2.3 时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。时钟电路框图如图2.4 所示。 单片机芯片内部有一个高增益反向放大器，其输入引脚为XTAL1， 输出引脚为XTAL2，芯片外部通过这两个引脚接晶体振荡器CYS和微调电容器 C1、C2形成反馈电路（通常取值在20～30pF），构成稳定的自激振荡器，振 荡频率范围通常是1.2MHz～12MHz。振荡脉冲经分频后再为系统所用。 PD是PCON中的控制位，当PD=1时，振荡器停止工作，系统进入低功耗工 作态。 时钟发生器实质上是一个2分频的触发器，其输入来自振荡器，输出为2 相时钟信号，即状态时钟信号，其频率为fosc/2；状态时钟3分频后为ALE信 号，其频率为fosc/6；状态时钟6分频后为机器周期，其频率为fosc/12(OSC 是osillator的缩写)