51单片机的工作过程

目录

一、51单片机的总线结构​

（一）地址总线（AB）

（二）数据总线（DB）

（三）控制总线（CB）

二、51 单片机的工作过程​

第一步：取指令​

第二步：指令译码​

第三步：执行指令​

一、51单片机的总线结构​

（一）地址总线（AB）

        地址总线用于传送单片机访问存储器或 I/O 端口的地址信息。

        51 单片机的地址总线为 16 位，这意味着它可以寻址的范围为  B= 64KB。

        例如，当 CPU 要从只读存储器（ROM）中读取某条指令时，会通过地址总线将指令所在的地址发送出去，只读存储器（ROM）根据这个地址找到对应的指令并将其输出。

       同样，在访问外部数据存储器或I/O端口时，也通过地址总线指定要访问的具体单元地址。​

（二）数据总线（DB）

        数据总线负责在单片机的各个部件之间传输数据。

        其位数与单片机的字长相关，51 单片机是 8 位机，所以数据总线为 8 位。

        在执行指令过程中，无论是从存储器读取数据到 CPU，还是将 CPU 运算结果写入存储器或输出到 I/O 端口，都要通过数据总线进行数据传输。

        比如，当执行“MOV A, 30H”指令时，数据总线会将地址为30H的单元中的数据传送到累加器 A 中。​

（三）控制总线（CB）

        控制总线用于传输各种控制信号，协调单片机各部件的工作。

        它包含多个控制信号，如读信号（RD）、写信号（WR）、ALE（地址锁存允许）等。

        ALE 信号在访问外部存储器时，用于锁存低 8 位地址；RD 和 WR 信号分别控制对存储器或 I/O 端口的读、写操作。

        例如，当 CPU 要从外部数据存储器读取数据时，会发出 RD 信号，同时通过地址总线给出要读取的地址，数据存储器根据这些信号，将对应地址单元的数据通过数据总线传送给 CPU。​

二、51 单片机的工作过程​

第一步：取指令​

        单片机的工作从取指令开始。

        程序计数器（PC）中存储着当前要执行的指令在程序存储器中的地址。单片机首先根据 PC 的值，从程序存储器中读取对应的指令。

        例如，假设 PC 的值为 0x0000，那么单片机就会从程序存储器地址 0x0000 处读取指令。

        读取完指令后，PC 会自动增加，指向下一条要执行的指令地址。如果当前指令是单字节指令，PC 加 1；如果是双字节指令，PC 加 2；若是三字节指令，PC 加 3。​

第二步：指令译码​

        读取到的指令是一串二进制代码，单片机需要对其进行译码，理解指令的含义。

        译码电路会根据指令的操作码部分，识别出该指令要执行的操作，比如是进行数据传送、算术运算还是控制跳转等。

        例如，操作码 0x74 表示立即数赋值指令，当译码电路识别到该操作码后，就知道接下来要将指令中的操作数赋值给指定的寄存器。​

第三步：执行指令​

        根据译码的结果，单片机执行相应的操作。

        如果是数据传送指令，就将数据从源地址传送到目标地址；若是算术运算指令，在运算器中进行相应的运算，并将结果存储到指定位置。

        例如，执行加法指令“ADD A, R0”时，单片机将累加器 A 中的值与寄存器 R0 中的值相加，然后将结果存回累加器 A 中。

        在执行指令过程中，可能会涉及到对存储器、I/O 端口等部件的访问和操作。​

接着循环往复......​

        单片机不断重复取指令、指令译码和执行指令这三个步骤，直到程序结束或遇到停机指令。

        正是通过这样周而复始的工作过程，单片机能够有条不紊地完成各种复杂的任务，实现多样化的功能。