基于单片机控制的人体健康监测系统(文献综述+流程图+源程序) 第4页
图 2 MCS－51单片机芯片内部结构
① CPU
中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。CPU是单片机的核心部件，由运算器和控制器两部分电路组成。
运算器电路
运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。运算电路以ALU为核心单元，可以完成半字节、单字节以及多字节数据的运算操作，其中包括加、减、乘、除、十进制调整等算术运算以及与、或、异或、求补和循环等逻辑操作，运算结果的状态由状态寄存器保存。
控制器电路
控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。
② 定时器/计数器
MCS－51单片机片内有两个16位的定时/计数器，即定时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。（此次设计是通过定时器/计数器对编码器输入的脉冲进行计数）。
③ 存储器
MCS－51系列单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器，其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的，物理结构也不相同。对MCS－51系列（8031除外）而言，有4个物理上相互独立的存储器空间：即内、外程序存储器和内、外数据存储器。对于8051其芯片中共有256个RAM单元，其中后128个单元被专用寄存器占用，只有前128个单元供用户使用。
④ 并行I/O口
MCS－51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态双向口，能带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双向口，负载能力为4个TTL门电路。
⑤ 中断控制系统
MCS－51单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。8051共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。所有中断分为高级和低级两个中断优先级。
引脚信号
图3为MCS－51系列单片机引脚图及逻辑符号，它们为标准的40脚DIP封装。这些引脚的功能描述如下：
图3 8051单片机引脚图
① 电源引脚Vcc和Vss
Vcc：电源端，接＋5V。
Vss：接地端。1.输入/输出引脚(I/O接口)
② P0接口(P0.0~P0.7);8位双向I/O接口,占39~32脚.如果系统接有外部存储器,则P0接口作为数据总线和低8位地址各引脚功能简要说明如下:
总线,通过分时操作达到复用的目的.CPU对外部存储器操作时,P0接口先用作地址总线,在ALE信号的作用下将地址锁存,然后再将P0接口转作为数据总线使
用,P0接口能驱动8个LSTTL负载.
③ P1接口(P1.0~P1.7);8位准双向I/O接口,占1~8脚.准双向接口是指该接口内部有上拉电阻,能驱动4个LSTTL(低功耗肖脱基晶体管逻辑电路)负载.P1接口一般作通用I/O接口线使用.
④控制信号引脚线
a. PSEN(29脚);外部程序存储器读选通信号.在访问外部程序存储器时，PSEN作为外部程序存储器的选通信号(低电平有效).在访问外部程序存储器时.PSEN信号无效(高电平)
b. ALE/PROG(30脚);地址锁存允许/编程信号.在访问片外存储器时,该引脚是地址锁存信号，而对8751内部EPROM编程时,该信号作为编程脉冲输入端。
8051单片机可寻址64KB,应有16根地址线,其中低8位地址线与数据共用P0接口,在作低8位的地址信号使用时,ALE有效,用以控制锁存器锁存P0接口的低8位地址;发出数据时,ALE无效,P0接口输出数据,正常操作时,又因ALE能按主振频率的1/6发出固定频率,所以有时可以加以利用。
c. RST/Vpd（9脚）：复位信号/备用电源输入端。当振荡器工作时，若此引脚保持两个周期的高电平，就能使单片机复位。此引脚也可作为备用电源的输入端，当单片机电源失电期间，由Vpd向片内数据器提供电源，以保护其中的内容。
⑤ 时钟电路引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须接地。
XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。
⑥第二功能
P3口
P3.0串行口输入端
P3.1串行口输入端
P3.2外部中断O请求输入端
P3.3外部中断1请求输入端
P3.4定时/计数器0外部计数信号输入端
P3.5定时/计数器1外部计数信号输入端
P3.6外部数据存储器写选通输出信号
P3.7外部数据存储器读选通输出信号
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