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1、第1章 单片机硬件系统基础1.1 概述 1.2 单片机的基本结构 1.3 MCS-51单片机存储器结构1.1概述 1单片机的概念 在同一芯片上不仅集成微处理器电路，而且还集成 了大容量存储器、输入/输出控制等接口电路，这 样 的大规模和超大规模集成电路称为单片机计算机（ 简 称单片机）或嵌入式计算机。 2单片机应用系统的组成 把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU、随 机 存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、基本输入/ 输 出（I/O）接口电路、定时/计数器、中断系统等部 分制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计 算机，从而实现微型计算机的基本功能。 单片机应用系统是以单片机为核心
2、，配以输入、 输出、显示、控制等外围电路和软件，能实现一种 或多种功能的应用系统。3MCS-51单片机系列 单片机的种类很多，其中MCS-51单片机结构典型、 应 用广泛。MCS-51系列单片机中有各种产品型号，可 分 为51系列和52系列。下表列出了几种型号的主要性 能 指标。1.2 单片机的基本结构1.2.1 MCS-51单片机的基本结构 MCS-51单片机由CPU、内部数据存储器(RAM)、内部程 序存储器(ROM)、定时/计数器、并行输入/输出(I/O) 、 串行口、中断控制系统、时钟电路部分组成。内部结 构如下图所示。1.2.2 MCS-51单片机的信号引脚下图是MCS-51系列单片
3、机的引脚图：1.I/O 口信号引脚 P0.0P0.7：P0口，8位双向口； P0.1P1.7：P1口，8位双向口； P2.0P2.7：P2口，8位双向口； P3.0P3.7：P3口，8位双向口； 2.控制信号引脚 ALE：地址锁存控制信号； PSEN:外部程序存储器的读选通信号。在读外部ROM时 ， PSEN有效（低电平），以实现外部ROM单元的读写操作 。 EA ：访问程序存储器控制信号。当信号为低电平时， 对ROM的读操作限定在外部程序存储器；当信号为高电 平时，对ROM的操作时从内部程序存储器开始，并延至 外部程序存储器。 RST：复位信号。 3.其他信号引脚 XTAL1和XTAL2：外
4、接晶体引线端。 VSS：地线。 VCC：+5V电源。 4.P3口第二功能信号引脚 P3.0（RXD）：（串行数据接收）； P3.1 (TXD)：（串行数据发送）； P3.2 (INTO）：（外部中断0申请）； P3.3 (INT1）：（外部中断1申请）； P3.4 (T0）：（定时/计数器0外部输入）； P3.5 (T1）：（定时/计数器1外部输入）； P3.6 (WR)：（外部数据存储器写脉冲）； P3.7 (RD)：（外部数据存储器读脉冲）； 1.2.3 时钟电路和复位电路1、时钟电路;下图是外部晶振的典型接法：下图是一般的外部时钟信号的连接图：振荡电路内部结构如下图所示：1）振荡周期（又
5、称节拍，用P表示）：外接晶振的周 期。 2）时钟周期（又称状态，用S表示）：外部振荡脉冲 经过二分频后的周期。一个状态包含两个节拍，前 一个叫P，后一个叫P2。 3）机器周期（T）：一个机器周期为6个状态，12个 节拍（1T=6S=12P）。一个机器周期是指CPU访问存储器一次所需要的时间 ， 规定一个机器周期的宽度为6个状态，并依次记为 S1S6，一个状态又包括2个节拍P1和P2，因此一个机 器周期总共有12个节拍，记为S1P1，S1P2， S6P1，S6P2.振荡周期、时钟周期与机器周期的相互 关 系如下图所示：4）指令周期 执行一条指令所需要的时间称为指令周期。 2.复位电路 单片机的复
6、位电路如下图所示:1.3 MCS-51单片机存储器结构计算机的存储空间一般分为存放程序和存放数据的 两 类空间，存储配置有两种典型结构：哈佛结构和普 林 斯顿机构。 1）哈佛结构 程序空间（ROM）和数据空间(RAM)分为两个队列寻 址。 2）普林斯顿结构 程序空间（ROM）和数据空间（RAM）同在一个空间 队 列寻址。单片机存储器结构:1.3.1 MCS-51单片机内部数据存储器8051型单片机的内部RAM共有256个单元，分成两部分 ： 低128单元（00H7FH）和高128单元（80HFFH），如 下图所示。1、低128单元RAM 存储区 按其用途分为寄存器区、位寻址区和用户数据区3 个
7、 区域，如下表所示。2、高128单元为特殊功能寄存器（SFR）区 特殊功能寄存器如下表所示：1.3.3 MCS-51单片机内部程序存储器MCS-51内部程序存储器ROM用于存放编制好的程序和表格常数 。 在实际应用系统中，主程序的存放是从002BH单元开始的。 （1）0000H-0002H 系统复位后，PC=0000H，程序从0000H单元开始取指令执行。 如 果程序不从0000H单元开始执行，应在这3个单元放一条无条件 转 移指令LJMP XXXX，XXXX表示跳转的目标地址。 （2）0003H-002AH 0003H-002AH共40个单元，被分成5段，作为5个中断源的中断 入 口地址。
8、（1） 0003H000AH 外部中断0中断入口地址。 （2） 000BH0012H 定时/计数器0中断入口地址。 （3） 0013H001AH 外中断1中断入口地址。 （4） 001BH0022H 定时/计数器1中断入口地址。 （5） 0023H002AH 串行中断入口地址。练习和思考题1-1 MCS-51系列和MCS-52系列单片机有何异同？ 1-2 简述8031，8051，8951内部有何种类型的程序存储器，你用的是哪种？ 1-3 8051单片机有多少根引脚？有几根控制引脚？这些控制引脚的作用是什么？哪些引脚有第二功能 ？ 1-4 8051单片机内部256B的数据存储器时如何划分的？分别做什么用？ 1-5 8051单片机的EA控制线应如何接？为什么？ 1-6 MCS-51单片机共有几个几位的I/O 端口？使用时应注意什么？ 1-7 8051片内可位寻址的地址范围是什么？ 1-8 8051内部的特殊功能寄存器有几个？在何地址范围？
