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1、第2章 MCS-51单片机的硬件结构n2.1 MCS-51单片机的基本结构n2. 2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构n2.3 MCS-51单片机内部存储器及特殊功能寄存器n2.4 并行I/O口电路结构n2. 5 MCS-51单片机时钟电路与时序n2. 6 MCS-51单片机工作方式2.1 MCS-51单片机的基本结构n一、 MCS-51单片机的基本组成n二、CPU构成及工作原理返回本章首页2.1 MCS-51单片机的基本结构一、MCS-51单片机的基本组成返回本节时钟电路SFR和RAM ROMCPU定时/计数器并行端口中断系统串行端口系 统 总 线时钟源 T0 T1P0 P1 P2 P
2、3TXD RXDINT0 INT1（5）四个8位I/O并行端口。 （6）一个串行端口。 （7）中断控制系统。 （8）内部时钟电路。一、MCS-51单片机的基本组成 （1）一个8位微处理器CPU。 （2）数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR。 （3）内部程序存储器ROM。 （4）两个定时/计数器。通道0驱动器通道2驱动器RAM地址 锁存器RAM通道0锁 存器通道2锁存 器ROM/ EPROMB寄存器程序地址寄存器缓冲器PC递增器程序计数器PC 驱动器DPTR指针VCCGNDP1.0P1.7堆栈指针SPACCTMP2PSW通道3锁存器通道1锁存器通道1驱动器通道3驱动器TMP1SCO NTMO
3、DPCO NTCO NTL0TH1TH0TL1 IESBUF(TX/RX)IP 中断、串行口和定时器逻辑振荡器P3.0P3.7RSTEA AL EPSENXTAL2XTAL1ALU(+5V)指 令 寄 存 器定 时 和 控 制 逻 辑指 令 译 码 器图2-2 MCS-51片内总体结构框图P0.0P0.7P2.0P2.7返回本节2.1 MCS-51单片机的基本结构二、CPU构成及工作原理 1、构成微控制器运算部件时序控制电路一组特殊功能寄存器例：Y=5+10求解过程 ROM地址 机器代码 指令代码 2000H 7405H MOV A, #05H 2002H 240AH ADD A, #0AH
4、2004H 80FEH SJMP $ 2、工作原理由PC地址取指令通过IR、ID指令译码由微控制其控制指令执行返回本节2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构一、MCC-51引脚描述二、MCC-51片外总线结构返回本章首页2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构一、MCC-51引脚描述 1、分类主电源引脚VCC和VSS外接晶振引脚XTAL1 和XTAL2控制或电源复用引脚 RST/ VPD、 ALE/PROG EA/VPP、PSEN输入/输出引脚(共32根) P0、P1、P2、P3P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD
5、/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 VSS1 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 208031 8051 875140 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 2521222324VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/Vpp ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P
6、2.0返回本节2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构一、MCC-51引脚描述 2、双功能引脚3条控制线P3P3.2P3.3位线引脚第二功能P3.010RXD（串行输入口）P3.111TXD（串行输出口）12INT0（外部中断0）13INT1（外部中断1）P3.414T0（定时器0的计数输入）P3.515T1（定时器1的计数输入）16WR（外部数据存储器写脉 冲） 17RD（外部数据存储器读脉冲 ）P3.7 P3.6 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3T
7、0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 VSS1 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 208031 8051 875140 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 2521222324VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/Vpp ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0返回本节2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构二、MCC
8、-51片外总线结构总线：CPU与各部件之间传递信息的公共通道数据总线（DB） 8位 由P0提供地址总线（AB）16位 由P2提供高8位P0提供低8位控制总线（CB） 控制线+P3DBAB 地 址 锁 存 器 CBI/OA15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8A7 A6 A5 A4 A3 A2A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0P1.0 P1.1P1.2P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7RESETP3.0P3.1P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.5P0.6P0.7EAALEPSE
9、NP2.7 P2.6P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0P3.2P0.4返回本节2.3 MCS-51单片机的内部存储器n一、片内数据存储器(Internal RAM)n二、特殊功能寄存器(Special Function Register)n三、片内程序存储器(Interal ROM)n四、MCS-51单片机系统的存储器结构特点分析返回本章首页2.3 MCS-51单片机的内部存储器一、片内数据存储器（Internal RAM）低128单元n用途：供用户管理、使用，存放程 序的变量、中间结果、堆栈等。n特点：受集成度限制，容量非常有 限，51系列仅为128B。注意合理分 配
10、、使用。n扩展：常通过扩展片外RAM，提高 数据存放量。n按用途分三个区通用寄存器区位寻址区堆栈/数据缓冲区30H 2FH00H20H 1FH7FH通用寄 存器区 (4组)位寻址区 128bit 00H7FH堆栈/数据缓冲 区80Byte16Byte32Byte返回本节2.3 MCS-51单片机的内部存储器一、片内数据存储器（Internal RAM）低128单元1、通用寄存器区（32Byte）n地址范围：00H1FH，共4组， 每组R0R7。n当前寄存器组选择：通过设置PSW中的位 RS1、 RS0完成。仅当前R组以寄存器方式 工作,其他组以存储器方式n功能：存放常用变量，提高访问速度;在中
11、断或程序调用时使用，可 减少堆栈中的数据保护30H 2FH07H 00H20H 1FH7FHR3组R2组R1组R0组位寻址区 128bit 00H7FH堆栈/数据缓 冲区80Byte16ByteRS1 RS0 11100100工作寄存器 组设置参数返回本节2.3 MCS-51单片机的内部存储器一、片内数据存储器（Internal RAM）低128单元2、位寻址区（16Byte）n地址范围：20H2FHn对应位地址：00H7FHn功能可进行位操作，设置用户标志未作位操作单元，可进行字节操作 3、堆栈/用户数据区n地址范围：30H7FHn功能程序堆栈区 常选高端连续地址（如：50H7FH）用户数据
12、区30H 2FH00H20H 1FH7FH通用寄 存器区 (4组)位寻址区堆栈/数据 缓冲区80Byte16Byte(128bit)32Byte00H7FH返回本节2.3 MCS-51单片机的内部存储器二、特殊功能寄存器（SFR）高128单元n地址范围：物理地址分布在80HFFH中； 未作定义单元，操作无效。n数量：51系列共有SFR 21个，如图；52系列SFR 26个。n操作方式：访问时，可用寄存器符号或地址；字节操作位操作（表中带*号的SFR）n专用寄存器简介返回本节2.3 MCS-51单片机的内部存储器二、特殊功能寄存器（SFR）高128单元n专用寄存器简介返回本节1)程序计数器 （P
13、rogram Counter） 16位计数器，寻址范围64KB； 自动加1，保证指令顺序执行； PC无地址，不能直接操作。 2)累加器A（AccAccumulator） 8位寄存器 （The most versatile 使用频率最高 register) 3)B寄存器 8位寄存器，用于乘除运算。 也可作一般数据寄存器 。 4)程序状态字 （Program Status Word）2.3 MCS-51单片机的内部存储器二、特殊功能寄存器（SFR）高128单元n专用寄存器简介 程序状态字（Program Status Word） 8位寄存器，存放指令执行的状态信息。（无符号数）（带符号数）返回本节
14、2.3 MCS-51单片机的内部存储器二、特殊功能寄存器（SFR）高128单元n专用寄存器简介 数据指针DPTR（Data Pointer） 16位寄存器，寻址范围64KB; 由两个8位寄存器（DPH DPL）组成； 用于存放ROM及片外RAM地址。 如：MOV DPTR,#2000H返回本节2.3 MCS-51单片机的内部存储器二、特殊功能寄存器（SFR）高128单元n专用寄存器简介30H 2FH00H20H 1FH7FH通用寄 存器区 (4组)位寻址区 128bit 00H7FH堆栈/数据缓冲 区80B16B32B52H 51H SP50H05HACC80HB05H80H入栈05HACC8
15、0HB出栈6)堆栈指针 SP（Stack Pointer） v堆栈概念 一种符合FILO/LIFO的数据结构； 功能：保护恢复断点(自动)与中断现场(人工)。 v堆栈的设置 内堆栈，必须设置在内部RAM中的堆栈/用户数据区； 堆栈由栈底、栈顶组成； 向上生长型，SP指向栈顶。 如：MOV SP, #50H ;则可用51H7FH为堆栈空间 v堆栈的操作 保护恢复断点，SP自动加1或减1； 入栈 PUSH ACC PUSH B 出栈 POP B ；后入先出 PUSH ACC返回本节2.3 MCS-51单片机的内部存储器三、片内程序存储器（ROM） n 类型 腌膜ROM EPROM EEPROM Flash ROM n 片内寻址范围 EA=1时： （否则64KB全部限定在片外) 51系列，4KB，0000H 0FFFH 52系列，8KB，0000H 1FFFH n 一组特殊单元 RESET 地址：0000H 中断向量：0003H 000AH外部中断（INT0）地址区000BH 0012H定时器/计数器中断（T0）地址区0013H 001AH外部中断（INT1）地址区001BH 0022H定时器/计数器中断（T1）地址区 0023H 002AH串行中断（Serial）地址区外部ROM内部 ROM (EA=1)外部 ROM (EA=0)0000H0000
