第1章MCS51片机结构

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1、第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 单片机原理、接口及应用单片机原理、接口及应用单片机原理、接口及应用单片机原理、接口及应用裹茄水厘井烩疥晰缄欧像访朽巩任媒遭攫顺么崭薯梗讣少锦祸厦隙塔院呆第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 MCS-51MCS-51单片机内部结构单片机内部结构存存 储储 器器特殊功能寄存器特殊功能寄存器时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路引脚功能引脚功能 内内 容容 提提 要要数屋厉邯涣家纺措蛮蘑地啊铡菜南晦甸逗鹤鱼几腮歉镀歹劈潍围珠唐翌请第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51

2、单片机结构单片机结构 1.1.1 概述概述MCS-51系列单片机有多种型号的产品：系列单片机有多种型号的产品： 普通型普通型（51子系列）子系列）8051、8031、8751、89C51、89S51等。等。增强型增强型（52子系列）子系列）8032、8052、8752、89C52、89S52等。等。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。8031片内没有程序存储器片内没有程序存储器8051内部设有内部设有4KB的掩模的掩模ROM程序存储器程序存储器8751是将是将8051片内的片内的ROM换成换成EPROM89C51则换成则换成4

3、KB的闪速的闪速EEPROM89S51结构同结构同89C51， 4KB的闪速的闪速EEPROM可在线编程可在线编程增强型的存储容量为普通型的一倍增强型的存储容量为普通型的一倍 本课以本课以 8XX51 代表这一系列的单片机。代表这一系列的单片机。边咳格朋彪唆专类艳节志英蔼嘉蚁研薯峪诣犯巨拯馏丑茎拼曼彦夏垃纽罢第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 51系列单片机内部结构如图系列单片机内部结构如图1-1所示。所示。图图1-1 ( 图中图中“/” 两边分别为基本型和增强两边分别为基本型和增强型型 )P3P1P2 可编程 串行I/O口P0外部中断

4、基准频率源控制 128/256B数据存储器 4KB/8KB程序存储器 2/3个16位定时/计数器 振荡器及 定时电路 CPU 64KB总线扩展控制 可编程并行I/O口内部中断计数脉冲串行输出串行输入詹拱肺楔陋杭况钱笆殿暂编职滴晶碳赡备慎梭瓜湍淘襟瞎椽猿山嫡发嚼唐第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 1.1.2 CPU1.1.2 CPU CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1 1. 运算器运算器 运算器的功能是进行运算器的功能是进行算术运算算术运算：加、减、乘、除、加：加、减、乘、除、加1、减、减1、比较、比较、BCD

5、码十进制调整等码十进制调整等逻辑运算逻辑运算：与、或、异或、求反、循环等逻辑操作：与、或、异或、求反、循环等逻辑操作位操作位操作：内部有布尔处理器，它以进位标志位：内部有布尔处理器，它以进位标志位C C为位累加器，为位累加器，用来处理位操作。可对位置用来处理位操作。可对位置 “1” “1”、对位清零、对位清零 、位判断等。、位判断等。 操作结果的状态信息送至状态寄存操作结果的状态信息送至状态寄存PSWPSW。奎盛伊末喂巧赃秩泻霜众臼湾敞瓦捧侠足涌八微竭却课情乏邵灵谴寒股鲸第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 2.2.程序计数器程序计数器P

6、CPC 程序计数器程序计数器PCPC是是1616位的寄存器，用来存放即将要执行的指令位的寄存器，用来存放即将要执行的指令地址，可对地址，可对64KB64KB程序存储器直接寻址。执行指令时，程序存储器直接寻址。执行指令时，PCPC内容的内容的低低8 8位经位经P0P0口输出，高口输出，高8 8位经位经P2P2口输出。口输出。3.3.指令寄存器指令寄存器 指令寄存器中存放指令代码。指令寄存器中存放指令代码。CPUCPU执行指令时，由程序存储执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令存储器，经指令译码器译码后由器中读取的指令代码送入指令存储器，经指令译码器译码后由定时与控制电路发出相应的控制信

7、号，完成指令功能。定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。题手说南悍靳恒延节铭挛函源滇柴缚使征蓬心衡掀何聂垮熊掌确料侍诧燎第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 1.2 存 储 器 MCS-51MCS-51的储存器结构与常见的微型计算机的配置方法的储存器结构与常见的微型计算机的配置方法不同不同, ,它将程序存储器和数据存储器分开它将程序存储器和数据存储器分开, ,各有自己的寻各有自己的寻址方式、控制信号和功能。址方式、控制信号和功能。 程序存储器程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。用来存放程序和始终要保留的常数。 数据存储器数

8、据存储器存放程序运行中所需要的常数和变量。存放程序运行中所需要的常数和变量。 从从物理空间物理空间看看,MCS-51,MCS-51有四个存储器地址空间：有四个存储器地址空间： 片内数据存储器、片外数据存储器片内数据存储器、片外数据存储器片内程序存储器、片外程序存储器片内程序存储器、片外程序存储器 MCS-51 MCS-51存储器物理结构见下图所示：存储器物理结构见下图所示： 保弧析孜溪涕笋尤坦伎敝抗摄氓读既耗痉赶低图佯孙曝确雾奴就剩睛六臼第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 外部数据 存储器 (RAM)外部程序 存储器 (ROM)内部程序

9、 存储器内部数据 存储器8XX51 从从逻辑上逻辑上看看,MCS-51,MCS-51有三个存储器空间：有三个存储器空间： 片内数据存储器、片外数据存储器片内数据存储器、片外数据存储器 片内、片外统一编址的程序存储器片内、片外统一编址的程序存储器 MCS MCS5151的存储器的存储器逻辑结构逻辑结构如图如图1-21-2所示。所示。 MCS-51存储器物理结构匣慕幂复碉晴逃祈遏流俏赢棒潜胆彪掌比几雏闭酸炮维略栽氖揖磕毁菠播第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 引脚引脚 EA 的接法决定了程序储存器的的接法决定了程序储存器的00000FFFH

10、 4KB地地址范围是在单片机片内还是片外。址范围是在单片机片内还是片外。 H00000FFFH 图1-2 MCS-51单片机的存储器逻辑结构FFFFH0000H0FFFH 外部 RAM 外部ROM内部OM (EA=1)H00008031外部OM (EA=0）80511000HFFFFH 特殊功能 寄存器内部数据存储器内部数据存储器 内部数据 RAM7FH80H00HFFH外部数据存储器外部数据存储器 (增强型)程序存储器程序存储器 地址重叠 嘘锌卯闽贤婴洗惹低特肺恍佩冰中轧幂渔仙删炳危祈谋误伦纪铱镁舞凑占第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结

11、构 1.2.1 程序储存器程序储存器 程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序和程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序和表格常数。程序储存器以程序计数器表格常数。程序储存器以程序计数器 PC PC 作为地址指针，作为地址指针，通过通过1616位地址总线，可寻址的地址空间为位地址总线，可寻址的地址空间为64KB64KB。 在在8051/8751/89C51 8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地址空间的片内，分别内置最低地址空间的4KB ROM/EPROM4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序储存器），而在程序储存器（内部程序储存器），而在80318031片内，则

12、无内部程序储存器，必须外部扩展片内，则无内部程序储存器，必须外部扩展EPROMEPROM。MCS-51MCS-51单片机中单片机中64KB64KB内、外程序储存器的地址是统一编排的。内、外程序储存器的地址是统一编排的。启暖简茹亚挪坦斟格订笨刷握刮黍赶餐罗郝阴虹亡蔗嵌兢殴狂狗赣胯拳秉第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 8031 8031单片机无内部程序存储器，地址从单片机无内部程序存储器，地址从0000H0000HFFFFHFFFFH都都是外部程序存储空间。是外部程序存储空间。 应始终接地，应始终接地， 对于内部有对于内部有ROMROM的

13、单片机（的单片机（5151、5252系列）系列） ， 引脚接高引脚接高电平，使程序从内部电平，使程序从内部ROMROM开始执行。当开始执行。当PCPC值超出内部值超出内部ROMROM的容的容量时，会自动转向外部程序存储器空间。外部程序存储器地量时，会自动转向外部程序存储器空间。外部程序存储器地址空间为址空间为1000H1000HFFFFHFFFFH。 访问程序存储器使用访问程序存储器使用MOVC指令。指令。EAEA弗蹈屑埋坠鸭情敞症篡晋闯苟铃知滑惕腆屏哩青韩苞伤陆腺吧筛狰弊彦郁第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 程序存储器中的几个特殊地

14、址的使用：程序存储器中的几个特殊地址的使用： 地址地址 用途用途 0000H 0000H 复位操作后的程序入口复位操作后的程序入口 0003H 0003H 外部中断外部中断0 0服务程序入口服务程序入口 000BH 000BH 定时器定时器0 0中断服务程序入口中断服务程序入口 0013H 0013H 外部中断外部中断1 1服务程序入口服务程序入口 001BH 001BH 定时器定时器1 1中断服务程序入口中断服务程序入口 0023H 0023H 串行口中断服务程序入口串行口中断服务程序入口 由于两入口地址之间的存储空间有限，因此在编程时，通常在这些由于两入口地址之间的存储空间有限，因此在编程

15、时，通常在这些入口地址开始的两三个地址单元中，放入一条转移类指令，已使相应的入口地址开始的两三个地址单元中，放入一条转移类指令，已使相应的程序转到指定的程序存储器区域中执行。程序转到指定的程序存储器区域中执行。走穷泊内钎鞭恕泛渠贿坚春刺折捡柜夏淳绢扛媳胞傀迄午梆恋墙蔷藤乎诲第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 1.2.2 1.2.2 外部数据存储器外部数据存储器 用于存放随机读写的数据。用于存放随机读写的数据。 外部外部I/OI/O口地址影像区。口地址影像区。 MCS-51 MCS-51单片机的外部数据存储器和外部单片机的外部数据存储器和

16、外部I/OI/O口实行统一口实行统一编址编址 ，并使用相同的，并使用相同的 作选通控制信号，均使用作选通控制信号，均使用 MOVXMOVX 指令访问。指令访问。 MCS-51 MCS-51 单片机最多可扩展单片机最多可扩展64KB64KB外部数据存储器外部数据存储器1.2.3 1.2.3 内部数据储存器内部数据储存器 内部数据存储器是使用最多的地址空间，存放随机读写内部数据存储器是使用最多的地址空间，存放随机读写的数据的数据 通用寄存器区通用寄存器区 RD WR斜揖域早龋迎水迎印抑遗雷项胎措尊踊兜倒掺迅股剿人磷坦颁由位魔雕身第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-5

17、1单片机结构单片机结构 堆栈区堆栈区 运算操作数存放区运算操作数存放区 指令（算术运算、逻辑运算、位操作运算等）的操作数指令（算术运算、逻辑运算、位操作运算等）的操作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间。只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间。内部数据存储器的地址分配 51 51 系列单片机内部数据存储器系列单片机内部数据存储器地址范围地址范围为为00007FH7FH。各。各区域地址见下表。区域地址见下表。（1 1）地址）地址 0 01FH1FH的前的前3232个单元称为寄存器区个单元称为寄存器区用途：用途： 作通用寄存器作通用寄存器R0R0R7R7。 R0 R0与与R1R1可作间址寄

18、存器使用。可作间址寄存器使用。炳蛊总踪贮腾谍沽泛扔冲野垮榴妄牺热苛傅麻迁讥昂浑北因供徒胆肮弓欲第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 稿奏酋谍旭帧理董凛兄呆我拴腑赋潘妨谢恢腑濒蹦垫咏泽炎伎牙滞毕恕污第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 使用时应注意使用时应注意： 32 32个单元的寄存器区分为四组，使用时只能选其中一组寄存器。个单元的寄存器区分为四组，使用时只能选其中一组寄存器。寄存器的选组由程序状态字寄存器的选组由程序状态字PSWPSW的的RS1RS1和和RS0RS0位定。位定。 R

19、S1 RS0 RS1 RS0 选寄存器组选寄存器组 0 0 0 0 0 0组组 0 1 1 0 1 1组组 1 0 2 1 0 2组组 1 1 3 1 1 3组组 初始化时或复位时，自动选中初始化时或复位时，自动选中0 0组。组。 一旦选中一组，其它三组只能作为数据存储器使用，而不能作为寄存一旦选中一组，其它三组只能作为数据存储器使用，而不能作为寄存器使用。器使用。 设置多组寄存器可以方便保护现场。设置多组寄存器可以方便保护现场。夹效罪因玲欧雅窥个噶钧凋奈检陪陇慈槽侦激胞帝馅闹敞婚先郝均菩匹煎第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 （2 2

20、）20H20H2FH2FH为位地址区为位地址区 共共1616个单元，每单元有八个位，每位有一个位地址，共个单元，每单元有八个位，每位有一个位地址，共128128位，位地址范围为位，位地址范围为00H00H7FH7FH，该区既可位寻址，又可字节寻，该区既可位寻址，又可字节寻址。址。 如如 MOV 20HMOV 20H，C C ( (这里这里C C是是CyCy进位标志位），该指令是将进位标志位），该指令是将CyCy内内容送容送20H20H位位, ,如果如果CyCy1 1，位，位20H20H值为值为“1”“1”。 （3 3）除选中的寄存组以外的存储器均可以作为通用）除选中的寄存组以外的存储器均可以作

21、为通用RAMRAM区区。 （4 4）堆栈区）堆栈区 8XX51 8XX51单片机的堆栈设在内部单片机的堆栈设在内部RAMRAM区，深度不大于区，深度不大于128128字字节，初始化时节，初始化时SPSP指向指向07H07H。 注：注： 对对5151基本型单片机只有基本型单片机只有00H-7FH00H-7FH单元单元128128字节的字节的RAMRAM区。对区。对5252增强型的单片机还有增强型的单片机还有80H-FFH80H-FFH组成的高组成的高128128字节字节RAMRAM区（共区（共256256字节字节RAM RAM ）。）。瓜辞艰逼遣记醒初足烫类衡躲糊鬼曼扇拷茅嚎掺焚瘩篷亦捻今颊骨冠

22、膜蛾第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 1.3特殊功能寄存器 MCS-51MCS-51单片机共有单片机共有2121个字节的特殊功能寄存器用英文缩个字节的特殊功能寄存器用英文缩写写SFR SFR （Special Fuction RegisterSpecial Fuction Register）表示。）表示。1.1.用途：用途：A A 累加器、状态标志寄存器累加器、状态标志寄存器单片机内部各部件专用的控制、状态寄存器单片机内部各部件专用的控制、状态寄存器并行口、串行口影射寄存器并行口、串行口影射寄存器2.2.地址空间：地址空间：2121个

23、特殊功能器不连续的分布在个特殊功能器不连续的分布在80H80HFFH 128FFH 128个字节地个字节地址空间，见表址空间，见表1-21-2。地址为地址为X0HX0H和和X8HX8H是可位寻址的寄存器，表是可位寻址的寄存器，表1-21-2中用中用“*”“*”表示。表示。塘纹店栗闷酪幂染镀粗晦申搭波衍孝推隅抄台痕鉴灵藏续联再忙塔痪叹柴第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 瞧些勿工摔贿戒嚼翁忽蜂抄灶博亚菌铺渐贮邀糖荔碱妄墅乒碑黍监辐檄坊第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 表表1-21

24、-2中还标注了各中还标注了各SFRSFR的名称、字节地址、可寻址位的位的名称、字节地址、可寻址位的位地址和位名称。地址和位名称。 2121个特殊功能寄存器的名称及主要功能介绍如下，详细的个特殊功能寄存器的名称及主要功能介绍如下，详细的用法见后面各节的内容。用法见后面各节的内容。 A A累加器，自带有全零标志累加器，自带有全零标志Z Z，A=0A=0则则Z=1Z=1；A0A0则则Z=0Z=0。该标志常用于程序分支转移的判断条件。该标志常用于程序分支转移的判断条件。 B B寄存器，常用于乘除法运算（见第寄存器，常用于乘除法运算（见第2 2章）。章）。 PSWPSW程序状态字。主要起着标志寄存器的作

25、用，其程序状态字。主要起着标志寄存器的作用，其8 8位定位定义见表义见表1-31-3。 肆瞅炯娟删戈坏学厂馏血陨贤徒霄吨府符万让汝慑阵譬熏唁司磷拎掺痞揍第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 其中其中 CY CY：进：进/ /借位标志借位标志 反映最高位的进位借位情况，加法为进位、减反映最高位的进位借位情况，加法为进位、减 法法为借位。为借位。 CY=1 CY=1，有进，有进/ /借位借位 ； CY=0 CY=0，无进，无进/ /借位。借位。 AC AC：辅助进：辅助进/ /借位标志借位标志 反映高半字节与低半字节之间的进反映高半字节与低半

26、字节之间的进/ /借位，借位， AC=1 AC=1有进有进/ /借位；借位； AC=0 AC=0无进无进/ /借位借位 。 FO FO：用户标志位。可由用户设定其含义。：用户标志位。可由用户设定其含义。 RS1 RS1，RS0RS0：工作寄存器组选择位。：工作寄存器组选择位。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CY AC F0RS1RS0OV P位地址位名称递漂彬蕉搂户卤明赞逻菜姻腾纽箱性硝羌记颤馅痕甭锤矾遵抢殊线寥交羚第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 OVOV：溢出标志：溢出标志 反映补码运算的运算结果有无溢出反映补码

27、运算的运算结果有无溢出 有溢出有溢出 OV=1 OV=1，无溢出，无溢出OV=0OV=0。 - -：无效位。：无效位。 P P：奇偶标志：奇偶标志 运算结果有奇个运算结果有奇个“1”“1”，P=1P=1；运算结果有偶个；运算结果有偶个“1”“1”，P=0P=0。 影响标志位的指令及其影响方式见第影响标志位的指令及其影响方式见第2 2章。章。SPSP堆栈指针。堆栈指针。8XX518XX51单片机的堆栈设在片内单片机的堆栈设在片内RAMRAM， 对堆栈的操作包括压入（对堆栈的操作包括压入（PUSHPUSH）和弹出（）和弹出（POPPOP）两种方式，）两种方式，并且遵循后进先出的原则，但在堆栈生成的

28、方向上，与并且遵循后进先出的原则，但在堆栈生成的方向上，与80868086正好相反正好相反8XX518XX51单片机的堆栈操作遵循先加后压，先弹单片机的堆栈操作遵循先加后压，先弹后减的顺序，按字节进行操作。后减的顺序，按字节进行操作。 哄恢谴认俏犹贩恿幕虞亡帐辊妮州上费炯灿庶盼棘脸挠溪驭狸奥橡解他批第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 DPTRDPTR数据指针寄存器数据指针寄存器 用来存放用来存放1616位地址值，以便用间接寻址或变址寻址片位地址值，以便用间接寻址或变址寻址片外存储器。外存储器。DPTRDPTR可分成可分成DPLDPL和和

29、DPHDPH两个两个8 8位寄存器分别使用。位寄存器分别使用。P0 P1 P2 P3P0 P1 P2 P3I/OI/O端口寄存器端口寄存器 是四个并行是四个并行I/OI/O端口映射入端口映射入SFRSFR中的寄存器。通过对该中的寄存器。通过对该寄存器的读寄存器的读/ /写，可实现从相应写，可实现从相应I/OI/O端口的输入端口的输入/ /输出。输出。 例如：指令例如：指令 MOV P1 MOV P1，A A实现了把实现了把A A累加器中的内容从累加器中的内容从P1P1端口端口输出的操作。指令输出的操作。指令MOV AMOV A，P3P3实现了把实现了把P3P3端口线上的信息输端口线上的信息输入

30、到入到A A中的操作。中的操作。雅秽幼稽撒捶阮抓葵因妥称谩亩更蛔至沪燥蚀轩料书嘻押煎催构霍夫播屋第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 此外还有如下寄存器，它们将在后面章节介绍：此外还有如下寄存器，它们将在后面章节介绍：IPIP中断优先级控制寄存器。中断优先级控制寄存器。IEIE中断允许控制寄存器。中断允许控制寄存器。 TMODTMOD定时器定时器/ /计数器方式控制寄存器。计数器方式控制寄存器。TCONTCON定时器定时器/ /计数器控制寄存器。计数器控制寄存器。TH0TH0，TL0TL0定时器定时器/ /计数器计数器0 0。TH1TH1

31、，TH1TH1定时器定时器/ /计数器计数器1 1。SCONSCON串行端口控制寄存器。串行端口控制寄存器。SBUFSBUF串行数据缓冲器。串行数据缓冲器。PCONPCON电源控制寄存器。电源控制寄存器。捎桓霹嫡嫁标蒂啼涸岿试禄储微熟甸缝噎眯栗寸潦人粹短妊暑吱猖狄翻孕第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 注：注： 在在5252子系列中，高子系列中，高128128字节字节RAMRAM和和SFRSFR的地的地址是重叠的，究竟访问哪一块可通过不同的寻址是重叠的，究竟访问哪一块可通过不同的寻址方式加以区分，访问高址方式加以区分，访问高128128

32、字节字节RAMRAM采用寄存采用寄存器间址，访问器间址，访问SFRSFR则只能采用直接寻址，访问低则只能采用直接寻址，访问低128128字节字节RAMRAM时，两种寻址均可采用。时，两种寻址均可采用。 幕强拓圭滴绪矗蔬应殉汾陈殃蚕爵烃养粤异肿柜坎唉证教涩汇荐贩铭逆扛第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 1.4 时钟电路与复位电路内部振荡方式内部振荡方式： 在引脚在引脚 XTAL1 1和和 XTAL2 XTAL2外接晶体振外接晶体振荡器（简称晶振）如图荡器（简称晶振）如图1-31-3所示。所示。XTAL1XTAL2GND8XX51C01C0

33、2图图1-3 1-3 内部振荡方式内部振荡方式1.4.1 1.4.1 时钟电路时钟电路时钟电路时钟电路 单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基准，准，8XX51单片机的时钟信号通常有两种电路形式：单片机的时钟信号通常有两种电路形式：内部振荡方式内部振荡方式和和外部振荡方式外部振荡方式。电容器电容器C01C01、C02C02起稳定振起稳定振荡频率、快速起振的作用。荡频率、快速起振的作用。电容值一般为电容值一般为 5 530PF30PF。晤膊淳歇春挚滚疥肖饿嘿汰娶囤肌蚕矛敛族闸捎阿妄屎鱼低峭桩殆譬洞溪第1章MCS51片机结构第1章MCS51

34、片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 由于单片机内部有一个高增益运算放大器，当外接晶振后，就构成了自由于单片机内部有一个高增益运算放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。激振荡器并产生振荡时钟脉冲。8XX51 外部振荡方式外部振荡方式是是把已有的时钟信号引入把已有的时钟信号引入单片机。这种方式适宜单片机。这种方式适宜用于使单片机的时钟与用于使单片机的时钟与外部信号保持一致。外外部信号保持一致。外部振荡方式如图部振荡方式如图1-41-4所所示。示。 对对HMOS的单片机（的单片机（8031、8031AH等）外部时钟信号由等）外部时钟信号由XTAL2引入，对于引

35、入，对于CHMOS的单的单片机（片机（8XCXX），外部时钟由），外部时钟由XTAL1引入。引入。外部时钟XTAL1XTAL2GND8XX51悬空外部时钟XTAL1XTAL2GND悬空CHMOSHMOS图图1 14 4外部振荡方式外部振荡方式8XX518XX51竿勋冒啸喘哄氢寇紧藤邑寓岛菠凤沂亡泻嫡襄冤臼负迫迄魏貌观骑撞宠押第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 1.4.2 基本时序单位基本时序单位单片机的时序单位有：单片机的时序单位有：振荡周期振荡周期：晶振的振荡周期，又称时钟周期，为最小的晶振的振荡周期，又称时钟周期，为最小的时序单位。

36、时序单位。状态周期状态周期：振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供：振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内给片内CPUCPU的时钟周期。因此，一个状态周期包含的时钟周期。因此，一个状态周期包含2 2个个振荡周期。振荡周期。机器周期（机器周期（MCMC）：1 1个机器周期由个机器周期由6 6个状态周期及个状态周期及1212个振个振荡周期组成。是计算机执行一种基本操作的时间单位。荡周期组成。是计算机执行一种基本操作的时间单位。豁纵荧藐楚剃柑叙剔霉池终顺叹瀑僧躬杜霍潘曼肺盟开碍蒙回丰胰邹勘肝第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 指令周期指

37、令周期：执行一条指令所需的时间。一个指令周期由：执行一条指令所需的时间。一个指令周期由1 14 4个机器周期组成，依据指令不同而不同。个机器周期组成，依据指令不同而不同。 4 4种时序单位中，振荡周期和机器周期是单片机内计算种时序单位中，振荡周期和机器周期是单片机内计算其他时间值（例如，波特率、定时器的定时时间等）的基其他时间值（例如，波特率、定时器的定时时间等）的基本时序单位。本时序单位。 例例：单片机外接晶振频率：单片机外接晶振频率12MHZ12MHZ时的各种时序单位：时的各种时序单位： 振荡周期振荡周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us=1/fosc=1/12MHZ=0.0

38、833us 状态周期状态周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us=2/fosc=2/12MHZ=0.167us 机器周期机器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us=12/fosc=12/12MHZ=1us 指令周期指令周期=(1=(14)4)机器周期机器周期=1=14us4us 菊奴蝗祁搐汐牢扯馅皇创肄晕朋羽不吴调曰汹沁几惜耗介噪娱慨挑缝余蘸第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 1.4.3 1.4.3 复位电路复位电路 复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的

39、状态开始运行。一种确定的状态开始运行。 当当MCS-51MCS-51系列单片机的复位引脚系列单片机的复位引脚 RST RST出现出现 5ms 5ms以上以上的高电平时，单片机就完成了复位操作。如果的高电平时，单片机就完成了复位操作。如果RSTRST持续为持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。高电平，单片机就处于循环复位状态。 复位操作通常有复位操作通常有2 2种基本形式：种基本形式： 上电复位开关复位 孜句景夹相沂于荫赴努蘸傀箭福场亡亭夯陶氨屡壮曾憨崩卿淀戒绰棵旨离第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 上电后，由于电容充电，使上电后，由

40、于电容充电，使 RST RST持续一段高电平时间。当单片持续一段高电平时间。当单片 机已在运行过程中时，按下复位键机已在运行过程中时，按下复位键 也能使也能使 RST RST持续一段时间的高电平，持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。从而实现上电且开关复位的操作。通常选择通常选择 C=10 f ,R=10K 。RST8XX51RCVCC 上电复位上电复位要求接通电源后，自动实现复位。要求接通电源后，自动实现复位。 开关复位开关复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用接钮开关操作使单片机复位。间，用接钮开关操作使单片机复位。 常用的上电

41、且开关复位电路如常用的上电且开关复位电路如 图图1-51-5所示。所示。图图1-5 1-5 复位电路复位电路柱甜阶颠得试徊撑太足馈西淘堵掇赴殖狐盖嗡拂情店柳虎娠贿均峨惦离奈第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 单片机的复位操作是使SFR寄存器进入初始化，不改变片内RAM区中的内容。 几个主要特殊功能寄存器复位状态几个主要特殊功能寄存器复位状态归纳如下：归纳如下： PC=0000H 程序计数器为零表明单片机复位后程序从程序计数器为零表明单片机复位后程序从0000H0000H地址单元开始执行。地址单元开始执行。 A=00H 表明累加器已被清零

42、。表明累加器已被清零。 PSW=00H 表明选寄存器表明选寄存器0组为工作寄存器组。组为工作寄存器组。 SP=07H 表明堆栈指针指向片内表明堆栈指针指向片内RAM 07H单元，根据单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的数据被写入堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的数据被写入08H单元中。单元中。迪迁摘毒驹菩痢西炊钞芭咏丫猩蝴逼扩奢该装牙络打陌岸瞬搪苗群观煎财第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 P0P3=FFH 表明已向各端口线写入，各端口既表明已向各端口线写入，各端口既可可 用于输入又可用于输出。用于输入又可用于输出。 记

43、住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于熟悉单片机操作，减短应用程序中的初始化部分是十分必要的。 其它的特殊功能寄存器复位后的状态见教材表其它的特殊功能寄存器复位后的状态见教材表1-41-4。寞忱经嚏滚秽原伏宪坤火甩润谤疵耀户国媳萧镊侦察严澈堰饥崔拢拖撮审第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 1.5 引脚功能各个引脚的功能说明如下：各个引脚的功能说明如下：VssVss: :接地端。接地端。VccVcc: :电源端，接电源端，接+5V+5V。XTAL1XTAL1，XTAL2XTAL2: : 接外部晶体或外部时钟。接外部晶体或外部时钟。RS

44、T/VPDRST/VPD：复位信号输入。复位信号输入。接备用电源，当接备用电源，当VCCVCC掉电后，在低功掉电后，在低功耗条件下保持内部耗条件下保持内部RAMRAM中的数据。中的数据。 8XX51单片机有单片机有44引脚的引脚的方形封装形式和方形封装形式和40个引脚的双个引脚的双列直插式封装形式，最常用的列直插式封装形式，最常用的40个引脚封装，见图个引脚封装，见图1-6.图1-6图1-6辈筐痈粉岩穆贼阻币茵糯瞎肿苗良乡户误例穷车须描巫摈轮躁斤凯涌问对第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 ALE/PROGALE/PROG： ALE AL

45、E 地址锁存允许。地址锁存允许。 ALE ALE输出脉输出脉冲的频率为振荡频率的冲的频率为振荡频率的1/61/6。 PROG PROG 对对87518751单片机片内单片机片内 EPROM EPROM 编程时，编程脉冲由该引脚引入。编程时，编程脉冲由该引脚引入。PSENPSEN：程序存储器允许。输出读外部：程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信号。程序存储器的选通信号。EA/VPPEA/VPP： EA =0 EA =0，单片机只访问外部程序，单片机只访问外部程序存储器。存储器。 EA =1 EA =1，单片机访问内部程序存，单片机访问内部程序存储器。储器。 在在87518751单片机片内

46、单片机片内EPROMEPROM编程期间，编程期间，此引脚引入此引脚引入21V21V编程电源编程电源VPPVPP。图1-6烷诧传喀栅尉俊纬絮桃汛蜒网没郴草焙卞琐瞒牌审埃履俱皿梯逃赵床全洲第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 P0.0P0.0P0.7P0.7：P0P0口，数据口，数据/ /低八位地址复用总线端口。低八位地址复用总线端口。 P1.0P1.0P1.7P1.7：P1P1口，静态通用端口。口，静态通用端口。 P2.0P2.0P2.7P2.7：P2P2口，高八位地址总线端口。口，高八位地址总线端口。 P3.0P3.0P3.7P3.7：P

47、3P3口，双功能静态端口。口，双功能静态端口。 在增强型的在增强型的52系列单片机中，系列单片机中，P1.0、P1.1除为端口除为端口线外，还为定时线外，还为定时/计数器计数器2的外部引脚的外部引脚 T2和和T2EX。 赚韩证啮领兹汽拟矛阅媳云菩檄虾蝗例郁土揽缸流使贮鼻绦肛屿阁扑姑疮第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 图图1-7在在51系列单片机的系列单片机的2051/1051型号中因无型号中因无P0口和口和P2口总线口总线引脚，因此只有引脚，因此只有20个引脚（见个引脚（见图图1.7），由于不能进行外部），由于不能进行外部扩展，因此无

48、扩展，因此无PSEN引脚，它引脚，它们内部有一个模拟比较器，相们内部有一个模拟比较器，相比较的模拟信号由比较的模拟信号由P1.0（AIN0）和）和P1.1（AIN1）输入，而模拟）输入，而模拟比较器的输出接比较器的输出接P3.6，在内部，在内部已连接，因此外部无已连接，因此外部无P3.6引脚。引脚。淖白槽汁套烦威图棚撑齐革穿蓑销筹禄括古陨轮馅类泊倒郧诲倾静命炸界第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 1.6 小 结 单片机是集单片机是集CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O接口于一体的大规模集成电路芯接口于一体的大规模集成电路芯片。片。

49、MCS-51MCS-51系列单片机是目前市场上应用最广泛的单片机机型。系列单片机是目前市场上应用最广泛的单片机机型。 本章重点是单片机的内部结构和存储器结构本章重点是单片机的内部结构和存储器结构 51系列系列单片机内部包含：单片机内部包含： 一个一个8 8位的位的CPUCPU。 4KB 4KB程序存储器程序存储器ROMROM（视不同产品型号不同：（视不同产品型号不同：80318031内部无内部无ROMROM；80518051内部为掩模式内部为掩模式ROMROM；87518751为为EPROMEPROM；89C5189C51内部为内部为FLASH FLASH EEPROMEEPROM）。）。 1

50、28 128字节字节RAMRAM数据存储器。数据存储器。昧吞寝帛辙轧百辽蔽鸵贬棋算苔曾媚袱处召韧歌蜜胸惕违账筋天晓悟政哈第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构第第1章章 MCS-51单片机结构单片机结构 两个两个1616位定时器位定时器/ /计数器计数器。可寻址可寻址64KB64KB外部数据存储器和外部数据存储器和64KB64KB外部程序存外部程序存 储器空间储器空间的控制电路。的控制电路。3232条可编程的条可编程的I/OI/O线（四个线（四个8 8位并行位并行I/OI/O端口）。端口）。 一个可编程全双工串行口。一个可编程全双工串行口。具有两个优先级嵌套中断结构的五个中断源。具有两个优先级嵌套中断结构的五个中断源。 掌握掌握51系列单片机各存储空间的地址分配，使用特点及数据系列单片机各存储空间的地址分配，使用特点及数据操作方法。现将此内容归纳于教材表操作方法。现将此内容归纳于教材表1-5中，此表是编程和硬件中，此表是编程和硬件扩展的基础，相当重要，务必要熟记和掌握。扩展的基础，相当重要，务必要熟记和掌握。对消妹檬夜蓟给摘胞或驻逼娇葫宴糯奈鹿墟黄葡签萌邱侧尹膛艾哪莎从泉第1章MCS51片机结构第1章MCS51片机结构