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1、第二章、第二章、MCS-51MCS-51单片机硬件结构单片机硬件结构 本章内容本章内容1. MCS-511. MCS-51单片机结构和原理单片机结构和原理单片机结构和原理单片机结构和原理2.2.并行输入并行输入并行输入并行输入/ /输出口电路结构输出口电路结构输出口电路结构输出口电路结构3.3.时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路4.4.单片机的工作过程单片机的工作过程单片机的工作过程单片机的工作过程 5.5.ATMELATMEL系列简介系列简介系列简介系列简介摧泰湍乓格胎莱兽击侵棕葵距沫穷触涕疽愚贵自厢劳檬盔狼狼就鸿苔移漳二章MCS5单片机硬件结构二章MC
2、S5单片机硬件结构第二章、第二章、MCS-51MCS-51单片机硬件结构单片机硬件结构时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器（参考（参考(P13图图2-1) 8051结构框图结构框图娃杰循屋虽侨砚契阀芜楞山荔含毡白汕甄雕歉蛾外养稍割屿珊郑堡耕肄滔二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构第二章、第二章、MCS-51MCS-51单片机硬件结构单片机硬件结构时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器（参考（参考(P13图图
3、2-1) 8051结构框图结构框图中央处理器中央处理器CPU：8位，位，运算和控制运算和控制功能功能内部内部RAM：共共256个个RAM单单元，用户使用元，用户使用前前128个单元，个单元，用于存放可读用于存放可读写数据，后写数据，后128个单元被个单元被专用寄存器占专用寄存器占用。用。内部内部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程，用于存放程序、原始数据序、原始数据和表格。和表格。定时定时/计数器：计数器：两个两个16位的定位的定时时/计数器，实计数器，实现定时或计数现定时或计数功能。功能。并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一个全一个全
4、双工串行口。双工串行口。中断控制系统：中断控制系统：5个中断源（外个中断源（外部中断部中断2个，定个，定时时/计数中断计数中断2 个，串行中断个，串行中断1个）个）时钟电路：时钟电路：可可产生时钟脉冲产生时钟脉冲序列，允许晶序列，允许晶振频率振频率2MHZ20MHZ獭鲜雾慰卵嫩左挛逛垣即漳流酞绍啃卜组党衅苍浆瘟勃奇坍拓废睬帮侈孙二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构1、8051单片机的基本组成1.中央处理器CPU：8位，运算和控制功能2.内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。3.内部ROM：4KB掩膜ROM，
5、用于存放程序、原始数据和表格。4.定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。5.并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。6.串行口：一个全双工串行口。7.中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个）8.时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率2MHZ20MHZ叠歧辙渐匝茬禹权役捧愿挝毙玩符计蚁族辖饿类傅攀裙哮滞措贼恭躺载寅二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构2、MCS-51单片机信号引脚简介 P3口线的第二功能VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6
6、 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.72 2、振荡电路：、振荡电路：、振荡电路：、振荡电路：XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL23 3、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚：RSTRST4 4、并行口：、并行口：、并行口：、并行口：P0P0、P1P1、P2P2、P3P37 7、ALEALE：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号1 1、电源线
7、：、电源线：、电源线：、电源线：VCC(+5V)VCC(+5V)、VSS(VSS(地地地地) )EAPSEN5 5、EAEA：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号6 6、PSENPSEN：外部：外部：外部：外部ROMROM读选通信号读选通信号读选通信号读选通信号RXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C51（参考（参考(P17图图2-2) 8051
8、引脚图引脚图皋优叙徽萝梅痹肇游指钻户偏佩孺绊泄绑贫六扇拔秽亦但湃哨峙卷秀颊咒二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构引 脚第 二 功 能 P3.0RxD: 串行口接收数据输入端P3.1TxD: 串行口发送数据输出端P3.2INT0: 外部中断申请输入端 0P3.3INT1: 外部中断申请输入端 1P3.4T0: 外部计数脉冲输入端 0P3.5T1: 外部计数脉冲输入端 1P3.6WR: 写外设控制信号输出端P3.7RD: 读外设控制信号输出端舌凌脓陛薄戎须熙厚认纷凡慧逆犁嫂陆役躬郸蝉寇捌亲摈了痔钮酶脉萍辜二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构1234567891011
9、1213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM27641234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 3.存储器80318751805
10、189C51片内片内片内片内RAMRAM片内片内片内片内ROMROM256B（字节）4K64K64K狙葱寨石逃阑吩鄂缠绦徊怠雾待啥拈施盒户婶杭腿备漾痴臆清妆揩瞳边奈二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构(1)程序存储器程序程序存储器存储器（参照（参照P17图图2-3 C)内部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序执行的起始单元,在这三个单元存放一条无条件转移指令中断5中断4中断3中断2中断10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中断0定时器0中断外部
11、中断1定时器1中断串行口中断8位位0FFFH0FFEHEA=1 EA=0EA=1 EA=0程序程序存储器资源分布存储器资源分布中断入口地址陛泉秽三豁埂落盅直渊倔氟川幢揭邑戏科涉是阵疥摸剔档雕问疮逻俺攀社二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构0000HFFFFH(64K)内部外部(2)数据存储器数据数据存储器存储器(P17(P17图图2-3a2-3a、b b）00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM专用寄存器00H00H07H07H08H08H0FH0FH10H10H17H17H18H18H1FH1FH0区区R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0
12、R7R71区区2区区3区区工作寄存器区工作寄存器区可位寻址区可位寻址区20H2FH7F 7807 0030H7FH数据缓冲区数据缓冲区/堆栈区堆栈区内部内部RAMRAM存储器存储器 1 11 1第第第第 3 3 区区区区18H1FH18H1FH 0 10 1第第第第 1 1 区区区区08H0FH08H0FHRS1 RS0RS1 RS0寄存器区寄存器区寄存器区寄存器区片内片内片内片内RAMRAM地址地址地址地址 0 00 0第第第第 0 0 区区区区00H07H00H07H 1 0 1 0第第第第 2 2 区区区区10H17H10H17H工作寄存器区选择位RS0、RS1PSW位地址 CY ACF
13、0RS1RS0OVF1P辙沟秸臃眯迪牌芦咎鲍俊牙刀正屯蚁官扬涡截锦竟价搔肤穴烙均恤倡甚茫二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构高高128128个单元个单元离散分布有离散分布有2121个个特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR。 1111个可以进行个可以进行位寻址。位寻址。特别提示：对特别提示：对SFRSFR只能使用直接只能使用直接寻址方式，书写时寻址方式，书写时可使用寄存器符号，可使用寄存器符号，也可用寄存器单元也可用寄存器单元地址。地址。 参见参见P21P21表表2-42-4绍壶栖今凳衔手毙球橡砷斥刽绑赖质览冗俱谜琵拯悟桓邑蔫崔矿浦肃赏流二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5
14、单片机硬件结构MSBMSBMost Significant Bit Most Significant Bit （最高有效位）（最高有效位）LSB LSB Least Significant Bit Least Significant Bit （最低有效位）（最低有效位）单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F7F77776F6F67675F5F57574F4F47473F3F37372F2F27271F1F17170F0F0707 MSB 位地址 LSB7E7E76766E6E66665E5E56564E4E46463E3E3
15、6362E2E26261E1E16160E0E06067D7D75756D6D65655D5D55554D4D45453D3D35352D2D25251D1D15150D0D05057C7C74746C6C64645C5C54544C4C44443C3C34342C2C24241C1C14140C0C04047B7B73736B6B63635B5B53534B4B43433B3B33332B2B23231B1B13130B0B03037A7A72726A6A62625A5A52524A4A42423A3A32322A2A22221A1A12120A0A020279797171696961615
16、959515149494141393931312929212119191111090901017878707068686060585850504848404038383030282820201818101008080000RAM位寻址区位地址表美晨置刁径嫁勋彰辱帮顺借宙措绊乍脾萌宵幌淋矿戒笔删绸沦辜翱径孤艺二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构 程序状态字寄存器PSW PSW也称为标志寄存器，存放各有关标志。其结构和定义如下： CyCy 进位标志进位标志。 用于表示用于表示Acc.7Acc.7有否向更高位进位。有否向更高位进位。 ACAC 辅助进位标志辅助进位标志。 用于表示用于
17、表示Acc.3Acc.3有否向有否向Acc.4Acc.4进位。进位。挤错妊擒醚喀兴蓝肃躲艇鳃铣捞去憨巷谦榷蝎退窥副谜援胖矾蟹僧比船鄙二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构 RS1、RS0 工作寄存器区选择控制位。RS1、RS0 = 00 0区（00H07H）RS1、RS0 = 01 1区（08H0FH）RS1、RS0 = 10 2区（10H17H）RS1、RS0 = 11 3区（18H1FH） OV OV 溢出标志。溢出标志。 表示表示AccAcc在在有符号数有符号数算术运算中的溢出。算术运算中的溢出。P P 奇偶标志。奇偶标志。表示表示AccAcc中中“1 1”的个数的奇偶性。
18、奇数为的个数的奇偶性。奇数为1 1 偶数为偶数为0 0 F0 F0 、F1 F1 用户标志。用户标志。 杭稽医韧谣谆诉挖甜铺尼咱袄猛概鬃砾琐有粟脓坍堆披壳毯浦宰哭钟挟和二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构 数据指针DPTR 堆栈指针堆栈指针SPSP 专用于指出堆栈顶部数据的地址。专用于指出堆栈顶部数据的地址。堆栈中数据堆栈中数据存取按先进后出、后进先出的原则。存取按先进后出、后进先出的原则。 堆栈操作分自动方式和指令方式。自动方式是堆栈操作分自动方式和指令方式。自动方式是在调用子程序或发生中断时在调用子程序或发生中断时CPU自动将自动将断口地址存断口地址存人或者取出；指令方式是
19、使用进出栈指令进行操作。人或者取出；指令方式是使用进出栈指令进行操作。 （注意与（注意与8086系列不同）系列不同） 1616位，由两个位，由两个8 8位寄存器位寄存器DPHDPH、DPLDPL组成。主要用组成。主要用于存放一个于存放一个1616位地址，作为位地址，作为访问外部存储器访问外部存储器（外（外RAMRAM和和ROMROM）的地址指针）的地址指针。 裁溢诛檀儿账卒孪涎搽虽瘪鲍姆漂吓戏踌呻滓讼篡商溶匪徒餐侠饥舔嘉漱二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构 执行调用子程序或发生中断时，执行调用子程序或发生中断时，CPUCPU会自动将当前会自动将当前 PC PC值压入堆栈，将子
20、程序入口地址或中断入口地址装入值压入堆栈，将子程序入口地址或中断入口地址装入PCPC；子程序返回或中断返回时，恢复原有被压入堆栈的子程序返回或中断返回时，恢复原有被压入堆栈的PCPC值，值，继续执行原顺序程序指令。继续执行原顺序程序指令。6 6）程序计数器）程序计数器PCPC PCPC不属于特殊功能寄存器，不可访问，在物理结构上是不属于特殊功能寄存器，不可访问，在物理结构上是独立的。独立的。 PC PC是一个是一个1616位的地址寄存器，用于存放将要从位的地址寄存器，用于存放将要从ROMROM中读中读出的下一字节指令码的地址，因此也称为地址指针。出的下一字节指令码的地址，因此也称为地址指针。
21、PC PC的基本工作方式有：的基本工作方式有： 自动加自动加1 1。CPUCPU从从ROMROM中每读一个字节，自动执行中每读一个字节，自动执行 PC+1PC PC+1PC； 执行转移指令时，执行转移指令时，PCPC会根据该指令要求修改下一次会根据该指令要求修改下一次 读读ROMROM新的地址；新的地址；对舒兽摇判床热钢捏豹劳伎妈蜜铂钩熏漏序钟儒现矩王携臼琳漆估货抖掌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.
22、5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0P3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7u4 4个个8 8位并行位并行I/OI/O口：口：P0P0，P1P1，P2P2，P3P3；u均可作为双向均可作为双向I/OI/O端口使用。端口使用。(1)(1)(1)(1)特点：特点：特点：特点： P0 P0：访问片外扩展存储器时，访问片外扩展存储器时，复用为低复用为低8 8位地址线和数据线位地址线和数据线 用作输入时，均须先写入用作输入时，均须先写入“1 1”； 用作输出时，用作输出时，P0P0口应外接上拉电阻。口应外接上拉电阻。 P2P2：高高8 8位地址线。位
23、地址线。P1P1：双向双向I/OI/O端口端口 P3P3：第二功能第二功能1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C514、并行输入/输出电路结构 P0P0口的口的负载能力负载能力为为8 8个个LSTTLLSTTL门电路；门电路； P1 P1P3P3口的负载能力为口的负载能力为4 4个个LSTTLLSTTL门电路。门电路。忽酵汁屋韵冕绥振弊痒响位崎姨千灸信继垢者裤霹搀滋咳邑俊忍鼎圆患拆二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉
24、畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构单片机的引脚（P0口）P0.0P0.7: 双向I/O （内置场效应管上拉） 寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。（P23)21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X34VccV1V2但泳廖汝莎脓豁灌厦嘲搁阻物疾界咯舍轩纵宾楔址略妨迅丽铬陕旦炮渡卖二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽
25、嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构21DQCK/Q读引脚读引脚 =1读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X3400100截截止止截截止止=0VccP0用作通用用作通用I/O时，控制时，控制=0 ：（1）此脚作输入口（事先必须对它写）此脚作输入口（事先必须对它写“1”）V2V1嗡霖缀霜奖精墟酱庶涧轿益彼絮瞪湍颧芒簇秸凭钎乓排瘟殖撑呕轻庞麻瞩二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构21DQCK
26、/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X3400100截截止止截截止止=0VccP0用作通用用作通用I/O时，控制时，控制=0 ：（2）此脚作输出口时，）此脚作输出口时，当当P0口用作输出口时，因口用作输出口时，因输出级处于开漏状态，必须外接上拉电输出级处于开漏状态，必须外接上拉电阻。阻。当当“写锁存器写锁存器”信号加在锁存器的时钟端信号加在锁存器的时钟端CLK上，此时上，此时D触发器将触发器将“内部总线内部总线”上的上的信号反相后输出到信号反相后输出到Q端，若端，若D端信号为端信号为0，Q=1，v2导通，导通，P0x引脚输出
27、引脚输出“0”；若；若D端信端信号为号为1，Q=0，v2截止，虽然截止，虽然V1截止，因截止，因P0x引脚已外接上拉电阻，引脚已外接上拉电阻，P0x引脚输出引脚输出“1”。V2V1咙描嚎厂呻盲灶芬匀惦糜环拇潦膘踌洁茸标瞪呼萍有捐茫去砂吏斯功虞邦二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构21DQCK/Q读引脚读引脚 =0读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=1引脚引脚P0.X341011=0导导通通截截止止=0VccP0口用作地址口
28、用作地址/数据复用口，控制数据复用口，控制=1（1）作地址）作地址/数据输出：输出地址数据输出：输出地址/数据数据 =0 时时V1V2题硕岗卯汇咆帧舰堰眨筏侗哄娱脓炮溢浅循企磐西深脏远苟烃蛇判姿啼鹊二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构21DQCK/Q读引脚读引脚 =0读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=1引脚引脚P0.X341100=1截截止止导导通通=1VccP0口用作地址口用作地址/数据复用口，控制数据复用口，控制=1
29、（2）作地址）作地址/数据输出：输出地址数据输出：输出地址/数据数据 =1 时时V1V2饿偷蜡封处娩桓派卸揖丫泽戴士订俄矣五斥鸿币崔明炕衷氏壹攫榜聪抿牛二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构21DQCK/Q读引脚读引脚 =1读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=0引脚引脚P0.X34VccP0口用作地址口用作地址/数据复用口数据复用口（3）作）作/数据输入：数据输入： 与与P0用作通用用作通用I/O时输入时情况相同，时输入时情
30、况相同，CPU使使V1、V2均截止，从均截止，从引脚上输入的外部数据经缓冲器引脚上输入的外部数据经缓冲器U2U2进入内部数进入内部数据总线。据总线。 V1V2注意读端口与读锁存器的区别，P1,P2,P3结构上的区别（电阻）余宴庙将知痪腹看拍沮肋肿饿谈晴罕砖雾曹袭冈溺哎社迈肢镊鹊毯亲畅牡二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构111111110000000011111111010101011ALEWR RDP1. 0P1. 1P1. 2P1. 3P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7指令指令1 1：MOV P1,#00H指令指令2 2：MOV P1,#0FFH指令指令3 3：MOV
31、 P1,#0AAH输出举例指令指令4 4：CLR P1.0指令指令5 5：SETB P1.0+5V下一页勋吉弥钓谴莉档偏狐吴席狮糜措钡铂苯怎陀忽韦沤腻诚颂棘柬类粮鳃铝颐二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构1)时钟振荡电路5、8051单片机的基本组成时钟电路与复位电路80C5180C51单片机内有一高增益反相放大器，按图单片机内有一高增益反相放大器，按图2-8a2-8a连接即可构成自连接即可构成自激振荡电路，振荡频率取决于石英晶体的振荡频率激振荡电路，振荡频率取决于石英晶体的振荡频率. . 参见参见P26图图2-9痘扬歼垮舔砧让崎纶匙峪械佣挛战寥钒刀臃筏池浪肄波损民够露蜜吱铬先二
32、章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构时钟周期和机器周期 时钟周期（振荡周期）时钟周期（振荡周期） 80C5180C51振荡器产振荡器产生的时钟脉冲频率的生的时钟脉冲频率的倒数，是最基本最小倒数，是最基本最小的定时信号。的定时信号。 状态周期状态周期 它是将时钟脉冲二分频后的脉冲信号。它是将时钟脉冲二分频后的脉冲信号。状态周期是时钟周期的两倍。状态周期状态周期是时钟周期的两倍。状态周期又又称称S S周期。在周期。在S S周期内有两个时钟周期，即周期内有两个时钟周期，即分为两拍，分别称为分为两拍，分别称为P1P1和和P2P2 P1P2S1P2振荡周期状态周期机器周期机器周期指令周期X
33、TAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2酪翘咐叶困媒穆蕉赌熄胸遏索魏华巡玄崩操衣止帘媳态轰灶淬蕊锯谓琴站二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构 机器周期是机器周期是6个状态周期、个状态周期、 1212个时钟周期。个时钟周期。 当时钟频率为当时钟频率为12MHz12MHz时，机器周期为时，机器周期为1 1 S S； 当时钟频率为当时钟频率为6MHz6MHz时，机器周期为时，机器周期为2 2 S S。(3) 机器周期机器周期 80C51单片机工作的基本定时单位。一个机器周期含有6
34、个状态周期，分别为S1、S2、S6，每个状态周期有两拍，分别为S1P1、S1P2、S2P1、S2P2，S6P1、S6P2 （完成基本操作的时间，但8051采用定时控制方式）（4） 指令周期指令周期 指指CPU执行一条指令占用的时间执行一条指令占用的时间(用机器周期表示用机器周期表示)。80C51执行各种指令时间是不一样的，可分为三类：单机执行各种指令时间是不一样的，可分为三类：单机周指令、双机周指令和四机周指令。其中单机周指令周指令、双机周指令和四机周指令。其中单机周指令有有6464条，双机周指令有条，双机周指令有4545条，四机周指令只有条，四机周指令只有2 2条条( (乘法和除法乘法和除法
35、指令指令) )，无三机周指令。无三机周指令。 咕靡健吨氖丛二囱杠罢贰博砍酌颜厦极胀吮瞎评监千事枪躇悄捶骨诞伴望二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构指令执行时间指令执行时间ALE引脚上出现的信号是周期性的，在每个机器周期内两次出现高引脚上出现的信号是周期性的，在每个机器周期内两次出现高电平。第一次出现在电平。第一次出现在S1P2和和S2P1期间，第二次出现在期间，第二次出现在S4P2和和S5P1期间。期间。ALE信号每出现一次，信号每出现一次，CPU就进行一次取指操作。就进行一次取指操作。 淑弗曹靴宴醉唐每袍现妙矽邹购拜闺抢梆眼机沥绸抗硼灶绕装蔑坠裁勒按二章MCS5单片机硬件结构
36、二章MCS5单片机硬件结构振荡周期振荡周期( (时钟周期时钟周期)= = 晶振频率晶振频率foscfosc的倒数；的倒数；1 1个机器周期个机器周期 = 6 = 6个状态个状态周期周期1 1个机器周期个机器周期 = 12 = 12个个时钟周期时钟周期；1 1个指令周期个指令周期 = 1 = 1、2 2、4 4个机器周期个机器周期拇好枯悯金凳亡棋杜境憋星驯艺器膨磅奖装凉姐箔饱揣炭福割多狂牡削角二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构（1）复位条件）复位条件 RSTRST引脚保持引脚保持2 2个机器周期个机器周期以上的以上的高电平高电平。 实现复位操作，必须使实现复位操作，必须使RST
37、引脚引脚(9)保持两保持两个机器周期以上的高电平。例如，若时钟频率为个机器周期以上的高电平。例如，若时钟频率为12MHz，每机周为，每机周为1 S S ，则只需持续，则只需持续2 S S以上时以上时间的高电平；若时钟频率为间的高电平；若时钟频率为6MHz，每个机器周，每个机器周期为期为2 2 S S ，则需要持续，则需要持续4 4 S S以上时间的高电平。以上时间的高电平。 2)复位电路蓟溜颇妄摘铱吾快察逊萄什瓦檄识蒙巨谚群美欠唱逐逾娩迭博剃雀歹琴姐二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构 上电复位电路。上电复位电路。RC构成微分电路，在构成微分电路，在上电瞬间，产生一个微分脉冲，
38、其宽度若上电瞬间，产生一个微分脉冲，其宽度若大于大于2个机器周期，个机器周期，80C51将复位。为保证将复位。为保证微分脉冲宽度足够大，微分脉冲宽度足够大，RC时间常数应大于时间常数应大于两个机器周期。两个机器周期。一般取一般取22uf22uf电容、电容、1k1k电阻。电阻。 按键复位电路。该电路除按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，若要复具有上电复位功能外，若要复位，只需按下图中位，只需按下图中RESETRESET键，键，R1C2R1C2仍构成微分电路，使仍构成微分电路，使RSTRST端端产生一个微分脉冲复位，复位产生一个微分脉冲复位，复位完毕完毕C2C2经R2R2放放电，等待下一次，
39、等待下一次按下复位按按下复位按键。 （2）复位电路）复位电路热宅役缝夹释琳阁惟戍承净榨德敦妄耘迷蚤疡睦手炼溅倍敌峙泉策讽蔑输二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构（3）复位后CPU状态PC： 0000H TMOD： 00HAcc： 00H TCON： 00HB： 00H TH0： 00HPSW： 00H TL0： 00HSP： 07H TH1： 00HDPTR：0000H TL1： 00HP0P3：FFH SCON： 00HIP：00000BSBUF： 不定IE：000000B PCON： 00000B芜匹策筑弘黎殃唁拴槛路币闻梅龋苦塌虚式茁寒函逐夯烟磁腻貉丧秽舵慷二章MCS5单
40、片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构 80C51单片机的工作方式共有四种： 复位方式； 程序执行方式； 低功耗方式； 片内ROM编程（包括校验）方式。6、8051单片机的工作方式梨初支逼代士罪器荡喇轧耳私帝敖费停偷蚊艰厘恢铲蔫寐汽礁饺乾膏杖倦二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构1） 低功耗工作方式 待机(休闲)方式（Idle） 掉电保护方式（Power Down）。在在Vcc=5VVcc=5V，fosc=12MHzfosc=12MHz条件下，条件下，正常工作时电流约正常工作时电流约20mA20mA；待机待机( (休闲休闲) )方式时电流约方式时电流约5mA5mA；掉电保护方式
41、时电流仅掉电保护方式时电流仅7575 A A。 萎泣道惰暂捅藤隅夏掂味废丝奢盾妖疚绪菊犬胳册寞听固釉汇毖吱喉诵呛二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构两种低功耗工作方式由电源控制寄存器PCON确定。 其中： SMOD：波特率倍增位（在串行通信中使用） GF1、GF0：通用标志位 PD： 掉电方式控制位， PD=1，进入掉电工作方式； IDL：待机(休闲)方式控制位, IDL=1,进入待机工作方式。 注意注意: PCONPCON字节地址字节地址87H87H，不能位寻址不能位寻址。 读写时，只能整体字节操作，不能按位操作。读写时，只能整体字节操作，不能按位操作。IDLPDGF0G G
42、F1SMODSMODPCONPCONMSBMSBLSBLSB墟讯宵康牺满缎衷绒棱突溯良只豁菱鸽谊轿腹赤霞供剿村伐初乓北衔癌怔二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构待机（休闲）方式 待机（休闲）状态退出 产生中断； 复位。 待机（休闲）方式待机（休闲）方式状态状态片内时钟仅向中断源提供，其余被阻断；片内时钟仅向中断源提供，其余被阻断； PCPC、特殊功能寄存器和片内、特殊功能寄存器和片内RAMRAM状态保持不变；状态保持不变； I/OI/O引脚端口值保持原逻辑值；引脚端口值保持原逻辑值； ALEALE、保持逻辑高电平；、保持逻辑高电平； CPUCPU不工作，不工作，但中断功能继续存
43、在。但中断功能继续存在。 待机（休闲）状态待机（休闲）状态进入进入 只要使只要使PCONPCON中中IDLIDL位置位置1 1。砰文刹腑炉颧们懒招对绕染毫童啼过宛吞近痒魔区禾避问判耘疆妒椿搂伶二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构掉电保护方式 掉电保护状态退出 掉电保护方式掉电保护方式状态状态片内振荡器停振，所有功能部件停止工作；片内振荡器停振，所有功能部件停止工作；片内片内RAMRAM数据信息数据信息保存不变；保存不变； ALEALE、PSENPSEN为低电平；为低电平； VccVcc可降至可降至2V2V，但不能真正掉电。，但不能真正掉电。 掉电保护状态掉电保护状态进入进入只要
44、使只要使PCONPCON中中PDPD位置位置1 1。 唯一方法是硬件复位，复位后片内唯一方法是硬件复位，复位后片内RAMRAM数据不变，特殊数据不变，特殊功能寄存器内容按复位状态初始化。功能寄存器内容按复位状态初始化。攒睫竖包烁痹朽膘吉抗锋怖馁货以滤神陛磁猪林堰倦轿兰桌税瓢啤郸湿喘二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构内内部部数数据据总总线线外部地址总线外部地址总线ABAB外部数据总线外部数据总线DBDB外部控制总线外部控制总线CBCB内部控制信号内部控制信号时钟及清零时钟及清零取指过程取指过程例例: : MOV A,#09H MOV A,#09H 74H74H 09H09H ;
45、 ;把把09H09H送到累加器送到累加器A A中中执行过程执行过程PC=0000H0001H0000H0002H0 1 1 1 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 1(PC)(PC)0001H0002H0000H外部控制总线外部控制总线CBCB取指过程取指过程(PC)执行过程执行过程你知道你知道你知道你知道PCPC的作用吗的作用吗的作用吗的作用吗？7、8051单片机的工作过程县扎膳索粗掩云揍红米偏瓮获铂棍犊骡娱幽癣圈公靳罕叭橡纫凄猩孰贾舜二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS
46、5单片机硬件结构8、MCS-51系列单片机配置一览表（P9)系列片内存储器（字节）定时器计数器并行I/O串行I/O中断源片内ROM片内RAM无有ROM有EPROMIntelMCS-51子系列803180C31805180C51(4K字节)875187C51(4K字节)128字节2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字节)875287C52(8K字节)256字节3x164x8位16注意：今后将会经常提到注意：今后将会经常提到ATMELATMEL的的AT89C2051/51/52AT89C2051/51/52等等MCUMCU！ATEML89C系列
47、(常用型)1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K)（20条引脚DIP封装）1282151589C51(4K)/ 89C52(8K)（40条引脚DIP封装）128/2562/33215/6佬洞拇氧治盅愚德酋搭稻贴党炙胎衰浚填夕薯酋迎匹邪患溉吗唱系部号拂二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构1 1 1 1、CPUCPUCPUCPU主要的组成部部分为主要的组成部部分为主要的组成部部分为主要的组成部部分为( )( )( )( )。B B B B加法器，寄存器加法器，寄存器加法器，寄存器加法器，寄存器 C C C C运算器运算器运算器运算器, ,寄存器寄存器寄存器寄存器 D
48、 D D D运算器，指令译码器运算器，指令译码器运算器，指令译码器运算器，指令译码器A A A A运算器，控制器运算器，控制器运算器，控制器运算器，控制器 削雕志埔辜憾磷卡侩度押且召敝拙撇帖捷扎更锑钒邱蚀妖仗硅惭劫粤弧碰二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构2 2 2 2、8031803180318031有四个工作寄存器区，由有四个工作寄存器区，由有四个工作寄存器区，由有四个工作寄存器区，由PSWPSWPSWPSW状态字中的状态字中的状态字中的状态字中的RS1RS1RS1RS1、RS0RS0RS0RS0两位的状态来决定，单片机复位后，若执行两位的状态来决定，单片机复位后，若执行两
49、位的状态来决定，单片机复位后，若执行两位的状态来决定，单片机复位后，若执行 SETB SETB SETB SETB RS1 RS1 RS1 RS1 指令，此时只能使用（指令，此时只能使用（指令，此时只能使用（指令，此时只能使用（ ）区的工作寄存器。）区的工作寄存器。）区的工作寄存器。）区的工作寄存器。A A A A0 0 0 0区区区区B B B B1 1 1 1区区区区C C C C2 2 2 2区区区区D D D D3 3 3 3区区区区艇耐规端遣吮城诈疹汀扩蛀语季彬虽倒烈讲转型鹰掺厉暑捞河霓凑瞧榴冷二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构3.3.3.3. 09H09H09H0
50、9H位所在的单元地址是（位所在的单元地址是（位所在的单元地址是（位所在的单元地址是（ ）A A A A 02HC C C C 08HB B B B 21HD D D D20H命憋啄舞眼辐孵誉滥纱碌临伍狸茸墅舶浓沿蘸齿容咀碌首抓复汉潘车作逗二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构4.4.4.4.单片机在进行取指令操作时，指令的地址是由（单片机在进行取指令操作时，指令的地址是由（单片机在进行取指令操作时，指令的地址是由（单片机在进行取指令操作时，指令的地址是由（ ）的内容决定。）的内容决定。）的内容决定。）的内容决定。A A A A SPC C C C DPTRD D D D PSEN
51、和ALE B B B BPC值遥卷额撩淀褥贡汲矗芹宛院破腻华寐谁躺绎涟锐呈叔个雨循丝芒川鸿间二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构5. 5. 5. 5. P0,P1P0,P1P0,P1P0,P1口作输入用途之前必须口作输入用途之前必须口作输入用途之前必须口作输入用途之前必须( )( )( )( )。A A A A外接高电平 B B B B外接上拉电阻C C C C相应端口先置0 D D D D相应端口先置1 尝几船卖交侨濒瓮穷焚研好拭殊缄青洋惜慈醛立琳藕甲狠蒙其幼晰擎妈浦二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构6.6.6.6.程序计数器程序计数器程序计数器程序计数器P
52、CPCPCPC用来用来用来用来( )( )( )( )。A A存放指令存放指令 B B存放上一条的指令地址存放上一条的指令地址D D存放正在执行的指令地址存放正在执行的指令地址 C C存放下一条的指令地址存放下一条的指令地址 眺飘粹颈斧俄测哑钵拎划喘撞及洋揉馏亿睡略唤杆屁摩幢势减褐惺恩砍嚼二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构1、什么是单片机、什么是单片机2、单片机的组成、单片机的组成3 RAM ROM的结构特点（内外区别）的结构特点（内外区别）4 位寻址及位寻址区位寻址及位寻址区5 Rn与与 SFR中的中的6、单片机的、单片机的P0P3口的特点口的特点1）功能特点）功能特点2）
53、地址）地址3）置）置1 4）负载能力与上拉电）负载能力与上拉电阻阻2009.03.24 小结小结猛静训迢若傀赞契朔边付居然泄滓订拄蜘汤个描仙幕莎夜汞多倒达普朗豫二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构回顾回顾.7、区分复位电路和时序电路，复位后寄存器、区分复位电路和时序电路，复位后寄存器 的值？的值？8、单片机的周期的概念、单片机的周期的概念9 ALE和和PSEN10 节电（低功耗）工作方式节电（低功耗）工作方式2009.03.24徒埃送仿杯肥柳崩奢挎肌占武最无盲宴顺痕闷搀担免驯戏澡膊替垮蝴每悄二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱
54、侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构51单片机的8个特殊引脚Vcc, GND: 电源端XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端RESET: 复位端 正脉冲有效（宽度8 mS）EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端。低有效 片内有ROM时应当接高电平。ALE/PROG: 地址锁存允许控制端。PSEN：选通外部ROM的读(OE)控制端。 低有效 小结小结僧轻癸并洱仕吁惜屿逞玩综苞幸窖枣荤苛钞整鄂千暮椅沾斥龚甚儿始霸诉二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单
55、片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构51单片机的4个8位的I/O口P0.0P0.0P0.7:P0.7:8 8位数据口和输出低位数据口和输出低8 8位地址复用口位地址复用口 ( (复用时是双向口；不复用时也是准双向口复用时是双向口；不复用时也是准双向口) )P1.0P1.0P1.7: P1.7: 通用通用I/OI/O口（准双向口）口（准双向口）P2.0P2.0P2.7: P2.7: 输出高输出高8 8位地址位地址（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）P3.0P3.0P3.7: P3.7: 具有特定的第二功能（准双向口）具有特定的第二功能（准双向口）
56、注意：注意：在不外扩在不外扩ROM/RAMROM/RAM时，时，P0P0P3P3均可作通用均可作通用I/OI/O口使用，而且口使用，而且都是都是准双向准双向I/OI/O口口( (例如例如: :AT89C51AT89C51) )！ 小结小结厨冬盟昼耀筋吊电沉黔恋贸葱矾幂舟给自存姿估循晚魏霄愤沼柜咙剥侯旱二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构P3口第二功能表 （P.18 表21）引 脚第 二 功 能 P3.0RxD: 串行口接收数据输入端P3.1TxD: 串行口发送数据
57、输出端P3.2INT0: 外部中断申请输入端 0P3.3INT1: 外部中断申请输入端 1P3.4T0: 外部计数脉冲输入端 0P3.5T1: 外部计数脉冲输入端 1P3.6WR: 写外设控制信号输出端P3.7RD: 读外设控制信号输出端 小结小结朵鹊哉陕精营棵禄析局良酸汰懂听溉糙郑赣痉吼伙涩娄逆姑箩误摈拈佬赡二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构PC与SFR复位状态表寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HA00HT2CON00HB00HTH000
58、HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUFXXHIE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H 回顾晕标可驳奴假嘴弊施牲宛漳雪谆必验拂寨斥狮剩新堪映喻淳疫搔呸战陵氟二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构粱茵偷姚龄请捉你体艰鸵暑海玉畅腮蝉钱侗攀测刺囤妄貉除偏孽嗓倾饥桌二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构89C51单片机存储器配置片内RAM 128字节（00H7FH）； 片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H1FH) 片内RAM有128个可按位寻址的位，占16个单元。 位地址编号为：00H7FH 分布在：20H2FH单元片内21个特殊功能寄存器(SFR)中：地址号能被8整除的 SFR中的各位也可按位寻址可寻址片外RAM 64K字节 （0000HFFFFH）可寻址片外ROM 64K字节 （0000HFFFFH）片内 Flash ROM 4K字节 （000HFFFH） 小结挥困贼命涝间必总鸽廓醚右或壬温婶羊拆雾箕拉涌诀柄屎侈京麻审悉骇抚二章MCS5单片机硬件结构二章MCS5单片机硬件结构
