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1、第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 第二章第二章 MCS-51MCS-51系列单片机的结构和原理系列单片机的结构和原理2.1MCS-51系列单片机概述系列单片机概述2.289C51单片机内部结构单片机内部结构2.389C51单片机的引脚单片机的引脚2.4MCS-51系列单片机的工作方式系列单片机的工作方式测测试试题题第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 2.1 MCS-51MCS-51系列单片机概述系列单片机概述2.1.1MCS-51系列单片机的基本结构系列单片机的基本结构2.1.2MCS-51系列单片机的分类系列单片机的分类习习题题第 2 章 MC2-51系列单片机的结
2、构和原理 2.1.1 MCS - 51 MCS - 51系列单片机的基本结构系列单片机的基本结构单片机是一个大规模集成电路芯片，其上集成有CPU、存储器、I/O口(串行口、并行口)、其它辅助电路(如中断系统，定时/计数器，振荡电路及时钟电路等等)。其基本结构框图如下：第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 MCS-51系列单片机的基本结构图系列单片机的基本结构图CPURAMROM中断系统中断系统串行口串行口并行口并行口定时计数器定时计数器振荡电路振荡电路X1X2P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1T0T1计算机计算机微机微机第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 MCS
3、-51系列单片机的基本结构图系列单片机的基本结构图X1X2P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1返回返回CPURAMROM中断系统中断系统串行口串行口并行口并行口定时计数器定时计数器振荡电路振荡电路X1X2P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1T0T11、RAM被称为随机被称为随机读写存储器。读写存储器。2、用于存放数据、用于存放数据。3、具有易失性：芯、具有易失性：芯片掉电后，其内的片掉电后，其内的信息消失。信息消失。第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 MCS-51系列单片机的基本结构图系列单片机的基本结构图T0T1CPURAMROM中断系统中断系统串行口串行口并行口
4、并行口定时计数器定时计数器振荡电路振荡电路X1X2P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1T0T11、ROM被称为只被称为只读存储器。读存储器。2、用于存放程序。、用于存放程序。3、具有非易失性：、具有非易失性：掉电后其内的信息掉电后其内的信息依然存在。依然存在。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 运算器运算器最终结果最终结果数数中间结果中间结果/据据最后结果最后结果原始数据原始数据与程序与程序最后最后结果结果程程序序计算机系统的硬件组成框图计算机系统的硬件组成框图存储器存储器控制器控制器输出设备输出设备输入设备输入设备单片机单片机 微机微机 返回返回第 2 章 MC2
5、-51系列单片机的结构和原理 DBCPUABCB存储器存储器I/O口口微机的结构框图微机的结构框图单片机单片机 计算机计算机 返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 2.2.1MCS-51系列单片机的分类系列单片机的分类常用的MCS51系列单片机有2种类型的产品：8051/8751/89C51和8031。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上的不同：8051内设有4KB的掩膜ROM；8751内设有4KB的EPROM；89C51内设有4KB的E2PROM；8031内没有ROM。MCS - 51 MCS - 51 系列单片机配置一览表系列单片机配置一览表第 2 章 MC
6、2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU习习题题第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构返回返回ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU算术逻辑运算部件算术逻辑运算部件主要用来完成数据的算术和逻主要用来完成数据的算术和逻辑运算。辑运算。
7、ALU有有2个输入端和个输入端和2个输出端，其中一个输出端，其中一端接至累加器，接收由累加器送来的一个操作数；端接至累加器，接收由累加器送来的一个操作数；另一端接收另一端接收TMP中的第二个操作数。参加运算的中的第二个操作数。参加运算的操作数在操作数在ALU中进行规定的操作运算，运算结束中进行规定的操作运算，运算结束后，一方面将结果送至累加器，同时将操作结果后，一方面将结果送至累加器，同时将操作结果的特征状态送标志寄存器。的特征状态送标志寄存器。第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0
8、定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU1、16位寄存器位寄存器2、存放下一条将要执行的指令地、存放下一条将要执行的指令地址址.程序中的指令是按照顺序存放程序中的指令是按照顺序存放在存储器中的某个连续区域在存储器中的某个连续区域.每条每条指令都有自己的地址指令都有自己的地址,CPU根据根据PC中的指令地址从存储器中取出将中的指令地址从存储器中取出将要执行的指令要执行的指令.3、具有、具有自动加自动加1 1功能功能,从而指向下从而指向下一条将要执行的指令地址一条将要执行的指令地址.4、PCPC的值可以修改，的值可以修改，一般程序是一般程
9、序是按顺序执行指令的按顺序执行指令的.若改变了的若改变了的PC的值的值,则程序将不再按顺序执行。则程序将不再按顺序执行。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3IRIR：用来存放当前正在执行的指令：用来存放当前正在执行的指令代码代码 。IDID：用来对指令代码进行分析、译用来对指令代码进行分析、译码，根据指令译码的结果，输出相码，根据指令译码的结果，输出相应的控制信号。应的控制信号。P
10、LAPLA：产生出各种操作电位、不同节产生出各种操作电位、不同节拍的信号、时序脉冲等执行此条命拍的信号、时序脉冲等执行此条命令所需的全部控制信号令所需的全部控制信号。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构X1X2PSENRSTALEEAATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、8位寄存器位寄存器2、累加器是一个特殊的寄存器，它、累加器是一个特殊的寄存器，它的字长和微处理器的字长相同，累的字长和微处理器的字长相同，累加器具
11、有输入输出和移位功能，加器具有输入输出和移位功能，微处理器采用累加器结构可以简化微处理器采用累加器结构可以简化某些逻辑运算。某些逻辑运算。3、由于所有运算的数据都要通过累、由于所有运算的数据都要通过累加器，故累加器在微处理器中占有加器，故累加器在微处理器中占有很重要的位置。很重要的位置。ALU返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构X1X2PSENRSTALEEAATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU1、8位寄存器位
12、寄存器2、在进行乘除法运算时，存、在进行乘除法运算时，存放参与运算的一个操作数放参与运算的一个操作数3、除此之外，作为一般、除此之外，作为一般REG使用使用返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、PSW称为程序状态字寄存器，是一个称为程序状态字寄存器，是一个8位寄存器。位寄存器。2、D7D6D5D4D3D2D1D0CyAcF1RS1RS0Ov-PALU返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机
13、的内部结构单片机的内部结构X1X2ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、SP称为堆栈指针，称为堆栈指针，8位寄存器位寄存器2、SP用来存放用来存放堆栈堆栈栈顶的地址。栈顶的地址。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构PSENRSTALEEAATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、数据指针、数据指针DP
14、TR是一个是一个16位的专用寄存位的专用寄存器器,其高位字节寄存器用其高位字节寄存器用DPH表示表示,低位字低位字节寄存器用节寄存器用DPL表示。表示。2、既可作为一个、既可作为一个16位寄存器位寄存器DPTR来处理来处理,也可作为两个独立的也可作为两个独立的8位寄存器位寄存器DPH和和DPL来处理。来处理。3、DPTR主要用来存放主要用来存放16位地址位地址，当对，当对64KB外部数据存储器空间寻址时外部数据存储器空间寻址时,作为间作为间址寄存器用。在访问程序存储器时址寄存器用。在访问程序存储器时,用作基用作基址寄存器。址寄存器。返回返回演示演示第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理
15、 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构PSENRSTALEEAATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P389C51内有的内有的4K的的ROM；不够用时可以外扩不够用时可以外扩ROM；内内ROM+外外ROM64K返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 7FH真正真正RAM区区00HMCS-51单片机片内RAM的配置图FFHSFR区区80H89C51内有256B的RAM单元，其地址范围为00HFFH，分为两大部分:低128字节（00H7FH）为真正的RAM区;高12
16、8字节（80HFFH）为特殊功能寄存器区SFR。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 7FH真正真正RAM区区00HMCS-51单片机片内RAM的配置图FFHSFR区区80H返回返回89C51内有256B的RAM单元，其地址范围为00HFFH，分为两大部分:低128字节（00H7FH）为真正的RAM区;高128字节（80HFFH）为特殊功能寄存器区SFR。7FH普通普通RAM区区30H2FH位寻址区位寻址区20H1FH工作寄存器区工作寄存器区00H第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 7FH真正真正RAM区区00HMCS-51单片机片内RAM的配置图FFHSFR区区
17、80H89C51内有256B的RAM单元，其地址范围为00HFFH，分为两大部分:低128字节（00H7FH）为真正的RAM区;高128字节（80HFFH）为特殊功能寄存器区SFR。7FH普通普通RAM区区30H2FH位寻址区位寻址区20H1FH工作寄存器区工作寄存器区00H返回返回07H0组组00H0FH1组组08H17H2组组10H1FH3组组18H1、工作寄存器区、工作寄存器区是指是指00H1FH区区,共分共分4个组个组,每组有每组有8个个单元单元,共共32个内部个内部RAM单元。单元。2、每次只能有、每次只能有1组作为工作寄存组作为工作寄存器使用器使用,其它各组可以作为一般其它各组可以
18、作为一般的数据缓冲区使用。的数据缓冲区使用。3、作为工作寄存器使用的、作为工作寄存器使用的8个单个单元，又称为元，又称为R0R74、程序状态字、程序状态字PSW中的中的PSW.3（RS0）和）和PSW.4（RS1）两位来选择哪一两位来选择哪一组作为工作寄存器使用。组作为工作寄存器使用。CPU通过软件修改通过软件修改PSW中中RS0和和RS1两位的状态两位的状态,就可任选一个工作就可任选一个工作寄存器工作。寄存器工作。第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 RS1、RS0与片内工作寄存器组的对应关系与片内工作寄存器组的对应关系RS1RS0寄存器组片内PAM地址通用寄存器名称000组00H
19、07HR0R7011组08H0FHR0R7102组10H17HR0R7013组18H1FHR0R7返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 工作寄存器和工作寄存器和RAM地址对照表地址对照表返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 7FH真正真正RAM区区00HMCS-51单片机片内RAM的配置下图所示：FFHSFR区区80H7FH普通普通RAM区区30H2FH位寻址区位寻址区20H1FH工作寄存器区工作寄存器区00H20H21H22H23H24H25H26H27H2FH1、位寻址区是指、位寻址区是指20H2FH单元，共单元，共16个单元。个单元。2、位寻址区的每、
20、位寻址区的每1位都可位都可当作软件触发器当作软件触发器,由程序直由程序直接进行位处理。接进行位处理。3、位寻址区的位寻址区的16个单元个单元（共计（共计128位）的每位）的每1位都位都有一个有一个8位表示的位地址位表示的位地址,位地址范围为位地址范围为00H1FH。如表所示如表所示。4、同样同样,位寻址的位寻址的RAM单单元也可以按字节操作作为元也可以按字节操作作为一般的数据缓冲一般的数据缓冲区。区。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 内部内部RAM中位地址表中位地址表返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 7FH真正真正RAM区区00HMCS-51单片机片
21、内RAM的配置图FFHSFR区区80H返回返回89C51内有256B的RAM单元，其地址范围为00HFFH，分为两大部分:低128字节（00H7FH）为真正的RAM区;高128字节（80HFFH）为特殊功能寄存器区SFR。1、高、高128B的的RAM单元中单元中有有21个单元可用，称为个单元可用，称为SFG。这。这21个个SFG分散在分散在高高128B的地址空间内，分的地址空间内，分别是别是A，B，PSW，SP，DPH，DPL，P0，P1，P2，P3，IP，IE，TCON，TMOD，TH0，TL0，TH1，TL1，SCON，SBUF，PCON。2、有些可以按位寻址。、有些可以按位寻址。3、特殊
22、功能寄存器名称、特殊功能寄存器名称、标识符、标识符、地址见表地址见表第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 特殊功能寄存器名称、特殊功能寄存器名称、标识符、标识符、地址一览表地址一览表返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 2.389C51单片机的引脚单片机的引脚学习单片机的内部结构有助于了解信息流动,掌握编程技巧;学习单片机的外部引脚有助于掌握它与其它芯片的连接,单片机与外界的信息交换就是通过它的引脚实现的。在MCS51系列单片机中,各类型号单片机的引脚是相互兼容的.在器件的封装形式上,MCS51系列单片机有二种
23、:双列直插式和方形封装，均为40脚。MCS - 51MCS - 51单片机引脚及总线结构图如下：单片机引脚及总线结构图如下：习习题题第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 MCS-51单片机引脚及总线结构(a)管脚图；(b)引脚功能分类P2P0ALEPSENEARSTVCCGNDP1P3X1X2返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU返回返回P0.0-P0.71、没有外扩芯片时，作为一般、没有外扩芯片时，作为一般
24、的的INOUT线线,直接与外设通信。直接与外设通信。2、有外扩、有外扩Mem时时,先送出外先送出外Mem的地址码的低八位的地址码的低八位,然后传然后传送数据信息。送数据信息。外外ROM: ROM: PCPC的低的低8 8位位由由P0.0- P0.0- P0.7P0.7送出。送出。 外外RAM: RAM: DPLDPL由由P0.0-P0.7P0.0-P0.7送出。送出。第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALUP2.0-P2.71、
25、没有外扩芯片时，作为一般的、没有外扩芯片时，作为一般的INOUT线线,直接与外设通信直接与外设通信2、有外扩、有外扩Mem时时,送出外送出外Mem的的地址码的高八位地址码的高八位外外ROM:PC的高的高8位位由由P2.0-P2.7送出送出外外RAM:DPH由由P2.0-P2.7送出送出返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALUP1.0-P1.71、作作为为一一般般的的INOUT线线,与外设通信。与外设通信。2、可以接、可以
26、接外设外设。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU1、作为一般的、作为一般的INOUT线线,与外设通信与外设通信2、还有第二功能。、还有第二功能。P3口的第二功能如下：口的第二功能如下：P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0RDWRT1T0INT1INT0TXDRXD外外RAM的的R/W记数脉冲输入端记数脉冲输入端中请输入端中请输入端串出串出串入串入返
27、回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALUALE 地址锁存允许地址锁存允许1、当、当8051由由P0口送出低口送出低8位地址码位地址码时时,8051由由ALE送出一高电平信号送出一高电平信号,作为作为外部锁存器的触发信号外部锁存器的触发信号。在单片机在单片机(CPU)(CPU)与外界交换信息的与外界交换信息的过程中过程中, ,地址信息必须维持不变地址信息必须维持不变, ,而而P0P0口不能维持低口不能维持低8 8位地址的不变
28、位地址的不变, ,所所以应该外接锁存器以应该外接锁存器, ,将低将低8 8位地址锁位地址锁住。当住。当8051 8051 送出低送出低8 8位地址的时候位地址的时候, ,锁存器应该处于送数状态锁存器应该处于送数状态; ;在低在低8 8位位地址消失之前地址消失之前, ,锁存器应该处于锁存锁存器应该处于锁存状态。状态。2、当片外存储器存取数据时，、当片外存储器存取数据时，ALE为低为低8位地址输出锁存信号；当片外位地址输出锁存信号；当片外存储器不存取数据时，存储器不存取数据时，ALE输出固输出固定频率的脉冲信号，频率为定频率的脉冲信号，频率为1/6的的fosc返回返回第 2 章 MC2-51系列单
29、片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALUPSEN 外外ROM的的读读选选通通信信号号，在在从从片片外外ROM中中读读取取指指令令时时，PSEN送送出出片片外外ROM的的读读信信号号（低低电电平平），一一般般接接到到外外ROM的读控制端的读控制端返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALUE
30、A 访访问问外外ROM控控制制信信号号，当当EA为为高高电电平平时时，加加电电后后8051从从片片内内ROM的的0000H单单元元开开始始取取指指令令，即即从从片片内内ROM的的0000H开开始始执执行行程程序序；若若EA为为的的低低电电平平，则则加加电电后后8051从从片片外外ROM的的0000H单单元元开开始始取取指指令令，故故此此时时片片外外ROM的的编编制制应应该该从从0000H开开始始；对对于于8031来来说说，由由于于其其内内部部无无ROM，程程序序必必须须放放在在片片外外ROM中中，所以所以EA应接地。应接地。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSW
31、BSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALURST 复位信号输入端复位信号输入端该引脚得到高电平该引脚得到高电平,并维持一段并维持一段时间后时间后,8051复位复位,进入复位状态进入复位状态(初初始化状态始化状态),复位状态下复位状态下,各各REG取值取值如下如下:PC=0000H，PSW=00H，SP=07HP0=FFH,P1=FFH,P2=FFH,P3=FFH,其余都为其余都为0返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3
32、P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU外外接接晶晶振振,产产生生时时钟钟信信号号,控控制制CPU的的工作速度。工作速度。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、程序状态字寄存器。、程序状态字寄存器。8位寄存器。位寄存器。2、D7D6D5D4D3D2D1D0CyAcF1RS1RS0Ov-PALU返回返回Cy（PSW.7）进位标志位。当运算结果产生进位时，Cy=
33、1；当运算结果没有产生进位时，Cy=0。第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、程序状态字寄存器。、程序状态字寄存器。8位寄存器。位寄存器。2、D7D6D5D4D3D2D1D0CyAcF1RS1RS0Ov-PALUAC（PSW.6）辅助进位（或称半进位）标志。当运算结果的D3向D4产生进位时，AC=1；当运算结果的D3向D4没有产生进位时，AC=0。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPT
34、RRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、程序状态字寄存器。、程序状态字寄存器。8位寄存器。位寄存器。2、D7D6D5D4D3D2D1D0CyAcF1RS1RS0Ov-PALUOV（PSW.2）溢出标志位。当运算结果产生溢出时，OV=1；当运算结果没有产生溢出时，OV=0。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、程序状态字寄存器。、程
35、序状态字寄存器。8位寄存器。位寄存器。2、D7D6D5D4D3D2D1D0CyAcF1RS1RS0Ov-PALUP（PSW.0）奇偶标志位。当A中1的个数为奇数时，P=1；当A中1的个数为偶数时，P=0。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构X1X2ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、8位寄存器位寄存器2、SP用来存放堆栈栈顶的地址。用来存放堆栈栈顶的地址。返回返回1、堆栈是在内、堆栈是在内RAM区专门开辟出来区专
36、门开辟出来的按照的按照“先进后出先进后出”原则进行数据存原则进行数据存取的一块连续的存储区域。取的一块连续的存储区域。2、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有数据时，二者重叠，数据时，二者重叠，SP指向最下端指向最下端（栈底），向堆栈推入数据后，栈顶（栈底），向堆栈推入数据后，栈顶向上生长，向上生长，SP也向上生长。也向上生长。3、堆栈栈顶：最后推入堆栈的数据、堆栈栈顶：最后推入堆栈的数据所在的存储单元所在的存储单元4、SP用来指示堆栈所处的位置用来指示堆栈所处的位置,在在进行操作之前进行操作之前,先用指令给先用指令给SP赋值赋值,以规定栈区在以规定栈区在RAM区的起始地
37、址区的起始地址（栈底层）。当数据推入栈区后（栈底层）。当数据推入栈区后,SP的值也自动随之变化。的值也自动随之变化。63H64H65H66H67H栈底栈底演示演示第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构X1X2ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、8位寄存器位寄存器2、SP用来存放堆栈栈顶的地址。用来存放堆栈栈顶的地址。返回返回1、堆栈是在内、堆栈是在内RAM区专门开辟出来区专门开辟出来的按照的按照“先进后出先进后出”原则进行
38、数据存原则进行数据存取的一块连续的存储区域。取的一块连续的存储区域。2、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有数据时，二者重叠，数据时，二者重叠，SP指向最下端指向最下端（栈底），向堆栈推入数据后，栈顶（栈底），向堆栈推入数据后，栈顶向上生长，向上生长，SP也向上生长。也向上生长。3、堆栈栈顶：最后推入堆栈的数据、堆栈栈顶：最后推入堆栈的数据所在的存储单元所在的存储单元4、SP用来指示堆栈所处的位置用来指示堆栈所处的位置,在在进行操作之前进行操作之前,先用指令给先用指令给SP赋值赋值,以规定栈区在以规定栈区在RAM区的起始地址区的起始地址（栈底层）。当数据推入栈区后（栈底层
39、）。当数据推入栈区后,SP的值也自动随之变化。的值也自动随之变化。63H64H65H66H67H栈底栈底12H46H73HSP=63HSP=64HSP=66HSP=65H取数取数第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构X1X2ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、8位寄存器位寄存器2、SP用来存放堆栈栈顶的地址。用来存放堆栈栈顶的地址。返回返回1、堆栈是在内、堆栈是在内RAM区专门开辟出来区专门开辟出来的按照的按照“先进后出先
40、进后出”原则进行数据存原则进行数据存取的一块连续的存储区域。取的一块连续的存储区域。2、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有数据时，二者重叠，数据时，二者重叠，SP指向最下端指向最下端（栈底），向堆栈推入数据后，栈顶（栈底），向堆栈推入数据后，栈顶向上生长，向上生长，SP也向上生长。也向上生长。3、堆栈栈顶：最后推入堆栈的数据、堆栈栈顶：最后推入堆栈的数据所在的存储单元所在的存储单元4、SP用来指示堆栈所处的位置用来指示堆栈所处的位置,在在进行操作之前进行操作之前,先用指令给先用指令给SP赋值赋值,以规定栈区在以规定栈区在RAM区的起始地址区的起始地址（栈底层）。当数据推
41、入栈区后（栈底层）。当数据推入栈区后,SP的值也自动随之变化。的值也自动随之变化。63H64H65H66H67H栈底栈底12HSP=64HSP=66HSP=65H存数存数73H73H46H46H第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 89C51单片机的内部结构单片机的内部结构X1X2ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时定时中断中断串口串口IRPLAID振振荡荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、8位寄存器位寄存器2、SP用来存放堆栈栈顶的地址。用来存放堆栈栈顶的地址。返回返回1、堆栈是在内、堆栈是在内RAM区专门开辟出来区专门开辟出来的按照的
42、按照“先进后出先进后出”原则进行数据存原则进行数据存取的一块连续的存储区域。取的一块连续的存储区域。2、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有数据时，二者重叠，数据时，二者重叠，SP指向最下端指向最下端（栈底），向堆栈推入数据后，栈顶（栈底），向堆栈推入数据后，栈顶向上生长，向上生长，SP也向上生长。也向上生长。3、堆栈栈顶：最后推入堆栈的数据、堆栈栈顶：最后推入堆栈的数据所在的存储单元所在的存储单元4、SP用来指示堆栈所处的位置用来指示堆栈所处的位置,在在进行操作之前进行操作之前,先用指令给先用指令给SP赋值赋值,以规定栈区在以规定栈区在RAM区的起始地址区的起始地址（栈
43、底层）。当数据推入栈区后（栈底层）。当数据推入栈区后,SP的值也自动随之变化。的值也自动随之变化。63H64H65H66H67H栈底栈底SP=64HSP=66HSP=65H73H73H46H46H12H第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 DPTR0003H34HATMPPSWBSPDPTR0003HRAMPCROM定时定时中断中断串口串口返回返回ALU读写控制读写控制输输入入输输出出电电路路地地址址译译码码器器RAM芯片芯片单单片片机机DBCBAB0003HDPTR0003HWR34H第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 P2P0ALEPSENEARSTVCCGNDP1.
44、0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3X1X2+5V+5V返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 DPTR0003H34HATMPPSWBSP00HRAMPCROM定时定时中断中断串口串口返回返回ALU读写控制读写控制输输入入输输出出电电路路地地址址译译码码器器RAM芯片芯片单片机单片机DBCBAB0-70003HDPTR03HWR34HP2P3P1P0P0P2P3P1锁锁存存器器AB8-150003HALE1第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 DPTR0003H34HATMPPSWBSP00HRAMPCROM定时定时中断中断串口串口返回返回
45、ALU读写控制读写控制输输入入输输出出电电路路地地址址译译码码器器RAM芯片芯片单片机单片机DBCBAB0-70003HDPTR03HWR34HP2P3P1P0P0P2P3P1锁锁存存器器AB8-150003HALE1第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 DPTR0003H34HATMPPSWBSPRAMROM定时定时中断中断串口串口返回返回ALU读写控制读写控制输输入入输输出出电电路路地地址址译译码码器器ROM芯片芯片单片机单片机DBCBAB0-70003HDPTRRD34HP2P3P1P0P0P2P3P1锁锁存存器器AB8-15ALE00H03HPC0003HPSEN134H第
46、2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 DPTR0003H34HATMPPSWBSPRAMROM定时定时中断中断串口串口返回返回ALU读写控制读写控制输输入入输输出出电电路路地地址址译译码码器器ROM芯片芯片单片机单片机DBCBAB0-70003HDPTRRD34HP2P3P1P0P0P2P3P1锁锁存存器器AB8-15ALE00H03HPC0003HPSEN1第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 习题与思考：习题与思考：1、单片机应用程序一般存放在（、单片机应用程序一般存放在（）A、RAMB、ROMC、寄存器D、CPU2在单片机中，通常将一些中间计算结果放在（在单片机中，通常将
47、一些中间计算结果放在（）中）中A、累加器B、控制器C、程序存储器D、数据存储器389C51单片机有片内单片机有片内ROM容量容量()A4KBB.8KBC.128BD.256B4、CPU主要的组成部部分为（主要的组成部部分为（）A、运算器、控制器B、加法器、寄存器C、运算器、寄存器D、运算器、指令译码器5INTEL8051CPU是（是（）位的单片机）位的单片机A、16B、4C、8D、准166CPU由_和控制器构成。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 习题与思考：习题与思考：1、PC存放_,具有_特性。在8051中决定程序执行顺序的是PC还是DPTR？它是_位？（是，不是）SF
48、G？2、PSW用于存放_,在8051中PSW是_位，当8051执行94H+4BH后，PSW的CY、AC、OV、P的值是多少？3、什么是堆栈？8051的堆栈设在何处？哪个寄存器是堆栈指针？堆栈存取数据的原则是什么？4单片机的堆栈指针单片机的堆栈指针SP始终是（始终是（）A、指示堆栈底B、指示堆栈顶C、指示堆栈地址D、指示堆栈长度5、进位标志、进位标志CY在（在（）中）中A、累加器B、算逻运算部件ALUC、程序状态字寄存PSWD、DPTR6、.8031单片机中的单片机中的SP和和PC分别是分别是()的寄存器。的寄存器。A.8位和8位B.16位和16位C.8位和16位D.16位和8位7、DPTR是什
49、么寄存器？它的作用是什么？它由哪几个特殊功能寄存器组成？返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 习题与思考：习题与思考：1、8051单片机的内部RAM可以分为几个不同的区域？各区的地址范围及其特点？2为了使10H17H作为工作寄存器使用，应该采用什么办法实现？写出相关指令。CPU复位后，R0-R7的单元地址是多少？3、8051的位寻址区在哪里？位寻址空间是多少？4MCS-51中有4组工作寄存器，它们的地址范围是。5MCS-51单片机的堆栈区应建立在（单片机的堆栈区应建立在（）。）。A.片内数据存储区的低128字节单元B.片内数据存储区C.片内数据存储区的高128字节单元D.程序
50、存储区68031单片机中既可位寻址又可字节寻址的单元是（单片机中既可位寻址又可字节寻址的单元是（）A、20HB、30HC、00HD、70H返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 习题与思考：习题与思考：1、8051单片机对外有几条专用控制线？其功能是什么？2、8051的内ROM容量为_,最大外扩ROM容量为_，8051访问外ROM时，读选通信号由_个引脚送出，地址码由_送出，数据由_送出。8051的EA应接_电平.3、8051可以外扩的RAM容量为_，8051访问外RAM时，读选通信号由_个引脚送出，写选通信号由_个引脚送出，8051中_个寄存器存放外RAM单元的地址。4.80
51、31单片机的单片机的()口的引脚，还具有外中断、串行通信等第二功能。口的引脚，还具有外中断、串行通信等第二功能。A.P0B.P1C.P2D.P35、当MCS-51引脚ALE信号有效时，表示从P0口稳定地送出了地址信号。6对于对于INTEL8031来说，来说，EA脚总是（脚总是（）A、接地B、接电源C、悬空D、不用返返回回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 第二章测试：第二章测试：一、选择题一、选择题1 1、在在8051单片机中，单片机中，PC存放的是（存放的是（）a）正在执行的这条指令的地址b）将要执行的下一条指令的地址c）正在执行的这条指令的操作码d）对已经执行过的指令条数进行计
52、数2、为了使、为了使10H17H作工作寄存器使用作工作寄存器使用RS1，RS0的取值为（的取值为（）a）0，0b）0，1c）1，0d）1，13下述哪条引脚为输入脚（下述哪条引脚为输入脚（）a）RESETb）ALEc）RDd）PSEN4、在、在8051单片机中，单片机中，SP存放的是（存放的是（）a）堆栈栈低的地址b）堆栈栈顶的地址c）堆栈栈低的内容d）堆栈栈低的内容5数据指针数据指针DPDR在（在（）中）中A、CPU控制器B、CPU运算器C、外部程序存储器D、外部数据存储器6单片机上电后或复位后，工作寄存器单片机上电后或复位后，工作寄存器R0是在（是在（）A、0区00H单元B、0区01H单元C
53、、0区09H单元D、SFR7、8051的内部的内部RAM中，可以进行位寻址的地址空间为（中，可以进行位寻址的地址空间为（）A、00H2FHB、20H2FHC、00HFFHD、20HFFH8、在堆栈操作中，当进栈数据全部弹出后，这时、在堆栈操作中，当进栈数据全部弹出后，这时SP应指向（应指向（）A、栈底单元B、7FH单元C、栈底单元地址加1D、栈底单元地址减1第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 9、关于指针、关于指针DPTR，下列说法正确的是（，下列说法正确的是（）ADPTR是一个8位寄存器BDPTR不可寻址CDPTR是由DPH和DPL两个8位寄存器组成的DDPTR的地址83H108
54、051的程序计数器的程序计数器PC为为16位计数器，其寻址范围是（位计数器，其寻址范围是（）A、8KB、16KC、32KD、64K118031单片机在片外扩展程序存储器，当取程序存储器的内容时，要用单片机的单片机在片外扩展程序存储器，当取程序存储器的内容时，要用单片机的()信号。信号。A.RDB.PSENC.ALE D WR二、填空题二、填空题1若不使用MCS-51片内的存储器，引脚必须接。2MCS-51中21个特殊功能寄存器，其地址凡是能被8整除的都有寻址功能。3MCS-51系统中，当信号有效时，表示CPU要从存储器中读取信息。4当使用8751且=1时访问的是片ROM。5MCS-51片内20
55、H2FH范围内的数据存储器，既可以寻址又可以寻址。6、微处理器就是集成在一片大规模集成电路的_和_.7_用来存放下一条要执行的指令的地址.8、MCS-51的堆栈只可设置在，其最大容量为，堆栈寄存器SP是位寄存器。第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 三、三、简答题简答题1决定程序执行顺序的寄存器是哪个？它是几位的？它是不是特殊功能寄存器？2什么叫堆栈？堆栈指示器SP的作用是什么？8051单片机堆栈的最大容量不能超过多少字节？3MCS51单片机的寻址范围是多少？8051单片机可以配置的存储器的最多容量是多少？48051内部RAM有几组工作寄存器？每组工作寄存器有几个工作寄存器？寄存器组
56、的选择由什么决定？返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 2.4 MCS-51MCS-51单片机工作方式单片机工作方式2.4.1 时钟电路时钟电路2.4.2复位电路与复位方式复位电路与复位方式2.4.3程序运行方式程序运行方式返回返回习习题题第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 2.4.1时钟电路时钟电路单片机的时钟信号用来提供单片机内部各种操作的时间单片机的时钟信号用来提供单片机内部各种操作的时间基准，时钟电路用来产生单片机工作所需要的时钟信号。基准，时钟电路用来产生单片机工作所需要的时钟信号。单片机内部有一个高增益的反向放大器，其输入端单片机内部有一个高增益的反向
57、放大器，其输入端X1和和X2用于外接晶体和电容，以构成自激振荡器，其发出的脉用于外接晶体和电容，以构成自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。外接电路如图：冲直接送入内部的时钟电路。外接电路如图：时时序序返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 时时序序CPU的时序是指的时序是指CPU在执行指令过程中，在执行指令过程中，CPU的控制器的控制器所发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。时序所发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。时序是用定时单位来说明的。是用定时单位来说明的。常用的时序常用的时序定时单位有：定时单位有：时钟周期时钟周期、机器周期机器周期、指令周
58、期指令周期返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 时时序序CPU的时序是指的时序是指CPU在执行指令过程中，在执行指令过程中，CPU的控制器所的控制器所发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。时序是用发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。时序是用定时单位来说明的。定时单位来说明的。常用的时序常用的时序定时单位有：定时单位有：时钟周期时钟周期、机器周期机器周期、指令周期指令周期时钟周期就是振荡周期，是指时钟周期就是振荡周期，是指振荡器产生一个振荡脉冲信号所振荡器产生一个振荡脉冲信号所用的时间。用的时间。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 时时序序
59、CPU的时序是指的时序是指CPU在执行指令过程中，在执行指令过程中，CPU的控制器所的控制器所发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。时序是用发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。时序是用定时单位来说明的。定时单位来说明的。常用的时序常用的时序定时单位有：定时单位有：时钟周期时钟周期、机器周期机器周期、指令周期指令周期机器周期是指振荡器产生一个机器周期是指振荡器产生一个CPU完成一个规定操作所用的时间。完成一个规定操作所用的时间。1个机器周期个机器周期=12个时钟周期个时钟周期返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 时时序序CPU的时序是指的时序是指CPU在执行指
60、令过程中，在执行指令过程中，CPU的控制器所的控制器所发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。时序是用发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。时序是用定时单位来说明的。定时单位来说明的。常用的时序常用的时序定时单位有：定时单位有：时钟周期时钟周期、机器周期机器周期、指令周期指令周期指令周期是指指令周期是指CPU执行一条指令所执行一条指令所用的时间。用的时间。MCS51单片机的指令周期根据指令单片机的指令周期根据指令的不同可以包含的不同可以包含14个机器周期。个机器周期。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 2.4.2复位电路与复位方式复位电路与复位方式1、复位复位
61、电路电路复位电路分为上电复位和手动复位两种方式。（a）上电复位电路；(b)开关复位电路2、复位方式、复位方式MCS51单片机复位后,程序计数器PC和特殊功能寄存器为初始值，处于复位状态。寄存器的复位状态如表所示。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 2.4.2复位电路与复位方式复位电路与复位方式1、复位电路通过某种方式,使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。MCS51单片机在时钟电路工作以后,在RST/VPD端持续给出2个机器周期的高电平就可以完成复位操作（一般复位正脉冲宽度大于10ms）。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 寄存器的复位状态寄
62、存器的复位状态。复位不影响片内RAM存放的内容。PCPSWSP返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 寄存器的复位状态寄存器的复位状态。复位不影响片内RAM存放的内容。PC=0000H表示复位后程序的入口地址为0000H。即主程序应该从0000H单元存放。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 寄存器的复位状态寄存器的复位状态。复位不影响片内RAM存放的内容。PSW=00H,其中RS1(PSW.4)=0,RS0(PSW.3)=0,表示复位后单片机选择工作寄存器0组。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 寄存器的复位状态寄存器的复位状态。复位不影
63、响片内RAM存放的内容。SP=07H表示复位后堆栈在片内RAM的08H单元处建立返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 2.4.3程序运行方式程序运行方式MCS51单片机在时钟电路工作以后,RST/VPD端持续给出2个机器周期的高电平进入复位工作方式，并一直维持复位方式，直到RST脚收到低电平，MCS51单片机才脱离复位状态，进入程序运行状态。在程序运行状态下，CPU不断从ROM中取出指令并执行之。返回返回第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理 习题与思考：习题与思考：1、8051的引脚RST是_(IN脚还是OUT脚)，当其端出现_电平时,8051进入复位状态；复位后P
64、C=_。8051一直维持这个值，直到RST脚收到_电平，8051才脱离复位状态，进入程序运行状态。2、MCS51单片机的单片机的CPU每取一个指令字节，立即使每取一个指令字节，立即使()A.堆栈指针SP自动加1B.数据指针DPTR自动加1C.程序计数器PC自动加1D.累加器A自动加13MCS51单片机的主程序应该从哪个单元开始存放？为什么？4、单片机上电后或复位后，工作寄存器、单片机上电后或复位后，工作寄存器R2是在（是在（）A、0区01H单元B、0区02H单元C、0区0BH单元D、SFR58031复位后，复位后，PC与与SP的值为（的值为（）A、0000H，00HB、0000H，07HC、0003H，07H寄存器D、0800H，00H返返回回
