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1、第第二章、二章、 MCS-51单片机的基本情况单片机的基本情况1、 MCS-51单片机的硬件结构硬件结构2、 MCS-51单片机的引脚引脚3、MCS-51单片机的存储器配置4、CPU的时序及辅助电路的时序及辅助电路1、 MCS-51单片机的硬件结构硬件结构MCS-51单片机功能模块框图时钟电路CPUROMRAMT0T1中断系统串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定时计数器（1） CPU：一个一个8位位的中央处理器的中央处理器。（2） RAM：数据存储器数据存储器。（3） ROM：内部程序存储器。内部程序存储器。（4）T0/T1：两个两个8位定时位定时/计数器，用以对外计
2、数器，用以对外 部事件进行计数，也可用作定时器。部事件进行计数，也可用作定时器。（5） P0P3: 四个四个8位可编程的位可编程的I/O并行端口。并行端口。（6） RXD/TXD: 用于数据的串行通信。用于数据的串行通信。（7）中断控制系统。）中断控制系统。（8）内部时钟电路。）内部时钟电路。返回本节功能模块说明功能模块说明：P3P3口线的第二功能口线的第二功能VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 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 P2.5 P2.4 P2.
3、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、XTAL2XTAL24 4、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚：RSTRST3 3、3232个个个个I/OI/O口：口：口：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：、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
4、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/12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524242221AT89C512、MCS-51单片机的引脚引脚P3.6P3.7P3口的第二功能表P3.2P3.3P3.6P3.7位线引脚第二功能P3.010RXD（串行输入口）P3.111TXD（串行输出口）1213INT1（外部中断1）
5、P3.414T0（定时器0的计数输入）P3.515T1（定时器1的计数输入）1617RD（外部数据存储器读脉冲）P3.7P3.6返回本节INT0（外部中断0）WR（外部数据存储器写脉冲）MCS-51单片机的片外总线结构单片机的片外总线结构地址锁存器CBI/OA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0DBABP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0P3.1P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.5P0.6P0.7EAALEP2.7P2.6P
6、2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.2MCS-51片外总线结构示意图PSEN微型计算机中的总线通常分为：微型计算机中的总线通常分为：（1）地地址址总总线线（AB）：地地址址总总线线宽宽度度为为16位位， 由由P0口口经经地地址址锁锁存存器器提提供供低低8位位地地址址（A0-A7）；P2口直接提供高口直接提供高8位地址（位地址（A8A15）。）。（2）数数据据总总线线（DB）：数数据据总总线线宽宽度度为为8位位，用于传送数据和指令，由用于传送数据和指令，由P0口提供。口提供。（3）控制总线控制总线（CB）：）：控制总线随时掌握各控制总线随时掌握各种部件的状态，并根据需要向有关部件
7、发出命种部件的状态，并根据需要向有关部件发出命令。令。 返回本节特殊功能寄存器00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位寻址外部ROM0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH外部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH内部数据存储器（a）外部数据存储器（b）程序存储器（c）工作寄存器区MCS-51单片机存储器结构3、MCS-51单片机的存储器配置单片机的存储器配置用来存数或作堆栈区位寻址区内部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)RS1 RS0选择工作寄存器组000组（00H07H
8、）011组（08H0FH）102组（10H17H）113组（18H1FH）工作寄存器区：32个字节 分成4个区： 8个字节/区 每个区： R0R7 内部内部RAM位位地址映像地址映像16个字节*8位/字节=128位特殊功能寄存器地址及功能表特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR:（1 1） 累加器累加器A A：应用的频率很高，在许多指应用的频率很高，在许多指 令中既参加运算，又保存结果。令中既参加运算，又保存结果。（2 2） 寄存器寄存器B B ：专用的乘除法寄存器，也专用的乘除法寄存器，也 可以当普通的寄存器来用。可以当普通的寄存器来用。特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR:（3）PSW：程程序序
9、状状态态字字寄寄存存器器。定定义义格格式式如如右右上上边边。其其中中，CY：进进借借位位标标志志；AC：辅辅助助进进借借位位标标志志； F0：用用户户标标志志； RS1、RS0：工工作作寄寄存存器器组组选选择择（如如表表2-5所示）。所示）。（4）SP：堆栈堆栈指针。指针。（5）DPTR：数数据据地地址址指指针寄存器。针寄存器。 D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OVXPRS1 RS0选择工作寄存器组000组（00H07H）011组（08H0FH）102组（10H17H）113组（18H1FH） 工作寄存器组选择控制表返回本节内部数据存储器（a）（b）片外数据存储器片外数
10、据存储器 又称外部又称外部RAM，当片内当片内RAM不能满足数不能满足数量上的要求时，可通过量上的要求时，可通过P0和和P2来来扩展外部数据扩展外部数据RAM，其最大容量可达其最大容量可达64K字节。字节。返回本节（c）程序存储器程序存储器 包包括括片片内内和和片片外外程程序存储器两个部分。序存储器两个部分。 主主要要用用来来存存放放编编好好的用户程序和表格常数，的用户程序和表格常数， 它它以以16位位的的程程序序计计数数器器PC作作为为地地址址指指针针，故故寻址空间为寻址空间为64KB。返回本节外部外部ROM内部内部ROM(EA=1)外部外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0
11、FFFH1000HFFFFH4、CPU的时序及辅助电路的时序及辅助电路2.4.1 单片机的时钟电路单片机的时钟电路2.4.2 振荡、时钟、机器和指令周期振荡、时钟、机器和指令周期2.4.3 单片机复位电路及复位状态单片机复位电路及复位状态返回本章首页2.4.1 单片机的时钟电路单片机的时钟电路单片机时钟电路通常有两种形式：单片机时钟电路通常有两种形式：1内内部部振振荡荡方方式式：MCS-51单单片片机机片片内内有有一一个个用用于于构构成成振振荡荡器器的的高高增增益益反反相相放放大大器器，引引脚脚XTAL1和和XTAL2分分别别是是此此放放大大器器的的输输入入端端和和输输出出端端。把把放放大大器
12、器与与作作为为反反馈馈元元件件的的晶晶体体振振荡荡器器或或陶陶瓷瓷谐谐振振器器连连接接，就就构构成成了了内内部部自自激激振振荡荡器器并产生振荡时钟脉冲。并产生振荡时钟脉冲。2外外部部振振荡荡方方式式：外外部部振振荡荡方方式式就就是是把把外外部部已有的时钟信号引入单片机内。已有的时钟信号引入单片机内。 XTAL2XTAL1MCS-51C1C2CYSXTAL2XTAL1MCS-51+5VVSSTTL外部时钟源内部振荡方式外部振荡方式返回本节P1P2S1P2振荡周期时钟周期机器周期机器周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1
13、P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2MCS-51单片机各种周期的相互关系2.4.2 振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期1振振荡荡周周期期：为为单单片片机机提提供供时时钟钟信信号号的的振振荡荡源的周期。源的周期。 2时时钟钟周周期期：是是振振荡荡源源信信号号经经二二分分频频后后形形成成的时钟脉冲信号。的时钟脉冲信号。 3机机器器周周期期：通通常常将将完完成成一一个个基基本本操操作作所所需需的时间称为机器周期。的时间称为机器周期。 4指指令令周周期期：是是指指CPU执执行行一一条条指指令令所所需需要要的的时时间间。一一个个指指令令周周期期通通常
14、常含含有有14个个机机器器周周期。期。 若若MCS-51单单片片机机外外接接晶晶振振为为12MHz时时，则则单单片机的四个周期的具体值为：片机的四个周期的具体值为：振荡周期振荡周期 频率的倒数频率的倒数 1/（12MHz） （1/12）s0.0833s时钟周期振荡周期时钟周期振荡周期*20.167s机器周期时钟周期机器周期时钟周期*6 振荡周期振荡周期*12 =1 s指令周期指令周期14个机器周期个机器周期= 14 s返回本节2.4.3 单片机复位电路及复位状态单片机复位电路及复位状态1复位电路复位电路单片机复位电路包括片内、片外两部分。外部单片机复位电路包括片内、片外两部分。外部复位电路就是
15、为内部复位电路提供两个机器周复位电路就是为内部复位电路提供两个机器周期以上的高电平而设计的。期以上的高电平而设计的。MCS-51单片机通单片机通常采用常采用上电自动复位和按键手动复位上电自动复位和按键手动复位两种方式。两种方式。 2单片机复位后的状态单片机复位后的状态单片机运行单片机运行出错或进入死循环时出错或进入死循环时，可按复位键，可按复位键重新运行。重新运行。21个特殊功能寄存器复位后的状态个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值。为确定值。 22FC1RSTR11K+5V22FC1RST+5VR2200RSTR1+5VC222F803180518751803180518751803180518751（a）上电复位电路（c）按键脉冲复位电路（b）按键电平复位电路R11K22FC11KR21K几种复位电路特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0P3FFHSBUFBIP00000BSCON00HIE000000BPCON0B单片机复位后特殊功能寄存器的状态返回本节回顾：回顾：1、 MCS-51单片机的硬件结构硬件结构2、 MCS-51单片机的引脚引脚3、MCS-51单片机的存储器配置4、CPU的时序及辅助电路的时序及辅助电路
