1、本章基本要求本章基本要求 ：掌握：掌握MCS-51MCS-51的组成、工作原理及引脚的含义的组成、工作原理及引脚的含义教学重点难点：教学重点难点：重点重点 MCS-51MCS-51单片机的内部结构及工作原理单片机的内部结构及工作原理难点难点 MCS-51MCS-51单片机内部单片机内部RAMRAM区的划分及区的划分及RiRi的应用。的应用。第二章第二章 MCS-51单片机单片机 结构和时序结构和时序第一节第一节 MCS-51单片机内部结构单片机内部结构 对图对图2-1按这个定义对号入座按这个定义对号入座MC=CPU+M+I/OP一、一、MCS-51单片机的基本组成如图单片机的基本组成如图 2-
2、1时钟电路ROMRAM定时/计数器CPU并行接口串行接口中断系统 P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1T0 T1图2-1 8051基本组成框图 1.中央处理器（中央处理器（CPU）2.内部存储器（内部存储器（RAM、ROM）3.定时定时/计数器（计数器（T/C）4.并行并行I/O接口（接口（P0、P1、P2、P3）5.串行口（串行口（S0）6.中断控制系统（中断控制系统（5个中断源）个中断源）7.时钟电路时钟电路RAM-Random Access MemoryROM-Read Only Memory图2-1概括如下：二、中央处理单元二、中央处理单元 CPU（图（图2-2所示）
3、所示）三部分组成：三部分组成：定时控制部件定时控制部件-定时控制逻辑、指令寄存器（定时控制逻辑、指令寄存器（IR）、）、振荡器振荡器(OSCOSCillator)。算术逻辑部件算术逻辑部件-ALU（运算器）（运算器）专用寄存器组专用寄存器组1.PC（Program Counter)-程序计数器，程序计数器，16位位2000H用于存放程序存储器地址，用于存放程序存储器地址，比如右图中的比如右图中的2000H。运算器有运算器有8位和位和1位两个，位两个，1位运算器又叫布尔处理器。位运算器又叫布尔处理器。布尔处布尔处理器是理器是CPUCPU的重要组成部分，图中没有画出，是一个独立的位的重要组成部分，
4、图中没有画出，是一个独立的位处理器。处理器。图2-2 8051内部结构图P0驱动器P0锁存器程序地址寄存器缓冲器PC增1PCDPTR指令寄存器指令译码器定时控制RAM地址寄存器128RAM4EPROMROMB暂存器1暂存器2ACCSPPSW中断、串行口、定时器P2驱动器P3驱动器P1驱动器P3锁存器P1锁存器P2锁存器/PSENALE/EARSTP2.0-P2.7P0.0-P0.7P3.0-P3.7P1.0-P1.7注：相互之间用内部总线连接M前振荡器OSC2.A（Accumulator）-累加器，累加器，8位位 运算前常提供一个操作数运算前常提供一个操作数,之后存放结果之后存放结果3.B(G
5、eneral Purpose Register)-数据通用寄存器，数据通用寄存器，8位位 乘除法时存放乘数或除数乘除法时存放乘数或除数4.PSW（Program Status Word）-程序状态字，程序状态字，8位位ACRS1OVCyF0RS0PPSW.7=Cy(Carry)PSW.6=ACPSW.5=F0(Flag zero)PSW.2=OV(Overflow)PSW.0=P(Parity)RS1 RS0 0 0 0区区 0 1 1区区 1 0 2区区 1 1 3区区PSW.4,PSW.3=RS1,RS0-进位标志。进位标志。CY=1:有。有。-辅助进位标志（半进位标志）。辅助进位标志（半
6、进位标志）。AC=1：有：有-用户标志。用户标志。-溢出标志。溢出标志。OV=1：有：有-奇偶标志。奇偶标志。P=1：A中中1的个数为奇数个的个数为奇数个。DPTR=2000H即：即：DPH=20H，DPL=00H5.DPTR（Data Pointer)-数据指针数据指针DPTR亦可拆成两个亦可拆成两个8位使用位使用-DPH、DPL2000H6 堆栈及堆栈指针堆栈及堆栈指针54H53H52H51H50H22H33H22H33HSP堆栈指针堆栈指针SP（Stack Pointer)-始终指向栈顶始终指向栈顶堆栈性质：堆栈性质：入栈入栈出栈出栈先进后出先进后出FILO54H53H52H51H50H
7、22H33H队列队列FIFO MCS-51存储器存储器M分：分：又分内和外又分内和外MCS-51存储器分成了四类：存储器分成了四类：内部程序存储器内部程序存储器 内部数据存储器内部数据存储器 外部程序存储器外部程序存储器 外部数据存储器外部数据存储器三、存储器结构三、存储器结构RAM 和和 ROM数据存储器：数据存储器：内、外无联系，外部根据需要扩充，内、外无联系，外部根据需要扩充，内部已固定分配内部已固定分配程序存储器：内、外之和不超过程序存储器：内、外之和不超过64K；内部如有，编排小地址。内部如有，编排小地址。0FFFH1000HSFR数据缓冲区位寻址区工作寄存器（03组）外部RAMFF
8、FFH0000H00HFFH外部ROM片内ROMEA=1片外ROMEA=00000HFFFFH图2-5 8051存储器配置图程序存储器片内数据存储器片外数据存储器2.片内片内RAM存储器存储器8位地址：位地址：00H-FFH分以下四个区：分以下四个区：注：注：1.片内片内ROM存储器存储器8031：无，：无，8051：4KROM，8751：4KEPROM8032：无，：无，8052：8KROM，8752：8KEPROM寄存器区寄存器区 位寻址区位寻址区 数据缓冲区数据缓冲区特殊功能寄存器区特殊功能寄存器区其地址范围如图其地址范围如图2-6所示。所示。08H18H10Hbank0bank1ban
9、k2bank300H20H1FH30H2FH80H7FHFFH特殊功能寄存器区数据缓冲区位寻址区寄存器区图2-6 8051内部数据存储器配置图1 寄存器区（寄存器区（00H1FH）2 位寻址区（位寻址区（20H2FH）3 数据缓冲区（数据缓冲区（30H-7FH）堆栈区、数据单元堆栈区、数据单元R0、R1、R7，PSW.4、PSW.3决定哪一组决定哪一组表表2-3(20H.5)的位地址？的位地址？20H2FH32个单元个单元4组组=8个单元个单元/组组8bit*16个单元个单元=128位位4 特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR(Special Function Register)区区 21个特殊
10、功能寄存器有些可位寻址，图个特殊功能寄存器有些可位寻址，图2-7。80HFFH，共，共128个单元，只开发了个单元，只开发了其中其中21个单元，表个单元，表2-4四、四、I/O端口（并行）端口（并行）4个个:P0P3 P0和和P2口通常用作地址、数据总口通常用作地址、数据总线线 P2 P0 AB：*DB：*0011101020H P3口有第二功能（口有第二功能（CB）：）：P3.0-RXD 串行输入通道串行输入通道P3.1-TXD 串行输入通道串行输入通道P3.2-/INT0 外部中断外部中断0P3.3-/INT1 外部中断外部中断1P3.4-T0 定时定时/计数器计数器0外部输入外部输入P3
11、.5-T1 定时定时/计数器计数器1外部输入外部输入P3.6-/WR 外部数据存储器写选通外部数据存储器写选通P3.7-/RD 外部数据存储器读选通外部数据存储器读选通五、五、定时定时/计数器计数器(2个）：个）：T0、T1六、串行口六、串行口（1个）：个）：S0 第二节第二节 8051单片机引脚功能单片机引脚功能Vss:接地接地,Vcc:电源线电源线XTAL1,XTAL2:接外部晶体的二个引脚接外部晶体的二个引脚图图2-10所示，所示，8051共共40管脚，去掉管脚，去掉 4个个P口（口（4*8=32根），剩根），剩8根，如下：根，如下：图2-17XTAL1XTAL2RST/Vpd:Vpd-
12、RAM备用电源。备用电源。Vcc掉电时用掉电时用 RST-复位复位ALE-地址锁存允许低地址锁存允许低8位地址位地址ALE/PROG:PROG-编程脉冲编程脉冲 EA/Vpp:Vpp-编程电源，编程电源，21V（EPROM芯片）芯片）EA-区别区别CPU访问内、外程序存储器访问内、外程序存储器.PSEN：外部程序存储器读选通。（类似于：外部程序存储器读选通。（类似于/RD）第三节 MCS-51单片机时序1、指令周期2、机器周期（M-machine周期）一个指令周期由1、2、4个M周期组成。3、状态周期（S-status周期）1M=6S4、T周期（节拍P、主频、晶振）1S=2T（P1、P2）MCS51的主频=6MHZ或12MHZ1M=1/6MHZ*12=2sS1P1 P2S2P1 P2S3P1 P2S4P1 P2S5P1 P2S6P1 P2S1P1 P2时钟读操作码读操作码（无效）S1 S2 S3 S4 S5 S6 读第二字节 S1 S2 S3 S4 S5 S6 （a)单字节单周期（b)双字节单周期 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 读操作码读操作码（无效）（c)单字节双周期图 2-141M周期读操作码
