MCS-51单片机结构和原理

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1、第2章MCS-51单片机结构和原理学习重点和难点单片机的结构特点。存储器配置与空间的分布。程序状态寄存器(PSW)。单片机的指令时序。2.1单片机内部组成及引脚功能2.2布尔处理机2.3单片机的存储器组织2.4单片机的输入/输出端口2.5时钟电路与CPU时序2.6MCS-51单片机工作方式本章小结习题第2章MCS-51单片机结构和原理2.1单片机内部组成及引脚功能2.1.1单片机的内部结构2.1.2单片机的引脚及功能MCS-51是美国Intel公司的8位高档单片机系列，也是我国目前应用最为广泛的一种单片机系列。8051/80C51是整个MCS-5

2、1系列单片机的核心，该系列其他型号的单片机都是在这一内核的基础上发展起来的。MCS-51单片机系列分为51和52子系列，并以芯片型号的末位数字加以标识。其中，51子系列是基本型，而52子系列是增强型。单片机型号带有字母“C”的，表示该单片机采用的是CHMOS工艺，具有低功耗的特点。8051的功耗为630mW，而80C51的功耗只有120mW。2.1.18051单片机的内部结构8051单片机的结构框图如下图所示，可以看出，在一块芯片上集成了一个微型计算机的主要部件，它包括以下几部分：1个8位微处理器(CPU)。1个时钟电路。4KB程序存储器。256

3、B数据存储器。2个16位定时/计数器。64KB扩展总线控制电路。4个8位并行I/O接口P0～P3。1个全双工串行I/O接口。5个中断源，其中包括2个优先级嵌套中断。CPU即中央处理器，是单片机的核心部件，是计算机的控制指挥中心。同微型计算机CPU类似，8051内部CPU由运算器和控制器两部分组成。（1）运算器电路以算术逻辑单元(ALU，ArithmeticLogicUnit)为核心，由暂存器1、暂存器2、累加器(ACC，Accumulator)、寄存器B、程序状态寄存器(PSW，ProgramStatusWord)及布尔处理机共同组成。它的主要任

4、务是完成算术运算、逻辑运算、位运算和数据传送等操作，运算结果的状态由程序状态寄存器(PSW)保存。（2）控制器电路包括程序计数器(PC)、PC增1寄存器、指令寄存器(IR)、指令译码器(ID)、数据指针(DPTR)、堆栈指针(SP)、缓冲器及定时控制电路等。控制器电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。2.1.28051单片机的引脚及功能MCS-51单片机的封装形式有两种，一种是双列直插式(DIP)封装，另一种是方形封装。8051的40个引脚可分为：电源引脚2根时钟引脚2根控制引脚4根I/O引脚32根由于8051单片机是高性能的单片机，同

5、时受到引脚数目的限制，所以有部分引脚具有第二功能。8051单片机引脚图DIP引脚图逻辑符号8051引脚的功能描述电源引脚(2根)VCC(40脚)：电源端，接+5V电源。VSS(20脚)：接地端。时钟引脚(2根)XTAL1(19脚)：接外部晶振和微调电容的一端。采用外部时钟电路时，对HMOS型工艺的单片机，此引脚应接地；对CHMOS型而言，此引脚应接外部时钟的输入端。XTAL2(18脚)：接外部晶振和微调电容的另一端。使用外部时钟时，对HMOS型工艺的单片机，此引脚应接外部时钟的输入端；对CHMOS型而言，此引脚悬空。8051引脚的功能描述控制引脚

6、(4根)RST/VPD(9脚)：复位信号/备用电源输入引脚。当RST引脚保持两个机器周期的高电平后，就可以使8051完成复位操作。该引脚的第二功能是VPD，即备用电源的输入端，具有掉电保护功能。若在该引脚接+5V备用电源，在使用中若主电源VCC掉电，可保护片内RAM中的信息不丢失。ALE/PROG(30脚)：地址锁存允许信号输出/编程脉冲输入引脚。当CPU访问片外存储器时，ALE输出信号控制锁存P0口输出的低8位地址，从而实现P0口数据与低位地址的分时复用。当8051上电正常工作后，自动在ALE端输出频率为fosc/6的脉冲序列(fosc代表振荡

7、器的频率)。该引脚的第二功能PROG是对8751内部4KBEPROM编程写入时，作为编程脉冲的输入端。EA/VPP(31脚)：外部程序存储器地址允许输入端/编程电压输入端。当EA接高电平时，CPU执行片内ROM指令，但当PC值超过0FFFH时，将自动转去执行片外ROM指令；当EA接低电平时，CPU只执行片外ROM指令。对于8031，由于其无片内ROM，故其EA必须接低电平。该引脚的第二功能VPP是对8751片内EPROM编程写入时，作为21V编程电压的输入端。PSEN(29脚)：片外ROM读选通信号端。在读片外ROM时，PSEN有效，为低电平，以

8、实现对片外ROM的读操作。8051引脚的功能描述8051引脚的功能描述I/O引脚(4×8=32根)P0.0～P0.7(39～32脚)：P