MCS-51单片机的基本结构与工作原理

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1、单片机原理及应用第二章MCS-51单片机的基本结构与工作原理华中科技大学电气与电子工程学院2015年秋季学期1第二章MCS-51单片机的基本结构与工作原理2.1MCS-51单片机的总体结构2.2MCS-51单片机的CPU及其特点2.3MCS-51单片机的封装与引脚功能2.4MCS-51单片机的存储空间2.5MCS-51单片机辅助电路及CPU时序2.6MCS-51单片机主要硬件资源2第二章MCS-51单片机的基本结构与工作原理2.1MCS-51单片机的总体结构2.2MCS-51单片机的CPU及其特点2.3MCS-51单片机的封装与引脚功能2.4MCS-51单片机的存储空间2

2、.5MCS-51单片机辅助电路及CPU时序2.6MCS-51单片机主要硬件资源32.1MCS--51系列单片机MCS-51系列单片机是美国Intel公司在1980年推出的8位单片微型计算机，包含51和52两个子系列。51子系列的典型产品有8031，8051，8751和8951四种机型。52子系列包括8032，8052，8752和8952四种主要机型，为51子系列的增强型。每种型号包含带“C”的CMOS低功耗版本。4MCS-51系列单片机分类表子系列片内ROM形式片内ROM容量片内RAM容量寻址范围I/O特性中断源无ROMEPROM计数器并行口串行口51子系列8031805

3、187514KB128B2×64KB2×164×81580C3180C5187C514KB128B2×64KB2×164×81552子系列8032805287528KB256B2×64KB3×164×81680C3280C5287C528KB256B2×64KB3×164×8165MCS-51系列又分为51和52两个子系列，并以芯片型号的最末位数字作为标志。其中，51子系列是基本型，而52子系列则属增强型。52子系列功能增强的具体方面，从表1-1所列内容中可以看出：(1)片内ROM从4KB增加到8KB。(2)片内RAM从128B增加到256B。(3)定时/计数器从2个增加

4、到3个。(4)中断源从5个增加到6个。51子系列和52子系列6MCS-51单片机片内程序存储器有三种配置形式，即掩膜ROM、EPROM和无ROM。这三种配置形式对应三种不同的单片机芯片,它们各有特点，也各有其适用场合，在使用时应根据需要进行选择。一般情况下，片内带掩膜型ROM适用于定型大批量应用产品的生产；片内带EPROM适合于研制产品样机；外接EPROM的方式适用于研制新产品。最近，Intel公司又推出片内带EEPROM型的单片机，可以在线写入程序。片内ROM存储器配置形式72.1MCS-51单片机的总体结构89第二章MCS-51单片机的基本结构与工作原理2.1MCS-

5、51单片机的总体结构2.2MCS-51单片机的CPU及其特点2.3MCS-51单片机的封装与引脚功能2.4MCS-51单片机的存储空间2.5MCS-51单片机辅助电路及CPU时序2.6MCS-51单片机主要硬件资源101．中央处理器（CPU）（2）运算器运算器由ALU（算术及逻辑运算单元）、A（累加器）、B寄存器、PSW（程序状态字寄存器）和暂存器等组成，主要功能用于实现算术运算和逻辑运算。（1）控制器控制器由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、堆栈指针SP、数据指针DPTR、定时与控制逻辑电路等组成。单片机的执行指令是在控制下进行的。2.2MCS-51单片机的CPU

6、及其特点112.2MCS-51单片机的CPU及其特点121．程序计数器（PC，ProgramCounter）（重要）控制器PC是16位的程序计数器，其内容是将要执行的下一条指令的地址，8051对程序存储器的寻址范围为64KB。单片机工作时，自动将PC中的内容送到总线上，作为存放指令的地址，找到存放下一条要执行指令的单元，并取出指令送到指令寄存器IR中。51单片机上电或复位时，PC值被置为0000H。PC有自动加1功能，从而实现程序的顺序执行。可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转移。132.指令寄存器（IR，InstructionRegister）IR是

7、一个8位寄存器，用于暂存从存储器中取出来等待解释和执行的指令，其中的指令会送到指令译码器。3.指令译码器（ID，InstructionDecoder）对存储于指令寄存器中的指令实现翻译（译码），并将指令转变为执行此指令所需要的电信号。控制器144．数据指针（DPTR）数据指针DPTR为16位寄存器。它的功能是存放16位的地址，作为访问外部程序存储器和外部数据存储器时的地址。编程时，DPTR既可按16位寄存器使用，也可以按两个8位寄存器分开使用。即：DPHDPTR的高8位DPLDPTR的低8位5.堆栈指针(SP，8位)SP的内容