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1、第2章单片机芯片的基本结构2.1MCS—51系列单片机逻辑结构2.2MCS—51单片机存储器及存储空间2.3并行输入/输出接口2.4MCS-51单片机的时钟电路与时序2.5MCS-51单片机的工作方式图2―1MCS—51系列单片机内部结构框图2.1MCS—51系列单片机内部结构及功能部件2.1.1内部结构图2―2MCS—51系列单片机内部结构简化框图MCS—51系列单片机的内部结构框图如图2―1所示。分析图2―1,并按其功能部件划分可以看出,MCS—51系列单片机是由8大部分组成的。图2―2为按功能划
2、分的MCS—51系列单片机内部结构简化框图。这8大部分是:·一个8位中央处理机CPU。·128个字节（MCS—52子系列为256字节）的片内数据存储器RAM。·4KB（MCS—52子系列为8KB）的片内程序只读存储器ROM或EPROM（8031和8032无）。·18个（MCS—52子系列为21个）特殊功能寄存器SFR。·4个8位并行输入输出I/O接口:P0口、P1口、P2口、P3口（共32线）,用于并行输入或输出数据。·1个串行I/O接口。·2个（MCS—52子系列为3个）16位定时器/计数器。·1个
3、具有5个（MCS—52子系列为6个或7个）中断源,可编程为2个优先级的中断系统。它可以接收外部中断申请,定时器/计数器中断申请和串行口中断申请。中央处理器CPU中央处理器是单片机内部的核心部件,它决定了单片机的主要功能特性。它由运算部件和控制部件两大部分组成。运算部件运算部件是以算术逻辑单元ALU为核心,加上累加器A、寄存器B、暂存器TMP1和TMP2、程序状态寄存器PSW及专门用于位操作的布尔处理机组成的（见图2―1）,它能实现数据的算术逻辑运算,位变量处理和数据传送操作。1.算术逻辑单元ALU与累
4、加器ACC、寄存器B算术逻辑单元ALU不仅能完成8位二进制数的加（带进位加）、减（带借位减）、乘、除、加1、减1及BCD加法的十进制调整等算术运算,还能对8位变量进行逻辑“与”、“或”、“异或”、求补、清零等逻辑运算,并具有数据传送,程序转移等功能。累加器ACC简称累加器A,为一个8位寄存器,它是CPU中使用最频繁的寄存器。进入ALU作算术和逻辑运算的操作数多来自于A,运算结果也常送回A保存。寄存器B是为ALU进行乘除法设置的。CY（PSW.7）——进位标志位。AC（PSW.6）——辅助进位（或称半进
5、位）标志。F0（PSW.5）——由用户定义的标志位。RS1（PSW.4）、RS0（PSW.3）——工作寄存器组选择位。OV（PSW.2）——溢出标志位。由硬件置位或清零。PSW.1——未定义位。P（PSW.0）——奇偶标志位。CYACF0RS1RS0OV—PPSW.7PSW.02.程序状态字程序状态字寄存器PSW（8位）是一个标志寄存器,它保存指令执行结果的特征信息,以供程序查询和判别。其程序状态字格式及含义如下:3.布尔处理机布尔处理（即位处理）是MCS—51单片机ALU所具有的一种功能。单片机指令
6、系统中的布尔指令集（17条位操作指令）,存储器中的位地址空间,以及借用程序状态标志寄存器PSW中的进位标志CY作为位操作“累加器”,构成了单片机内的布尔处理机。2.1.2单片机外部引脚说明MCS—51系列单片机芯片均为40个引脚,HMOS工艺制造的芯片采用双列直插（DIP）方式封装,其引脚示意及功能分类如图2―3所示。CMOS工艺制造的低功耗芯片也有采用方型封装的,但为44个引脚,其中4个引脚是不使用的。图2―3MCS—51系列单片机引脚及总线结构(a)管脚图；(b)引脚功能分类1.主电源引脚Vcc和
7、VssVCC（40脚）:接+5V电源正端;VSS（20脚）:接+5V电源地端。2.外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）:接外部石英晶体的一端。在单片机内部,它是一个反相放大器的输入端,这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部时钟时,对于HMOS单片机,该引脚接地;对于CHMOS单片机,该引脚作为外部振荡信号的输入端。XTAL2（18脚）:接外部晶体的另一端。在单片机内部,接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时,对于HMOS单片机,该引脚作为外部振荡信号的输入端;对于CHM
8、OS芯片,该引脚悬空不接。图2―4HMOS型MCS—51单片机时钟产生方式（a）内部振荡器方式;（b）外部振荡器方式80C51外部脉冲信号需从XTAL1引脚注入，而XTAL2引脚悬空3.控制信号或与其它电源复用引脚控制信号或与其它电源复用引脚有RST/VPD、、和等4种形式。（1）RST/VPD（9脚）:RST即为RESET,VPD为备用电源,所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。（2）(30脚):当访问外部存储器时,ALE（允许地址锁存信号）以每机
