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1、第2章MCS-51系列单片机的系统结构2.1内部结构与引脚功能2.2并行I/O口2.3存储器的组织结构2.4MCS-51时钟电路与复位电路2.5MCS－51的典型时序2.689S51芯片的节电方式2.1内部结构与引脚功能一、89S51单片机的内部结构1．内部结构框图89S51芯片的内部结构框图如下图所示。主要用于存放程序、常数和表格（1KB=1024B）主要用于存放可随机读写的数据，一般是运算的中间结果。主要用于完成数据的并行输入和输出。用于定时或计数实现单片机与其他设备之间的串行数据传递。二、芯片引脚功能89S51
2、的DIP（双列直插）封装芯片共有40个引脚，采用引脚复用技术。各引脚功能：1.工作电源引脚Vcc端:接电源。Vss端:接地。工作电压范围：4.0~5.5V。2.晶振引脚XTAL1:芯片内部振荡电路输入端。XTAL2:芯片内部振荡电路输出端。当外接晶振时,XTAL1和XTAL2各接晶振的一端。3.I/O引脚P0.0～P0.7:P0口8位双向口线。第一功能为基本输入/输出,第二功能是在系统扩展时提供数据总线和作为低8位地址总线。P1.0～P1.7:P1口8位双向口线,用于完成8位数据的并行输入/输出。P2.0～P2.7:
3、P2口8位双向口线。第一功能为基本输入/输出,第二功能是在系统扩展时作为高8位地址总线使用。P3.0～P3.7:P3口8位双向口线。它是一个双功能口,即P3口的每一条口线都具有第二功能，其功能见表2.1。4.控制引脚:地址锁存控制/片内EPROM编程脉冲输入信号。RST/VPD:复位信号/备用电源输入。:访问外部程序存储器控制信号/片内EPROM编程电源输入。:外部程序存储器选通信号。表2.12.2并行I/O口见动画三并行I/O口结构及工作过程。2.3存储器的组织结构MCS-51系列单片机系统中有五种存储器,它们分别
4、是片内RAM、片外RAM、片内ROM、片外ROM和片内特殊功能寄存器(SFR)。将这5种存储器编排在3个地址空间,即程序存储器空间、片内数据存储器空间、片外数据存储器空间。不同的存储空间访问使用不同的指令，因此不会引起访问空间错误。存储器空间分配情况如下图所示。一、程序存储器空间程序存储器可寻址的地址空间为64K字节，它包括片内ROM和片外ROM。MCS-51系列单片机中，有的芯片有片内程序存储器（如89S51），有的芯片内没有程序存储器（如8031）。无论片内ROM的容量为多少，片外都可以再扩展64KB的ROM。如
5、何分配这些地址空间？下面以89S51为例介绍。89S51片内有4KBROM，片外还可以扩展64KBROM。片内4KBROM和片外低4KBROM地址重复，分配的地址空间为0000H~0FFFH。由引脚输入的信号决定是使用片内ROM还是片外ROM。当=1，使用的是片内ROM；当=0，使用的是片外ROM。地址空间为1000H~FFFFH对应的是60KB片外程序存储器。8031的引脚必须接地。（89S51芯片）单片机是如何自动执行程序的？这其中有一个重要的硬件设置——程序计数器PC。PC是一个能自动加1的寄存器，它存放着程序
6、执行的当前地址，即由它指示程序执行的位置。二、片内数据存储器空间1.内部RAM89S51芯片内部含有128B的RAM，其地址为00H~7FH。按用途可分为三个部分：工作寄存器区、位寻址区和一般RAM区。工作寄存器区的作用是用于存放操作数以及指令执行的中间结果。CPU任意时刻只能用一组通用寄存器，并称之为当前寄存器组。单片机复位时系统默认第0组寄存器为当前工作寄存器，但CPU可以通过对程序状态字PSW中的RS1和RS0两个位状态的设置，来决定使用哪一组寄存器。位寻址的16个单元中的每一个位都有一个位地址，都可以对其任意
7、进行单独操作（位寻址）。一般把堆栈设置在一般RAM区中。2.特殊功能寄存器（SFR）典型的MCS-51单片机共有21个特殊功能寄存器（SFR），分散地分布在80H～0FFH地址空间内。下面是五种常用的特殊功能寄存器。1．累加器ACC8位累加器主要完成数据的算术和逻辑运算,也可以存放数据或中间结果,是最常用的特殊功能寄存器。它也是一个可位寻址的寄存器。2．B寄存器8位B寄存器主要用于乘、除法运算，与累加器配对使用。在乘法指令中，在乘法指令中,被乘数取自A,乘数取自B,结果存放于寄存器对BA中。在除法指令中,被除数取自A
8、,除数取自B,结果商存放于A,余数存放于B。此外,B寄存器也可作为一般的寄存器使用。3．程序状态字寄存器PSW用来反映指令执行后的状态。PSW中各位的定义见表1表1·CY，进位标志位·AC，辅助进位标志位·FO，用户定义标志位·RS1、RS0，工作寄存器组选择位·OV，溢出标志位·P，奇偶标志位RS1RS0寄存器组地址000组00~07H011
