MCS51单片机的结构和原理

合集下载

第2章8051单片机硬件结构和原理

指令寄存器IR及指令译码器ID
• 由PC中的内容指定ROM地址，取出来的指令经IR送至ID，由ID对指令译码产生一定序列的控制信号，以执行指令所规定的操作。
振荡器和定时电路
• 8051单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和频率微调电容（2个30pF左右），其频率范围为 1.2MHz~12MHz。该信号作为8051工作的基本节拍
片外程序存储器
从程序员角度看存储器
程序存储器保留地址
（1）0000H～0002H三个单元：
• 用作上电复位后引导程序的存放单元。因
为复位后PC的内容为0000H，CPU总是从
0000H开始执行程序。将转移指令存放到这三个单元，程序就被引导到指定的程序存储器空间去执行。
程序存储器保留地址
（2）0003H～002AH单元：
使用。
SFR之程序状态寄存器PSW(D0H)
• PSW是一个8位特殊功能寄存器，它的各位包含
了程序执行后的状态信息，供程序查询或判别之
用。各位的含义及其格式如表2－6所列。
• PSW除有确定的字节地址(D0H)外，每一位均有
位地址
Psw中的位
• CY(PSW.7)：进位标志位。在执行加法(或减法)运算指令时，如果运算结果最高位(位7)向前有进位(或借位)，则CY位由硬件自动置1；如果运算结果最高位无进位(或借位)，则CY清0。CY也是89C51在进行位操作 (布尔操作)时的位累加器，在指令中用C代替CY。 • AC(PSW.6)：半进位标志位，也称辅助进位标志。当执行加法(或减法)操作时，如果运算结果(和或差)的低半字节(位3)向高半字节有半进位(或借位)，则AC位将被硬件自动置1；否则AC被自动清0。 • F0(PSW.5)：用户标志位。用户可以根据自己的需要对F0位赋予一定的含义，由用户置位或复位，以作为软件标志。

MCS-51系列单片机的结构与原理

３.2.2 MCS-51系列单片机的结构与原理1．51系列单片机总体基本结构51系列单片机主要由8个基本部件组成，即微处理器（CPU ）、数据存储器（RAM ）、程序存储器（ROM/EPROM ）、I/O 口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR ）。

它们都是通过片内单一总线连接而成。

MCS-51是Intel 公司的较早推出的51系列单片机，其代表产品主要有8051和8052系列，其中以8051系列单片机最为经典。

因此，以后所有兼容8051的单片机一般简称为51系列单片机。

51系列单片机总体基本结构如图3-1所示：CPU微处理器ROM RAM定时/计数器并行接口串行接口中断系统SFR特殊功能寄存器P0P1P2P3TXD RXDINT0INT1T0T1内部总线图3-1 51系列单片机总体基本结构MCS-51系列单片机主要功能部件8051/8052系列单片机主要包括以下功能部件： ● 8位CPU ；● 4K/8K 片内程序存储器(ROM/EPROM)； ● 128/256字节的片内RAM ；● 32条双向I/O 口(4个8位口)；● 可寻址外部程序存储器和数据存储器各64K ； ● 2/3个16位定时器/计数器 ● 1个全双工异步串行口；● 5/6个中断源，2个中断优先级； ● 具有位寻址能力；● 片内振荡器和时钟电路；以ATMEL 公司的AT89C51为例对8051单片机的引脚功能加以说明，AT89C51与Intel 公司的8051的唯一区别是AT89C51程序存储器为可擦写的FLASH ，而Intel 公司的8051为ROM 或EPROM ，其它如引脚及功能都完全一致。

AT89C51有PDIP 、PQFP 、TQFP 、 PLCC 、LCC 等多种封装形式，图3-3 为AT89C51双列直插式封装PDIP 的引脚图。

RST P3.1P3.2P3.3P3.5P3.4P3.6P3.7P3.0XTAL1GNDXTAL223465781911121315141617101819203938373536343340323029282627252431232221P1.1P1.2P1.3P1.5P1.4P1.6P1.7P1.0P0.1P0.2P0.3P0.5P0.4P0.6P0.7P0.0P2.6P2.5P2.4P2.2P2.3P2.1P2.0P2.7VCCALE/PROG PSENEA/VPP (TXD)(INT0)(INT1)(T1)(T0)(WR)(RD)(RXD)(AD1)(AD2)(AD3)(AD5)(AD4)(AD6)(AD7)(AD0)(A14)(A13)(A12)(A10)(A11)(A9)(A8)(A15)P0口P2口P1口P3口8051图3-2 AT89C51双列直插式封装PDIP 的引脚图● GND （20）：接地。

第2章MCS--51系列单片机的结构及原理

（3）软件标志FO（PSW.5）：这是可由用户定义的一个状态标志，可由用户置位或复位。F1的定义与F0相同。
（4）工作寄存器组选择位RS1、RS0（PSW.4，
PSW.3）： RS1、RS0与工作寄存器组的对应关系
如下：
RS1 RS0 工作寄存器组片内RAM地址
00
第0组
00H～07H
01
第1组
指令执行后，A=D1H最高位无进位，故Ｃ=0；低半字节有进位，AC=1； OV=0 1=1，发生溢出；A中1的个数为偶数，故P=0。
CPU时序
一．振荡器
CPU执行指令的一系列动作是在时序电路的控制下一拍一拍进行的。其节拍信号由振荡器产生，MCS--51系列单片机的内部有一个高增益的反相放大器。外接晶体后可构成自激振荡器产生节拍信号，接法见图2-1, 也可使用片外振荡器，采用不同工艺制造的单片机芯片接法不同：
RST/VPO：双功能引脚，在单片机工作期间，当此引脚上出现连接2个机器周期的高电平时可实现复位操作，详见2.4节。
在Vcc掉电期间，若该引脚接备用电源（+5v），可向片内RAM供电，以保存片内RAM中的信息。
2.2 MCS—51系列单片机的微处理器与CPU时序
运算器由算逻运算单元ALU、累加器A、B寄存器、暂存器1、暂存器2、及程序状态字PSW构成。程序状态字PSW是1个8位的专用寄存器，用于存放程序运行中的各种状态信息，可进行位寻址，
P
图2—3 程序状态字各位的含义
（1）进位标志C（PSW.7）；很多算术逻辑运算指令执行后都会影响进位标志C。例如加减运算，若运算结果有进位或借位，则C=1，若无，则C=0。可用专门的指令或硬件将C置位或清零，在进行位操作时，C又起着位累加器的作用，类似于累加器A。

mcs-51系列单片机基本结构与工作原理

▪
1）电源引脚VCC和VSS
▪
VCC：40脚，电源端，+5V
▪
VSS：20脚，接地端（GND）
▪
2）时钟电路引脚
▪
XTAL1：19脚，外接晶振输入引脚。
▪
XTAL2：18脚，外接晶振输出引脚。
▪
3）控制线引脚
▪
共4根，其中3根为双功能
▪
①RST/VPD ：9脚，复位/备用电源。
▪
RST---通过外接复位电路实现上电复位或按键复位。
直接寻址寄存器寻址
(4)MOV 60H，@R1 直接寻址寄存器间接寻址
表2-2 特殊功能寄存器SFR的名称及地址（一）
§ MCS-51的扩展应用
▪ 一、单片机Байду номын сангаас展的基本概念 ▪ 1、单片机最小系统：使单片机运行的最少器件构成的 ▪ 系统，就是最小系统。 ▪ 无ROM芯片：8031 必须扩展ROM，复位、晶振电路 ▪ 有ROM芯片：89C51等，不必扩展ROM，只要有复位、 ▪ 晶振电路 ▪ 2、扩展使用的三总线：
▪ 清零，用来选择8051的工作寄存器区。其选择方法见表2-1
▪ OV、（ PSW.2）溢出标志位。当带符号数运算（加法或减法）结果超 ▪ 出范围（-127-+127）时，有溢出，OV=1；否则OV=0。 ▪ --、（ PSW.1）用户定义标志位。 ▪ P、（ PSW.0）奇偶校验位。在每个指令周期由硬件按累加器A中“1”的 ▪ 个数为奇数或偶数而为“1”或“0”。因此，P可用指示操作结果（累加器
direct
8 位内部RAM单元的地址
＃data：
指令中的8 位常数。
＃data16
指令中的16位常数。

MCS-51系列单片机的结构和原理

MCS-51系列单片机的结构和原理单片机实用技术(人民邮电出版社)第2章M S-C1系列单5机的片结和原理构CS-51系列单M片的机结构和理2.原1MS-51C单片的机本结构基CSM-51片单机的基结构2本.2CMS51的-脚及引总线构结的脚及引线结总构M C-5S单片机1存储的器置单片配机的存器配置储C PU时序的辅助电路及时序的及助辅电路2.324.单片机实用技术(人民邮电出版社)2.1MCS-5 1片机单的本结基构M C-5S单片机1基本结的构MC-51单片机的基本组S成2..1 MCS-511片机的单基组本成MSC5-单片机内部1结构2..2 M1CS51单-片内机结构2.部.13输入/出输(/IO 端口)构结入/输输(I/出)O单片机实用技术(人民邮电出版社)MC-5S单片机的基1本组成2 ..11 MSC-5单1片的基机组本成CSM5-1单机主要片以下几由个分组部成：单片主要机以由下几部个分成：单片组主机要由下以几部个组成分位微处器理((1 一个) 微位处理器(CU)。

P) 一8位微个理处器) 片内数。

存据器储( ()2281B 内数据存储器(R片MA和)182B特殊的能功) 片数内据储器)存的特殊能寄功存器寄(器(存FRS) )。

内程序存部储器( 3(4K内)程部序储器(RO存M) )。

内部序存储程器。

) 计数，器(4两)个定时计数，用器以外对部件进事行数，也)两个计时定/数器用计对外部事件进行计以，数用可做定器时。

可做用时定。

位器编程可的入/输输(5)出个4位8编可的输入输出(I/O程)并行端口每，个) 个位可编的输程入出(输)并行端，口端口可既输做，也入可做出。

输端既可做口入输，可也做输出。

()6个一串行口端，于用据数的行通串信)。

个串行一端，用口于据数串行的信。

(7)中通断控制系。

第一章 mcs51单片机的结构与原理

第一章MCS51单片机的结构与原理1．试比较MCS-51，MSP430，EM78，PIC，M6800及A VP等系列单片机的特点。

解：MCS-51为主流产品。

MSP430的功能较强。

是一种特低功耗的Flash微控制器。

主要用于三表及超低功耗场合。

EM78系列单片机采用高速CMOS工艺制造，低功耗设计为低功耗产品，价格较低。

具有三个中断源、R-OPTION功能、I/O唤醒功能、多功能I/O口等。

具有优越的数据处理性能，采用RISC结构设计。

PIC系列8位单片机是Microship公司的产品。

CPU采用RISC结构，运行速度快，价格低适于用量大、档次低、价格敏感的产品。

Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一，品种全、选择余地大、新产品多。

其特点是噪声低，抗干扰能力强，比较适合于工控领域及恶劣的环境。

A VR是增强RISC内载Flash的单片机，单片机内部32个寄存器全部与ALU直接连接，突破瓶颈限制，每1MHz可实现1MIPS的处理能力，为高速、低功耗产品。

端口有较强的负载能力，可以直接驱动LED。

支持ISP、IAP，I/O口驱动能力较强。

2．MCS-51系列单片机在片内集成了哪些主要逻辑功能部件？各个逻辑部件的主要功能是什么？解：MCS-51单片机在片内集成了中央处理器（CPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口和中断系统等几大单元。

CPU是整个单片机的核心部件，由运算器和控制器组成。

运算器可以完成算术运算和逻辑运算，其操作顺序在控制器控制下进行。

控制器是由程序计数器PC（Program Counter）、指令寄存器IR（Instruction Register）、指令译码器ID（Instruction Decoder）、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路组成。

CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在IR中，ID对IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生执行本条指令所需的全部信号。

MCS-51单片机结构和原理

整理课件 15
跳转到第一页
7FH 30H
2FH
7F
7E
7D
7C
7B
7A
79
78
2EH
77
76
75
74
73
72
71
70
2DH
6F
6E
6D
6C
6B
6A
69
68
2CH
67
66
65
64
63
62
61
60
2BH
5F
5E
5D
5C
5B
5A
59
58
2AH
57
56
55
54
53
52
51
50
29H
4F
4E
4D
4C
4B
4A
P2.1
P2.0
9F
9E
9D
9C
9B
9A
SCON
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
99
98
98H
TI
RI
97
96
95
94
93
92
91
90
P1
90H
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
8F
8E
8D
8C
8B
8A
89
88
TCON
88H
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
整理课件 4

mcs-51单片机原理及应用教程

mcs-51单片机原理及应用教程MCS-51单片机是一种用于嵌入式系统的微处理器，它广泛应用于各种电子设备中。

本教程将介绍MCS-51单片机的原理和应用。

在接下来的内容中，我们将从基本概念开始，逐步深入了解MCS-51单片机的工作原理和常见应用。

1. 概述MCS-51单片机是由Intel公司于20世纪80年代推出的一种8位微处理器。

它包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口和定时器等功能模块，可以完成各种数据处理和控制任务。

2. 架构和指令集MCS-51单片机采用哈佛架构，即指令存储器和数据存储器分开存储的结构。

它的指令集包括基本指令、算术指令、逻辑指令和控制指令等，可以完成各种数据操作和控制流程。

3. 存储器和寄存器MCS-51单片机具有内部存储器和外部扩展存储器。

内部存储器包括程序存储器和数据存储器，用于存储指令和数据。

此外，MCS-51单片机还包括多个特殊功能寄存器，用于存储控制和状态信息。

4. 输入/输出(I/O)MCS-51单片机具有多个I/O口，用于连接外部设备。

通过配置I/O口的输入和输出模式，可以实现与外界的数据交换和控制。

5. 中断和定时器MCS-51单片机支持中断功能，可以在特定条件下中断正在执行的程序，并转向处理中断程序。

此外，MCS-51单片机还包含多个定时器/计数器，用于生成精确的时间控制和测量。

6. 应用领域MCS-51单片机广泛应用于各种嵌入式系统中，包括家电、通信设备、汽车电子和工业控制等。

它的低成本、低功耗和高可靠性使其成为许多应用场景的首选。

综上所述，MCS-51单片机是一种功能强大的嵌入式微处理器，具有丰富的功能和广泛的应用领域。

通过学习MCS-51单片机的原理和应用，我们可以更好地理解和应用该技术，为嵌入式系统的开发和设计提供支持。

2MCS51单片机的基本结构与工作原理

第二章MCS51单片机的基本结构与工作原理一、8051单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？提示：（1）CPU—包括运算器和控制器。

其中运算器主要有运算逻辑部件ALU（实质上就是一个全加器）、累加器A、暂存器TMP（如B寄存器、数据指针DPTR）、程序状态字PSW（寄存程序运行的状态信息）；控制器主要有程序计数器PC（实质是加1计数器）、指令寄存器IR（存放指令操作码的专用寄存器）、指令译码器、定时控制逻辑电路（按指令的性质发出一系列定时信号）、条件转移逻辑电路。

（2）内部RAM。

共有256个RAM单元。

其中低128个单元（00H—7FH）供用户使用，高128个单元（80H—FFH）是专用寄存器，有着特殊逻辑功能（又名特殊功能寄存器SFR）。

（3）内部ROM。

8031内部无ROM，8051有4KB掩膜ROM。

（4）定时/计数器。

MCS51共有2个16位的定时/计数器（T0、T1）。

（5）并行I/O口。

MCS51共有4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3）。

（6）串行口。

MCS51有1个全双工的串行口。

（7）中断控制系统。

MS51共有5个中断源，且分两个优先级别。

（8）时钟电路。

系统允许的最高晶振频率为12MHz（主要用于通信）。

二、MCS51问片内RAM、片外提示：（1（2）（片内外统一编址空间共64KB）、128个单元中的21个单元SFR，高128个单元中的107个空闲地址，用户不能使用。

切记！）、片外数据存储器（寻址空间64KB）。

（3）从功能上划分为程序存储器、内部数据存储器、特殊功能寄存器、位地址空间、外部数据存储器。

访问片内RAM的指令助记符是MOV；如MOV P1，A访问片外RAM的指令助记符是MOVX；如MOVX @DPTR ，A访问片外ROM的指令助记符是MOVC；如MOVC A，@A+PC三、MCS51单片机片内RAM按用途可以划分几个区域？各有什么作用？（片内RAM低128单元划分哪三个主要部分？各部分主要功能是什么？）提示：片内RAM是最灵活的地址空间，在物理上分成两个独立的功能不同的区域，即低128个单元（00H —7FH）的数据RAM区、高128个单元（80H—FFH）的特殊功能寄存器SFR区（见下一题的回答）。

第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理

2.3 引脚功能——封装形式
40P6-PDIP
单片机技术
2.3 引脚功能——引脚含义
P1. 0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST RXD/ P3. 0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3 T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7 XTAL2 XTAL1 VSS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 22 21 VCC P0. 0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
2mcs51系列单片机的内部总体结构88微处理器运算部件b数据存储器ramp0口p2口程序存储器特殊功特殊功能寄存器sfrromepromvccvss图21mcs51单片机的基本结构控制部件p1口p3口串行口定时计数器中断系统88xtal1xtal2psenaleeareset端口0驱动器端口2驱动器ram地址锁存器ram1288端口0锁存器端口2锁存器rom4k8b寄存器程序地址寄存器缓冲器寄存器vcc5vvss堆栈指针spacctmp2tmp1p00p07p20p27图22mcs51片内总体结构框图rstpc1寄存器pcdptr指针p10p17psw端口3锁存器端口1锁存器端口1驱动器端口3驱动器scontl0tmodth1iepconth0sbuftxrx中断串行口和定时器逻辑tcontl1iposcp30p37alepsenxtal2xtal1alu指令寄存器定时与控制指令译码器返回本节2

第二章 MCS-51系列单片机的结构和原理

小结：
堆栈是一个“后进先出”的内部RAM区，在数据进出堆栈时，SP的值将自动增减，但始终指向最后进入或即将弹出数据的单元（即栈顶）
SP当前值
栈顶
35H 34H 33H 32H 数据进入堆栈称“进栈（压栈）” 31H 数据从堆栈取出称“出栈（弹栈）” 30H
压栈：先SP增1，然后装入数据出栈：先取出数据，然后SP减1。

三、专用功能寄存器（特殊功能寄存器）SFR

MCS-51单片机内各种控制寄存器和状态寄存器都是以专用功能寄存器（或称特殊功能寄存器）的形式出现的，它们的地址分布在80H~FFH 区间。每个寄存器都有相应的地址，可以象访问内部RAM一样访问。 MCS-51共有21个寄存器，只占80H~FFH中的一部分，PC 除外。
总结§2.2 存储器
一、程序存储器二、片内数据存储器(分三个区）三、专用寄存器（特殊功能寄存器）四、位存储器五、外部数据存储器
片内
§2.3 并行输入/输出端口结构
PSW各位定义如下
⑸. OV （PSW.2）溢出标志
当执行算术指令时，由硬件置位或清零，以指示溢出状态。 ①当执行加法或减法指令时有： OV = Cs ㈩ Cp 加法：用Cs和Cp表示有进位减法：用Cs和Cp表示有借位
②无符号数乘法或除法指令：执行结果也会影响OV标志，详见MUL和DIV指令的说明。
ห้องสมุดไป่ตู้
介绍几个常用SFR
1、累加器 ACC
累加器是一个最常用的专用寄存器。大多数单操作数指令的操作数取自累加器，很多双操作数指令的一个操作数也取自累加器
2、B寄存器
在乘除指令中用到了B寄存器，在其它指令中，B寄存器可以用作计数器或一般RAM单元。

2 MCS-51系列单片机的结构和原理

0023H~002AH
地址去执行程序
串行中断地址区
中断响应后，系统能按中断种类，自动转到各中断区的首
但8个单元难以存下一个完整的中断服务程序，故一般在中断地址区首地址开始存放一条无条件转移指令
JMP、 AJMP以便中断响应后，通过中断地址区，转到
中断服务程序的实际入口地址去
2.3.4 堆栈操作堆栈只允许在其一端进行数据插入和数据删除操作的线性表数据写入堆栈称为插入运算（入栈），PUSH 从堆栈中读出数据称为删除运算（出栈），POP
地址：80H~FFH 存放相应功能部件的控制命令、状态或数据 21个专用寄存器
（SFR）
（1）累加器A （Accumulator）累加器A是8位寄存器，又记做ACC，是一个最常用的专用寄存器。在算术/逻辑运算中用于存放操作数或结果。
（2）寄存器B 寄存器B 是8位寄存器，是专门为乘除法指令设计的，也作通用寄存器用。
I/O口P0、P1、P2、P3集数据输入缓冲、数据输出驱动及锁
存等多项功能于一体
• 字节地址为90H，位地址为90H～97H，只作通用I/O口使用. • 由一个数据输出锁存器、两个三态输入缓冲器和输出驱动电路组成。内有电阻，输出时无需外接上拉电阻 P1口作输出口使用时: 内部总线输出数据给输出数据锁存器的输入数据线 D.
1. 芯片封装形式
双列直插式DIP（Dual In line Package） 44引脚方形扁平式QFP（Quad Flat Package）
2. 芯片引脚介绍
1）输入/输出口线 4个8位双向口线
2）ALE 地址锁存控制信号 • 在系统扩展时，用于控制把P0口输出的低8位地址
送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分

第2章 MCS-51单片机的结构和原理

89C51/S51单片机内部结构图
RAM地址寄存器
存储器
P0.0-P0.7 P0驱动器
P2.0-P2.7 I/O接口
P2驱动器
128B RAM
P0锁存器
P2锁存器
4KBROM
程序地址寄存器
B寄存器运算器
暂存器1
暂存器2
ACC
SP 缓冲器
ALU
PC增1 中断、串行口和定时器 PSW PC
DPTR
DSP芯片的诞生及发展对近20年来通信、计算机、控制
等领域的技术发展起到十分重要的作用。
典型的DSP算法
Algorithm Finite Impulse Response Filter Equation
y(n)
a
k 0
M
M
k
x( n k )
Infinite Impulse Response Filter
8051片内有ROM(程序存储器，只能读)和RAM(数据存储器，可读可写)两类，它们有各自独立的存储地址空间，与一般微机
的存储器配臵方式不同。
8051有四个8位并行接口，即P0-P3．它们都是双向端口，每个端口各有8条I／O线，均可输入／输出。P0-P3口四个锁存器同 RAM统一编址，可以把I／O口当作一般特殊功能寄存器来寻址
冯· 诺曼（Van Neuman）结构
控制命令程序存储器地址线
CPU
数据存储器
数据线
哈佛结构控制命令地址线程序总线程序存储器
CPU
控制命令地址线数据总线
数据存储器
8051／8751／8031芯片的外部引脚和指令系统完全兼容，其内部结构除ROM／EPROM不同外，其余完全相同。

mcs-51单片机原理

mcs-51单片机原理
MCS-51单片机原理概述
MCS-51单片机是一种经典的8位单片机，由Intel公司于20
世纪80年代开发。

它采用CISC（复杂指令集计算机）架构，内置了大量的功能模块，如中央处理器、内存、输入输出接口等。

MCS-51单片机广泛应用于嵌入式系统中，可用于控制、
监测、通信等各种应用场景。

MCS-51单片机的核心是8051系列的中央处理器，它是一个8
位的寄存器-累加器结构，具有128字节的内部RAM和4KB
的内部ROM。

8051中央处理器支持多种指令集，包括数据传
输指令、逻辑运算指令、算术指令等，使得程序编写更加灵活和高效。

除了中央处理器，MCS-51单片机还包括一些重要的外设模块。

其中，I/O口模块用于与外部设备进行数据交互，可以输入、
输出数字信号。

定时器模块通过产生定时信号来进行时间控制。

串行通信接口模块可用于与其他设备进行串行通信，如UART （通用异步收发器）。

此外，MCS-51单片机还可以连接外部
存储器，使得处理器的存储容量得到扩展。

MCS-51单片机的工作原理是根据程序存储在ROM中的指令
依次执行。

程序的执行过程由基于中央处理器的控制器和各个外设模块共同完成。

控制器从ROM中获取指令，将其解码为
相应的动作，并通过总线系统与各个外设模块进行数据传输。

通过不断执行指令，单片机可以实现各种功能。

总之，MCS-51单片机是一种高度集成的8位单片机，具有强
大的功能和灵活性。

它通过中央处理器和外设模块的协同工作，实现了各种嵌入式系统的控制和通信功能。

第1章MCS-51单片机结构及基本工作原理

若按权展开为：
（123.456）10=123.546D =1×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-2+6×10-3
（2）二进制（Binary）
二进制的基数r=2，符号集为{0，1}，其权为：…，22，21，20， 2-1，2-2，…，例如：二进制数（1101.011）2按权展开为：（1101.011）2=1101.011B
整八进制
00O 01O 02O 03O 04O 05O 06O 07O 10O 11O 12O 13O 14O 15O 16O 17O
二进制数
“四位合一位” “一位分四位”
十六进制数
图1-2 不同数制之间的相互转换
（1）二进制数和十进制数间的转换
1）二进制数转换成十进制数二进制数转换成十进制数只要把要转换的数按权展开后相加即可。
例如： 11010.01B = 1×24+1×23+0×22+1×21+0×20+0×2-1+1×2-2 = 26.25D
1.1.1 单片机及其发展概况
1、单片机的发展
单片机的全称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer），它是将组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、基本出入/出接口（I/O接口）、定时器/计数器以及串行通信接口等部件有机地结合在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机，因此单片机又可以成为微处理器（Microcontroller
十进制是人类最常用的数的制式，其基数r=10，逢十进位，
符号集为{0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，0}，其权为：…，

MCS-51单片机的基本结构与工作原理

(T0)P34 _(_T_1_)P35 (W__R__)P36 (RD)P37 XTAL2 XTAL1
VSS
(a) 引脚排列
VCC
XTAL
P00(AD0)
P01(AD1) P02(AD2) P03(AD3) P04(AD4) P05(AD5) P06(AD6) P__0_7(AD7) EA /V_P_P____
D1H F1
D0H P
精选ppt
19
运算器
D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
F1
P
• CY(PSW. 7)：进位标志，在进行加或减运算时，如果操作结果最高位有进位或借时，CY由硬件置“1”，否则清 “0”。
• AC(PSW.6)：辅助进位标志（又称半进位），在进行加或减运算时，低四位数向高四位产生的进位或借位，将由
精选ppt
28
MCS-51单片机的引脚
精选ppt
29
MCS-51单片机的引脚
精选ppt
30
MCS-51单片机的引脚
精选ppt
31
第二章 MCS-51单片机的基本结构与工作原理
2.1 MCS-51单片机的总体结构 2.2 MCS-51单片机的CPU及其特点 2.3 MCS-51单片机的封装与引脚功能 2.4 MCS-51单片机的存储空间 2.5 MCS-51单片机辅助电路及CPU时序 2.6 MCS-51单片机主要硬件资源
• MCS-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：