单片机1-----CS-51系列单片机的结构和时序

引脚分配
2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能 MCS-51单片机的引脚与功能
（5）部分引脚的第二功能(复用，同一个引脚被双重 定义)
端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 第二功能 串行输入 串行输出 外部中断0，输入 外部中断1，输入 定时器0外部计数信号输入 定时器1外部计数信号输入 外部数据存储器写选通信号,输出 外部数据存储器读选通信号,输出
EA （31）——内外程序存储器选 择控制 （External Access Enable） EA＝0，CPU对程序存储器的操作仅 限于单片机外部程序存储器。 ＝1， CPU对程序存储器的操作从 EA 单片机内部程序存储器开始，并可延 伸到单片机的外部程序存储器。 RESET（9）—— 复位信号。 RESET 持续2个机器周期以上的高电平，单片 机复位。
8051是8位单片机、有16条地址总线。 是 位单片机 位单片机、 条地址总线。 条地址总线
一、中央处理器（CPU） 中央处理器（CPU）
运算器 包括算术逻辑运算部件ALU 单元、 暂存器1 暂存器2 ALU单元 包括算术逻辑运算部件 ALU 单元 、 暂存器 1 、 暂存器 2 、 累加器ACC 寄存器B BCD码调整电路 ACC、 码调整电路。 累加器ACC、寄存器B和BCD码调整电路。 主要功能：算术运算、 和减1运算、逻辑操作、数据传送、 主要功能：算术运算、加1和减1运算、逻辑操作、数据传送、 十进制调整 。 布尔处理器 它以PSW 中的进位标志位C 为其累加器， 专门用于处理 它以 PSW中的进位标志位 C 为其累加器 ， PSW 中的进位标志位 位操作，有相应的位寻址RAM I/O空间 RAM和 空间。 位操作，有相应的位寻址RAM和I/O空间。 控制器 包括程序计数器PC 数据指针DPTR 堆栈指针SP PC、 DPTR、 SP、 包括程序计数器PC、数据指针DPTR、堆栈指针SP、程序 状态字、指令寄存器IR 指令译码器ID 振荡器、 IR、 ID、 状态字、指令寄存器IR、指令译码器ID、振荡器、定时电路 和复位电路等。 和复位电路等。 主要功能：控制各部分的协调工作； 主要功能：控制各部分的协调工作；协调单片机和外围芯片 的工作。 的工作。
（2） 微处理器结构 由单片机的内部结构可知， 由单片机的内部结构可知，MCS-51单片机主 单片机主 要由以下几部分组成： 要由以下几部分组成： 中央处理器（ 中央处理器（CPU） ） 振荡电路 程序存储器(2764)和数据存储器 和数据存储器(6264) 程序存储器 和数据存储器 定时器/计数器 计数器(8253) 定时器 计数器 I/O口(8255) 口 串行口(8251A) 串行口 中断系统(8259A) 中断系统
PSW（程序状态字， PSW（程序状态字，8位）：存放指令执行后的有关状态。 ）：存放指令执行后的有关状态。 存放指令执行后的有关状态
位序 D7 D6 AC D5 F0 D4 RS1 D3 RS0 D2 OV D1 / D0 P
位标志 CY
CY（ CY（C）：进位和借位标志，当指令执行中有进位和借位 进位和借位标志， 产生时，CY为 反之为0 产生时，CY为1，反之为0。 AC：辅助进位、借位标志（ AC：辅助进位、借位标志（低半字节对高半字节的进位和 借位），有进位和借位产生时，AC为 ），有进位和借位产生时 反之为0 借位），有进位和借位产生时，AC为1，反之为0。 F0:用户标志位，由用户自定义。 F0:用户标志位，由用户自定义。 RS1和RS0：工作寄存器组选择标志位。 RS1和RS0：工作寄存器组选择标志位。 OV：溢出标志位。 OV：溢出标志位。 奇偶校验位， 的个数为偶数时P=0 反之为1 P=0， P：奇偶校验位，当A中1的个数为偶数时P=0，反之为1。
微型计算机（ 微型计算机（8086）系统 ）
RAM 6264 ROM2764
中断控制器8259 AD DA 定时计数器8253
输入输出扩展8255 串行口8251
MCS-51系列单片机的组成 2.1.1 MCS-51系列单片机的组成
T0 T1
时钟电路
ROM
RAM
定时计数器
CPU
并行接口 串行接口 中断系统
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
64K
1 2 3 4 5 6 7 RAM 8 6264 9 10 11 12 13 14
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
P0 P1 P2 P3
TXD RXD
INT0 INT1
结构框图
• 并行 口：4个 并行I/O口 个 • 8位的 中央处理器、 位的I/O口 位的 口P0、 CPU：8位。 P1、P2、P3。 、 ： 位， 、 • 内部ROM： 内部 ： 运算和控制 • 串行口：一个全 串行口： 4KB掩膜 掩膜ROM， 掩膜 功能 • 中断控制系统： 中断控制系统 ， 双工串行口。 双工串行口。 ： • 时钟电路：可 、 时钟电路： 外 用于存放程序、 用于存放程序 5个中断源（ 个中断源（ 个中断源 产生时钟脉冲 原始数据和表 部中断2个 共 • 部中断2个，定 内部RAM： 内部 计数器： ： • 序列，允许晶 定时/计数器 定时 计数器： 序列， 格。 RAM单 计数中断2 时/计数中断 计数中断 256个 个 单 两个16位的定 两个 振频率6MHZ和 振频率 位的定 和 个，串行中断 元/计数器，实 ，串行中断1 用户使用 计数器， 时 计数器 12MHZ 个） 个单元， 个单元， 前128个单元 现定时或计数 用于存放可读 功能。 功能。 写数据， 写数据，后 128个单元被 个单元被 专用寄存器占 用。
4K
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
片内 ROM 8751
8031
8051 89C51
片内 RAM
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 22 21
1 2 3 4 5 6 7 RAM 8 6264 9 10 11 12 13 14
P1 P0
P3 P2
引脚分配
2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能 MCS-51单片机的引脚与功能
（4）控制信号线 ALE（30）——地址锁存控制信号 （Address Latch Enable）， ALE用于 将地址总线的低八位锁存。该信号频 率为晶振频率 的1/6，可作为外部定 时或时钟使用。
2764
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
二、特殊功能寄存器SFR（80H-0FFH） 特殊功能寄存器SFR（80H-0FFH） SFR
MCS-51单片机中， 21个具有特殊功能的寄存器， MCS-51单片机中，有21个具有特殊功能的寄存器，它 单片机中 个具有特殊功能的寄存器 主要是用来存放单片机的相应功能部件的控制命令、 主要是用来存放单片机的相应功能部件的控制命令、状态 或数据。其中常用的有以下几个： 或数据。其中常用的有以下几个： ACC（累加器， ）：特殊用途的寄存器 特殊用途的寄存器， ACC（累加器，8位）：特殊用途的寄存器，专门存放操 作数或运算结果。 作数或运算结果。 例如： A，30H; 30H单元的数据传送给A 单元的数据传送给 例如： MOV A，30H;把30H单元的数据传送给A A， 30H的数据和 的内容相加， 的数据和A ADD A，30H;30H的数据和A的内容相加，并保存在 A中 ）：专门为乘除法而设置的寄存器 专门为乘除法而设置的寄存器。 B（8位）：专门为乘除法而设置的寄存器。 又如： A， ;A和 相乘，结果的高低字节分别放入 放入A 又如： MUL A，B ;A和 B相乘，结果的高低字节分别放入A和B中 A， ;(A)/(B)，商存A 余数存B DIV A，B ;(A)/(B)，商存A，余数存B
PSEN（29）——外部程序存储器读选
通信号（ Program Store Enable） 该信号为低电平时，CPU从外部程序 该信号为低电平时，CPU从外部程序 存储器单元读取指令。 存储器单元读取指令。
引脚分配
2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能 MCS-51单片机的引脚与功能
（4）控制信号线（续）
2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能 MCS-51单片机的引脚与功能
引脚分配
逻辑符号
2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能 MCS-51单片机的引脚与功能
（1）电源线 ＋5V供电 VCC （40）——＋5V GND （20）—— 地 （2）晶体振荡器信号输入输出 XTAL1（18）——晶体振荡器信号输入 XTAL1（19）——晶体振荡器信号输出 （3）输入/输出线 P0.0~P0.7 P0口 P1.0~P1.7 P1口 P2.0~P2.7 P2口 P3.0~P3.7 P3口
MCS-51系列单 MCS-51系列单 片机的结构
参考书：单片机原理与接口（ 参考书：单片机原理与接口（MSC-51）
单片机的定义
单片机是将计算机的中央处理器（CPU）、 单片机是将计算机的中央处理器（CPU）、 RAM、ROM、多种I/O接口、定时/计数器、 I/O接口 RAM、ROM、多种I/O接口、定时/计数器、中断 控制器等集成在一块芯片 因此称为单片微型 集成在一块芯片， 控制器等集成在一块芯片，因此称为单片微型 Microcomputer）。单片 计算机（Single Chip Microcomputer）。单片 计算机（ ）。 机是针对控制和检测应用而设计的， 机是针对控制和检测应用而设计的，因此也称 微控制器（ Unit， 为微控制器（MicroComputer Unit，MCU ）， 另外， 另外，由于它可以很容易地嵌入到各种仪器和 现场设备中，因此也称为嵌入式微控制器 嵌入式微控制器。 现场设备中，因此也称为嵌入式微控制器。 特点：集成度高、功能强； 特点：集成度高、功能强；具有较高的性价 钱比、抗干扰能力强。 钱比、抗干扰能力强。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
SP（堆栈指针， SP（堆栈指针，8位）：专门存放堆栈的栈顶位 ）：专门存放堆栈的栈顶位 遵循“先进后出”的原则。 置。遵循“先进后出”的原则。 DPTR(数据地址指针，16位）:存放程序存储器的地 DPTR(数据地址指针，16位 址或外部数据存储器的地址。可分DPH DPL两个独 外部数据存储器的地址 DPH和 址或外部数据存储器的地址。可分DPH和DPL两个独 位寄存器使用。 立8位寄存器使用。 PC（程序地址寄存器，16位）：用来存放下一条将 PC（程序地址寄存器，16位）：用来存放下一条将 要执行指令的代码， CPU自动管理 自动管理， 要执行指令的代码，又CPU自动管理，执行指令后 自动加1 其位数决定了单片机的寻址能力。 自动加1，其位数决定了单片机的寻址能力。 访问范围：0000-0FFFFH。 访问范围：0000-0FFFFH。
2.1.3 MCS-51单片机的存储器 单片机的存储器
MCS-51系列的单片机有 个独立的存储空间： 系列的单片机有5个独立的存储空间 系列的单片机有 个独立的存储空间： 片内/片外程序存储器64K（0000-0FFFFH）； 片内/片外程序存储器64K（0000-0FFFFH）； 64K 128B的片内数据存储器 00-7FH）； 的片内数据存储器（ 128B的片内数据存储器（00-7FH）； 128B特殊功能寄存器SFR(片内 特殊功能寄存器SFR(片内) 80-0FFH）； 128B特殊功能寄存器SFR(片内)（80-0FFH）； 位寻址区（20H-2FH）； 位寻址区（20H-2FH）； 片外数据存储器64K 0000-0FFFFH）。 64K（ 片外数据存储器64K（0000-0FFFFH）。