单片机的概念 8051系列单片机的内部配置 二进制、十进制和十六进制数的转换
8051单片机的基本组成
4. CPU标志寄存器
PSW CY AC F0 RS1 RS0 OV — P
CY：进位标志，有进位或借位时 为1，否则为0
AC：辅助进位标志，当D3向D4有
进位或借位时为1，否则为0
11
第3组
F0：用户标志
10
第2组
01
第1组
RS1、RS0：工作寄存器组选择 0 0 第 0 组
二.特殊功能寄存器（高128个单元）
MCS-51内部安排有21个特殊功能寄存器各特 殊功能寄存器的符号及地址（见 P22 表2-6 ）。 分别组成以下各个功能模块：
CPU：ACC、B、PSW、SP、DPTR（由两 个8位寄存器DPL、DPH组成）(见P11图2-3)
并行口：P0、P1、P2、P3
中断系统：IE、IP
RAM位寻址区位地址表(P11)
单元地址
2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H
MSB
7FH 77H 6FH 67H 5FH 57H 4FH 47H 3FH 37H 2FH 27H 1FH 17H 0FH 07H
1-3 MCS-51系列单片机的内部资源 8051单片机的基本组成
时钟电路
CPU
T0 T1
ROM
RAM
定时计数器
控 制 电 路
并行接口 串行接口
中断系统
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
结构框图
docin/sundae_meng
•
•
并8中位行央的I/处OI/O口理口：P器40个、
... ...
8 0 5 1 单 片 机 的 组 成
8051单片机的组成
"8051" 是一种单片机（Microcontroller）的型号，常用于嵌入式系统和微控制器应用。
下面是8051单片机的基本组成部分：
中央处理器 （CPU）：8051单片机包含一个8位的中央处理器，执行存储在程序存储器中的指令。
存储器：包括程序存储器 （存放程序代码）和数据存储器（存放变量和中间数据）。
程序存储器 （ROM）： 存放程序代码，是只读的，通常包含固定的程序。
数据存储器 （RAM）：存放变量和中间数据，是读写的。
输入/输出端口 （I/O Ports）：8051单片机通常具有多个数字输入/输出端口，用于与外部设备进行通信。
计时/计数器： 8051单片机内置了至少一个计时/计数器，用于执行定时操作和计数操作。
串行通信控制器：支持串行通信协议，如UART （Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），用于与其他设备进行串行通信。
中断系统： 8051具有中断系统，允许在特定条件下跳转执行中断服务程序。
时钟电路： 提供单片机需要的时钟脉冲。
控制寄存器： 用于配置和控制单片机的各个功能。
这些组成部分一起工作，使得8051单片机能够执行特定任务。
请注意，不同制造商可能会在8051的基础上进行一些变体，添加额外的功能或模块。
8051单片机的内部结构
8051单片机的内部结构
1.寄存器组：
8051单片机有4个8位的通用寄存器A、B、R0、R1，以及一个16位的程序计数器PC、一个8位的累加器ACC和一个8位的数据指针DPTR。
通用寄存器用于存储临时数据，程序计数器用于存储当前指令的地址，累加器用于存储算术和逻辑运算的结果，数据指针用于存储数据的地址。
2.ALU（算术逻辑单元）：
3.内存：
4.I/O端口：
5.时钟和定时器/计数器：
6.中断系统：
7.控制单元：
控制单元是8051单片机的核心，负责控制指令的执行、数据的传输和操作的协调。
它包括指令译码部分、程序状态字寄存器PSW、指令寄存器IR等。
指令译码部分解释并执行指令，程序状态字寄存器包含标志位和状态信息，指令寄存器用于存储当前执行的指令。
8.外部中断：
总结：
8051单片机的内部结构包括寄存器组、ALU、内存、I/O端口、时钟和定时器/计数器、中断系统、控制单元和外部中断等。
它具有强大的计算能力和丰富的外设，适合用于各种嵌入式系统开发。
通过充分理解
8051单片机的内部结构，可以更好地利用其特性，设计和开发高效、稳定的嵌入式系统。
51单片机 原理
51单片机原理
51单片机，又称作8051单片机，是一种微控制器，广泛应用
于嵌入式系统中。
它是由英特尔公司在1980年推出的，并成
为了应用最广泛的单片机架构之一。
51单片机采用哈佛架构，具有8位数据总线和16位地址总线。
它内部集成了CPU、RAM、ROM、I/O口等组成部分。
在工
作时，通过外部时钟源供给给单片机提供时钟信号。
CPU是51单片机的核心部件，用于执行程序指令。
51单片机
的指令集支持多种操作，包括算术、逻辑、移位、跳转等。
数据的存储和处理则在RAM中进行，程序的存储则在ROM中。
RAM是51单片机的临时存储器，用于存储程序中的变量和计算结果。
ROM则是只读存储器，用于存储程序指令。
在单片
机启动时，ROM中的程序会被加载到RAM中，并由CPU执行。
I/O口是51单片机与外部设备进行交互的接口。
它可以被配置为输入或输出，用于连接各种传感器、执行器、显示器等外围设备。
通过I/O口，51单片机可以与外部世界进行数据交换和控制。
为了编程和调试51单片机，我们通常使用专用软件和编程器。
这些工具可以将用户编写的程序烧录到51单片机的ROM中，并通过与单片机的通信接口进行通信。
总的来说，51单片机是一种功能强大且应用广泛的微控制器。
它可以用于控制各种嵌入式系统，如家用电器、车辆电子、工业自动化等领域，为我们的生活和工作提供了便利。
8051单片机CPU的内部组成及功能介绍
8051单片机CPU的内部组成及功能介绍一、运算器运算器以完成二进制的算术/逻辑运算部件ALU为核心，再加上暂存器TMP、累加器ACC、寄存器B、程序状态标志寄存器PSW及布尔处理器。
累加器ACC是一个八位寄存器，它是CPU中工作最频繁的寄存器。
在进行算术、逻辑运算时，累加器ACC往往在运算前暂存一个操作数（如被加数），而运算后又保存其结果（如代数和）。
寄存器B主要用于乘法和除法操作。
标志寄存器PSW也是一个八位寄存器，用来存放运算结果的一些特征，如有无进位、借位等。
其每位的具体含意如下所示。
PSW CY AC FO RS1 RS0 OV －P对用户来讲，最关心的是以下四位。
1？进位标志CY（PSW？7）。
它表示了运算是否有进位（或借位）。
如果操作结果在最高位有进位（加法）或者借位（减法），则该位为1，否则为0。
2？辅助进位标志AC。
又称半进位标志，它反映了两个八位数运算低四位是否有半进位，即低四位相加（或减）有否进位（或借位），如有则AC为1状态，否则为0。
3？溢出标志位OV。
MCS－51反映带符号数的运算结果是否有溢出，有溢出时，此位为1，否则为0。
4？奇偶标志P。
反映累加器ACC内容的奇偶性，如果ACC中的运算结果有偶数个1（如11001100B，其中有4个1），则P为0，否则，P=1。
PSW的其它位，将在以后再介绍。
由于PSW存放程序执行中的状态，故又叫程序状态字？运算器中还有一个按位（bit）进行逻辑运算的逻辑处理机（又称布尔处理机）。
其功能在介绍位指令时再说明。
二、控制器控制器是CPU的神经中枢，它包括定时控制逻辑电路、指令寄存器、译码器、地址指针DPTR及程序计数器PC、堆栈指针SP等。
这里程序计数器PC是由16位寄存器构成的计数器。
要单片机执行一个程序，就必须把该程序按顺序预先装入存储器ROM的某个区域。
单片机动作时应按顺序一条条取出指令来加以执行。
因此，必须有一个电路能找出指令所。
80C51单片机的硬件结构
作的执行部件。由加法器和其他逻辑电路（移位电
路和判断电路等）组成。完成算术加、减、乘、除
和逻辑“与”、“或”、“异或”等运算以及循环
移位操作、位操作等功能。
（3） 程序状态字寄存器PSW：是8位寄存器， 用来存放运算结果的一些特征。 （4） B寄存器：在进行乘法、除法运算时作 为ALU的输入之一，与ACC配合完成运算和并存 放运算结果。 （5） 暂存器：用以暂存进入运算器之前的数 据。
微机控制技术
主讲：
张 勤 工学博士 副教授
教材：单片机基础，航空航天大学出版
第2章 80C51单片机的硬件结构
2.1 单片机的概念及系列
2.2 80C51单片机内部结构 2.3 80C51系列单片机外引脚功能
2.4 80C51单片机的内部存储器
2.5 80C51单片机的并行I/O口
…
17H 18H 19H … 1FH
…
R7 R0 R1 … R7
工作寄存器3组
20H
21H 22H 23H 24H 25H 26H 27H 位 寻 28H
07H
0FH 17H 1FH 27H 2FH 37H 3FH 47H
06H
0E H 16H 1E H 26H 2E H 36H 3E H 46H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
05H
1．封装：80C51系列单片机常用的两种封装为双 列直插式DIP40，方形封装LCC44
2．80C51系列单片机外部引脚
3．80C51单片机逻辑符号
4．80C51系列单片机外部引脚说明
重要性：引脚表现出单片机的外部特性或硬
件特性，通过引脚连接和组建系统。 共有40个引脚，分为端口线（32条），电源 线（2条）和控制线（6条） 端口：4个并行I/O端口，每个端口有8条端口 线，用于传送数据或地址。每个端口结构各 不相同，因此功能和用途上的差别也较大。
8051单片机的引脚及结构.
中断源：指能产生中断请求信号的源泉。
8051可处理5个中断源（2个外部，3个内部）发出的中断 请求，并可对其进行优先权处理。外部中断的请求信号可以从 P3.2, P3.3（即 INT0 和 INT1 ）引脚上输入，有电平或边沿两种触 发方式；内部中断源有3个，2个定时器/计数器中断源和1个串行 口中断源。
一 般将 只读存 储器 （ ROM）用 做程序 存储 器 。可 寻址 空间 为 64KB，用于存放用户程序、数据和表格等信息。
MCS-51单片机按程序 存储器可分为内部无ROM 型（如8031）和内部有 ROM型（如8051）两种，EA 连接时 引脚有区别。程序存 储器结构如右图所示：
（2）数据存储器
XTAL2 XTAL1
VSS
1
40
2
39
3
38
4 5
8031
37 36
6
35
7 8051 34
8
33
9 10
8751
32 31
11
30
12 89C51 29
13
28
14
27
15
26
16
25
17
24
18
24
19
22
20
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
8051的中断系统主要由中断允许控制器IE和中断优先级控 制器IP等电路组成。
二、MCS-51单片机外部引脚
P1. 0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
8051单片机的内部结构
8051单片机的内部结构首先，8051单片机的核心是一个具有8位数据总线、16位地址总线和14个通用寄存器的8051中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）。
CPU负责执行计算、逻辑和控制指令，并与其他外设进行数据交换。
它包含一个累加器（Accumulator）和一个数据指针（Data Pointer），用于存储数据和指示数据存储区。
除了CPU外，8051单片机内还包含两个片内存储器，分别是程序存储器（Program Memory）和数据存储器（Data Memory）。
程序存储器是用于存储程序指令的地方，通常包括ROM（只读存储器）或闪存。
程序存储器采用分时复用方式，既可以存储程序指令，也可以存储常量数据。
由于8051单片机是哈佛结构，程序存储器和数据存储器是分开的，可以同时进行取指令和读写数据操作。
数据存储器主要用于存储程序运行时需要使用的数据，包括RAM（随机存储器）和片内特殊功能寄存器（Special Function Registers，简称SFR）。
RAM负责存储变量、临时数据和堆栈信息。
SFR包含IO口控制、定时器配置、计数器设置等特殊功能寄存器，通过设置和读取其值，可以对相应的硬件模块进行控制。
除了上述核心部件，8051单片机还包含多个外设，用于完成具体的输入输出任务。
其中，IO口是最常用的外设之一，用于将单片机与外部设备连接起来。
IO口可以进行数字输入输出和模拟输入输出。
每个IO口引脚都具有独立的控制寄存器，通过这些寄存器可以设置引脚的输入输出方向、电平和驱动能力。
IO口的灵活性和可扩展性给了8051单片机很大的应用空间。
此外，8051单片机还包含多个片内计数器和定时器，用于时间测量、时间控制和脉冲宽度调制等任务。
其中，定时器主要用于产生精确的时间延迟，而计数器主要用于计算外部事件的频率和脉冲个数。
最后，8051单片机内还通过中断系统实现了实时响应外部事件的能力。
80C51单片机内部结构和工作原理
80C51存储空间配置图 80C51存储空间配置图
程序存储器（ROM） 2.2.1 程序存储器（ROM）
地址范围：0000H～FFFFH， 64KB。其中: 地址范围：0000H～FFFFH，共64KB。其中: 低段4KB 0000H～ 4KB： 低段4KB：0000H～0FFFH 80C51和87C51在片内 80C31在片外 在片内， 在片外。 80C51和87C51在片内，80C31在片外。 高段60KB 1000H～FFFFH。在片外。 60KB： 高段60KB：1000H～FFFFH。在片外。 读写ROM MOVC指令 控制信号是PSEN EA。 ROM用 指令， PSEN和 读写ROM用MOVC指令，控制信号是PSEN和EA。
8031 80C31 8032 80C32
8051 80C51
(4K字节)
8751 87C51
(4K字节)
2x164ຫໍສະໝຸດ 8位158052 80C52
(8K字节)
8752 87C52
(8K字节)
256 字节
3x16
4x8位
1
6
1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K) 128 20条引脚DIP封装 条引脚DIP封装） （20条引脚DIP封装） 89C51(4K)/ 89C52(8K) 40条引脚DIP封装 条引脚DIP封装） （40条引脚DIP封装） 128/ 256
§2 - 1
内部结构和引脚功能
2.1.1 内部结构
MCS-51单片机基本特性
8 位的 CPU， 片内有振荡器和时钟电路,工作频率为 CPU， 片内有振荡器和时钟电路,
89Cxx Cxx为 24MHz MHz） 1～12MHz（Atmel 89Cxx为0～24MHz） 12MHz（ MHz 片内有 128/256字节 RAM 128/256字节 片内有 0K/4K/8K字节 程序存储器ROM K/4K/8 程序存储器ROM 可寻址片外 64K字节 数据存储器RAM 64K 数据存储器RAM 可寻址片外 64K字节 程序存储器ROM 64K 程序存储器ROM 片内 21/26个 特殊功能寄存器（SFR） 21/26个 特殊功能寄存器（SFR） 4个8位 的并行I/O口（PIO） 的并行I/O I/O口 PIO） 1个 全双工串行口（SIO/UART） 全双工串行口（SIO/UART） 2/3个16位 定时器/计数器（TIMER/COUNTER） 16位 定时器/计数器（TIMER/COUNTER） 可处理 5/6个中断源，两级中断优先级 个中断源， 内置1个布尔处理器和1个布尔累加器（Cy） 内置1个布尔处理器和1个布尔累加器（Cy） MCS-51指令集含 111条指令 MCS-51指令集含 111条指令
单片机 第二章 80C51系列单片机内部结构与工作原理
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
③检查单片机芯片的好坏，可用示波器查看ALE端
是否有脉冲信号输出。
④ALE端的负载能力为8个LS型TTL。 ：对EPROM型单片机，如对87C51BH编程时 的编程脉冲输入端。 ⑵、 (29脚)：程序存储允许输出端。片外程
序存储器的读选通信号，低电平有效。
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
3、基本功能单元
功能： 满足单片机测控功能要求的基本计算机外 围电路，用来完善和扩大计算机的功能．
组成： 包括定时/计数器、中断系统、串行通信 接口等。 说明： (1)80C51有两个16位定时/计数器 (T0和T1)。 作用： 可以作为内部定时器或外部脉冲计数器使 用。作内部定时器时，是靠对时钟振荡器的12分频脉
2.1 2.2 2.3
2.4
2.5 2.6
2.7
2.8 2.9
80C51系列单片机简介 80C51单片机内部基本结构及引脚功能 80C51单片机CPU结构 80C51存储器结构 输入/输出（I/O）端口 单片机的工作过程 80C51的低功耗方式 本章小结 练习思考题
第二章
80C51系列单片机内部结构与工作原理
①CPU从外部ROM取指令时，在每个机器周期中两 次有效。但在访问片外RAM时，要少产生两次负脉冲信
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
号。有效时，将外部ROM中的指令读到数据总线上。
②检查单片机系统上电后，CPU能否正常到 EPROM/ROM中读取指令码，可用示波器查看该端有无负 脉冲信号输出。 ③可驱动8个LS型TTL门电路。
⑶、 (31脚)：内部/外部ROM地址选择信号/ 固化编程电压输入端。 ：①为高电平，CPU访问ROM有两种情况： 当PC中的值小于0FFFH时，执行片内ROM指令; 当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外 ROM指令。
8051系列单片机介绍
8051系列单片机介绍
8051系列（单片机）内部结构可以分为（CPU）、存储器、并行口、串行口、（定时器）/计数器和中断逻辑这几部分，如图。
（处理器）
（微处理器）又称CPU，由运算器和（控制器）两大部分组成。
1.算术逻辑单元
它在控制器所发内部控制（信号）的控制下进行各种算术操作和逻辑操作。
MCS-51系列单片机的算术逻辑单元能完成带进位位加法、不带进位位加法、带进位位减法、加1、减1、逻辑与、逻辑或、逻辑异或、循环移位以及数据传送、程序转移等一般操作外，其特点是：在B（寄存器）配合下，能完成乘法与除法操作。
可进行多种内容交换操作。
能作比较判跳转操作。
有很强的位操作功能。
2.累加器
累加器A是最常用的专用寄存器。
进入ALU作算术操作和逻辑操作的操作数很多来自A，操作的结果也常送回A。
有时很多单操作数操作指令都是针对A的，例如指令INC A是执行A中内容自加1的操作，指令CLR A是执行将A内容清零的操作，指令RL A是执行使A各位内容依次循环向左移动一位的操作.
程序状态字
程序状态字PSW是一个8位寄存器，它包含了许多程序状态信息，其各位的含义见图1-2-2
PSW各位的含义如表1-2-1
（RS）1、RS0与工作寄存器组的关系如表1-2-2。
8051单片机的内部结构
8051是MCS—51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。
8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器（RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：·中央处理器：中央处理器(CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作.·数据存储器(RAM)：8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据,所以，用户能使用的的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
·程序存储器（ROM)：8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。
·定时/计数器（ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
·并行输入输出（I/O）口：8051共有4组8位I/O口（P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。
·全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
·中断系统：8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。
·时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容.单片机的结构有两种类型,一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛（Harvard）结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿（P rinceton)结构.INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MC S—96系列单片机则采用普林斯顿结构.下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图。
8051单片机的内部结构
8051单片机的内部结构8051单片机是一种经典的8位单片机，由Intel于1981年首次推出。
它被广泛应用于各种嵌入式系统中，具有高性能、低功耗和强大的通用性。
本文将详细介绍8051单片机的内部结构。
8051单片机的内部结构分为四个部分：中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）系统和总线结构。
1. 中央处理器（CPU）：8051单片机采用哈佛结构的中央处理器，包括一个8位的累加寄存器（Accumulator）和一个16位的程序计数器（Program Counter）。
Accumulator用于存储中间结果和运算数据，程序计数器用于存储下一条要执行的指令地址。
另外，还包括两个全局寄存器（DPTR和PCON），用于存放数据和地址。
中央处理器还包括一个时钟发生器（Clock Generator），用于产生系统时钟。
系统时钟驱动着所有的计时、计数和控制器，确保所有的操作都能按照正确的时间序列进行。
2. 存储器：8051单片机的存储器包含程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
程序存储器用于存储程序代码和常量数据，通常为4KB或8KB的容量。
程序存储器是只读的，它存储了单片机的固件程序，即不可修改的程序。
数据存储器用于存储程序运行过程中需要读写的变量和中间结果。
数据存储器通常有128字节或256字节的容量，可以读写。
3. 输入/输出（I/O）系统：8051单片机的I/O系统包含了多个通用输入/输出端口（GPIO），用于与外部设备进行数据的输入和输出。
GPIO被划分为四个8位的端口：P0、P1、P2和P3。
每个端口的每一位都可以配置为输入或输出，并且可以通过特定的寄存器进行读写操作。
通过编程设置端口的输入输出方向和状态，可以实现与外部设备的数据交互。
4. 总线结构：8051单片机的总线结构包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用于在CPU和存储器之间传输数据。
它是一个8位的双向总线，可以同时传输一个字节的数据。
8051单片机的引脚及结构
P2 P1 P2
P1
P2 P1
P2
P1 P2 P1
P2 P1
P2
P1
P2 P1
P2 P1
P2 P1
P2
(OSC)
振荡周期
时钟周期
MCS-51单片机各种周期的相互关系
1．振荡周期：为单片机提供时钟信号的振荡源 的周期。
2．时钟周期：是振荡源信号经二分频后形成的 时钟脉冲信号。
3．机器周期：通常将完成一个基本操作所需的 时间称为机器周期。
片外RAM： 最大范围：0000H～FFFFH，
64KB；用指令MOVX访问。 片内RAM：
最大范围：00H～FFH， 256B；用指令MOV访问。又分 为两部分：低128B（00～7FH） 为真正的RAM区，高128B （80～FFH）为特殊功能寄存器 （SFR）区。如右图所示。
3．特殊功能寄存器（SFR）
1、复位方式
系统开始运行和重新启动靠复位电路来实现，这种工作 方式为复位方式。
单片机在开机时都需要复位，以便CPU及其他功能部件 都处于一种确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
MCS-51单片机在RST引脚产生两个机器周期（即24个 时钟周期）以上的高电平即可实现复位。
复位电路有两种：上电自动复位和上电/按键手动复位， 如下图所示。
1．HMOS单片机的掉电保护
当VCC突然掉电时，单片机通过中断将必须保护的数据送 入内部RAM，备用电源VPD可以维持内部RAM中的数据不丢失。
2．CHMOS单片机的节电方式
CHMOS 型 单 片 机 是 一 种 低 功 耗 器 件 ， 正 常 工 作 时 电 流 为 11～22mA，空闲状态时为1.7～5mA，掉电方式为5～50A。因 此，CHMOS型单片机特别适用于低功耗应用场合，它的空闲方 式和掉电方式都是由电源控制寄存器PCON中相应的位来控制。
8051单片机组成
２．ＥＰＲＯＭ 的校验方式 ８７Ｃ５１Ｈ ＥＰＲＯＭ 的校验方式 要求它的引脚按表中相应状态连接，如 图２- １８所示。
３．ＥＰＲＯＭ 的保密方式 ８７Ｃ５１Ｈ 的保密方式要求它的引 脚按表２ ５中相应状态连接，它和图２ -１７的唯一差别在于Ｐ２．６应接逻辑 高电平“１”。
４．Ｐ３口 图２- １１是Ｐ３口一位结构图。
Ｐ３口能用作通用Ｉ／Ｏ 口，同时每个引 脚还有第二功能。 （１）作为通用Ｉ／Ｏ 口 （２）用作第二功能 Ｐ３口的负载能力为４个ＬＳＴＴＬ 门电 路。
２.４ 时钟电路与复位电路
2。２４ 时钟电路与复位电路 １． 时钟电路 ８０Ｃ５１型单片机内有一高增益反 相放大器，按图２ １２连接即可构成自 激振荡电路，振荡频率取决于石英晶体 的振荡频率，范围可取１．２～１２Ｍ Ｈｚ，Ｃ０１、Ｃ０２主要起频率微调 和稳定作用，电容值可取５～３０ｐＦ。
下面对部分特殊功能寄存器做一下介绍。 （１）累加器ＡＣＣ 累加器ＡＣＣ 是８０Ｃ５１型单片 机中最常用的寄存器。许多指令的操作 数取自ＡＣＣ，许多运算的结果存放在 ＡＣＣ 中。乘除法指令必须通过ＡＣＣ 进行。累加器ＡＣＣ 的指令助记符为Ａ。
（２）寄存器Ｂ 在ＭＣＳ-５１型单片机乘除法指令中 要用到寄存器Ｂ。除此外，Ｂ可作为一 般寄存器用。 （３）程序状态字寄存器ＰＳＷ ＰＳＷ 也称为标志寄存器，存放各有 关标志。其结构和定义如表２- ３所示。
引脚定义及功能
４０个引脚大 致可分为４类： 电源、时钟、 控制和Ｉ／Ｏ 引脚。其逻辑 图如图２- ４ 所示。
１． 电源 ① ＶＣＣ 芯片电源，接＋５Ｖ； ② ＶＳＳ 接地端。 ２． 时钟 ＸＴＡＬ１、ＸＴＡＬ２ 晶体振荡电 路反相输入端和输出端。使用内部振荡 电路时，外接石英晶体；外部振荡脉冲 输入时ＸＴＡＬ１接外部时钟振荡脉冲， ＸＴＡＬ２悬空不用。
8051单片机的内部结构
8051单片机的内部结构8051单片机是一种经典的嵌入式微控制器，被广泛应用于各种电子设备中。
它的内部结构非常精巧，由多个功能模块组成，每个模块都有独特的作用和功能。
首先，我们来看一下8051单片机的整体结构。
它由中央处理器单元（CPU）、存储器单元、输入输出（I/O）端口、定时器/计数器和串行通信接口等部分组成。
中央处理器单元是8051单片机的核心部分，负责执行指令、进行运算和控制整个系统的操作。
它包括一个8位的累加寄存器（ACC）、一个8位的程序计数器（PC）和一个8位的数据指针寄存器（DPTR）。
累加寄存器用于存储运算结果，程序计数器用于存储当前执行的指令地址，数据指针寄存器用于存储数据的地址。
存储器单元包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储8051单片机的程序代码，数据存储器用于存储变量和数据。
8051单片机的程序存储器可以存储的程序代码有限，通常为4KB或8KB。
输入输出端口是8051单片机与外部设备进行数据交换的接口。
它包括4个8位的通用输入输出端口（P0、P1、P2和P3），它们可以通过寄存器的方式进行读写操作。
其中P0端口和P2端口还具有扩展功能，可以用来连接额外的外设。
定时器/计数器是8051单片机中非常重要的一个模块，用于生成精确的时间延迟和测量外部事件的时间。
8051单片机通常配备有两个定时器/计数器（Timer 0和Timer 1）。
它们可以设置为定时器模式或计数器模式，通过定时器中断可以实现各种时间相关的功能。
串行通信接口是8051单片机与外部设备进行串行通信的接口，通常用于与计算机或其他外设进行数据交换。
8051单片机通常配备有一个串行通信接口（UART）或两个串行通信接口（UART0和UART1），可以通过设置波特率、数据位数和停止位数等参数来配置通信方式。
除了上述核心模块外，8051单片机还包括中断系统、时钟和复位电路。
中断系统用于处理外部中断事件，可以提高系统的实时性和可靠性。
8051单片机内部包含哪些主要逻辑部件
.1.8051单片机内部包含哪些主要逻辑部件？各自的功能是什么？答：8051单片机内部包含：1、中央处理器CPU：它是单片机内部的核心部件，决定了单片机的主要功能特性，由运算器和控制器两大部分组成2、存储器：8051单片机在系统结构上采用了哈佛型，将程序和数据分别存放在两个存储器内，一个称为程序存储器，另一个为数据存储器在物理结构上分程序存储器和数据存储器，有四个物理上相互独立的存储空间，即片内ROM和片外ROM,片内RAM和片外RAM3、定时器/计数器(T/C)：8051单片机内有两个16位的定时器/计数器，每个T/C既可以设置成计数方式，也可以设置成定时方式，并以其定时计数结果对计算机进行控制4、并行I/O口：8051有四个8位并行I/O接口(P0~P3),以实现数据的并行输入输出5、串行口：8051单片机有一个全双工的串行口，可实现单片机和单片机或其他设备间的串行通信6、中断控制系统：8051共有5个中断源，非为高级和低级两个级别它可以接收外部中断申请、定时器/计数器申请和串行口申请，常用于实时控制、故障自动处理、计算机与外设间传送数据及人机对话等8051单片机的存储器分哪几个空间？通过什么信号来区别不同空间的寻址？8051单片机的存储器分哪几个空间?通过什么信号来区别不同空间的寻址?答：有四个物理上相互独立的存储空间：片内ROM地址为0000H-0FFFH此时/EA=1；片外ROM地址为0000H-0FFFFH此时/EA=0片内数据存储器地址为00H-0FFH；片外数据存储器地址为0000H-0FFFFH；区分片内片外数据存储器通过指令MOV与MOVX变址寻址和相对寻址中偏移量的异同点编程实现BCD码减法，求7954H-4157H=3797H。
编程实现30H开始的20个单元数据传送到外部3000H。
中断允许寄存器IE各位的定义是什么？请写出允许定时器/计数器T/C1溢出中断的指令。
'.。
8051系列单片机的简介
8051系列单片机的简介8051系列单片机（Microcontroller）是一种广泛应用于嵌入式系统中的芯片。
它集成了中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备和定时器等多种功能，是一种相对独立的微型计算机。
1. 8051系列单片机的历史8051系列单片机最早于1981年由英特尔公司推出，当时的型号是8031。
之后，随着技术的发展，出现了更多的变种型号，如8051、8052、89C51等。
这些单片机具有高度的稳定性、可靠性和灵活性，成为嵌入式系统设计中的首选。
2. 8051系列单片机的特点2.1 强大的计算能力8051系列单片机采用8位中央处理器（CPU），具有快速的时钟频率和高效的指令执行能力。
它可以完成各种常用算术运算和逻辑运算，支持多种数据类型。
2.2 丰富的外设接口8051系列单片机拥有多个通用输入输出口（GPIO），可以与外部设备进行数据交互。
同时，它还集成了串口、并口、定时器/计数器、模拟转换器等常用外设接口，方便实现各种应用需求。
2.3 灵活的编程方式8051系列单片机支持多种编程语言，如C语言、汇编语言等，开发者可以根据实际需求选择最合适的编程方式。
同时，它还提供了丰富的开发工具和调试接口，方便开发者进行软件开发和调试。
2.4 低功耗设计8051系列单片机采用低功耗设计，在系统运行过程中能够有效控制功耗消耗。
这对于一些对电池续航时间要求很高的嵌入式应用来说尤为重要。
3. 8051系列单片机的应用领域8051系列单片机在各个领域都有广泛的应用，如工业自动化、汽车电子、家用电器、医疗设备等。
它们可以用于控制系统、数据采集与处理、信号处理、时序控制等各种任务。
3.1 工业自动化8051系列单片机能够控制各种工业设备，如机械臂、传感器、PLC 等，在工业自动化领域发挥着重要作用。
它们能够实现自动控制和监测，提高生产效率和质量。
3.2 汽车电子在汽车电子领域，8051系列单片机可以实现车身电子控制、发动机管理系统、仪表盘控制、安全气囊等功能。
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这两大系列单片机的主要硬件特性见表1-1。
2．8051系列单片机
8051系列中的所有单片机，不论其内部资源配置是扩展还是删 减，其内核的结构都是保持8051的内核结构。它们都具有以下特点。
（1）普遍采用CMOS工艺，通常都能满足CMOS与TTL的兼容。
十六进制数转换为二进制数，只需按表1-2用4位二进制数 表示1位十六进制数。
2．有符号数的表示
数值在计算机中表示形式为机器数，由于计算机只能识别0 和1，因此我们用来表示数值正负的“+”和“-”在计算机中也只 能用“0”和“1”表示。一般在计算机中，对于正数，最高位规 定为“0”；对于负数，最高位规定为“1”。
二进制转换成十进制，可采用展开求和法。即将二进制数 按权展开再相加。
十进制转换成二进制可采用除2取余法。即用2不断地去除 待转换的十进制数，直至商等于0为止，再将所得的各次余数 依次倒序排列。
（2）二进制数和十六进制数之间的相互转换
二进制整数转换为十六进制数，只需将二进制数从右向左 每4位为一组分组，最后一组若不足4位，则在其左边添加0， 以凑成4位，每组按表1-2用1位十六进制数表示。
（2）都和MCS-51系列有相同的指令系统。
（3）所有扩展功能的控制，并行扩展总线和串行总线UART都保持 不变。
（4）系统的管理仍采用SFR模式，而增加的SFR不会和原有的 8051的21个SFR产生地址冲突。
（5）最大限度保持双列直插DIP40封装引脚不变，必须扩展的引脚 一般均在用户侧进行扩展，对单片机系统的内部总线均无影响。
所谓的单片微控制器－即单片机，它的外表通常只是一片 大规模集成电路芯片。但在芯片的内部却集成了中央处理器单 元(CPU)， 各种存储器(RAM、 ROM、 EPROM、 E2PROM 和FlashROM 等)，各种输入/输出接口(定时器/计数器、并行 I/O、串行 I/O 以及 A/D 转换接口等)，等众多的功能部件。因 此，一片芯片就构成了一个基本的微型计算机系统。
在MCS-48系列单片机的基础上，许多半导体公司和计算机公司 争相研制和发展自己的单片机系列。其中，有Motorola公司的 MC68HC05及MC68HC08系列等，ZiLOG公司的Z8系列等，其中最 典型，应用最广泛的还是Intel公司在20世纪80年代初推出了MCS-51 系列单片机，属高档8位单片机，这一代单片机的主要技术特征是为 单片机配置了完美的外部并行总线和串行通信接口，规范了特殊功能 寄存器的控制模式，以及为增强控制功能而强化布尔处理系统和相关 的指令系统，为发展具有良好兼容性的新一代单片机奠定了良好的基 础。
、硬件测试仪、事件触发器（硬件调试手段需要软件配合硬件支
持）。
1.3 单片机的基础知识
1.3.1 概述
1．单片机的概念
单片机，通俗地讲，就是把中央处理器CPU（Central Processing Unit）、存储器（Memory）、定时器/计数器（Timer/Counter）、 I/O（Input/Output）接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一 块集成电路芯片上的微型计算机。中文“单片机”的称呼就是由英文 名称“Single Chip Microcomputer”直接翻译而来的。 。机问世，代表产品是Intel公司的MCS-96 系列，16位单片机比起8位机，数据宽度增加了一倍，实时处理能力 更强，主频更高，集成度达到了12万只晶体管，RAM增加到了232B， ROM则达到了8KB，并且有8个中断源，同时配置了多路的A/D转换 通道、高速的I/O处理单元，适用于更复杂的控制系统。在工业控制 产品、智能仪表、彩色复印机、录像机等应用领域中，16位单片机大 有用武之地。近几年，32位单片机也得到快速发展，如ARM处理器 系列等。
1.1 如何学习单片机
当前的单片机种类很多，但是 51 是最基础的，因此单片机的学 习最好也是从 51 开始，不仅容易上手，而且相当实用。学习单片机 最重要的是练，我所说的学习跟课堂上的单片机学习不同，我以前也 看过一些单片机教材，有些教材讲的是单片机的工作原理和内部结构， 这些东西对于我们暂时并不需要，等以后深入学习的时候在学习好了。 现在要学习的是暂时抛开内部结构原理不谈，如何能用单片机写一些 简单的小程序，是从实用性的角度出发，这种说法称之为先实践后理 论的学习方法。单片机的硬件结构还是需要有一个基本的了解，最起 码要知道各引脚的功能、区别，能自己动手搭一个单片机的最小系统， 然后就可以直接从程序入手，程序最好还是用 C 语言编程，从简单 的跑马灯做起，逐渐深入，陆续可以做一些数码管、液晶等电子元器 件的应用，在深入就可以结合一些具体实例扩展一些中断、串口通讯 等功能。还有一点要声明的是单片机里用到的 C 语言其实很有限， 课堂上学习 C++ 的很大一部分内容在初期单片机编程中都用不到， 因此没必要因为觉的自己的 C 语言基础不是很好而对单片机望而止 步！
人们生活中习惯于十进制数，而计算机只能识别二进制数， 为了将十进制数转变为二进制数，产生了BCD（Binary Coded Decimal Code）码，即用二进制代码表示十进制数。例如手 用计算器就采用BCD编码运算。这种编码的特点是保留十进制 的权，数字则用二进制表示。即仍然是逢十进一，但又是一组 二进制代码。
具体学习单片机时还需要注意以下几点：
1．理论与实践并重 2．合理安排时间持之以恒 3．遇到问题耐心检查 4．经常总结和复习 5．要进行适当投资购买实验器材及书籍资料
1.2 单片机的学习工具
常用的51系列的单片机实验板及伟福仿真器如图1-1、1-2所示。
图1-1 单片机实验板
图1-2 仿 真器
1．伟福V5系列MCS51通用仿真器硬件特点
第1章 单片机入门
本章要点
单片机的概念 8051系列单片机的内部配置 二进制、十进制和十六进制数的转换 计算机中带符号数的表示方法 单片机与嵌入式系统 单片机系统开发方法
本章大纲
• 1.1 如何学习单片机 • 1.2 单片机的学习工具 • 1.3 单片机的基础知识 • 1.4 单片机与嵌入式系统 • 1.5 单片机的基本操作 • 1.6 常用单片机介绍 • 1.7 单片机系统开发方法 • 1.8 实践训练—利用单片机控制 • 思考与练习
单片机具有功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便 等优点，而且其性价比高，很多单片机芯片甚至只需几元钱就能买到， 再加上少量的外围元件，就可以构成一个功能优越的计算机智能控制 系统，因此单片机广泛地应用于各行各业，其主要的应用领域有：
（1）工业自动化控制
（2）智能仪器仪表
（3）智能化家用电器
目前，在微机系统中，世界各国普遍采用美国信息交换标 准码——ASCII码（American Standed Code for Information Interchange），见表1-4，用7位二进制数表示一个字符的 ASCII码值。
1.4 单片机与嵌入式系统
在各种不同类型的嵌入式系统中，以单片微控制器 (Microcontroller)作为系统的主要控制核心所构成的单片嵌入 式系统（国内通常称为单片机系统）占据着非常重要的地位。 单片嵌入式系统的硬件基本构成可分成两大部分：单片微控 制器芯片和外围的接口与控制电路。其中单片微控制器是构 成单片嵌入式系统的核心。 单片微控制器又被称为单片微 型计算机(Single-Chip Microcomputre 或 One-Chip Microcomputre)，或者嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。
2.单片机发展历史
单片机根据数据总线宽度的不同，可以分为4位机、8位机、16位 机、32位机，最早研制成功的单片机是4位机。在1970年微型计算机 研制成功后，随着半导体技术的发展，集成电路的集成度越来越高。 1971年，美国Intel公司便生产出了第一片4位单片机4004，它将微型 计算机的运算部件和逻辑控制部件集成在一起，它的特点是结构简单、 功能单一、控制能力较弱，但价格低廉。1976年Intel公司推出了 MCS-48系列8位单片机，它以体积小、功能全、价格低等特点获得了 广泛的应用，成为单片机发展进程中的一个重要阶段。
有符号数在计算机中有原码、反码和补码三种表示方法。
（1）原码
用最高位表示数的正负，其余各位表示数的绝对值，这种 表示方法称为原码表示法。
（2）反码
正数的反码与原码相同；负数的反码为其原码的符号位不 变，数值部分按位取反。
（3）补码
正数的补码与原码相同；负数的补码为其反码加1，但符号 位不变。
3．十进制数的编码——BCD码
源程序混合调试。
（5）支持软件模拟。 （6）支持项目管理。 （7）支持点屏功能,直接点击屏幕就可以观察变量的值,方便快捷。 （8）功能强大的观察窗口,支持所有的数据类型。树状结构显示，一目
了然。
（9）众多强大软硬件调试手段,包括逻辑分析仪、跟踪器、逻辑笔、波 形发生器、影子存储器、记时器、程序时效分析、 数据时效分析
尽管目前单片机品种繁多，但其中最为典型的仍当属Intel公司的 MCS-51系列单片机，它的功能强大、兼容性强、软硬件资料丰富。 国内也以此系列的单片机应用最为广泛。直到现在，MCS-51系列单 片机仍不失为单片机中的主流机型。在今后相当长的时间内，单片机 应用领域中的8位机主流地位还不会改变。
3.单片机应用
（1）多种仿真技术 （2）通用仿真器 （3）仿真频率极高 （4）程控时钟 （5）计时器 （6）逻辑分析仪 （7）跟踪器 （8）多功能逻辑笔
2．伟福V5系列仿真器软件特点 （1）Wave/Keil 双平台，中/英文可选。 （2）真正的集成调试环境,集成了编缉器、编译器、调试器。 （3）在线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位。 （4）所有类型的单片机集成在一个调试环境下,支持汇编、C、PL/M