MCS 51 单片机结构及原理[讲稿]
单片机原理 第2章 MCS-51单片机体系结构
2.4.2 MCS-51单片机数据存储器
2.4.2 MCS-51单片机数据存储器
1. 工作寄存器区
字节地址为00H~1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每组占用8个 字节，都标记为R0~R7。在某一时刻，CPU只能使用其中的一组工作寄存 器，工作寄存器的选择由程序状态字寄存器PSW中RS1、RS0两位来确定 ，如表2-3所示。
2. 数据总线DB 数据总线宽度为8位（D0~D7），由P0提供。
3. 控制总线CB 控制总线由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、 和ALE组成。
2.3 MCS-51单片机的中央处理器
• 8051系列单片机的中央处理器CPU是单片机 的指挥中心和执行机构，它的作用是产生合适的 时序，读入和分析每条指令代码，根据每条指令 代码的功能要求，指挥并控制单片机的有关部件 和器件，具体执行指定的操作。
2.2.3 并行I/O引脚
3. P2口
P2口，为准双向I/O口，具有内部上拉电阻。一共8位，有P2.0～P2.7共8 条引脚。当8051系列单片机扩展外部存储器及I/O接口芯片时，P2口作为 地址总线（高8位），和P0输出的低8位地址一起构成16位地址，可以寻址 64KB的地址空间。
P2口位结构图如图2-3 （c）所示，它比P1口多了 一个转换控制部分，当P2 与P0配合作为“地址/数据总 线”方式下的高8位数据线 （A8~A15）时，CPU将写 控制信号“1”使MUX切换到 右边，在“地址/数据总线” 方式下，无论P2口剩余多 少地址线，均不能被用于 普通I/O操作。
（2）控制引脚—— 、
第二讲 第2章 MCS-51单片微型计算机结构
S1
S2
S3
读下一个操作 码（丢弃） P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 （a） 单字节，单周期指令 例：MOV A R1
读操作码 读操作码 读第二字节
2
P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 （b） 双字节，单周期指令 例：ADD A dir 读操作码
MCS-51单片机的结构原理
一、计算机的经典组成 计算机的经典结构见 图1.1 所示。这种结 构是由计算机的开 拓者——数学家约 翰· 诺依曼最先提 冯· 出的，所以就称之 为冯· 诺依曼计算机 体系结构，也叫普 林斯顿结构。
图 1.1 计算机经典结构
二、 MCS-51单片机的基本组成
(一) 8051单片机的结构
﹡IP B8H ﹡IE A8H TMOD ﹡TCON TL0 TH0 TL1 TH1 PCON ﹡SCON 寄存器 SBUF
IP.7～IP.0 BFH～B8H 中断优先控制器 IE.7～IE.0 AFH～A8H 中断允许控制器 89H 定时器方式选择 88H TCON.7～TCON.0 8FH～88H 定时控制寄存器 8AH 定时器T0低8位 8CH 定时器T0高8位 8BH 定时器T1低8位 8DH 定时器T1高8位 87H 电源控制及波特率选择 98H SCON.7～SCON.0 9FH～98H 串行口控制 99H 串行口数据缓冲器
F0H E0H D0H B8H B0H A8H A0H 98H 90H 88H 80H
特 殊 功 能 寄 存 器 中 位 寻 址
FFFFH 外部 RAM
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。
【大学课件】MCS-51单片机的结构与原理
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4
（1）运算器
组成：8位算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、8位累加器A（Accumulator）、8位寄存器B、 程序状态字寄存器PSW（Program Status Word）、8 位暂存寄存器TMP1和TMP2等。
功能：完成算术运算和逻辑运算。
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。
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2
内部结构如下：
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3
1. 中央处理器（CPU）
组成：运算器、控制器。8051的CPU包含以下功能部件： （1）8位CPU。 （2）布尔代数处理器，具有位寻址能力。 （3）128B内部RAM数据存储器，21个专用寄存器。 （4）4KB内部掩膜ROM程序存储器。 （5）2个16位可编程定时器/计数器。 （6）32个（4×8位）双向可独立寻址的I/O口。 （7）1个全双工UART（异步串行通信口）。 （8）5个中断源、两级中断优先级的中断控制器。 （9）时钟电路，外接晶振和电容可产生1.2MHz～12 MHz的时钟频率。 （10）外部程序/数据存储器寻址空间均为64KB。 （11）111条指令，大部分为单字节指令。 （12）单一+5V电源供电，双列直插40引脚DIP封装。
MCS-51系列单片机都是以Intel公司最早的典型产品8051为 核心，增加了一定的功能部件后构成的，本章以8051为主介 绍MCS-51系列单片机 。
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<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>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.<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>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<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>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
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7FH 30H
2FH
7F
7E
7D
7C
7B
7A
79
78
2EH
77
76
75
74
73
72
71
70
2DH
6F
6E
6D
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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
第1章 MCS-51单片机结构
第1章 MCS-51单片机结构
1.2.2
外部数据存储器
用于存放随机读写的数据。 外部I/O口地址影像区。 MCS-51单片机的外部数据存储器和外部I/O口实行统一编址 ， 并使用相同的RD WR作选通控制信号，均使用 MOVX 指令访 问。 MCS-51 单片机最多可扩展64KB外部数据存储器
1.2.3 内部数据储存器
MCS-51仅能实现两个8位二进 制数的算术逻辑运算！
第1章 MCS-51单片机结构
2. 控制器
（1）组成： 定时与控制部件，复位电路，程序计数器 （PC），指令寄存器、指令译码器，数据指针 （DPTR）,堆栈指针（SP）等 （2）作用：产生计算机所需的时序，控制程序自动执行。
外RAM, EPROM, 外I/O CPU
第1章 MCS-51单片机结构
程序存储器中的几个特殊地址的使用：
地址
0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
用途
复位操作后的程序入口 外部中断0服务程序入口 定时器0中断服务程序入口 外部中断1服务程序入口 定时器1中断服务程序入口 串行口中断服务程序入口
串行口中断入口 T1中断入口 T0中断入口 中断入口 INT1
在8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地 址空间的4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序储 存器），而在8031片内，则无内部程序储存器， 必须外部扩展EPROM。MCS-51单片机中64KB内、外 程序储存器的地址是统一编排的。
第1章 MCS-51单片机结构
8031单片机无内部程序存储器，地址从0000H～ EA 应始终接地， FFFFH都是外部程序存储空间。 对于内部有ROM的单片机（51、52系列） ， EA 引脚接高电平，使程序从内部ROM开始执行。当PC 值超出内部ROM的容量时，会自动转向外部程序存 储器空间。外部程序存储器地址空间为1000H～ FFFFH。 访问程序存储器使用MOVC指令。 单片机执行程序时由PC 指示地址, 复位时PC内 容为0000H, 由此, 程序必须从0号单元开始存放.
第二章.MCS-51单片机结构和原理
* 由于T1的作用，不需外接上拉电阻。
②输入数据
类似于读引线
控制：C=0，MUX下通，与门4输出为0。T1截止，预臵Q=1， T2截止。 P0.X→三态门2→内总线
二、P1口
通用8位准双向端口。 ⑴ 输出：Q→FET（反相）→P1.X
* 有内部上拉电阻，不必外接。
⑵ 输入： 读引线：预臵Q=1，FET截止，P1.X→下三态门→内部总线 读锁存器：Q→上三态门→内部总线
3
ATmega8 RISC,SPEED,power,a/d,spi,i2c,uart,pwm,内时钟 C8051F310 debug,speed,power,ram,外设 PIC16F87X 指令，存储器，外设，a/d
MC68HC908JB16 i/o,usb,mul&div
ADuC812 12bit a/d 凌阳SPCE061A
㈢.P2.0－P2.7：P2端口
⑴.无外存：通用准8位双向I／O口（有内部上拉电阻）
⑵.有外存：地址总线高8位
*EPROM编程时，接收地址高8位
㈣.P3.0－3.7：P3端口
⑴.通用8位准双向I／O口（有内部上拉电阻）
⑵.专用功能：
串行口： P3.0－RXD，接收 P3.1－TXD， 发送 中断申请：P3.2－ INT0 P3.3－INT1 CTC： P3.4－T0 ， CTC0时钟输入 P3.5－T1 ， CTC1时钟输入 读写控制： P3.6－ WR， 外部RAM写 P3.7－ RD， 外部RAM读.
三. I／O接口电路：
并行口：4个8位端口 P0－P3，32根I／O线 串行口：1个
四．CTC：
16位CTC 2个／3个（52）
五.中断功能：
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。
第1章MCS-51单片机结构及基本工作原理
（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：…，
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复位信号：高电平复位CPU，低电平CPU工作
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Vcc
+5V
D0~D7 数据总线 DB
Vss
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利用三条总线, 可方便地进行系统扩展
地址总线AB（A0 ~ A15）宽16位 片外寻址64KB P0.0~P0.7 ALE 锁存 到锁存器373 P2.0~P2.7 A0~A7 A8~A15
数据总线DB（D0 ~ D7）宽8位
P0.0~P0.7 控制总线CB 宽12位
1、中央处理器
由运算器和控制逻辑组成。主要功能是产生各种控制信 号，控制存储器、I/O端口的数据传送、数据运算、及位处 理等操作等。采用SFR集中控制
2、存储器
8051/8751
程序存储器ROM/ EPROM(8031中没有，需外接) ， 存放 程序和编好的表格及常数等。
数据存储器RAM：存放中间结果、数据暂存、缓冲、及 存放标志位等。
XTAL1 XTAL2 Vss
40引脚，双列直插式结构
Vcc
40 1 39 2 38 3 37 4 36 5 35 6 34 7 8 8031 33 32 9 10 8051 31 30 11 29 12 13 8751 28 27 14 26 15 25 16 24 17 23 18 22 19 21 20
上拉电 阻 外部 振荡源
+5V 19 XTAL1 单 片 机 18
XTAL2
OC门
频率低于 12MHz
外时钟方式电路图
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几个概念：
振荡周期：Tc=晶振频率fosc（或外加频率）的倒数 时钟周期：2个振荡周期 状态周期：Ts=1个时钟周期 机器周期：Tm=6个状态周期(Ts)=12个振荡周期(Tc) 指令周期: Ti:执行一条指令所需的机器周期(Tm)数
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⑺ 3个16位定时器/计数器T/C ⑻ 1个全双工串行口UART
通用异步收发器 可同时接收或发送 半双工 —— 即可接受又可发送，但不同时
单工 —— 只接收或只发送
⑼ 布尔处理机 —— 位处理机 (10) 64KB外部RAM地址空间 (11) 64KB外部ROM地址空间 (12) 片内时钟电路及振荡器 16条地址线
普林斯顿结构
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MCS-51系列单片机的存储器差异 基本型 51子系列（基本型） 型号 ROM EPROM RAM
T/C
2 2
I/O 并 串
INT
8031
8051 4KB
128B
128B
4
4
1
1
5
5
I/O 1 8751 ROM EPROM RAM T/C 4 5 4KB 128B /2 型号 区别：8051 / 8751单片机中含有 ROM EPROM， 串 INT 并 52子系列而 8031中没有，使用时需外接一片 EPROM 4 1 6 8032 256B 3
P2.0—P2.7: 输出高8位地址 （用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口） P3.0—P3.7: 具有特定的第二功能（准双向口）
注意：在不外扩ROM/RAM时，P0～P3均可作通用I/O 口使用，而且都是准双向I/O口(例如:AT89C51)！
二、51单片机的三总线结构
晶振 1.2~12MHZ
XTAL1
I/O
P1口
P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 PSEN EA RST
XTAL2 P2口
ALE
A8~A15
G
控 制 总 线
CB
RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD
8031 8051
地址总线 AB
A0~A7
P0口
Hale Waihona Puke 373E87518052 8KB 8752 8KB
256B
256B
3 3
4 4
1 1
6 6
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从物理上分，MCS-51分为4个存储空间
· 片内程序存储器 ROM
片内固有 需要扩展
· 片内数据存储器 RAM · 片外程序存储器 ROM
· 片外数据存储器 RAM（I/O）
从逻辑上分，MCS-51分为3个逻辑空间
0 1
T0 0 1 P0.x
引脚
内部总线
写锁存器
P0.x CL 锁存器 Q
D
Q
1 0
MUX
1 0
T1
“读”
读引脚
P0口位结构
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P0口作地址/数据复用总线
从P0口输出数据或地址信息的过程： MUX接 反相器 输出端 与门 开锁 输出级 T1连接 信号驱动 T0
控制端 高电平
驱动 电路 接通
双向、三态
D0~D7
P3口的第二功能状态加上控制线 ALE RESET PSEN EA
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§2.3 MCS-51的存储器组织
单片机 存储器 程序存储器 ROM、 EPROM E2ROM或FLASH 常驻
哈佛结构 数据存储器 RAM
对单片机来讲，ROM和RAM的寻址机构和 寻址方式是分开的。
第 二 章 MCS-51单片机组成结构
2.1 MCS-51单片机总体概括
2.2 MCS-51单片机微处理器 2.3 MCS-51单片机存储器组织 2.4 MCS-51单片机并联I/O及应用
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一、 MCS-52单片机的主要 功能特点
⑴ 8位CPU ⑵ 片内128B*3 RAM ⑶ 片内8KB ROM/EPROM（8031无） ⑷ 特殊功能寄存器区 SFR ⑸ 2个优先级的5个中断源结构 ⑹ 4个8位并行口：P0、P1、P2、P3
作通用I/O口输入时：口锁存器必须写“1” 准双向口
先将“1”写入锁存器，使T截止，口线上的数据取决于外部输 入
“高电平” “读” 引脚为 内部总线为 “1” “低电平” “0” P1口的驱动能力：驱动4个TTL门
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⑶ I/O口 P0口：双向 复用口
P0口作地址/数据复用总线 D0~D7 A0~A7 读锁存器 地址/数据 控制 0 1 Vcc
(13) 指令系统 (111条)
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二、 MCS-51系列单片机的差异 基本型 51子系列（基本型） 型号 ROM EPROM RAM 8031 8051 4KB 8751 128B 128B T/C 2 2 I/O 并 串 4 1 4 1 INT
5
5
2 4 1 4KB 128B I/O 型号 ROM 8751单片机中含有 ROM / EPROM， 串 区别：8051 52子系列 / EPROM RAM T/C 并
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一、程序存储器
8051 / 8751内部有4KB ROM / EPROM 地址：0000H ~ 0FFFH 52 子系列内部有8KB ROM / EPROM
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0. 7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
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用户外特性
一、51单片机的管脚功能 1、按功能分类 I/O口线 控制口线 电 时 源 钟 P0 、 P1 、 P2 、 P3 共32条
· 片内、外统一编址的程序存储器地址空间 · 256B或384B片内数据存储器地址空间 · 64KB片外数据存储器或I/O地址空间需要扩展
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PC
从功能上分，MCS-51分为5个地址空间
· 程序存储器 ROM · 片内数据存储器 RAM
· 特殊功能寄存器区 SFR · 位寻址区 · 外部扩展的数据存储器 RAM（I/O）区
P0口作通用I/O口端口操作：
P0～P3口线上的“读－修改－写” 是通过上面一个三态门实现的。
P0的驱动能力: 驱动8个TTL门
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小结
51单片机的4个8位的I/O口
P0.0—P0.7:8位数据口和输出低8位地址复用口 (复用时是双向口；不复用时也是准双向口) P1.0—P1.7: 通用I/O口（准双向口）
PSEN、ALE、EA/VPP、RESET 共4条
Vcc、 Vss
共2条
XTAL1、 XTAL2 共2条
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2、管脚的功能
（1）电源与时钟 Vcc：接+5V电源端 Vss：接地端 XTAL1：片内振荡电路输入端 XTAL2：片内振荡电路输出端 内时钟方式 时钟电路： 外时钟方式 在XTAL1、XTAL2上外接定时 内时钟方式： 元件，使其形成自激振荡器。
EA/VPP
RESET
复位电路
+5V
RESET高电平有效
+5V
Vcc 10uF RST 10K GND 10K 1K
Vcc 10uF RST
GND
上电复位
手动&上电复位
手动复位 上电自动复位
高电平要保持10ms以上
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表 2-2 复位后内部寄存器状态 寄存器 内 容 寄存器 内 容 PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P0~P3 0FFH SCON 00H IP ×××00000B SBUF 不定 IE 0××00000B PCON 0 ×× 000B