2 51系列单片机硬件结构和功能
51单片机的基本结构
51单片机的基本结构51单片机是一种高性能、低功耗的微控制器，是嵌入式系统中常用的一种芯片。
它具有集成度高、易编程、可编程性强等特点，在各种电子设备中广泛应用，包括家电、工业控制、汽车电子、智能仪器等领域。
51单片机的基本结构主要包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分。
1.CPU51单片机的CPU是其核心部分，负责执行指令、进行运算处理。
它通常采用哈佛结构，即指令和数据分开存储。
51单片机的CPU主要由ALU （算术逻辑单元）、寄存器组、指令寄存器、程序计数器等部分组成，能够完成基本的运算和控制功能。
2.存储器51单片机的存储器包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。
ROM用于存储程序代码和常量数据，是只读的；RAM用于存储变量数据和临时结果，是可读写的。
在51单片机中，通常ROM用于存储程序代码和初始化数据，RAM用于存储运行时数据和临时结果。
3.输入输出端口51单片机的输入输出端口用于与外部设备进行数据交换。
它可以通过不同的接口与外部设备连接，比如并行口、串行口、通用输入输出口等。
通过输入输出端口，51单片机可以与外部设备进行数据传输和通信，实现各种功能。
4.定时计数器51单片机的定时计数器可以用于计时和计数，通常用于控制时序和频率。
在51单片机中，定时计数器可以生成各种定时中断，实现定时控制功能。
定时计数器可以根据需要设定不同的时钟源和计数模式，实现灵活的定时控制。
5.串口通信51单片机的串口通信功能可以用于与外部设备进行串行通信，比如与PC机、外围设备等进行数据传输。
串口通信包括串行口和UART（通用异步收发器），可以通过串行口进行双向数据传输。
串口通信在51单片机中广泛应用于各种通信设备和控制系统中。
总的来说，51单片机的基本结构包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分，通过这些部分的组合和协作，可以实现各种功能和应用。
在实际应用中，设计人员可以根据需要对这些部分进行配置和扩展，实现更丰富的功能和性能要求。
51单片机结构原理
51单片机结构原理51单片机是一种典型的微控制器，具有由英特尔公司(Intel)设计和生产的基于哈佛结构的原理。
51单片机的基本结构包括中央处理器部分(CPU)、存储器部分、输入/输出(I/O)部分以及定时/计数器(Timer/Counter)等功能模块。
在中央处理器部分，51单片机采用了8位位宽的数据总线和16位位宽的地址总线。
它具有一组通用寄存器，可以用于存储中间数据和运算结果。
另外，还有一个累加器，用于存储加法操作的结果。
CPU还包括一套指令系统，用于控制程序的执行。
存储器部分包括程序存储器ROM(Read-Only Memory)和数据存储器RAM(Random Access Memory)。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和程序的临时变量。
51单片机使用Harvard结构，将程序存储器和数据存储器分开，可以同时访问两个存储器，提高了执行效率。
输入/输出(I/O)部分包括多个通用I/O端口，可以用于连接外部设备。
这些I/O端口可以通过外部扩展器进行扩展，以满足不同应用的需求。
此外，51单片机还提供了串行通信接口、定时器/计数器等特殊功能引脚。
定时/计数器模块是51单片机的重要功能之一。
它可以生成精确的定时信号，并可以用来计数外部事件的频率。
定时/计数器模块可以通过寄存器配置，实现不同的定时和计数功能。
总之，51单片机结构的核心是中央处理器部分、存储器部分、输入/输出部分和定时/计数器模块。
通过这些功能模块的协同工作，51单片机可以实现各种应用需求，如控制、计算、通信等。
51单片机工作原理
51单片机工作原理
51单片机是一种常用的微控制器，其工作原理主要包括以下
几个方面。
1. 总线结构：51单片机内部包含三条总线，分别是数据总线、地址总线和控制总线。
这些总线连接着各个功能模块，实现数据和地址的传输以及控制信号的传递。
2. CPU核心：51单片机采用哈佛结构，具有一个8位的CPU
核心。
CPU核心包括指令执行单元、寄存器、时钟模块等，
负责指令的解码和执行、数据的处理等操作。
3. 存储器：51单片机内部包含存储器单元，包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
ROM存储了程序代码和
常量数据，RAM用于存储运行时需要的变量和临时数据。
4. 外设接口：51单片机具有多个外设接口，如串口、定时器、IO口等。
这些接口可以与外部设备进行通信和控制，扩展了
单片机的功能。
5. 中断系统：51单片机内置中断系统，可以主动响应外部设
备的中断请求，实现及时的数据处理和优先级控制。
6. 时钟系统：51单片机采用晶体振荡器提供稳定的时钟信号，以驱动CPU和各个外设模块的工作。
时钟信号的频率可根据
需要进行设置。
7. 电源管理：51单片机具有电源管理功能，可以在需要时启动或关闭各个模块，以实现节能和延长电池寿命。
通过以上几个方面的工作原理，51单片机能够完成各种各样的任务，广泛应用于嵌入式系统中。
第2章 MCS-51单片机的内部结构
当3个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写“1”， 个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写“ I/O口作输入口使用时 P3.5 T1 计数器1外部输入 计数器 外部输入 P3.6 WR 外部数据存储器 另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。 I/O口无高阻的 另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。
2.4.2 内部数据存储器 共128个字节， 128个字节， 128个字节 字节地址为00H 7FH。 00H～ 字节地址为00H～7FH 00H～1FH：32个单 00H～1FH：32个单 元，是4组通用工作 寄存器区 20H～2FH：16个单 20H～2FH：16个单 可进行128 128位的 元，可进行128位的 位寻址 30H FH： 用户RAM 30H ～ 7FH ： 用户 RAM 区 ， 只能进行字节寻 址 ， 用作数据缓冲区 以及堆栈区。 以及堆栈区。
I/O口引脚 2.2.3 I/O口引脚 P0口 双向8位三态I/O I/O口 地址总线（ (1) P0口：双向8位三态I/O口，地址总线（低8位）及 数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。 数据总线分时复用口，可驱动8 LS型TTL负载。 负载 P1口 准双向I/O I/O口 可驱动4 LS型TTL负载 负载。 (2) P1口：8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负载。 转义引 引脚 与地址总线 （ 高 8 位 ） 复 功能说明 准双向I/O I/O口 (3) P2口：8位 准双向I/O 口， 与地址总线（ 脚 可驱动4 LS型TTL负载 负载。 用，可驱动4个LS型TTL负载。RXD 串行数据接收端 P3.0 准双向I/O I/O口 双功能复用口，可驱动4 (4) P3口：8位 准双向I/O 口， 双功能复用口 ，可驱动 4 P3.1 TXD 串行数据发送端 P3.2 INT0 外部中断0请求 外部中断 请求 LS型TTL负载 负载。 个LS型TTL负载。 注意:准双向口与双向三态口的差别。 注意:准双向口与双向三态口的差别。
第2章 MCS-51单片机的硬件结构
(2)通用I/O接口功能
P2口作准双向口使用，与P1口相同，也有输入、 输出、端口操作三种工作方式。
3.P2口负载能力
4个LSTTL负载，输出电流≥ 400uA
三、P3口
1. P3口1位结构原理图如图所示
P 奇偶标志
A中1的个数若为奇数P=1,否则P=0
例如：MOV A, #7FH ADD A, #4FH 0111,1111B + 0100,1111B 1100,0110B
结果:(A)=C6H, C=0,AC=1,OV=1,P=0
2.控制器 3.片内存储器
4.4个I/O接口
5.串行接口
6.定时/计数器
先片内、后片外，片内片外连续，二者 一般不作重叠。 EA＝0，只访问片外程序存储器 EA＝1，先访问片内程序存储器。当PC >0FFFH（51子系统）或PC>1FFFH(52子系统) ，再去访问片外程序存储器。
存储器编址图如下图所示
0000H
片内ROM /EA=1 0FFFH 0FFFH 1000H 片外ROM 0000H 片外ROM /EA=0 00H 7FH 80H FFH 片外RAM 片内RAM 0000H
有5个中断源
11.111条指令，含乘、除法，有很强
的位处理能力 12.片内采用单总线结构，单一＋5V
电源
52系列主要有8032、8052两种机型。 与51系列不同在于：片内数据存储器增 至256个字节，3个16位定时/计数器，6 个中断源。
二、内部结构
MCS-51系列单片机的内部结构如 下图所示：
1 2 . . .
51单片机原理及应用
51单片机原理及应用51单片机是一种常见的微控制器，以其高性能和广泛应用而受到广大工程师的青睐。
本文将介绍51单片机的原理和应用。
51单片机的原理可以从其硬件结构和工作流程两方面来讲解。
首先是硬件结构。
51单片机包括中央处理器（CPU），存储器（包括存储器管理单元、内部RAM和ROM），输入/输出端口（I/O口），定时器/计数器，串行通信接口等。
CPU是整个系统的核心，负责指令的执行和数据的处理。
存储器用于存储程序和数据，其中ROM存储程序代码，RAM用于暂存数据。
I/O口用于与外部设备进行信息交互。
定时器/计数器用于产生精确的时间延迟和计数操作。
串行通信接口用于与其他设备进行数据传输。
其次是工作流程。
51单片机的工作流程一般包括初始化、输入/输出控制和运算处理三个阶段。
初始化阶段主要是对各个模块的配置和初始化，例如设置时钟频率、串口波特率等。
输入/输出控制阶段通过读取输入设备（如按键、传感器等）的状态，控制外部设备（如LED灯、马达等）的状态。
运算处理阶段通过执行指令，对数据进行处理和计算。
至于应用方面，51单片机具有广泛的应用领域。
主要应用包括控制系统、嵌入式系统、通信系统、工业自动化等。
在控制系统中，51单片机可以用于控制家电、机器人、机械设备等。
在嵌入式系统中，51单片机可以应用于智能家居、智能交通、智能仪表等。
在通信系统中，51单片机可以用于电话、网络和无线通信设备等。
在工业自动化中，51单片机可以用于工厂生产线控制、仪器仪表控制等。
总结起来，51单片机的原理和应用都是非常重要的。
通过了解其硬件结构和工作流程，可以更好地理解其工作原理。
而了解其应用领域，则可以为工程师在实际项目中的选择和设计提供参考。
机械毕业设计英文外文翻译251系列单片机的功能和结构
51系列单片机的功能和结构结构和功能的监控监-51系列之一--计算机芯片监控监-51名是一幅一个电脑晶片,英特尔公司生产系列. 这家公司推出8级一个计算机芯片监控监-51系列之后,于1980年8引入一个计算机芯片监控监,于1976年48系列.。
它属于这一类型很多行一个芯片的电脑芯片都如8051、8031、8751、80c51bh,80c31bh 等,其基本组成、性能和基本教学制度,都是一样的. 8051每日代表-51系列之一--电脑晶片有一个芯片的计算机系统是由以下几个方面: (1)18微处理器(CPU). (2)在切片数据存储羊(128B/256B),使用可以不读书不数据写如因经营不中,最后结果要和数据显示等. (3)存储器存储程序/可擦写可编程只读存储器(4KB/8KB),用于保存程序和数据,初步形成片. 但并不存储器/可擦写可编程只读存储器在一些人的电脑芯片,如8031、8032、80c等. （4)经营的84并肩一/四OP0P3接口,每口可以用作介绍,也可以用作输出. (5)两个定时/柜台,每个计时器/柜台可设立和计算的方法,用来计算的外部事件,可以建立成一个时间的方式也可以和根据计算结果或时间实现控制的计算(六)五切断切断源头上控制系统. (七)各一序I/O口UART(异步接收世界/发送(UART)),它是实现一个计算机芯片和一个计算机芯片和通讯系列电脑上使用. (8)强、时钟振荡器电路生产、水晶石英细调需要外部电容. 为使振动频率目前最. 每上述地区内的数据是通过加入单片机.其中,CPU的核心是一个电脑芯片,它是计算机和指挥控制中心等部分组成,运算器和控制等. 运算器的可携带8人计算a经营单位的经营逻辑,其中,1temporarilies存储装置8、暂时贮存器2、8的行政协调会累积装置、B、注册登记程序国有PSW等. 累积计200人,行政协调委员会结束对进入检查. 暂时运作往往是来自一店经营者,这是经营下去,使计暂时经营成果和行政协调会. 此外,行政协调会经常被视为转运站,在8051年的数据传输. 一般微处理器一样,是繁忙登记. 帮助大家,表示了赞同的命令. 控制程序包括柜台命令详解,振荡器电路和时间等. 程序相当于16. 这是一个字节地址位的程序,其实,内容是未来IA将进行PC. 修改的内容,它可以改变方向,进行程序. 在8051电路动摇一个电脑芯片、石英晶体外,只需要相当频繁调整电容,其范围是12mhz的频率1.2mhz. 这一脉冲信号,作为8051年工作的基本节拍,即单位时间内的最低. 8051年是计算机一样,在和谐的工作基本控制打,就像打了一个乐团,按照发挥,指挥. 有存储器(程序存储器,只能读),8051年在羊片(存储数据,是可以写出)二读,他们每个独立存储空间处理,处理方式是一样的,一般的电脑记忆. 8051年和8751年拨款程序存储程序存贮器4kb,从0000h地址,用于保存程序和方式不变. 数据8051-87518031128b记忆存储数据,00fh假地址,用于存放操作结果中,暂时储存数据和资料等无人。
第二章 MCS-51系列单片机结构与工作
2.3.1运算器 2.3.1运算器
• 4．程序状态字寄存器PSW • 程序状态字寄存器PSW是8位寄存器，用来存储当前指令执行后的状 态，便于程序查询和判别。程序状态字寄存器各位的定义如表2-2。
• （1）进位标志位C：又名CY，在加法和减法运算时， 表示运算结果 最高位的进位或借位情况。
2.3.1运算器 2.3.1运算器
2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 MCS-51系列单片机的引脚与功能
• （8）XTAL2（18脚）：片内振荡电路反向放大器的输出端，采用外 部时钟时该引脚为振荡信号的输入端。 • （9）P0口：P0.0～P0.7依次为第39～32脚，P0口除了可以作普通 的双向I/O口使用外，也可以在访问外部存储器时用作低8位地址线和 数据总线。 • （10）P1口：P1.0～P1.7依次为第1～8脚，P1口是带内部上拉电 阻的双向I/O口，向P1口写入“1” 时，P1口被内部上拉为高电平， 可用作输入口。当作为输出脚时，被外部拉低的P1口会因为内部上拉 电阻的存在而输出电流。
外文资料翻译---51系列单片机的结构和功能
51系列单片机的结构和功能51系列单片机是英特尔公司生产的具有一定结构和功能的单片机产品。
这家公司在1976年引入8位MCS - 48系列单片机后，于1980年又推出了8位高档的MCS - 51系列单片机。
它包含很多种这类型的单片机，如8051，8031，8751，80C51BH，80C31BH等，它们的基本组成，基本性能和指令系统都是一样的。
一般情况习惯用8051来代表51系列单片机。
一个单片机的系统是由以下几部分组成：（1）一个8位CPU微处理器。
（2）静态随机存取存储器，能够储存程序运行过程中产生的数据。
（3）程序存储器ROM / EPROM中（4KB/8KB），用来保存程序和一些初始数据。
但是在一些单片机中不使用ROM / EPROM中，如8031，8032，80c系列等。
（4）4个8排的I / O并行接口P0 ~P3，每个口可以用作输入，也可以用作输出。
（5）2个定时器/计数器，每个定时器/计数器可设置计数用来计数外部事件，可以设置成常用的定时方式，并可以根据计算或结果控制单片机的运行。
（6）五个中断源控制系统。
（7）1个双向串行I / O口的UART（通用异步接收器/发送器UART），用于实现单片机的串行通信。
（8）振荡器和时钟产生电路，需要外部电源的石英晶体微调电路，允许接在12v的振荡频率上。
上述部分通过内部数据总线连接。
其中，CPU是单片机的核心，它是单片机的控制和指挥中心，ALU算数逻辑运算单元可进行算术运算和逻辑运算，由1个 8暂时存储器，和2个 8位的累加器组成。
Acc累加器是ALU运算结果的存放单元，一般数据通过它来传送。
此外，Acc往往被视为对8051内的数据传输中转站。
和通常的微处理器一样，它是最繁忙的寄存器。
有记忆功能并执行命令。
该控制器包括程序计数器，可读写的存储器，振荡器和定时电路等。
该程序计数器是有两对8或16位计数器，它是一个字节地址计数器，在个人电脑运行程序时，执行下一个单元的内容，程序执行时可以改变它的内容从而改变运行的结果。
51单片机工作原理
51单片机工作原理51单片机是一种常见的微控制器，它在各种电子设备中都有着广泛的应用。
要理解51单片机的工作原理，首先需要了解它的基本结构和工作原理。
51单片机由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出端口和定时器等部分组成。
其中，CPU是单片机的核心部分，它负责执行程序指令和控制整个系统的工作。
存储器用于存储程序和数据，输入输出端口用于与外部设备进行通信，定时器用于产生精确的时间基准。
在51单片机工作时，首先需要将程序代码下载到单片机的存储器中。
然后，CPU按照程序指令的顺序逐条执行，完成各种操作。
在执行过程中，CPU会不断地从存储器中读取指令和数据，并根据需要进行运算和逻辑判断。
同时，输入输出端口可以与外部设备进行数据交换，实现与外部世界的通信。
在实际应用中，定时器也扮演着非常重要的角色。
它可以产生各种精确的时间信号，用于控制系统的时序和节拍。
通过定时器，我们可以实现各种精密的定时和计数功能，从而满足不同应用场景的需求。
除了硬件结构外，51单片机的工作原理还与其内部的指令集和编程语言密切相关。
51单片机的指令集非常丰富，可以实现各种复杂的操作和算法。
同时，它支持多种编程语言，如汇编语言和C语言，开发人员可以根据实际需求选择合适的编程方式。
总的来说，51单片机的工作原理涉及到硬件结构、指令集和编程语言等多个方面。
只有深入理解这些内容，才能真正掌握51单片机的工作原理，并能够灵活应用于各种实际项目中。
希望通过本文的介绍，读者能够对51单片机的工作原理有一个初步的了解，同时也能够对其在实际应用中的重要性有所认识。
当然，要真正掌握51单片机，还需要进一步的学习和实践。
希望大家能够在学习和工作中不断积累经验，不断提升自己的技术水平。
这样才能更好地应用51单片机，为电子设备的开发和应用做出更大的贡献。
简述51系列单片机的内部组成结构
简述51系列单片机的内部组成结构51系列单片机是一种非常常见的单片机产品，被广泛应用于各种电子设备中。
它具有强大的功能和灵活的可编程性，能够满足不同应用场景的需求。
那么，究竟51系列单片机的内部是如何组成的呢？我们来了解一下51系列单片机的基本结构。
51系列单片机由中央处理器、存储器、输入输出端口、定时器、中断系统等多个部分组成。
其中，中央处理器是51系列单片机的核心部件，负责执行指令和进行数据处理。
存储器用于存储程序代码和数据，包括ROM、RAM 和特殊功能寄存器等。
输入输出端口用于与外部设备进行数据交互，可以实现数据输入、输出和控制功能。
定时器可以生成指定时间间隔的定时信号，用于定时操作和计时功能。
中断系统可以在特定条件下中断正常的程序执行，执行相应的中断服务程序。
接下来，我们详细介绍一下51系列单片机的内部组成结构。
首先是中央处理器部分，它由一个8位的CPU核心组成，具有丰富的指令集和寄存器。
这些指令可以执行各种算术和逻辑操作，以及数据传输、位操作等功能。
CPU核心还包括时钟发生器和系统控制逻辑，用于产生时钟信号和控制系统的运行。
其次是存储器部分，51系列单片机的存储器主要包括ROM和RAM。
ROM是只读存储器，用于存储程序代码和常量数据。
RAM是随机存储器，用于存储变量和临时数据。
此外，51系列单片机还具有一些特殊功能寄存器，用于存储各种控制和状态信息。
再次是输入输出端口部分，51系列单片机有多个I/O口，用于与外部设备进行数据交互。
每个I/O口都有一个特定的地址和控制寄存器，可以设置输入输出方向和电平状态。
通过读写这些寄存器，可以实现数据输入、输出和控制功能。
51系列单片机还具有定时器部分，用于生成精确的定时信号。
定时器可以根据设定的参数生成不同频率和周期的定时信号，用于各种定时操作和计时功能。
此外，定时器还可以用于产生脉冲信号、PWM 信号等。
最后是中断系统部分，51系列单片机具有多个中断源和中断向量。
第2章MCS-51系列单片机的基本硬件结构
1000H 0FFFH
片外程序存储器 最大64K） （最大 ）
0000H
1. 需要注意几点： 需要注意几点：
程序存储器是用来存放编好的程序、 程序存储器是用来存放编好的程序、常数 和表格的。 和表格的。 当引脚EA=1时，系统使用片内的4KROM 时 系统使用片内的 当引脚 来存储程序。 来存储程序。EA=0时，系统使用片外的 时 ROM。 。 无论是使用片内还是使用片外的ROM（既 （ 无论是使用片内还是使用片外的 EA=1或EA=0），其起始地址都是从 ），其 或 ）， 起始地址都是从 0000H单元开始。 单元开始。 单元开始
控制器
运算器
时钟电路
4KROM 程序存储器
256BRAM 数据存储器
2X16位 位 定时/计数器 定时 计数器
CPU 处理器
64KB总线 总线 扩展控制器
可编程I/O 可编程 端口P0-3 端口
可编程 串行口
2.1.2 MCS-51单片机的引脚定义 单片机的引脚定义
1. MCS-51单片机有两种封装形式： MCS-51单片机有两种封装形式： 单片机有两种封装形式
P3.2 INT0 P3.3 INT1
2.2 MCS-51单片机的存储器的配置 单片机的存储器的配置
2.2.0 MCS-51单片机存储器的 MCS-51单片机 单片机存储器的 配置特点 2.2.1 程序存储器(片内与片外) 程序存储器 片内与片外) 存储器( 2.2.2 内部数据存储器RAM 内部数据存储器 存储器RAM 2.2.3 外部数据存储器
RST/Vpd（9脚）： （ 脚 在系统上电震荡器开始工作时， 在系统上电震荡器开始工作时， 在内部加 在此引脚上有一个两个时钟周期的高电平 两个时钟周期的高电平使单 在此引脚上有一个两个时钟周期的高电平使单 片机复位。但为了使系统复位可靠，建议外加 片机复位。但为了使系统复位可靠， 一个上电复位电路，延长复位的时间。 一个上电复位电路，延长复位的时间。当单片 机掉点时， 机掉点时，此引脚可以接入备用电源向单片机 内部的RAM供电，以防止 供电， 中的数据丢失。 内部的 供电 以防止RAM中的数据丢失。 中的数据丢失 注意：在复位状态下：所有SFR的内容全 注意：在复位状态下：所有 的内容全 变为“ ，端口输出“ 。 内容不变。 变为“0”，端口输出“1”。RAM内容不变。 内容不变
第2章 MCS-51单片机
• 外部数据存储器
在单片机内部数据存储器容量不够的情况下，可 扩展外部数据存储器。 ① 用于存放随机读写的数据。 ② MCS-51外部数据存储器和外部I/O口统一编址。
③ MCS-51最大扩展空间为64KB，地址范围为 0000H~FFFFH。
2.3.5 特殊功能寄存器 MCS-51单片机共有21个字节的特殊功能寄 存器SFR （Special Fuction Register）。 1.用途：
1. 运算器
算术运算：加、减、乘、除、加1、减1、比较 BCD码十进制调整等 逻辑运算：与、或、异或、求反、循环等逻辑操 作 位操作：内部有布尔处理器，它以进位标志位C 为位累加器，用来处理位操作。可对位置 “1” 、对位清零 、位判断等。 操作结果的状态信息送至状态寄存PSW。
2.程序计数器PC 程序计数器PC是16位的寄存器，用来存放即将 要执行的指令地址，可对64KB程序存储器直接寻 址。执行指令时，PC内容的低8位经P0口输出，高 8位经P2口输出。
例：单片机外接晶振频率12MHZ时的各种时序 单位： 振荡周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us
状态周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us
机器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us 指令周期=(1～4)机器周期=1～4us
2.5
复位状态与复位电路
2.5.1 复位状态
各个引脚的功能:
2.2.1 电源引脚 GND：接地端。 Vcc：电源端，接+5V。 2.2.2 时钟信号引脚 XTAL1，XTAL2: 接外部晶体或外部时钟。
2.2.3 控制信号引脚 RST/VPD： ①复位信号输入。 ②接备用电源，VCC掉电后，在低功耗条件下保持内部RAM中 的数据。 PSEN：程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信号。 ALE/PROG： ①ALE 地址锁存允许。 ALE输出脉冲的频率为振荡频率的 1/6。 ②PROG 对8751单片机片内 EPROM 编程时，引入编程脉冲。 EA/VPP： ① EA =0，单片机只访问外部程序存储器。 EA =1，单片机访问内部程序存储器。 ②在8751片内EPROM编程期间，引入21V编程电源VPP。
51单片机的结构
51单片机的结构51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，其结构十分复杂而精致。
在实际的嵌入式系统设计中，了解对于程序员和硬件工程师来说至关重要。
首先，51单片机的结构主要由CPU、存储器、I/O口、定时器/计数器和串行通信接口等几个主要部分组成。
其中，CPU是整个单片机的核心部分，负责执行各种指令和控制整个系统的运行。
51单片机采用的是哈佛结构，即指令存储器与数据存储器分开，这样可以提高指令的执行效率。
其次，51单片机的存储器方面包括ROM和RAM两部分。
ROM主要用来存储程序代码和常量数据，而RAM则用来存储运行时产生的数据和临时变量。
在实际应用中，程序员需要合理地利用ROM和RAM的空间，以保证程序的运行效率和稳定性。
此外，51单片机还具有丰富的I/O口资源，可以用来连接各种外部设备和传感器。
通过I/O口，单片机可以与外部世界进行数据交换和通信，从而实现各种功能。
在实际的嵌入式系统设计中，工程师需要根据具体的需求选择合适的I/O口配置，以实现系统的功能。
定时器/计数器是51单片机中的重要模块之一，用来产生各种定时和计数功能。
通过定时器/计数器，单片机可以实现精确的时间控制和周期性任务处理，例如PWM波形产生、脉冲计数等。
工程师可以根据具体的需求配置定时器/计数器的参数，以满足系统的要求。
最后，51单片机还包含串行通信接口，可以用来与外部设备进行数据传输和通信。
通过串行通信接口，单片机可以与PC机、传感器等设备进行数据交换，从而实现系统的功能。
在实际应用中，工程师需要根据通信协议选择合适的串行通信接口，并合理地设计通信协议，以保证数据的可靠传输。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，51单片机的结构复杂而精致，包含了CPU、存储器、I/O口、定时器/计数器和串行通信接口等多个部分。
了解51单片机的结构对于嵌入式系统设计和开发至关重要，只有深入理解其结构和原理，才能更好地应用在实际项目中，实现系统的稳定运行和功能实现。
51单片机原理及应用
51单片机原理及应用51单片机（AT89C51）是一种高性能、低功耗的CMOS8位微控制器，它集成了CPU核心、ROM、RAM、I/O端口、定时器/计数器、串行通信接口等功能模块。
它是基于哈佛结构的架构，具有较高的运行速度和强大的功能。
1.CPU核心：51单片机采用了8051型CPU核心，其指令集丰富，包括基本的算数逻辑操作、数据传输操作、位操作以及控制操作等。
2.存储器：51单片机内部带有4KB的可编程ROM，用于存放程序代码；同时还有128字节的RAM用于存放数据。
3.I/O端口：51单片机共有四组I/O端口，分别为P0、P1、P2和P3，每个端口都是8位的双向口。
4. 定时器/计数器：51单片机内部带有两个独立定时器/计数器，分别为Timer 0和Timer 1，它们可以用于计时、定时和外部计数等操作。
5.串行通信接口：51单片机内部带有一个串行通信接口（UART），可以实现串行数据的收发操作。
1.嵌入式系统开发：51单片机具有强大的IO口和丰富的功能模块，可用于开发各种嵌入式系统，如家电控制、电子锁、智能家居等。
2.工业自动化：51单片机广泛应用于工业领域，可以实现各种传感器的数据采集、控制执行器动作、工业过程监控等功能。
3.车载电子：51单片机可以用于车辆电子系统的设计与控制，如车载仪表盘、车内电子设备控制、车载导航系统等。
4.家庭电子：51单片机可以用于各种家庭电子产品的设计与控制，如电视、音响、游戏机等。
5.学术研究：51单片机常用于电子、计算机等相关专业的教学与研究，学生可以通过对其原理及应用的学习，提高自己的电子设计与开发能力。
需要注意的是，由于51单片机已经推出多年，技术相对较老，目前市场逐渐被更先进的32位单片机所取代。
但由于其成熟可靠、易学易用的特点，仍然在一些特定领域得到广泛应用。
总之，51单片机具有强大的功能和广泛的应用领域，熟悉其原理及应用对于掌握嵌入式系统的设计和开发具有重要意义。
51系列单片机的结构和功能
Structure and function of the MCS-51 series Structure and function of the MCS-51 series one-chip computer MCS-51 is a name of a piece of one-chip computer series which Intel Company produces. This company introduced 8 top-grade one-chip computers of MCS-51 series in 1980 after introducing 8 one-chip computers of MCS-48 series in 1976. It belong to a lot of kinds this line of one-chip computer the chips have,such as 8051, 8031, 8751, 80C51BH, 80C31BH,etc., their basic composition, basic performance and instruction system are all the same. 8051 daily representatives- 51 serial one-chip computers .An one-chip computer system is made up of several following parts: ( 1) One microprocessor of 8 (CPU). ( 2) At slice data memory RAM (128B/256B),it use not depositting not can reading /data that write, such as result not middle of operation, final result and data wanted to show, etc. ( 3) Procedure memory ROM/EPROM (4KB/8KB ), is used to preserve the procedure , some initial data and form in slice. But does not take ROM/EPROM within some one-chip computers, such as 8031 , 8032, 80C ,etc.. ( 4) Four 8 run side by side I/O interface P0 four P3, each mouth can use as introduction , may use as exporting too. ( 5) Two timer / counter, each timer / counter may set up and count in the way, used to count to the external incident, can set up into a timing way too, and can according to count or result of timing realize the control of the computer. ( 6) Five cut off cutting off the control system of the source . ( 7) One all duplexing serial I/O mouth of UART (universal asynchronous receiver/transmitter (UART) ), is it realize one-chip computer or one-chip computer and serial communication of computer to use for. ( 8) Stretch oscillator and clock produce circuit, quartz crystal finely tune electric capacity need outer. Allow oscillation frequency as 12 megahertas now at most. Every the above-mentioned part was joined through the inside data bus .Among them, CPU is a core of the one-chip computer, it is the control of the computer and command centre, made up of such parts as arithmetic unit and controller , etc.. The arithmetic unit can carry on 8 persons of arithmetic operation and unit ALU of logic operation while including one, the 1 storing device temporarilies of 8, storing device 2 temporarily, 8's accumulation device ACC, register B and procedure state register PSW, etc. Person who accumulate ACC count by 2 input ends entered of checking etc. temporarily as one operation often, come from person who store 1 operation is it is it make operation to go on to count temporarily , operation result and loopback ACC with another one. In addition, ACC is often regarded as the transfer station of data transmission on 8051 inside . Thesame as general microprocessor, it is the busiest register. Help remembering that agreeing with A expresses in the order. The controller includes the procedure counter , the order is depositted, the order decipher, the oscillator and timing circuit, etc. The procedure counter is made up of counter of 8 for two, amounts to 16. It is a byte address counter of the procedure in fact, the content is the next IA that will carried out in PC. The content which changes it can change the direction that the procedure carries out . Shake the circuit in 8051 one-chip computers, only need outer quartz crystal and frequency to finely tune the electric capacity, its frequency range is its 12MHZ of 1.2MHZ. This pulse signal, as 8051 basic beats of working, namely the minimum unit of time. 8051 is the same as other computers, the work in harmony under the control of the basic beat, just like an orchestra according to the beat play that is commanded.There are ROM (procedure memory , can only read ) and RAM in 8051 slices (data memory, can is it can write ) two to read, they have each independent memory address space, dispose way to be the same with general memory of computer. Procedure 8051 memory and 8751 slice procedure memory capacity 4KB, address begin from 0000H, used for preserving the procedure and form constant. Data 8051- 8751 8031 of memory data memory 128B, address false 00FH, use for middle result to deposit operation, the data are stored temporarily and the data are buffered etc.. In RAM of this 128B, there is unit of 32 byteses that can be appointed as the job register, this and general microprocessor is different, 8051 slice RAM and job register rank one formation the same to arrange the location. It is not very the same that the memory of MCS-51 series one-chip computer and general computer disposes the way in addition. General computer for first address space, ROM and RAM can arrange in different space within the range of this address at will, namely the addresses of ROM and RAM, with distributing different address space in a formation. While visiting the memory, corresponding and only an address Memory unit, can ROM, it can be RAM too, and by visiting the order similarly. This kind of memory structure is called the structure of Princeton. 8051 memories are divided into procedure memory space and data memory space on the physics structure, there are four memory spaces in all: The procedure stores in one and data memory space outside data memory and one in procedure memory space and one outside one, the structure forms of this kind of procedure device and data memory separated form data memory, called Harvard structure. But use the angle from users, 8051 memory address space is divided intothree kinds: (1) In the slice, arrange blocks of FFFFH , 0000H of location , in unison outside the slice (use 16 addresses). (2) The data memory address space outside one of 64KB, the address is arranged from 0000H 64KB FFFFH (with 16 addresses ) too to the location. (3) Data memory address space of 256B (use 8 addresses). Three above-mentioned memory space addresses overlap, for distinguishing and designing the order symbol of different data transmission in the instruction system of 8051: CPU visit slice, ROM order spend MOVC , visit block RAM order uses MOVX outside the slice, RAM order uses MOV to visit in slice.8051 one-chip computer have four 8 walk abreast I/O port, call P0, P1, P2 and P3. Each port is 8 accurate two-way mouths, accounts for 32 pins altogether. Every one I/O line can be used as introduction and exported independently. Each port includes a latch (namely special function register ), one exports the driver and a introduction buffer . Make data can latch when outputting, data can buffer when making introduction , but four function of passway these self-same. Expand among the system of memory outside having slice, four port these may serve as accurate two-way mouth of I/O in common use. Expand among the system of memory outside having slice, P2 mouth see high 8 address off; P0 mouth is a two-way bus, send the introduction of 8 low addresses and data / export in timesharingOutput grade , P3 of mouth , P1 of P1 , connect with inside have load resistance of drawing , every one of they can drive 4 Model LS TTL load to output. As while inputting the mouth, any TTL or NMOS circuit can drive P1 of 8051 one-chip computers as P3 mouth in a normal way . Because draw resistance on output grade of them have, can open a way collector too or drain-source resistance is it urge to open a way, do not need to have the resistance of drawing outerly . Mouths are all accurate two-way mouths too. When the conduct is input, must write the corresponding port latch with 1 first . As to 80C51 one-chip computer, port can only offer milliampere of output electric currents, is it output mouth go when urging one ordinary basing of transistor to regard as, should contact a resistance among the port and transistor base , in order to the electricity while restraining the high level from exporting P1~P3 Being restored to the throne is the operation of initializing of an one-chip computer. Its main function is to turn PC into 0000H initially , make the one-chip computer begin to hold the conduct procedure from unit 0000H. Except that the ones that enter the system are initialized normally,as because procedure operate it make mistakes or operate there aren't mistake, in order to extricate oneself from a predicament , need to be pressedand restored to the throne the key restarting too. It is an input end which is restored to the throne the signal in 8051 China RST pin. Restore to the throne signal high level effective , should sustain 24 shake cycle (namely 2 machine cycles ) the above its effective times. If 6 of frequency of utilization brilliant to shake, restore to the throne signal duration should exceed 4 delicate to finish restoring to the throne and operating. Produce the logic picture of circuit which is restored to the throne the signal: Restore to the throne the circuit and include two parts outside in the chip entirely. Outside that circuit produce to restore to the throne signal (RST ) hand over to Schmitt's trigger, restore to the throne circuit sample to output , Schmitt of trigger constantly in each S5P2 , machine of cycle in having one more , then just got and restored to the throne and operated the necessary signal insidly. Restore to the throne resistance of circuit generally, electric capacity parameter suitable for 6 brilliant to shake, can is it restore to the throne signal high level duration greater than 2 machine cycles to guarantee. Being restored to the throne in the circuit is simple, its function is very important. Pieces of one-chip computer system could normal running,should first check it can restore to the throne not succeeding. Checking and can pop one's head and monitor the pin with the oscillograph tentatively, push and is restored to the throne the key, the wave form that observes and has enough range is exported (instantaneous), can also through is it restore to the throne circuit group holding value carry on the experiment to change.。
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30H 2FH 20H 1FH
用户RAM区 位寻址区 第3寄存器组(RB3) 第2寄存器组(RB2) 第1寄存器组(RB1) 第0寄存器组(RB0) RS1=1 RS0=1 RS1=1 RS0=0 RS1=0 RS0=1 RS1=0 RS0=0
00H
存贮器的组织结构及功能
2.2.2 内部数据存贮器 1、低128字节的RAM块（00H～7FH） ①工作寄存器区：00H～1FH
寄存器和RAM地址映照表 0区 地址 寄存器 00H R0 01H R1 1区 地址 寄存器 08H R0 09H R1 2区 地址 寄存器 10H R0 11H R1 3区 地址 寄存器 18H R0 19H R1
02H
03H 04H 05H 06H 07H
R2
R3 R4 R5 R6 R7
0AH
0BH 0CH 0DH 0EH 0FH
D1 79H 71H 69H 61H 59H 51H 49H 41H 39H 31H 29H 21H 19H 11H 09H 01H
D0 78H 70H 68H 60H 58H 50H 48H 40H 38H 30H 28H 20H 18H 10H 08H 00H
存贮器的组织结构及功能
2.2.2 内部数据存贮器
2.2.1 程序存贮器
0FFFFH
0FFFFH
片 外 ROM
片 外 ROM
PC值 >0FFFH 0FFFH 片 内 ROM 4K （ /EA=1） 0000H
1000H 0FFFH 片 外 ROM （ /EA=0） 0000H /PSEN
PC值 >1FFFH 1FFFH 片 内 ROM 8K （ /EA=1） 0000H
CPU当前使用的工作寄存器区是由程序状态字 PSW的第3位（RS0）和第4位（RS1）指示的 PSW.4 PSW.3 当前使用的工作寄存器区 R0~R7 （RS1） （RS0） 0 0 0区（00H~07H） 0 1 1区（08H~0FH） 1 0 2区（10H~17H） 1 1 3区（18H~1FH）
40脚双列直插式封装
51单片机逻辑符号
总体结构
2.1.2 51系列单片机的引脚定义及功能 1、主电源引脚
①Vcc（40）：电源端，接+5V电源； ②Vss（20）：接地。
2、外接晶体引脚
①XTAL1（19）：一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了 片内振荡器。采用外部振荡器时，HMOS单片机，此引脚接地； CMOS单片机，此引脚为驱动端。 ②XTAL2（18）：接外部晶体的另一端。单片机内部为振荡器反 相放大器的输出端。采用外部振荡器时，HMOS 引脚接收振荡器 的信号；对CMOS，此引脚应悬浮。
存贮器的组织结构及功能
2.2.2 内部数据存贮器
2、特殊功能寄存器区（80H～0FFH）
SFR是用来对片内各功能模块进行管理、控制、监视的控制寄存器和状态寄存器， 是一个特殊功能的RAM区。SFR离散地分布在80H～FFH的特殊功能寄存器地址 空间
特殊功能寄存器 *P0 SP DPL DPH PCON *TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 TL2 TH2 T2MOD 字节地址 80H 81H 82H 83H 87H 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 0CCH 0CDH 0C9H 特殊功能寄存器 *P1 *SCON SBUF *P2 *IE *P3 *IP *PSW *ACC *B 字节地址 90H 98H 99H 0A0H 0A8H 0B0H 0B8H 0D0H 0E0H 0F0H
0023H
001BH
0013H
000BH
0003H
0000H
存贮器的组织结构及功能
2.2.2 内部数据存贮器
FFH 只能间接寻址 (8051无 ) (8052有 ) 80H 7FH 可直接 (间接 )寻址 00H 可直接寻址 (SFR) 80H FFH
7FH 30H 2FH 20H 1FH 用户RAM区 位寻址区 第3寄存器组(RB3) 第2寄存器组(RB2) 第1寄存器组(RB1) RS1=1 RS0=1 RS1=1 RS0=0 RS1=0 RS0=1 RS1=0 RS0=0
P3.7
2.2 存贮器的组织结构及功能
51单片机的存贮器分类
片内程序存贮器 片外程序存贮器 物理上分 片内数据存贮器 片外数据存贮器 逻辑上分 256B（ 或 384B） 内 部 RAM地 址 空 间 64KB的 外 部 RAM 64KB内 外 统 一 的 程 序 存 贮 器
存贮器的组织结构及功能
累加器ACC、寄存器 B、程序状态字PSW、 寄 程序计数器PC、数 存 据指针DPTR、堆栈 器 指针SP、位于RAM 中的工作寄存器 R0~R7。
时钟发生器、定时控制逻辑、指令寄存器、译码器以及信息传 送控制部件等
总体结构
2.1.1 51单片机的一般总体结构
2、内部存储器
计︑ 数定 器时 统︑ 控中 制断 器系 3 / 4
内部RAM三块存贮空间
第0寄存器组(RB0) 00H
（b）低128B的结构 地 分 ①内部RAM（00H—0FFH） 址为 空 两 ②外部RAM（0000H—0FFFFH） 间个
存贮器的组织结构及功能
2.2.2 内部数据存贮器 1、低128字节的RAM块（00H～7FH）
7FH
①工作寄存器区 （00H~1FH） ②位寻址区 （20H~2FH） ③堆栈和数据缓冲区
位 地 址 D4 D3 7CH 7BH 74H 73H 6CH 6BH 64H 63H 5CH 5BH 54H 53H 4CH 4BH 44H 43H 3CH 3BH 34H 33H 2CH 2BH 24H 23H 1CH 1BH 14H 13H 0CH 0BH 04H 03H
D2 7AH 72H 6AH 62H 5AH 52H 4AH 42H 3AH 32H 2AH 22H 1AH 12H 0AH 02H
P3.1
总体结构
1、CPU
ALU
2.1.1 51单片机的一般总体结构
由算术逻辑运算部件ALU、布尔处理器、工作寄存器和控制器组 成，是单片机的核心部件，主要完成单片机的运算和控制功能
和 布 尔 处 理 器
①加、减、乘、除算术运算； ②增量（加1）、减量（减1） 运算； ③十进制数调整； ④位置“1”、置“0”和取反； ⑤与、或、异或等逻辑操作； ⑥数据传送操作 控制器
5、并行I/O口 7、时钟电路
6、全双工串行口
有一个全双工的串行口
时钟电路用于单片机产生时钟脉冲序列，协调和控 制单片机的工作。
总体结构
2.1.2 51系列单片机的引脚定义及功体结构
2.1.2 51系列单片机的引脚定义及功能
P1
Vcc P0
P3 P2 RST XTAL1 XTAL2 Vss ALE PSEN EA
2
51系列单片机硬件结构和功能
主要内容
2.1 总体结构 2.2 存贮器的组织结构及功能 2.3 I/O接口的结构及功能
2.4 定时/计数器的结构和功能
2.5 中断系统的结构和功能 2.6 时钟、时钟电路、CPU定时 2.7 单片机工作方式
2.1 总体结构
2.1.1 51系列单片机的一般总体结构
P 3.0 /WR ALE /PSEN P3.6 /RD /EA P3.7
①程序存储器ROM ②数据存储器RAM
2个16位的定时器/事件计数器（52子系列有3个定时器/事件计 数器），用于实现内部定时或外部计数的功能；并以其定时或 计数的结果（查询或中断方式）来实现控制功能。 有5个中断源（52系列有6个中断源），即外部中断2个，定时/ 计数器中断2个，串行口中断1个。全部中断可分为高级和低级 两个优先级别 共有四个8位的并行I/O口（P0、P1、P2、P3）
存贮器的组织结构及功能
2.2.2 内部数据存贮器 4 位 存 贮 器
MSB LSB 字节地址 SFR 51单片机内部 RAM 中的 20H ～ 2FH 的 16 个单元 128 位（见表 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 2.2.4） F7H 8整除的 F6H F5H （表 F4H F3H *号的 F2HSFR F1H 以及地址能被 SFR 2.2.3中带 ）的F0H 11/12个单B F0H
R2
R3 R4 R5 R6 R7
12H
13H 14H 15H 16H 17H
R2
R3 R4 R5 R6 R7
1AH
1BH 1CH 1DH 1EH 1FH
R2
R3 R4 R5 R6 R7
存贮器的组织结构及功能
2.2.2 内部数据存贮器 1、低128字节的RAM块（00H～7FH） ①工作寄存器区：00H～1FH
存贮器的组织结构及功能
2.2.2 内部数据存贮器 1、低128字节的RAM块（00H～7FH） ②位寻址区（20H~2FH）
字节地址
2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H D7 7FH 77H 6FH 67H 5FH 57H 4FH 47H 3FH 37H 2FH 27H 1FH 17H 0FH 07H D6 7EH 76H 6EH 66H 5EH 56H 4EH 46H 3EH 36H 2EH 26H 1EH 16H 0EH 06H D5 7DH 75H 6DH 65H 5DH 55H 4DH 45H 3DH 35H 2DH 25H 1DH 15H 0DH 05H
寄存器中的内容
0000,0000B 0000,0000B 0000,0111B 0000,0000B ×××0,0000B 0××0,0000B 0000,0000B 0000,0000B 1111,1111B