单片机 第二章(1)
单片机第二章MCS-51系列单片机硬件结构
3. P1口（P1.0~P1.7，1脚~8脚）
P1口仅用作I/O使用，它也是自带上拉电阻的8 位准双向I/O接口，每一位可驱动4个LSTTL负载。 当P1口作为输入接口时，应先向口锁存器写“1”。 4. P3口（P3.0~P3.7，10脚~17脚）
除了和P1口的功能一样外， P3口的每一引脚还具有第二功能。
第二章 单片机的硬件结构
2.1 MCS-51单片机的总体结构
2.2 微处理器 2.3 MCS-51存储器 2.4 MCS-51基本电路及引脚电路 2.5 实例演练
2.1MCS-51单片机的总体结构
一，8031芯片实照
二，MCS-51单片机外形是一个40脚的双列直插式集成块：
P10 P1.1 P12 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD 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 23 22 21 Vcc 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
ALE地址锁存使能信号输出端。存取 片外存储器时，用于锁存低8位地址。 PROG是对于EPROM型单片机，在 EPROM编程期间，此引脚用于输入编 程脉冲。
ALE/ PROG (30脚)
控制 引脚
《单片机原理及应用》(张迎新) 课后习题答案 电子工业出版社
第二章单片机结构及原理 1、MCS-51 单片机内部包含哪些主18bit CPU 是234K ROM4128B RAM516bit 定时器/632 根可编程I/O准8 4 I/O I/O 线都能独立地作输入或输出。
782操作的命令。
程序是根据任务要求有序编排指令的集合。
3、如何认识 89S51/52 存储器空间在物理结构上可以划分为 4 个分为3 89S51/52 存片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。
在逻辑64KB 程序存储器地址25664数据存储器地址空间。
4CPU 使用的是哪组工CPU 如何确定和改变当前工CPU 使用的是第0 组工作寄00H07H CPU 通过改变状态字寄存器PSW中的RS0 和RS1 来确定工作寄存器组。
5SP 重新赋果CPU SP 应该多SP复位后指向07H 00H1FH 20H2FHSP 重新赋值。
如果CPU SP 应该至少设置为0FH。
6、89S51/52 的时钟周期、机器周期、指令周期8MHz 个单片机周期为中最基本的、最小的时间单位。
机器周期是指完成一个基本操12 个时钟周期组成。
指令周由若干个机器周期组成。
若fosc=8MHz=1/8×12μ s=1.5μ s 7、89S51/52 扩为什么不会据存储器使用不同的指令用来区分同一地址空间。
8、程序状态字寄存器PSWPSW是8PSW中各位状态通常是在指令执行的过程中自PSW.7Cy PSW.6ACPSW.5F0志位。
PSW.4、PSW.3RS1 和 RS0PSW.2OV PSW.1 PSW.0 P 9、位地址7CH 和字节地址7CH 有何区7CH 7CH87CH 是内部数据存储器中位寻址区中的一1 位二进制数。
位地址 7CH 具体在片内数据存储器字节地址为2FH 中的第4 2FH.4 10、89S51/52 中4 个I/O 89S51/52 的片外三I/O 端口是单片机与外界联系的重要8 P0 16 P0 8P2 8 PSEN ALERD WR EA P3 口。
单片机课件第二章 ARM体系结构
2.5
ARM微处理器指令系统
2.5.1 基本寻址方式
寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地 址的方式，ARM处理器有9 种基本寻址方式。
1.寄存器寻址
操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段给出的是寄存器编 号，指令执行时直接取出寄存器值操作。
例如指令： MOV R1,R2 SUB R0,R1,R2
11111
系统模式
PC，R14～R0，CPSR（ARM v4及以上版本）
并非所有的模式位组合都能定义一种有效的处理器模式。其他组合的 结果不可预知。
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
Thumb 状态的寄存器在ARM 状态的寄存器上的映射
在Thumb状态下，程序计数器PC（Program Counter）使用位[1]选 择另一个半字。ARM处理器在两种工作状态之间可以切换。
Thumb状态：当操作数PSR控制位T为1时，执行BX指令进入Thumb 状态。如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理（IRQ、 FIQ、Undef、Abort和SWI）返回时，自动转换到Thumb状态。（异 常都是在ARM 状态中执行） ARM状态：当操作数PSR控制位T为0时，执行BX指令进入ARM状态 ；处理器发生异常（IRQ、FIQ、Reset、Undef、Abort和SWI）。在 此情况下，把PC内容复制到异常模式的链接寄存器中，并且异常处 理将从异常向量地址开始。
sys（系统模式）：运行具有特权的操作系统任务。
und（未定义指令中止模式）：当未定义的指令执行时进入该 模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
单片机课后习题解答
单片机课后习题解答练习练习练习第二章单片机结构及原理1、mcs-51单片机内部涵盖哪些主要功能部件？它们的促进作用就是什么？请问：（1）一个8bitcpu就是微处理器的核心，就是运算和逻辑排序的中心。
（2）片内震荡器及时钟电路：提供标准时钟信号，所有动作都依据此进行。
（3）4krom程序存贮器：存贮程序及常用表格。
（4）128bram数据存贮器：暂存一些中间变量和常数等。
（5）两个16bit定时器/计数器：全然硬件定时器（6）32根可编程i/o口线：标准8位双向（4个）i/o接口，每一条i/o线都能独立地作输入或输出。
（7）一个可编程全双工串行口。
（8）五个中断源。
2、什么是指令？什么是程序？请问：指令就是规定计算机继续执行某种操作方式的命令。
程序是根据任务要求有序编排指令的集合。
3、如何重新认识89s51/52存储器空间在物理结构上可以分割为4个空间，而在逻辑上又可以分割为3个空间？答：89s51/52存储器空间在物理结构上设有４个存储器空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。
在逻辑上有３个存储器地址空间：片内、片外统一的64kb程序存储器地址空间，片内256ｂ数据存储器地址空间，片外64ｋｂ的数据存储器地址空间。
4、开机复位后，cpu使用的是哪组工作寄存器？他们的地址是多少？cpu如何确定和改变当前工作寄存器组？请问：开机登位后，cpu采用的就是第0组与工作寄存器，地址为00h～07h，cpu通过发生改变状态字寄存器psw中的rs0和rs1去确认工作寄存器组。
5、什么是堆栈？堆栈有何作用？在程序设计时，有时为什么要对堆栈指针sp重新赋值？如果cpu在操作中要使用两组工作寄存器，sp应该多大？请问：堆栈就是一个特定的存储区，主要功能就是暂时存放数据和地址，通常用以维护断点和现场。
堆栈指针sp登位后指向07h单元，00h～1fh为工作寄存器区，20h～2fh为十一位串行区，这些单元存有其他功能，因此在程序设计时，须要对sp再次赋值。
单片机 第二章 习题参考答案
一、填空题：1、当MCS-51引脚ALE有效时，表示从P0口稳定地送出了低8位地址。
2、MCS-51的堆栈是软件填写堆栈指针临时在片内数据存储器内开辟的区域。
3、当使用8751且EA=1，程序存储器地址小于 1000H 时，访问的是片内ROM。
4、MCS-51系统中，当PSEN信号有效时，表示CPU要从外部程序存储器读取信息。
5、MCS-51有4组工作寄存器，它们的地址范围是 00H~1FH 。
6、MCS-51片内20H~2FH范围内的数据存储器，既可以字节寻址又可以位寻址。
7、PSW中RS1 RS0=10时，R2的地址为 12H 。
8、PSW中RS1 RS0=11时，R2的地址为 1AH 。
9、单片机系统复位后，（PSW）=00H，因此片内RAM寄存区的当前寄存器是第 0 组，8个寄存器的单元地址为 00H ~ 07H 。
10、PC复位后为 0000H 。
11、一个机器周期= 12 个振荡周期= 6 个时钟周期。
12、PC的内容为将要执行的的指令地址。
13、在MCS－51单片机中，如果采用6MHz晶振，1个机器周期为 2us 。
14、内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节的字节地址为 26H 。
15、若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为 0 。
16、8051单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为 04H ，因上电时PSW=00H 。
这时当前的工作寄存器区是第 0 工作寄存器区。
17、使用8031芯片时，需将/EA引脚接低电平，因为其片内无程序存储器。
18、片内RAM低128个单元划分为哪3个主要部分：工作寄存器区、位寻址区和用户RAM区。
19、通过堆栈操作实现子程序调用，首先就要把 PC 的内容入栈，以进行断点保护。
调用返回时，再进行出栈保护，把保护的断点送回到 PC 。
20、MCS－51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为MCS－51的PC是16位的，因此其寻址的范围为 64 KB。
单片机原理及应用 第二章
寄存器
累加器ACC 累加器ACC，简称累加器A，它是一个8位寄存器，通 过暂存器与ALU相连，在算术运算和逻辑运算时，通常用 累加器A存放一个参加操作的数，作为ALU的一个输入，而 ALU的运算结果又存入累加器A中。
寄存器B 寄存器B一般用于乘、除法指令，它与累加器A配合使 用。运算前，寄存器B中存放乘数或除数；运算后，B中保
存了乘积的高位字节或商的余数部分。此外，寄存器B可 作为存放中间结果的暂存寄存器使用。
程序状态字寄存器PSW
运算操作过程中的一些状态信息存放在程序状态字寄存器PSW中，
PSW寄存器的字节地址是DOH，PSW各位的符号与定义如下：
C—进位标志（CY），有进位或借位时，C=1，否则C=0； Cy=1提示无符 号数运算超出范围。 在进行位操作时，CY作为位累加器C，也称为布尔累加器。此外， 循环移位指令和比较转移指令也会影响CY标志。 AC—辅助进位标志，当累加器中A3向A4有进位或错位时AC=1，否则AC=0；
7406
2 4 6 8 2 4 6 8
22
1
74ls08A
22
OE
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
19 18 17 16 15 13 12 11 27
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WE
19 18 17 16 15 13 12 11 27
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WE
ALE/PROG——地址锁存允许信号，输出。 在访问片外存储器或I/O时，用于锁存低八位地址，以 实现低八位地址与数据的隔离。由于ALE以1/6的振荡频率 固定速率输出，可作为对外输出的时钟或用作外部定时脉
单片机原理及应用--习题讲解
第二章(第 9页)
单片机原理及应用
第二章 单片机的基本结构
R0的内容为32H， 的内容为48H 而片内RAM 32H单元的内容为 的内容为32H 48H， RAM的 3-25 设R0的内容为32H，A的内容为48H，而片内RAM的32H单元的内容为 80H，40H单元的内容为08H。请指出在执行下列程序段后， 单元的内容为08H 80H，40H单元的内容为08H。请指出在执行下列程序段后，上述各单元的内 容变化。 容变化。
MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV
A，40H A， R0， R0，A P1， P1，#0F0H @R0， @R0，30H DPTR， DPTR，#3848H 40H， 40H，38H R0， R0，30H D0H， D0H，R0 18H， 18H，#30H A， A，@R0 P2， P2，P1
第二章(第 3页)
单片机原理及应用
第二章 单片机的基本结构
80C51单片机的时钟周期 机器周期、 单片机的时钟周期、 2-10 80C51单片机的时钟周期、机器周期、指令周期是如何设 置的？当主频为12MHz 12MHz时 一个机器周期等于多少微秒？ 置的？当主频为12MHz时，一个机器周期等于多少微秒？执行一 条最长的指令需要多少微秒？ 条最长的指令需要多少微秒？ 答： 时钟周期：就是振荡周期， 时钟周期：就是振荡周期，是指振荡器产生一个振荡脉冲信号所 用的时间。 用的时间。 机器周期：指振荡器产生一个CPU完成一个规定操作所用的时间。 CPU完成一个规定操作所用的时间 机器周期：指振荡器产生一个CPU完成一个规定操作所用的时间。 包含6个状态周期,每个状态周期有P1 P2两个相 P1和 两个相。 包含6个状态周期,每个状态周期有P1和P2两个相。 个机器周期=12 =12个时钟周期 1个机器周期=12个时钟周期 指令周期：执行一条指令所需要的时间。 指令周期：执行一条指令所需要的时间。
单片机第2章习题答案
第2章习题答案一．选择题1．8051单片机用于选择内外程序存储器的控制信号是（ B ）（A）RST（B）EA（C）PSEN（D）ALE2．PC的值是（ B ）（A）当前正在执行指令的前一条指令的地址（B）当前正在执行指令的地址（如果当前指令执行完毕，则PC值为下一条指令的首地址）（C）当前正在执行指令的下一条指令的地址（D）控制器中指令寄存器的地址3．ALE信号有效的时候，表示（ B ）。
（A）从ROM中读取数据（B）从P0口可靠地送出地址低8位（C）从P0口送出数据（D）从RAM中读取数据4．8051复位时，下述说法正确的是（ D ）。
（A）（20H）＝00H （B）SP＝00H （C）SUBF＝00H （D）TH0＝00H5．外部中断1固定对应的中断入口地址为（ C ）。
（A）0003H （B）000BH （C）0013H （D）001BH6．P1口的每一位都能驱动（ B ）。
（A）2个TTL低电平负载（B）4个TTL低电平负载（C）8个TTL低电平负载（D）10个TTL低电平负载7．使用8751且EA＝1时，则可以扩展ROM（ B ）。
（内外总和64KB）（A）64KB （B）60KB （C）56KB （D）58KB8．在扩展系统中，能够提供地址信号的高8位的端口是（ C ）。
（A）P0口（B）P1口（C）P2口（D）P3口9．内部RAM中具有位地址的区域是（ B ）。
（A）00H～1FH （B）20H～2FH （C）20H～3FH （D）30H～7FH二．填空题1．MCS—51单片机的P0～P3口均是双向 I／O口，其中的P0口和P2口除了可以进行数据的输入、输出外，通常还用来构建扩展系统的数据总线和地址总线，在P0～P3口中，真正的双向口为P0口，P1口、P2口、P3 为准双向口。
2．P2口在扩展系统当中通常用作地址总线的高8位，也可以作通用的I/O口使用。
3．8051的堆栈只可设置在片内RAM30H-7FH，堆栈寄存器SP是 8 位寄存器。
《单片机原理及应用》复习指南(移通)
《单片机原理及应用》复习指南第一部分：应试篇第一章1、（单片微型计算机）单片机又叫（微控制器），又叫（嵌入式控制器）。
2、单片机与普通计算机的不同之处在于其将（CPU ）（存储器）和（I/O 口）三部分通过内部（总线）连接并集成于一块芯片上。
第二章1、AT89S51单片机片内功能部件组成：(1)8位微处理器(CPU)；(2)数据存储器(128B RAM)；(3)程序存储器(4KB Flash ROM)；(4)4个8位可编程并行I/O 口(P0口～P3口)；(5)1个全双工异步串行口；(6)2个16位定时器/计数器；(7)1个中断系统，5个中断源，2个优先级；(8)26个特殊功能寄存器(SFR ）；(10)1个看门狗定时器。
2、当EA 脚接高电平(接1)时，在PC 值不超出0FFFH （即不超出片内4KB Flash 存储器的地址范围）时，单片机读片内程序存储器（4KB ）中的程序，但PC 值超出0FFFH （即超出片内4KB Flash 地址范围）时，将自动转向读片外60KB （1000H-FFFFH ）程序存储器空间中的程序；接低电平(接0/接地)时，只读外部的程序存储器中的内容,读取的地址范围为0000H ～FFFFH ，片内的4KB Flash 程序存储器不起作用。
3、1个机器周期等于12个时钟振荡周期。
4、表中5个中断源的中断入口地址5、地址为20H ～2FH 的16个单元的128位可进行位寻址，也可以进行字节寻址；地址为30H ～7FH 的单元为用户RAM 区，只能进行字节寻址。
6、AT89S51在RAM 和SFR 中共有211个可位寻址，其中128个处于片内RAM 字节地址20H ～7FH 单元中，其余83个可寻址位分布在特殊功能寄存器SFR 中（可被位寻址寄存器11个，共位地址88个，其中5个未用）。
所有能位寻址一定能字节寻址，而字节寻址不一定位寻址！7、位地址00H ～7FH 对应字节地址20H ～2FH ，位地址中8位分别对应字节地址的一个字节。
《单片机第二章》课件
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04
05
单片机应用实例
智能家居控制系统
01
智能家居控制系统是利用单片机技术，实现家庭设备的智能化控制， 提高生活便利性和舒适度。
02
智能家居控制系统可以实现的功能包括：智能照明、智能安防、智能 家电控制、智能环境监测等。
03
单片机在智能家居控制系统中主要负责接收和处理各种传感器和设备 的信息，控制设备的运行，并通过网络与其他设备进行通信。
《单片机第二章》ppt课 件
目录
• 单片机基础知识 • 单片机硬件结构 • 单片机软件编程 • 单片机开发流程 • 单片机应用实例
01
单片机基础知识
单片机定义
总结词
单片机的定义
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将计算机的中央处理器（CPU）、随机存储器 （RAM）、只读存储器（ROM）以及输入/输出（I/O）接口等主要部件集成在 一块芯片上，具有体积小、功耗低、可靠性高的优点。
02
03
调试程序
通过仿真器等工具，对单片机程序进 行调试，确保程序逻辑正确、功能实 现无误。
系统集成与测试
01
系统集成
将硬件和软件整合在一起，构建完 整的单片机系统。
性能测试
测试系统的性能指标，如处理速度 、功耗等是否达标。
03
02
功能测试
对系统进行全面的功能测试，确保 满足需求。
可靠性测试
模拟恶劣环境条件，测试系统的稳 定性和可靠性。
优化代码
优化代码可以提高程序的执行效 率和可读性。可以通过减少冗余 代码、合理分配内存、使用高效 的数据结构和算法等方式进行优 化。
单片机第二章习题参考答案
单片机第二章习题参考答案一、填空题：1、当MCS-51引脚ALE有效时，表示从P0口稳定地送出了低8位地址。
2、MCS-51的堆栈是软件填写堆栈指针临时在片内数据存储器内开辟的区域。
3、当使用8751且EA=1，程序存储器地址小于 1000H 时，访问的是片内ROM。
4、MCS-51系统中，当PSEN信号有效时，表示CPU要从外部程序存储器读取信息。
5、MCS-51有4组工作寄存器，它们的地址范围是 00H~1FH 。
6、MCS-51片内20H~2FH范围内的数据存储器，既可以字节寻址又可以位寻址。
7、PSW中RS1 RS0=10时，R2的地址为 12H 。
8、PSW中RS1 RS0=11时，R2的地址为 1AH 。
9、单片机系统复位后，（PSW）=00H，因此片内RAM寄存区的当前寄存器是第 0 组，8个寄存器的单元地址为 00H ~ 07H 。
10、PC复位后为 0000H 。
11、一个机器周期= 12 个振荡周期= 6 个时钟周期。
12、PC的内容为将要执行的的指令地址。
13、在MCS－51单片机中，如果采用6MHz晶振，1个机器周期为 2us 。
14、内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节的字节地址为 26H 。
15、若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为 0 。
16、8051单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为 04H ，因上电时PSW=00H 。
这时当前的工作寄存器区是第 0 工作寄存器区。
17、使用8031芯片时，需将/EA引脚接低电平，因为其片内无程序存储器。
18、片内RAM低128个单元划分为哪3个主要部分：工作寄存器区、位寻址区和用户RAM区。
19、通过堆栈操作实现子程序调用，首先就要把PC 的内容入栈，以进行断点保护。
调用返回时，再进行出栈保护，把保护的断点送回到 PC 。
20、MCS－51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC 的位数所决定的，因为MCS－51的PC是16位的，因此其寻址的范围为 64 KB。
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。
单片机答案第二章
0023H 串行口
18．当AT89C51单片机运行出错或程序陷入死循环时，如何摆脱困境？
答：按下复位按钮。
�
C．在AT89C51单片机中，为使准双向的I/O口工作在输入方式，必须保证它被事先预置为1
D．PC可以看成是程序存储器的地址指针
答： A. 错； B. 错；C. 对；D. 对。
11．判断以下有关PC和DPTR的结论 是正确的。
A．DPTR是可以访问的，而PC不能访问
B．它们都是16位寄存器
答：28H；88H。
4．片内字节地址为2AH单元的最低位的位地址是 ；片内字节地址为88H单元的最低位的位地址是 。 Байду номын сангаас
答：50H；88H。
5．若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为 。
答：P标志位的值为0。
6．AT89C51单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为 ，因上电时PSW = 。这时当前的工作寄存器区是 组工作寄存器区。
9．AT89C51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为AT89C51单片机的PC是16位的，因此其寻址的范围为 KB。
答：64KB。
10．判断下列 项说法是正确的。
A．AT89C51单片机的CPU是由RAM和EPROM组成的
B．区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端
15．AT89C51单片机的片内都集成了哪些功能部件？各个功能部件的最主要的功能是什么？
（1）1个微处理器（CPU）；
（2）128个数据存储器（RAM）单元；
单片机的基本结构与工作原理
第二章单片机的基本结构与工作原理2·1 80C51系列单片机在片内集成了哪些主要逻辑功能都件？各个逻辑部件的主要功能是什么？答：80C51系列单片机在片内集成了以下主要逻辑功能部件及分别有如下的主要功能.（l)CPU(中央处理器):8位功能：中央处理器由中央控制器与运算器一起构成。
中央控制器是识别指令，并根据指令性质控制计算机各组成部件进行工作的部件.(2)片内RAM:128B功能：在单片机中,用随机存取存储器(RAM）来存储程序在运行期间的工作变量和数据，所以称为数据存储器。
一般,在单片机内部设置一定容量(64B至256B）的RAM。
这样小容量的数据存储器以高速RAM的形式集成在单片机内，以加快单片机运行的速度.同时，这种结构的RAM还可以使存储器的功耗下降很多。
(3）特殊功能寄存器:21个功能：特殊功能寄存器（SFR）是80C51单片机中各功能部件所对应的寄存器，用以存放相应功能部件的控制命令、状态或数据的区域.这是80C51系列单片机中最有特色的部分。
现在所有80C51系列功能的增加和扩展几乎都是通过增加特殊功能寄存器（SFR）来达到的。
80C51系列单片机设有128B内部数据RAM结构的特殊功能寄存器（SFR)空间区。
除程序计数器PC和4个通用工作寄存器组外，其余所有的寄存器都在这个地址空间之内。
（4)程序存储器：4KB功能：80C51单片机的程序存储器用于存放经调试正确的应用程序和表格之类的固定常数。
由于采用16位的程序计数器PC和16位的地址总线，因而其可扩展的地址空间为64KB，而且这64KB地址空间是连续、统一的.（5)并行I/O口：8位，4个功能:为了满足”面向控制”实际应用的需要,80C51系列单片机提供了数量多、功能强、使用灵活的并行I/O口。
80C51系列单片机的并行I/O口，不仅可灵活地选作输人或输出，而且还具有多种功能.例如，它既是I/O口，又是系统总线或是控制信号线等，从而为扩展外部存储器和I/O接口提供了方便，大大拓宽了单片机的应用范围.（6)串行接口:全双工，1个功能:全双工串行I/O口，提供了与某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相连的能力;甚至可用多个单片机相连构成多机系统,使单片机的功能更强和应用更广。
单片机原理与应用第二章-MCS51单片机体系结构-8031系统结构
其中：Cy：进借位标志；
AC：辅助进借位标志；
F0 ：用户标志； RV：溢出标志位，两个带符号数运算，若有溢出（结果超 出-128~+127时）置1；
2.1 MCS51单片机硬件结构及引脚 2.2 MCS51单片机外部引脚 2.3 MCS51单片机的工作方式 2.4 单片机的时序 2.5 中断系统
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，因此，本章以 8051为主介绍MCS-51系列单片机 。
SP自动加1，SP=72H；将数据34H压入SP所指的堆栈单元（72H ）。
如图所示：
初始状态
反之，现在要将堆栈单元的内容弹出的话，过程如下： 将SP所指堆栈单元（72H）的内容34H弹出；SP自动减1，SP=71H； 将SP所指堆栈单元（71H）的内容12H弹出；SP自动减1，SP=70H。
初始状态
成四个组（区），每个组（区）有8个寄存器，分别用R0～R7表 示，称为工作寄存器或通用寄存器，其中，R0、R1还经常用于 间接寻址的地址指针。在程序中通过程序状态字寄存器（PSW） 第3、4位设置工作寄存器区。
（5）程序状态字PSW （Program Status Word） 程序状态字PSW是8位寄存器，用于存放程序运行的状态信
1051(1K)/2051(2K)/4051(4K) 128 （20条引脚DIP封装）
2
15
1
5
89C系列
(常用型)
89C51(4K)/89C52(8K) （40条引脚DIP封装）
第2章_单片机的基本结构与工作原理
52系列单片机 系列单片机80H~ FFH 系列单片机 是数据存储器和特殊功能 寄存器地址重叠空间
要求：高电平持续时间>2个机器周期。 fosc=12MHz时>2us， fosc=6MHz时>4us。
37
2.6.2 程序执行方式
0000H 0003H 0030H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP INT0 ORG 0030H MAIN：MOV R3，#00H ...... ORG 0100H INT0: CLR C ......
5
2.2.2 内部结构框图和组成
ALU ACC（A） （ ） ROM RAM 指令寄存器IR 指令寄存器 地址寄存器 PC DPTR T/C I/O PSW 定时控制逻辑 80C51的内部结构框图 图2-3 80C51的内部结构框图
6
2.3 80C51 CPU的结构和特点
7
2.3.1 中央控制器
30
（三）字节寻址区（30H~7FH）
注意：对于MCS-52系列 单片机，80H~FFH RAM 区只能采用间接寻址方式 访问。讲完SFR后举例。
（四）堆栈区
特点：先进后出，进栈时 SP加1，出栈时SP减1。 功能：调用子程序和中断时 保护现场。 系统复位时，SP=07H。使 使 用时要特别小心。 用时要特别小心
3
2.2 80C51单片机的引脚功能和结构框图
(单片机完整课件PPT)第二章
2.3 51单片机的CPU
由运算器和控制器所构成
1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地) 2、振荡电路：XTAL1、XTAL2
8031
8051 8751 89C51
3、复位引脚：RST
4、并行口：P0、P1、P2、P3
5、EA：访问程序存储控制信号 6、PSEN：外部ROM读选通信号 7、ALE：地址锁存控制信号
P3口ห้องสมุดไป่ตู้的第二功能
51单片机引脚功能
是ALU单元的输入之一，又是运算结果的存放单元。
A的进位标志 Cy 是特殊的，同时又是位处理机的位累 加器。 3、寄存器B 运算结果的另一个存放单元。
4．程序状态字寄存器PSW
（1）Cy（PSW.7）进位标志位 （2）Ac(PSW.6)辅助进位标志位 （3）F0（PSW.5）标志位 由用户使用的一个状态标志位。 （ 4 ） RS1 、 RS0 （ PSW.4 、 PSW.3 ）： 4 组工作寄存器 区选择控制位1和位0。
单片机原理与应用
厦门理工学院电子与电气工程系 陈志英
第二章 51单片机的硬件结构
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 51单片机的片内结构 51单片机的引脚功能 51单片机的CPU 51单片机的存储器结构 51单片机的并行I/O端口 51单片机的时钟电路与时序 51单片机的复位操作与复位电路 51单片机最小系统
2.3.1 运算器
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行控制。
（4）具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，形成控制网络和远 程控制。
6
3.单片机的应用
（1）工业方面：各种测控系统。数据采集系统，工业机器人，智能化仪器，机、电 一体化产品。 （2）智能仪器仪表方面。 （3）通讯方面：调制解调器、程控交换技术等。 （4）消费产品方面：电动玩具、录像机、激光唱机。 （5）导弹与控制方面：导弹控制、鱼雷制导控制、智能武器装备、飞机导航系统。 （6）计算机外部设备及电器方面：打印机、硬盘驱动器、彩色与黑白复印机、磁带
OE
OE A8-A12 CE
锁存器 74LS373
EPROM
22
单片机的I/O引脚结构
众多功能各异的I/O引脚源于它结构的不同
23
单片机的引脚（P1口）
P1.0—P1.7: 准双向I/O口 • 输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其 • 写“1”。
•
Vcc 读锁存器 2 内部 总线 写锁 存器机发展过程中各个阶段的特点，其发展历史大概可划分为以下四个 阶段： 第一阶段（1974～1976）：单片机的初级阶段。因工艺限制，单片机采用双 片的形式，而且功能简单。 第二阶段（1976一1978）：低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48 系列单片机为代表。 第三阶段（1978一现在）：高性能单片机阶段。这个阶段推出的单片机普遍 带有串行I/O口，多级中断处理系统，16位定时器／计数器，片内ROM、RAM容量 加大，且寻址范围可达64K字节，有的还内置有A/D转换器。这类单片机的代表是 Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的6810和Zilog公司的Z8等。 第四阶段（1982一现在）：8位单片机的巩固发展以及16位单片机、32位单 片机推出阶段。 目前使用最多的仍是8位单片机。在8位单片机中80C51的使用更为广泛。本 教材也是以80C51为基础。
9
(2)MCS-96系列单片机 MCS-96系列单片机是Intel公司在1983年推出的16位单片机，它与8位机相比， 具有集成度高、运算速度快等特点。它的内部除了有常规的I/O接口、定时器／ 计数器、全双工串行口外，还有高速I/O部件、多路A／D转换和脉宽调制输出 （PWM）等电路，其指令系统比MCS-51更加丰富。 (3)ATMEL公司单片机 ATMEL公司于1992年推出了全球第一个3V超低压F1ash存储器，并于1994年 以 E2PROM技术与 Intel公司的 80C31 内核进行技术交换，从此拥有了80C31 内核 的 使 用权 ， 并 将 ATMEL 特 有 的 Flash 技 术 与 80C31 内 核 结 合 在一 起 ， 生 产 出 AT89C51系列单片机。
（2）控制器电路：程序计数器PC、PC+1寄存器、指令寄存器、指令译码器、 定时与控制电路等。
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存储器：RAM ROM （1）包括RAM 128X8 和 RAM地址寄存器 （2）实际的256个单元，后128个位专用寄存器，用户仅能使用前128个存储 单元。 (3) ROM呢?
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定时器、计数器： 2个16位的定时器、计数器，实现控制或者计时功能。 单片机主要用于控制领域，这领域经常用到定时和控制功能，所以单片机设置了 它们，使得我们控制应用方便。 并行、串行口： 8个并行IO口：p0、p1、p2、p2 一个全双工的串口，功能强大。 中断控制电路、时钟电路、位处理、内部总线。
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2.单片机的特点及应用领域
单片机的特点： （1）小巧灵活、成本低、易于产品化。能组装成各种智能式测控设备及智能仪 器仪表。 （2）可靠性好，应用范围广。单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的，
抗干扰性强，能适应各种恶劣的环境，这是其它机种无法比拟的。
（3）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。单片机的逻辑控 制功能很强，指令系统有各种控制功能指令，可以对逻辑功能比较复杂的系统进
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PC与SFR复位状态表 寄存器 PC A 复位状态 0000H 00H 寄存器 TCON T2CON 复位状态 00H 00H
B PSW
SP DPTR P0~P3 IP IE TMOD
00H 00H
07H 0000H FFH XX000000B 0X000000B 00H
TH0 TL0
TH1 TL1 SCON SBUF PCON
机等。
（7）多机分布式系统：可用单片机构成分布式测控系统，它使单片机应用进入了一 个全新的阶段。
7
4.典型单片机产品简介
(1) MCS-51单片机系列 MCS-51可分为两个子系列和4种类型，按资源的配置数量，MCS-51系列分为51 和52两个子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列属于增强型。
片内ROM的形式 资源配置 子系列 片内 ROM 容量 片内 RAM 容量 定时器 与 计数器 中 断 源
无
ROM
EPROM
E2PRO M
8×51系列 8×C51系列 8×52系列 8×C252系列
8031 80C31 8032 80C232
8051 80C51 8052 80C252
8751 87C51 8752 87C252
8951 89C51 8952 89C252
4KB 4KB 8KB 8KB
128B 128B 256B 256B
2×16 2×16 3×16 3×16
5 5 6 7
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80C51与8051的比较
①MCS-51 系列单片机采用两种半导体工艺生产。 8051芯片用 HMOS 工艺（高密 度短沟道 MOS 工艺），而 80C51 芯片则采用 CHMOS 工艺（互补金属氧化物的 HMOS 工 艺）。CHMOS工艺是CMOS和HMOS的结合。 ②80C51芯片具有CMOS低功耗的特点。例如8051芯片的功耗为630mW,而80C51的 功耗只有120mW。
Vcc, GND: 正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同 的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。
单片机的引脚（晶振端） Vcc, GND: 正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同 的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。 XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入/输出端
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2.2.2 80C51单片机的封装与信号引脚
MCS-51单片机40脚 Vcc, GND XTAL1, XTAL2 RESET 2 2 1
EA/Vpp
ALE/PROG PSEN P0.0—P0.7
1
1 1 8
P1.0—P1.7
P2.0—P2.7 P3.0—P3.7
8
8 8
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单片机的引脚（电源端）
引 脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 RxD: TxD: 第 二 功 能
串行口接收数据输入端 串行口发送数据输出端
INT0: 外部中断申请输入端 0 INT1: 外部中断申请输入端 1
P3.4
P3.5 P3.6
T0:
T1: WR:
外部计数脉冲输入端 0
外部计数脉冲输入端 1 写外设控制信号输出端
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2.2 单片机逻辑结构及信号引脚
CPU运算器 电路 CPU控制器 电路 CPU控制器 电路
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ROM 时钟电路
RAM
定时计数器
CPU
并口
串口
中断系统
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2.2.1 80C51单片机的内部逻辑结构
CPU内部结构： （1）运算器电路：算术逻辑单元ALU、累加器ACC、寄存器B、程序状态字PSW 和2个暂存器等。 算术逻辑运算单元ALU ( 8位 )： +、–、×、÷算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，循环移位、位处理。
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单片机的引脚（复位端） RESET: 复位端 复位使单片机进入某种确定的初始状态： ▼ PC值归零（0000H）； ▼ 各个特殊功能寄存器SFR被赋予初始值： P0～P3 = 0FFH，Acc = 0，B = 0，TH0=0，TL0=0，TH1=0，TL0=0，SP=7， PSW=0 „„ ▼退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序进程、退出程序的死循 环，从头开始。
P3.7
RD:
读外设控制信号输出端
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小结
51单片机的8个特殊引脚
Vcc, GND: 电源端 XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端 正脉冲有效（宽度8 mS） EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端。低有效 片内有ROM时应当接高电平。 ALE/PROG: 地址锁存允许控制端。 PSEN：选通外部ROM的读(OE)控制端。 低有效
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单片机的引脚（PSEN端）
• •
PSEN：寻址外部程序存储器时选通外部EPROM的 读控制端（OE）低有效。
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单片机的引脚（PSEN端）
• •
PSEN：寻址外部程序存储器时选通外部EPROM的 读控制端（OE）低有效。
D0-D7 P0.0-P0.7 ALE EA PSEN P2.0-P2.4 单片机 8D G 8Q A0-A7
③80C51在功能增加了待机和掉电保护两种工作方式，以保证单片机在掉电情 况下能以最低的消耗电流维持。
④此外，在80C51系列芯片中，内部程序存储器除了ROM型和EPROM型外，还有 E2PROM型，例如89C51就有4KB E2PROM。并且随着集成技术的提高，80C51系列片 内程序存储器的容量也越来越大，目前已有64KB的芯片了。另外，许多80C51芯片 还具有程序存储器保密机制，以防止应用程序泄密或被复制。
Q
/Q
Vcc
引脚P0.X
1 读引脚
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单片机的引脚（P2口）
P2.0—P2.7: 双向I/O • 寻址外部程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器 时可作为8位准双向I/O口使用。