单片机硬件及内部结构.

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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

MCS-51单片机的内部结构及引脚

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谢谢
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谢谢！
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结构特点：
MCS-51系列单片机为哈佛结构（而非普林斯顿结构） 1）内ROM：4KB 2）内RAM：128B 3）外ROM：64KB 4）外RAM：64KB 5）I / O线： 32根（4埠，每埠8根） 6）定时/计数器：2个16位可编程定时/计数器 7）串行口：全双工，2 根 8）寄存器区：工作寄存器区、在内128B RAM中，分4个区， 9）中断源：5源中断，2级优先 10）堆栈：最深128B 11）布尔处理机：位处理机，某位单独处理 12）指令系统：五大类，111条
MCS-51单片机的内部结构及引脚
一、单片机硬件结构
内部结构引脚功能内存的配置 CPU时序 I / O接口
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二、概述
Intel MCS-51 系列单片机三个版本：8031、8051、 8751（8位机）
Intel MCS-96系列机：8096 （16位机）除此之外，Motorla公司、Zilog公司、Mcrochip相继推出产品，各系列产品内部功能、单元组成、指令系统不尽相同。 Intel公司单片机问世早，系列齐全，兼容性强，所以得到广泛使用。
作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片
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5、串行输入/输出口（2条）串行通信、扩展I / O接口芯片
6、定时/计数器（16位、加1计数）计满溢出、中断标志置位、向CPU提出中断请求，与 CPU之间独立工作
7、时钟电路内振、外振。 8、中断系统五源中断、2级优先。
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单片机内部主要部件

1.2 单片机内部主要部件单片机内部电路比较复杂，MCS-51系列的8051型号单片机的内部电路根据功能可以分为CPU、RAM、ROM/EPROM、并行口、串行口、定时/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）等8个主要部件，如图1-2-1所示。

这些部件通过片内的单一总线相连，采用CPU加外围芯片的结构模式，各个功能单元都采用特殊功能寄存器集中控制的方式。

其他公司的51系列单片机与8051结构类似，只是根据用户需要增加了特殊的部件，如A/D转换器等。

在设计程序过程中，寄存器的使用非常频繁。

本节内容在了解单片机内部的组成机构基础上，重点介绍单片机内部常用的寄存器的作用。

图1-2-1 MCS-51架构1.2.1中央处理器（CPU）中央处理器是单片机的核心，主要功能是产生各种控制信号，根据程序中每一条指令的具体功能，控制寄存器和输入/输出端口的数据传送，进行数据的算术运算、逻辑运算以及位操作等处理。

MCS-51系列单片机的CPU字长是8位，能处理8位二进制数或代码，也可处理一位二进制数据。

单片机的CPU从功能上一般可以分为运算器和控制器两部分。

一、控制器控制器由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、定时控制与条件转移逻辑电路等组成。

其功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过定时电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的功能。

各部分功能部件简述如下。

1．程序计数器PC（Program Counter）程序计数器是一个16位的专用寄存器，用来存放下一条指令的地址，具有自动加1的功能。

当CPU要取指令时，PC的内容送地址总线上，从存储器中去取出一个指令码后，PC 内容自动加1，指向下一个指令码，以保证程序按顺序执行。

PC是用来指示程序的执行位置，在顺序执行程序时，单片机每执行一条指令，PC就自动加1，以指示出下一条要取的指令的存储单元的16位地址。

也就是说，CPU总是把PC 的内容作为地址，根据该地址从存储器中取出指令码或包含在指令中的操作数。

第2节-单片机内部主要部件

一、控制器
控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、定时控制与条件转移逻辑电路等组成，对来自存储器中的指令进行译码，通过定时电路，在规定的时刻发出各种操作所需的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的功能。
1、程序计数器 PC是一个16位的专用寄存器，用来存放下一条指令的地址。CPU取指令时，PC的内容送到地址总线上。从存储器取出一个指令码后，PC自动加1，指向下一条指令，即CPU总是把PC的内容作为地址。51系列单片机的寻址范围为64K，PC中数据范围是0000H～FFFFH，共 64K 。单片机上电或复位时， PC 自动清 0 ，装入地址 0000H，保证单片机上电或复位后，程序从0000H开始执行。
2．指令寄存器IR（Instruction Register）指令寄存器是一个8位寄存器用于暂存待执行的指
令，等待译码。 3．暂存器TMP
用于暂存进入运算器的数据。 4．指令译码器ID（Instruction Decoder）
指令译码器是对指令寄存器中的指令进行译码，将指令变为执行此指令所需要的电信号。根据译码器的输出信号，再经时序电路定时产生执行该指令所需要的各种控制信号。
一、单片机的RAM 8051单片机芯片中共有256个字节的RAM单元，其
中 128 个字节被专用寄存器占用，用户使用的只是前 128B，即通常所说的片内128B数据存储器，它可以用来存放临时可读写的数据，但在单片机掉电时，RAM单元所有数据将丢失。单片机对RAM的寻址空间可达64kB。
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0
CY AC F0 RS1 RS0 OV F1

单片机的基本组成

单片机的基本组成单片机是一种集成电路，具有微处理器、存储器、输入输出接口以及时钟电路等基本组成部分。

它被广泛应用于各种电子设备中，如手机、电视、汽车等。

本文将从以下几个方面介绍单片机的基本组成。

一、微处理器微处理器是单片机的核心部件，它负责处理各种指令和数据。

微处理器通常由控制单元和算术逻辑单元组成。

控制单元负责从存储器中获取指令，并根据指令控制执行的操作。

算术逻辑单元则负责执行各种运算和逻辑操作。

微处理器的性能通常由其主频、指令集和位数决定。

二、存储器存储器用于存储程序和数据。

单片机的存储器分为程序存储器和数据存储器两种。

程序存储器用于存储程序代码，常见的有闪存和EEPROM。

数据存储器则用于存储数据，包括RAM和寄存器。

RAM 是一种易失性存储器，用于临时存储数据。

而寄存器则是一种特殊的存储器，用于存储微处理器的状态和临时数据。

三、输入输出接口输入输出接口用于与外部设备进行数据交互。

单片机的输入输出接口可以连接各种传感器、执行器和其他外部设备。

常见的输入接口有模拟输入和数字输入，常见的输出接口有数字输出和模拟输出。

输入输出接口通常由引脚和相关电路组成，可以通过编程控制引脚的状态和电平，实现与外部设备的通信。

四、时钟电路时钟电路用于提供单片机的时钟信号，控制单片机的运行速度。

时钟信号可以是外部时钟源输入，也可以是内部时钟源产生。

时钟信号的频率决定了单片机的工作速度，常见的频率有8MHz、16MHz 等。

时钟电路还可以包括定时器和计数器，用于实现定时、计数等功能。

五、其他辅助电路除了上述基本组成部分，单片机还可能包括其他辅助电路，如复位电路、电源管理电路等。

复位电路用于在上电或复位时将单片机恢复到初始状态，以确保可靠的启动。

电源管理电路用于管理单片机的电源供给，包括电源开关、电源监测和电源管理等功能。

单片机的基本组成包括微处理器、存储器、输入输出接口、时钟电路以及其他辅助电路。

这些组成部分协同工作，实现了单片机的各种功能和应用。

(完整版)单片机的基本组成

单片机的基本组成在讲单片机的组成之前我们先来说一下大家都熟知的计算机一、计算机的经典结构在设计计算机时匈牙利籍数学家冯.诺依曼提出的“程序存储”和“二进制运算”的思想。

1、二进制运算决定了计算机的硬件结构。

二进制运算包括二进制算术运算和逻辑运算（逻辑运算的基础是逻辑代数，又称布尔代数）。

逻辑量只表示两种不同的状态，可以对应电子线路中的电阻高低、二极管、三极管的通断等。

因此，二进制运算决定了计算机可以由电子元器件，特别是集成电路组成。

2、程序存储决定了软件控制硬件工作。

因此，计算机的基本结构包括硬件和软件两部分。

计算机的工作原理：由输入设备将软件送入存储器，然后由控制器逐条取出存储器中的控制软件，并运行，再将运行结果送到输出设备。

3、计算机的经典结构根据以上思路，计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备组成。

图1.1.1 计算机经典结构图对经典结构中各部分有机组合，就构成了微型计算机。

由于各部分的具体电路（元器件及元器件的组合方式）不同，又形成了各种应用形态。

二、微型计算机（Microcomputer）组成及应用形态1、微型计算机组成将经典结构中的运算器、控制器组合在一起，再增加一些寄存器等，集成为一个芯片，这个芯片称为微处理器（Microcontroller），即CPU(Center Processing Unit )。

这样微型计算机就由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口组成。

再配以输入/输出（I/O）设备和软件，就构成了微型计算机应用系统，简称微型计算机。

图1.1.2 微型计算机系统结构图2、应用形态（1）系统机（多版机）微处理器CPU、存储器、I/O端口电路和总线接口等组装在一块主板上，再通过系统总线和外设适配卡连接键盘、显示器、打印机等，再配上系统软件就构成了一个完整的计算机系统。

图1.1.3 微型计算机结构图这就是办公室、家庭使用的PC机的典型形态。

由于较大的存储容量（存储器、硬盘、软盘、光盘等），输入、输出设备齐全，而且软件丰富（系统软件和应用软件），能够进行海量计算和应用系统开发。

第2章 MCS-51单片机的内部结构

P3.4 T0 P3.3 INT1 外部中断1请求外部中断请求计数器0外部输入计数器外部输入
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。

单片机的硬件结构及原理

三、单片机的应用
1．单片机应用的特点软硬件结合、多学科交叉；应用现场环境恶劣（电磁干扰、电源波动、冲击振动、高低温湿度等）；应用领域广泛且意义重大（硬件软化--微控制技术）。
00H~07H
R0~R7
0
1
1组
08H~0FH
R0~R7
1
0
2组
10H~17H
R0~R7
0
1
3组
18H~1FH
R0~R7
单片机复位时，RS1=RS2=00，默认为第0组
2.3.2 控制器
1. 时钟电路
图 2.2 单片机时钟电路（a）内部时钟电路；（b）外部振荡源一般地，取C1=C2=30pF, 晶振为6MHz或12MHz
6. 数据指针寄存器DPTR 数据指针DPTR是一个 16 位的专用寄存器, 其高位字节寄存器用DPH表示,低位字节寄存器用DPL表示。既可作为一个 16 位寄存器DPTR来处理, 也可作为两个独立的 8 位寄存器DPH和DPL来处理。 DPTR 主要用来存放 16 位地址, 当对 64 KB外部数据存储器空间寻址时, 作为间址寄存器用。在访问程序存储器时, 用作基址寄存器。
(2) PSEN(29脚)：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期该信号两次有效，以通过数据总线P0口读回指令或常数。在访问片外数据存储器期间，PSEN信号将不出现。 (3) RST/VPD(9脚)：RST即为RESET，VPD为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。上电时，考虑到振荡器有一定的起振时间，该引脚上高电平必须持续10 ms以上才能保证有效复位。当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD(+5 V)为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。

单片机的基本构成

单片机（Microcontroller）是一种包含处理器核心、内存、输入/输出设备以及定时器等基本功能的集成电路。

它通常被用于嵌入式系统中，以执行特定的任务。

以下是单片机的基本构成要素：
1. 中央处理器（CPU）：单片机的核心，负责执行指令和控制计算机的操作。

它可以是不同架构的，如ARM、AVR、PIC等。

2. 存储器：
- 程序存储器（Flash Memory）：用于存储单片机的程序代码。

- 数据存储器（RAM）：用于存储程序执行时的临时数据。

3. 输入/输出设备（I/O Devices）：
- 数字输入/输出口：用于连接数字设备，如开关、LED等。

- 模拟输入/输出口：用于连接模拟传感器或设备。

4. 定时器和计数器（Timers and Counters）：用于产生精确的时间延迟和计数操作。

5. 串行通信接口（Serial Communication Interface）：用于与其他设备进行串行通信，如UART （通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（Inter-Integrated Circuit）等。

6. 中断系统（Interrupt System）：用于处理紧急事件和实时响应。

7. 时钟电路（Clock Circuit）：产生单片机的时钟信号，驱动其内部操作。

8. 电源管理电路：用于提供适当的电源电压和电流。

这些基本组件共同构成了单片机系统，使其能够执行特定的任务或控制应用。

不同型号和品牌的单片机具有不同的规格和功能，适用于各种应用领域。

单片机的结构及原理

单片机的结构及原理单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种小型、低成本且功能强大的微处理器。

它集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出端口（I/O）、时钟电路以及各种外设接口等组成部分，可广泛应用于各个领域，如家用电器、工业自动化、汽车电子等。

一、单片机的结构单片机的基本结构包括如下组成部分：1. 中央处理器（CPU）：负责处理各种指令和数据，是单片机的核心部件。

它通常由控制单元和算术逻辑单元组成，控制单元用于控制指令的执行，算术逻辑单元用于执行各种算术和逻辑运算。

2. 存储器（Memory）：包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM用于存储临时数据和程序运行时的变量，ROM用于存储固定的程序指令和常量数据。

3. 输入/输出端口（I/O）：用于与外部设备进行数据交互，包括输入口和输出口。

输入口用于接收来自外部设备的信号或数据，输出口则用于向外部设备输出信号或数据。

4. 时钟电路（Clock）：提供单片机运行所需的时钟信号，控制程序的执行速度和数据的处理。

5. 外设接口（Peripheral Interface）：用于连接各种外部设备，如显示器、键盘、传感器等。

通过外设接口，单片机可以与外部设备进行数据交换和控制操作。

二、单片机的工作原理单片机的工作原理如下：1. 程序存储：单片机内部ROM存储了一段程序代码，也称为固化程序。

当单片机上电或复位时，程序从ROM中开始执行。

2. 取指令：控制单元从ROM中读取指令，并将其送入指令寄存器。

3. 指令译码：指令寄存器将读取的指令传递给控制单元，控制单元根据指令的类型和操作码进行译码，确定指令需要执行的操作。

4. 指令执行：控制单元执行译码后的指令，包括算术逻辑运算、数据传输、输入输出等操作。

5. 中断处理：单片机可响应外部中断信号，当发生中断时，单片机会中止当前的程序执行，转而处理中断请求。

单片机的结构原理

单片机的结构原理单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成电路，具备处理器核心、存储器、外设接口以及时钟源等功能，能够完成各种计算和控制任务。

它在现代电子设备中广泛应用，如家用电器、汽车电子、通信设备等。

一、单片机的内部结构1. 处理器核心：单片机的处理器核心是其最基本的部分，通常包括中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、寄存器（Registers）以及指令集（Instruction Set）。

处理器核心负责执行程序指令，进行数据处理和控制操作。

2. 存储器：单片机需要存储程序代码和数据，因此内部通常集成了不同类型的存储器。

其中，闪存（Flash）用于存储程序代码，随机存储器（Random Access Memory，RAM）用于存储临时数据。

有些单片机还会集成非易失性存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM），用于存储常驻数据。

3. 外设接口：单片机通过外设接口与外部器件进行通信和控制。

常见的外设接口包括通用输入输出口（General Purpose Input/Output，GPIO）、串行通信接口（Serial Communication Interface，SCI/UART）、并行通信接口（Parallel Communication Interface，PCI）等。

不同的单片机可能具备不同的外设接口，以适应各种应用需求。

4. 时钟源：单片机需要时钟信号来同步处理器核心和外设操作。

时钟源可以是外部晶体振荡器或者内部振荡电路产生的振荡信号。

时钟源决定了单片机的运行速度，通常以赫兹（Hz）为单位表示。

二、单片机的工作原理单片机的工作原理主要包括四个阶段：初始化（Initialization）、执行（Execution）、中断（Interrupt）和休眠（Sleep）。

MCS-51单片机的硬件结构

MCS-51单⽚机的硬件结构MCS-51单⽚机的基本组成MCS-51是Intel公司⽣产的⼀个单⽚机系列的总称.在功能上,该系列单⽚机有基本型和增强型两⼤类,通常以芯⽚型号的末位数字来区别。

末位数字位“1”的型号是基本型，为“2”的信号是增强型。

MCS-51单⽚机的内部结构如图所⽰，基本结构包括：⼀个8位的CPU及⽚内振荡器；4KB掩膜ROM（8051），4KB EPROM（8751），⽆ROM（8031）；128B RAM，21个特殊功能寄存器SFK；4个（P0~P3）8位并⾏I/O接⼝，⼀个可编程全双⼯通⽤异步串⾏接⼝（UART）；具有5个中断源，2个优先级；可寻址64KB 的⽚外ROM和64KB的⽚外RAM；两个16位的定时/计数器;具有位操作功能的布尔处理机及位寻址功能。

MCS-51单⽚机的引脚及其功能MCS-51单⽚机的引脚封装MCS-51单⽚机有普通的HMOS芯⽚和CMOS低功耗芯⽚。

HMOS芯⽚采⽤双列直插封装⽅式，⽽CMOS芯⽚采⽤的封装⽅式有双列直插也有⽅形封装的。

尽管封装的⽅式不同，但是它们的结构完全⼀样。

输⼊/输出接⼝MCS-51单⽚机有4个双向8位I/O接⼝，它们是P0、P1、P2、P3。

在⽆外接存储器时，这4个I/O接⼝均可以作为通⽤I/O接⼝使⽤，CPU既可以对它们进⾏字节操作也可以进⾏位操作。

当外接程序存储器或数据存储器时，P0⼝和P2⼝不再作为通⽤I/O⼝使⽤。

此时，P0⼝传送存储器地址的低8位以及双向的8位数据，P2⼝传送存储器地址的⾼8位。

P0⼝和P2共同组成MCS-51单⽚机的16位地址总线，⽽低8位地址总线与8位双向数据总线分时复⽤。

P0⼝P0⼝有8位，每⼀位由⼀个锁存器、两个三态输⼊缓冲器、控制电路和驱动电路组成。

P0⼝有两种功能，⼀是作为通⽤I/O⼝；⼆是当外接存储器时，作为低8位地址总线和8位双向数据总线。

P0 ⼝作为通⽤I/O ⼝作为通⽤I/O ⼝时，P0 ⼝既可以做输⼊⼝，也可以做输出⼝，并且每⼀位都可以设定为输⼊或输出。

MCS-51单片机的硬件结构

XTAL1 19
VSS
20
8031 8051 8751
40 VCC 39 P0.0 38 P0.1 37 P0.2 36 P0.3 35 P0.4 34 P0.5 33 P0.6 32 P0.7 31 EA/Vpp 30 ALE/PROG 29 PSEN 28 P2.7
27 P2.6 26 P2.5 25 P2.4 24 P2.3
P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4
P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST/VPD 9
RXD/P3.0
10
TXD/P3.1
11
INT0/P3.2
12
INT1/P3.3
13
T0/P3.4
14
T1/P3.5
15
WR/P3.6
16
RD/P3.7
17
XTAL2 18
17
RD（外部数据存储器读脉
P3.7
冲）
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2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构
2.2.1 MCS-51单片机芯片引脚描述 2.2.2 MCS-51单片机的片外总线结构
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2.2.1 MCS-51单片机芯片引脚描述
图2-7为MCS-51单片机的引脚配置图。 1．主电源引脚VCC和VSS 2．外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 3．控制或其他电源复用引脚RST/ VPD、ALE/、和/VPP 4．输入/输出引脚P0、P1、P2、P3（共32根）
VCC
P2.7 PP22..56 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 PPP000...756
P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
ALE

32单片机内部结构

32单片机内部结构一、简介单片机，也称为微控制器，是一种集成电路，它集成了处理器、内存、外设接口等，是现代电子设备中的核心控制单元。

32单片机是指基于32位架构的单片机，其内部结构复杂度远高于传统的8位单片机。

二、主要组成部分1.中央处理器(CPU)：CPU是单片机的核心，负责执行指令和处理数据。

32位CPU相对于8位CPU具有更高的处理能力和运算速度。

2.内部存储器：通常包括RAM（随机存取存储器）和Flash（闪存）。

RAM用于存储运行时的变量和数据，而Flash用于存储程序代码和数据。

3.定时器/计数器：用于产生精确的定时信号或计数值，常用于控制、同步和测量。

4.串行通信接口：如UART、SPI和I2C等，用于与其他设备或芯片进行通信。

5.并行输入/输出端口：用于直接控制外部硬件或接收外部信号。

6.中断控制器：允许单片机响应外部事件或异常，如定时器溢出、外部输入信号变化等。

7.电源管理单元：用于管理单片机的电源供给，并提供低功耗模式下的电源管理功能。

三、工作原理32单片机的工作原理基于其内部结构。

CPU从Flash中读取并执行指令，与内部存储器、外设接口和其他单元进行数据交换。

中断控制器允许CPU 在执行关键任务时响应外部事件，从而实现对实时事件的快速处理。

定时器/计数器和串行通信接口提供了与其他设备或系统通信的能力。

四、发展趋势与未来展望随着技术的不断进步，32单片机在内部结构上也在不断优化。

未来的32单片机可能会集成更高速的处理器、更大容量的存储器、更多的外设接口以及更先进的通信技术。

此外，低功耗设计、安全性增强和集成AI功能也是未来发展的趋势。

五、结论32单片机在现代电子设备中发挥着越来越重要的作用。

了解其内部结构和工作原理有助于更好地利用这些微控制器进行系统设计和开发。

随着技术的进步，未来的32单片机将具备更多先进的功能和性能，为各种应用领域提供强大的控制和数据处理能力。

2 MCS-51系列单片机的结构和原理

0023H~002AH
地址去执行程序
串行中断地址区
中断响应后，系统能按中断种类，自动转到各中断区的首
但8个单元难以存下一个完整的中断服务程序，故一般在中断地址区首地址开始存放一条无条件转移指令
JMP、 AJMP以便中断响应后，通过中断地址区，转到
中断服务程序的实际入口地址去
2.3.4 堆栈操作堆栈只允许在其一端进行数据插入和数据删除操作的线性表数据写入堆栈称为插入运算（入栈），PUSH 从堆栈中读出数据称为删除运算（出栈），POP
地址：80H~FFH 存放相应功能部件的控制命令、状态或数据 21个专用寄存器
（SFR）
（1）累加器A （Accumulator）累加器A是8位寄存器，又记做ACC，是一个最常用的专用寄存器。在算术/逻辑运算中用于存放操作数或结果。
（2）寄存器B 寄存器B 是8位寄存器，是专门为乘除法指令设计的，也作通用寄存器用。
I/O口P0、P1、P2、P3集数据输入缓冲、数据输出驱动及锁
存等多项功能于一体
• 字节地址为90H，位地址为90H～97H，只作通用I/O口使用. • 由一个数据输出锁存器、两个三态输入缓冲器和输出驱动电路组成。内有电阻，输出时无需外接上拉电阻 P1口作输出口使用时: 内部总线输出数据给输出数据锁存器的输入数据线 D.
1. 芯片封装形式
双列直插式DIP（Dual In line Package） 44引脚方形扁平式QFP（Quad Flat Package）
2. 芯片引脚介绍
1）输入/输出口线 4个8位双向口线
2）ALE 地址锁存控制信号 • 在系统扩展时，用于控制把P0口输出的低8位地址
送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分

单片机外部引脚与内部结构

成数据缓冲区：（80B）
字节地址：00H～7FH
一般使用30H～7FH
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应用电子系
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一、单片机外部引脚与内部结构
AT89S51单片机的内部结构
单片片内ROM 机 ROM用于存放程序、原始数据及表格。的 8051：片内4K掩膜ROM 组 8031：片内无ROM 成 8751：片内4K EPROM
AT89S51单片机的内部结构
单并行I/O口
片 ✓ MCS－51系列单片机有4个8位并行I/O口：
机 P0、P1、P2、P3共占了32根I/O引脚单片机
的组
扩展时，这些I/O引脚又作为扩展总线用。 ✓ P0口作为地址/数据总线，分时输出低8位地址和传送8位数据；
成 ✓ P2口作为高8位地址总线；
成 4. 片内16位定时器/计数器
5. 片内中断处理系统
6. 片内全双工串行I/O口
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一、单片机外部引脚与内部结构
AT89S51单片机的内部结构
单片机的组成
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一、单片机外部引脚与内部结构
AT89S51单片机的内部结构
单
片机
中央处理器CPU 主要指运算器、控制器
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一、单片机外部引脚与内部结构
AT89S51单片机的内部结构
单片机
内部RAM ✓单片机内部数据RAM共256字节。分为低 128B和高128B地址空间。
的 ✓低128B地址空间的RAM常称为片内RAM；
组 ✓高128B地址空间的RAM 称为特殊功能寄
成存器SFR。
✓18个SFR只占用了21B供用户使用。其他的 107B系统保留。

MCS-51单片机的基本组成

RST/VP D（9脚）
EA/VPP （31脚）
电源端，接＋5 V。
RST即为RESET，VPD为备用电源。
2）晶体振荡器接入或外部振荡信号输入引脚（1）XTAL1（19脚）：晶体振荡器接入的一个引脚。采用外部
振荡器时，此引脚接地。（2）XTAL2（18脚）：晶体振荡器接入的另一个引脚。采用外
方式可以分成两大类：一类是随机存取存储器（random access memory， RAM），主要用于存放暂存数据及调试程序,所以又称为数据存储器；另一类是只读存储器（read only memory，ROM），主要用于存放常数及固定程序，又称为程序存储器。
存储器内部结构
Hale Waihona Puke 3.定时器/计数器 8051单片机有两个16位的可编程定时器/计数器T0和T1，用于精
部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端。 3）地址锁存及外部程序存储器编程脉冲信号输入引脚
ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号输出/编程脉冲输入引脚。ALE为地址锁存允许信号输出引脚，当8051单片机上电正常工作时，自动在该引脚上输出六分之一晶振频率（fOSC/6）的脉冲序列。当CPU访问外部存储器时，此信号作为锁存低8位地址的控制信号。PROG为编程脉冲输入引脚，在对片内ROM编程写入时，作为编程脉冲输入端。
1.2 单片机的片外总线与引脚功能
1.MCS-51单片机的引脚分布
MCS-51系列单片机引脚图和逻辑图
2.MCS-51单片机的引脚功能 1）电源及复位引脚
接地端。
VCC（40 脚）
VSS（20 脚）
EA为片内外程序存储器选用端。该引脚为低电平时，只选用片外程序存储器；该引脚为高电平时，先选用片内程序存储器，然后选用片外程序存储器。