MSC51单片机

三、控制引脚
RST——复位信号 晶振工作后2个机器周期的高 电平复位CPU。
ALE——地址锁存信号 用于访问外存时锁存低8位址； ALE为晶振6分频； PSEN ——外部程序存储器读 从程序存储器中取指令或读 取数据时，该信号有效。
EA ——允许访问片内外程序
存储器控制端
EA=1从内部开始执行程序；
转义引脚 RXD TXD
功能说明
X1 P3.0
P3.1
P0 P00~P07 串行数据接收端
串行数据发送端
X2 EA P3.2 PSEN P3.3 P1口——8位（带上拉电阻）准 ALE 双向I/O口； P3.4 RST P3.5 P2口—— 8位准双向I/O口； VCC P3.6 GND 访问外存时只输出地址高8位
机器T=12/fosc
12MHz时，T=Ius
§2.4 并行I/O结构及操作
8051共有4个8位双向I/O口，共32 输入锁存器 脚。每位均有自己的锁存器(SFR)， 两个输入缓冲器(BUF1和BUF2) 说明： 输出驱动器和输入缓冲器。 1、当控制信号为0时，P0口做双向 推拉式I/O驱动器 I/O口，为漏极开路（3态） （一）P0口位图内部结构 读锁存器
图1、P0口内部结构
（二）P1口内部结构
P1口内部结构如图2所示 输出部分有内部上拉电阻R*约为20K。 其他部分与P0端口使用相类似。
Vcc P1R1
Vcc
R* D C Q Q P10
写数据
D0 P1W P1R2
8051
P10 P11
R1 D1 K1
读端口
图2、P1口内部结构
图2.1、P1口应用
VCC上升时间不超过1mS， 振荡器启动时间不超过 10mS，此电路能保证可 靠复位。
(四) 时序：主频、节拍、状态、基本机器周期、指令周期：
一个状态周期 一个机器周期
S1
S2
S3
S4 S5
S6 S1
S2
X2 fosc
1个指令周期 S1 =1-4机器周期 S2 1个机器周期 S3 =6个状态周期 S4 1个状态周期 S5 =2个节拍CLK S6 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2
-
D0
P
Cy AC
RS1 RS0 OV
RS1,RS0——寄存器组选择 0 0 组0（00H~07H） 0 1 组1（08H~0FH） 1 0 组2（10H~17H） 1 1 组3（18H~1FH）
OV——溢出标志位
用于保护现场和恢复现场。 P 有符号数运算结果超出允许 CyAC F0 RS1 RS0 OV 范围OV=1,否则OV=0。
第二章、MCS-51单片机系统结构
§2.1MCS-51 单片机的硬件结构
一、MCS 51片内结构

按功能可分成8个部件，通过片内单一总线连接起来 控制方式：SFR对各功能部件集中控制 3.程序存储器 2.数据存储器
RAM
4.I/O口
8 P0口 8 P2口
1.微处理器
8.特殊功能 (EPROM) 寄存器
§2.3 中央处理单元CPU
8051核心部件是8位CPU：
X1由运算部件和控制部件构成 P0 P00~P07 X2 EA=0只访问外程序存储器； 运算部件：算术、逻辑、位及数 EA据传送等操作 P1 P10~P17 8051 PSEN 四、电源及时钟引脚 控制部件：以主频为基准，控制 ALE P20~P27 P2 CPU的时序，读指、指令译码、 X1——接外部晶体此引脚接地 RST 控制各硬件环节协调工作 VCC 又是内部振荡器的输入端； P30~P37 P3 GND 一、算术逻辑单元ALU X2——接外部晶体的另一端 又是内部振荡器输出端； VCC，VSS——电源和地 +5V电源供电， 8位，完成算术/逻辑运算。
ROM SFR
与RAM 统一编址
CPU 运算部件
XTAL1 XTAL2
B
Vcc Vss
控制部件
片内总线
EA PSEN ALE RESET 外部总线
P1口 8
串 行 口
C/T P3口
8
中断 系统
7.中断系统
5.串行口
6.定时/计数器
§2.2 8051单片机外部特性----引脚
一、引脚逻辑图

8051单片机为40条引脚双列直插式封装 引脚可分为三个部分 并行I/O口引脚
（二）P2口内部结构
地址 控制 Vcc P2R1 R* D0 P2W P2R2 图3、P2口内部结构 D C Q Q P20
2、当控制信号为1时
P2口输出地址信息， 此时单片机完成外部的
取指操作或对外部数据 存储器16位地址的读写
使用外存时，分时复用地址 线(低8位)/数据总线 P3口——8位准双向I/O口；

INT0
INT1 T0 T1 WR RD
8051
P1 P10~P17 外部中断0请求
外部中断1请求
P20~P27 P2 计数器0外部输入
计数器1外部输入
P30~P37 P3 外部数据存储器写
外部数据存储器读
P3.7
每个脚还具有第二功能
MCS-51系列单片机 原理及其应用
章节内容
第一章 概述 第二章 MCS-51单片机系统结构 第三章 MCS-51存储器和寻址方式
第四章 8051指令系统与汇编语言
第五章 MCS-51单片机系统扩展与应用
章开始幻灯片号： 1，3，8，45，48，70
第一章概述
§1.1.1 什么是单片机
单片机（SCM） 即单片微型计算机——Singl Chip Microcomputer 组成： P(微处理器)、RAM、E2PROM、ROM、 Flash、多I/O并口、串口（可有多种：UART 如 RS232、I2C总线，SPI 、USB等 ）、定时器/计数器、 AD/DA、中断控制、PWM（脉冲调制器）、看门狗 和唤醒、DTMF（双音频）、内置LCD驱动、动态刷 新、电源管理等功能集成在一块芯片上，具有一台小 微机的功能。 发展：嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller) DSP（数字信号处理器）
其中AT89S51单片机是一种新型的在线可编程的单片机
§1.3 单片机的特点及应用
1. 特点
小而灵活、成本低、可多级和分布控制、易于产品化 可靠性好，适应温度范围宽，编程方便，程序保密
2. 应用领域




商用、家用、个人 a) 电子秤、收款机、条形码识别等 b) 空调系统、制冷系统、报警系统、考勤机等。 c) 学习机、PAD，MP3/4，儿童职能玩具 网络通讯外设 a) 网络路由CPU，通讯如GPS，GPRS， b) 计算机外设用（打印机，复印机） 扫描仪，盘控） 工业自动化 a) 测控系统，数控系统、数据采集系统、智能仪器 b) 工业机器人 ，机、电一体化产品，生产流水线等 国防军事装备 航天飞机导航系统、智能武器装备、导弹控制等
电 源 及 时 钟 引 脚 控 制 引 脚

X1 X2 EA PSEN ALE RST VCC GND
P0 P1
P00~P07
AD[7:0]
P10~P17 P20~P27
A[15:8] 复用定义见后
8051
P2 P3
P30~P37
二、并行I/O口引脚(复用)
P0口—— 8位双向三态I/O口；

引脚
P0R1 AD0 控制 Vcc 地址/数据
BUF2
内部总线
D0
写锁存器
P0W
D C
锁存器
Q
Q
1 0
多路开关
BUF1
读引脚
P0W2
2、控制信号为1时，P0口为地址/数据 多路开关 复用总线（用于口扩展） 3、P0W为端口输出写信号，用于锁 1) 功能：用于控制选通I/O方式 存输出状态 还是地址/数据输出方式 P00 4、P0R1为读锁存器信号，执行 2) “ANL P0,#0FH”时该信号有效 方式控制：由内部控制信号 5、P0R2为读引脚信号，执行“MOV 产生 A,P0”时该信号有效 6、读引脚（端口）时，输出锁存器应 为“1”
C1
(三) 复位电路 8051复位初始化后，从程序 存储器的0000H单元开始执 行,用A/LJMP转到所用户程 序的首地址 上电阻容复位电路，可用专 门的复位IC芯片 Vcc 10 F 8.2K
8051
X1
TTL
Vcc
8051
RST
8051
X2 X1
C2 X
X2
Vss
振荡电路
外接时钟源
Baidu Nhomakorabea
CPU的时序（主频、节拍状态 周期机器周期、、）
5、数据指针寄存器DPTR
16位寄存器， 可以寻址64K地址空间。
6、程序计数器PC（16位）
不属于SFR, 但有联系 用于存放下一条的指令地址
三、时钟及复位电路
(一) 时钟
8051也是在时钟同步下工作， 所以上电时必须复位。 (二) 时钟电路 需外接晶振1.2~12MHZ， C1和C2取30±10PF
§1.1.2单片机厂家与品种





Intel MSC51 (48/31) /96/198系列, Microchip PIC16/17/18C Atemel 89、AVR系(89C51/52,89C2051,40MHz) Motorola 68xxx系列 Philip 80C51/87C51/80C52/87C52，51LPC系列（高速） TI MSP430 LG GMS90系列 （兼容8051，有40MHz的） Zilog Z8x系列 Scenix 8位RISC结构SX系列 Epson SMC60/63/88系列 Micon MDT20XX系列 Cygnal C8051系列（兼容，但数据地址不复用，128K） NS国家半导体 COP8， 台湾义隆 EM78系列OTP型单片机(与PIC16C兼容)
(双符号位,00 +无溢; 01 +溢; 10 -溢 ; 11 -无溢)
(2)堆栈指针SP
8位寄存器，指示栈顶位置。
进栈：SP+1，再压栈； 出栈：先出栈，再SP-1。
P——奇偶标志位 每个机器周期根据累加器A 中的内容的奇偶性由硬件置/ 复位。 A中1的个数为奇P=1; 否则为P=0; 4、堆栈及堆栈指针SP (1)堆栈（存储区） 按先进后出的原则读写数据 堆栈空间用内部RAM(256)
§1.2.2 MCS-51系列单片机 产品系列
型 号 8051AH 8031AH 8751H AT89C51/ AT89S51 80C31 8051 8031 制造技术 H MOS AH MOS H MOS CHMOS CHMOS H MOS H MOS 片内程序存储 器 ROM (4k) 无 EPROM（4K） FLASHROM （4K） 无 ROM （8K） 无 片内数据存 储器 128字节 128字节 128字节 128字节 128字节 256字节 256字节




台湾凌阳 SPMC65/75系列（816 位）
日立、东芝(870系列,90系列，Mips3000 )、三菱等
§1.2 MCS-51系列单片机主要功能
1) 8位CPU；哈佛Harvard结构（程序与数据存贮器分开）, 内部具有数据和程序存贮器,以及特殊功能控制 寄存器 2) 4个8位I/O并口 3) 外部数据和程序存贮空间总线信号与并口复用 4) 2个（3个）16位定时/计数器； 5) 2个优先级，2-7中断源； 6) 1个全双工串行（RS232）I/O口； 7) 1个布尔运算器； 8) 111条指令，有乘除指令； 9) 1~12MHZ晶振，片内振荡器；现可达40MHZ。 10)软件：监控程序,小操作系统,汇编,C ,Keil平台 11)程序存贮器用E2PROM的用于开发，用ROM的仅1次 编程，适合产品。均具有保密功能。
1、累加器A (Acc)

8051是累加器结构，所有的运 算都是以累加器为一个源操作 数和目的操作数
乘、除指令中的一个操作数 可以作为一般变量使用
AC——辅助进位标志

2、累加器B


F0——用户标志

3、程序状态字PSW

8位寄存器，保存指令执行状态
D6 D5
F0
PSW:
D7 D4 D3 D2 D1
二、寄存器
（一）通用寄存器（8位）
4组，8个寄存器/组R0~R7; R0和R1可用于间接寻址。
使用TTL电平。
（二）特殊功能寄存器（SFR）

Cy——进（借）位标志

共有21个
保存算术运算的进或借位 位操作的累加器 运算结果从D3产生进位或 借位时AC=1 主要用于BCD码调整 可以使用的位变量 可以随PSW被保存