第二讲单片机内部结构及引脚功能(可编辑修改word版)
单片机的内部结构及功能介绍
单片机的内部结构及功能介绍单片机（Microcontroller）是指将中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出端口和时钟电路等功能集成在一块芯片上的集成电路。
它通常用于嵌入式系统中，广泛应用于各种电子设备如家用电器、汽车控制系统、工业自动化等领域。
本文将介绍单片机的内部结构和功能，以帮助读者更好地理解单片机的工作原理。
一、内部结构单片机的内部结构一般包括以下几个主要部分：1. 中央处理器（CPU）：单片机的核心部分，负责执行指令、控制数据流和实现各种运算逻辑。
CPU的性能直接影响到单片机的运行速度和处理能力。
2. 存储器：包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
ROM用来存储程序代码和常量数据，通常是只读的；RAM用来存储程序执行过程中的临时数据，是临时性的存储器。
3. 输入/输出端口：用于连接外部设备和单片机进行数据交换。
通过输入/输出端口，单片机可以实现与外部设备的通信和控制。
4. 时钟电路：提供时钟信号，用于同步单片机内部各个部分的工作，确保各部分之间的协调运行。
二、功能介绍单片机的功能主要包括以下几个方面：1. 控制功能：单片机可以执行各种控制算法，实现对外部设备的精确控制。
例如控制温度、湿度、速度等参数。
2. 数据处理功能：单片机可以处理各种数据，包括数字信号和模拟信号。
通过模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），单片机可以实现数字信号和模拟信号之间的转换。
3. 通信功能：单片机可以通过串口、并口、网络等方式与其他设备进行通信，实现数据的传输和交换。
4. 定时功能：单片机可以通过时钟信号实现定时功能，如定时器、计数器等，用于控制事件的发生时间和时序。
5. 中断功能：单片机可以响应外部中断、定时中断等，及时处理外部事件，提高系统的响应速度和实时性。
总结通过了解单片机的内部结构和功能，我们更清楚地认识到单片机是一种集成度高、功能强大的微型计算机，广泛应用于各个领域。
单片机的设计结构和功能强大，为嵌入式系统的开发和应用提供了有力支持，也为我们的生活和工作带来了便利。
第2章 AT89S52单片机的片内硬件结构(1)内部结构及引脚
（2）EA/ VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programming，31脚)
第一功能：
当EA接高电平时，在PC值不超出1FFFH （即不超出片内8KB Flash存储器的地址 范围）时，单片机读片内程序存储器 （8KB）中的程序，但PC值超出1FFFH （即超出片内8KB Flash地址范围）时， 将自动转向读取片外60KB（2000H-FFFFH）
Port 0
P1.2 P1.3
P0.0～P0.7统称为P0口。
P1.4 P1.5
❖ 地址/数据总线复用
P1.6 P1.7
❖ 地址总线低8位
RST/VPD RXD/P3. 0
（2）P2口（21脚～28脚）:
TXD/P3.1 INT0/ P3.2
P2.0～P2.7统称为P2口,
一
INT1/ P3.3 T0/ P3.4
EA ALE PSEN
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
16
补充知识： 210=1024=1K =0000 0011 1111 1111B =03FFH 216=65536=64K =1111 1111 1111 1111B =FFFFH 213=8192=8K =0001 1111 1111 1111B =1FFFH
储器中的内容，读取的地址范围为
T0/ P3.4
12 13 14
29 28 27
0000H～FFFFH，片内的8KB Flash 程序存 T1/P3.5 15
26
储器不起作用。 第二功能： 对片内Flash编程，接编程电压。
WR/P3.6 26
25
RD/P3.7 17
单片机的引脚及结构
复位引脚，用于将单片机内部寄存器 恢复到初始状态。
ALE/PROG
地址锁存允许引脚，用于控制地址锁 存器。
I/O口引脚
P0.0-P0.7
P0口8位双向I/O引脚。
P1.0-P1.7
P1口8位准双向I/O引脚。
P2.0-P2.7
P2口8位双向I/O引脚。
P3.0-P3.7
P3口8位双向I/O引脚，用于特殊功能。
THANKS
感谢观看
AI集成
智能化是当前技术发展的重要趋势，单片机也不例外。集成AI功能的单片机能够实现机器 学习、语音识别等智能化应用，提升用户体验和设备性能。
无线连接
为了方便设备间的通信，单片机正逐步支持无线连接功能，如Wi-Fi、蓝牙等。无线连接 的单片机可以省去繁琐的线缆布设，降低成本和复杂性，提高设备的移动性和灵活性。
降低成本
低功耗设计有助于减少能源消耗，从而降低运营成本。对于长时间运行的应用，低功耗单片机可以显著降低电费和维 护成本。
优化性能
低功耗设计通常要求优化硬件和软件，以提高能源效率。这促使单片机厂商不断改进技术，提升单片机 的性能和能效比。
高性能运算
01 02
快速处理能力
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，对单片机的运算性能要求越 来越高。高性能运算的单片机能够提供更快的处理速度，满足复杂算法 和大数据处理的需求。
03
单片机的工作原理
时钟电路
时钟信号
01
单片机内部各个部件的工作都是以时钟信号为基准，通过时钟
信号来协调各个部件的工作。
时钟源
02
时钟源为单片机提供原始时钟信号，通常由晶体振荡器或陶瓷
振荡器等组成。
时钟频率
单片机的引脚原理图及说明
单片机的引脚原理图及说明引言：单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成了微处理器核心、存储器、输入/输出接口及其他功能模块的微型计算机系统。
在单片机中，引脚（Pin）是与外部电路连接的接口，用于输入和输出信号。
本文将详细介绍单片机引脚的原理图及说明。
一、引脚的分类单片机的引脚根据其功能可以分为输入引脚和输出引脚两类。
1. 输入引脚：输入引脚用于接收外部信号，并将其传递给单片机内部进行处理。
输入引脚通常具有以下特点：- 高电平输入：当外部信号为高电平时，输入引脚将接收到高电平信号。
- 低电平输入：当外部信号为低电平时，输入引脚将接收到低电平信号。
- 输入阻抗：输入引脚通常具有一定的输入阻抗，用于限制外部信号的电流。
2. 输出引脚：输出引脚用于将单片机内部处理后的信号输出到外部电路。
输出引脚通常具有以下特点：- 高电平输出：当单片机内部处理后的信号为高电平时，输出引脚将输出高电平信号。
- 低电平输出：当单片机内部处理后的信号为低电平时，输出引脚将输出低电平信号。
- 输出驱动能力：输出引脚通常具有一定的输出驱动能力，可以驱动外部电路的负载。
二、引脚的原理图及说明单片机的引脚在原理图中通常以引脚编号的形式表示，并配以相应的说明。
以下是常见的单片机引脚原理图及其说明：1. VCC（电源引脚）：VCC引脚用于连接单片机的电源正极，通常为+5V或+3.3V电压。
它提供了单片机工作所需的电源。
2. GND（地引脚）：GND引脚用于连接单片机的电源地，与VCC引脚相连，提供了单片机工作所需的电源地。
3. XTAL1/XTAL2（晶体振荡引脚）：XTAL1和XTAL2引脚用于连接外部晶体振荡器，提供单片机的时钟信号。
通常，一个晶体振荡器连接到XTAL1和XTAL2引脚，以提供单片机的时钟频率。
4. RESET（复位引脚）：RESET引脚用于复位单片机。
当RESET引脚被拉低时，单片机将执行复位操作，重新开始执行程序。
(完整版)第二讲单片机内部结构及引脚功能
教案首页（以2课时为单元）教学内容、AT89S51单片机内部结构（如图）i . 一个个8位的CPU2. 一个片内振荡器及时钟电路3. 4KB Flash ROM （不同型号内容不同，看书P4)4. 128B 内部RAM5. 可寻址64KB的外部ROM和外部RAM的控制电路6.两个16位定时器/计数器（Timer/Counter）7. 26个特殊功能寄存器（Special Function Register)8. 4 个8 位并行(Parallel) I/O 口9. 一个串行口（Series）10 . 5个中断源（Interrupt）11 . 内部硬件看门狗电路12 . 一个SPI串行接口，用于芯片的在系统编程这些我们称为单片机的资源（Souce）,单片机的应用就是怎么充分合理地利用这些资源，来解决实际中的冋题。
二.AT89S51单片机的CPUMCS-51的CPU包括两部分：运算部件和控制器。
1、运算部件课堂组织第二讲AT89S51单片机内部结构及引脚功能【回顾与提问】振荡器CSCE ____________ J Ed h aocsfCPUA A.程序存储器4 KB RLOM数据存储器128B RAM 定时器卅■数器乍位并行口可編程L__JL__串行口V內中斷外中靳运算部件组成：包括算术逻辑部件 ALU 、布尔处理器、累加器 A 、寄存器B 、暂存器以及程序状态字寄存器 PSW 等。
运算部件功能：是实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据的传送操作。
ALU 的功能：可以对 8位变量进行逻辑“与”、“或”、“异或”、循环、求补和清零等基本操 作，还可以进行加、减、乘、除等基本运算。
还可对位( BIT )变量进行布尔 处理，如置位、清零以及逻辑“与”、“或”等操作。
累加器A :是一个8位的累加器(也可以写为 ACC )，绝大部分运算和操作都同 A 有关。
寄存器B :是专为执行乘法和除法操作而设置的，一般情况下也可以作为暂存器使用。
单片机的引脚原理图及说明
单片机的引脚原理图及说明单片机作为一种微型电脑，广泛应用于嵌入式系统中。
而单片机的引脚是连接外部电路与单片机内部的主要通道，起到了传输数据和能量的作用。
在本文中，将详细介绍单片机的引脚原理图及其各个引脚的功能和特点。
引脚原理图单片机的引脚原理图是描述单片机内部引脚之间连接方式的图示。
通过引脚原理图，我们可以清晰地了解每个引脚的连接关系，在设计电路时可以便于选择合适的引脚与外部电路进行连接。
引脚原理图通常采用标准符号表示，如点、线、箭头等，以提供直观的信息。
引脚功能及特点1. 电源引脚单片机通常有多个电源引脚，包括VCC、VDD、AVCC等。
VCC 和VDD是指供应正电压的电源引脚，AVCC是模拟部分的电源引脚。
这些引脚扮演着为单片机提供正常工作电压的角色，为单片机的稳定工作提供了有力的保障。
2. 地引脚地引脚（GND）用于接地，它是电路中电位最低的地方，保证了电路的参考点是稳定的零电位。
单片机中的地引脚是连接数字地和模拟地的重要桥梁，确保了数字和模拟信号的稳定传输。
3. 输入/输出引脚输入/输出引脚（IO）是单片机与外界交互的通道。
这些引脚可以根据需要设置为输入或输出模式。
当引脚设为输出模式时，可以向外部电路提供电压或电流信号；当引脚设为输入模式时，则可以接收外部电路提供的电压或电流信号。
4. 定时器/计数器引脚定时器/计数器引脚用于提供单片机的定时和计数功能。
通过设置这些引脚的工作模式和参数，我们可以实现各种时间延迟、频率测量、脉冲宽度调制等功能。
5. 串行通信引脚串行通信引脚用于单片机与其他设备之间的数据传输。
常见的串行通信引脚包括UART引脚、SPI引脚、I2C引脚等。
通过这些引脚，单片机可以与计算机、传感器、显示器等外部设备进行数据交互。
6. 外部中断引脚外部中断引脚用于监测外部事件的触发信号。
当事件发生时，外部中断引脚可以引发单片机内部的中断服务程序。
通过这种方式，单片机可以及时响应外部事件，提高系统的实时性和可靠性。
单片机的结构及引脚
单片机的结构及引脚单片机是一种集成电路芯片，具有体积小、功能强大、应用广泛等特点。
要深入了解单片机，首先得从它的结构及引脚说起。
单片机的结构就像是一个微型的计算机系统，它通常包括中央处理器（CPU）、存储器（包括程序存储器和数据存储器）、输入/输出接口（I/O 口）、定时器/计数器、串行通信接口等部分。
中央处理器（CPU）是单片机的核心，它负责执行指令和进行数据处理。
就好比人的大脑，指挥着整个系统的运作。
存储器是用来存储程序和数据的。
程序存储器存放着单片机要执行的指令，而数据存储器则用于存储在运行过程中产生和需要使用的数据。
输入/输出接口（I/O 口）是单片机与外部世界进行交互的通道。
通过这些接口，单片机可以接收外部的信号输入，也可以向外输出控制信号。
比如，连接传感器获取环境信息，或者控制电机、灯光等设备。
定时器/计数器可以实现定时和计数的功能。
这在很多需要精确时间控制的应用中非常有用，比如定时采样、生成脉冲信号等。
串行通信接口则用于与其他设备进行数据的串行传输，常见的有UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和 I2C（内部集成电路）等。
接下来，咱们再说说单片机的引脚。
引脚就像是单片机与外界沟通的“触角”，它们承担着不同的功能。
一般来说，单片机的引脚可以分为电源引脚、时钟引脚、复位引脚、I/O 引脚等。
电源引脚为单片机提供工作所需的电能。
通常有 VCC（正电源）和GND（地）引脚。
时钟引脚用于为单片机提供时钟信号，就像人的心跳一样，保证单片机有条不紊地工作。
时钟信号的频率决定了单片机的运行速度。
复位引脚用于将单片机初始化到一个已知的状态。
当复位引脚接收到复位信号时，单片机内部的寄存器、计数器等都会被清零，程序从初始位置开始执行。
I/O 引脚是单片机与外部设备进行数据交换的通道。
这些引脚可以配置为输入模式或者输出模式。
在输入模式下，单片机可以读取外部设备的状态；在输出模式下，单片机可以向外部设备发送控制信号。
02.3 第二章 - 单片机内部结构与引脚功能(内部结构、引脚功能、时序、存储结构)
复位引脚：9（RST）
27 P2.6 26 P2.5 25 P2.4 24 P2.3
23 P2.2 22 P2.1 21 P2.0
/EA引脚：31（0是片外ROM，1是片内） ALE引脚：30 /PSEN引脚：39 时钟引脚：18和19
09:38
单片机技术
7
2.3.1 小节内容
❖1. 单片机内部结构 ❖2. 单片机配置表 ❖3. 单片机引脚定义
▪ 完成数据串行发送，按帧发送
❖ 中断系统
▪ 有5个中断源，/INT0、T0、/INT1、T1、RI/TI
❖ 时钟电路和复位电路
▪ 提供时钟信号和重启单片机
09:38
单片机技术
4
MCS-51系列单片机配置一览表
注：8031系列无片内ROM存储器，需将/EA引脚接地
09:38
单片机技术
5
P1口 复位引脚 P3口 时钟引脚
3 4
5 6
7
8
8031
9
8051
10 11
8751
12
13
14 15 16 17 18 19 20
单片机技术
40 VCC
电源引脚
39 P0.0 38 P0.1
37 P0.2 36 P0.3
P0口
35 P0.4 34 P0.5
33 P0.6 32 P0.7
片外ROM选 择
31 EA/Vpp 30 ALE/PROG
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
3、单片机的内部结构和引脚功能
教
时 间 分 配 教
案 （副
学 进
页）
程 教 教 法 具
1． 2． 3． 4．
一个个 8 位的 CPU 一个片内振荡器及时钟电路 4KB Flash ROM（不同型号内容不同，看书 P4） 128B 内部 RAM 演示法 讲授法
二、 AT89S51 单片机的引脚功能
VC C P0.0 P0 口 P0.7 EA P2.7 P2 口 P2.0
振荡器 OSC 程序存储器 4KB ROM 数据存储器 128B RAM 2× 16 位 定时器/计数器
Байду номын сангаас
80C51 看门狗 CPU
8 位并行口
演示法
内部 BUS
内中断 外中断
可编程 串行口
说明：教学进程一般以组织教学内容，设计教学程序为线索，辅以课堂活动的安排，教 法、教具的运用，举例、板书、板图的布置，新旧知识和教学环节之间的过渡等，并按教学 步骤，做出时间安排。 吉林财经学校制
一、 二、
AT89S51 的内部结构 图片展示 AT89S51 的引脚功能 图片展示
教 案 检 查 评 语
教研室主任：
教务科：
吉林财经学校制
教
时 间 分 配 1 分钟 教
案 （副
学 进
页）
程 教 教 法 具
3 分钟 1 分钟
74 分 钟
组织教学 1.师生问候 2.清点出席人数 复习提问 提问法 1、数制之间的相互转换？ 导入新课 前面我们已经学习了单片机的入门知识，那本节我们就来正式 演示法 走进单片机的奇妙世界。 讲授新课 讲授法 一、 AT89S51 的内部结构
吉林财经学校制
1 分钟
课堂小结 本节课主要掌握 AT89S51 单片机的内部结构和引脚功能
单片机引脚02
1.2.1 电源引脚1.2 典型引脚结构对于51系列单片机来说，不同的单片机型号，不同的封装具有不同的引脚结构。
因此很难采用一种来涵盖所有的引脚结构，其时也没有这个必要。
这里，我们选择了最常用、最经典的40Pin的8051单片机为例进行讲解，如图1-1所示。
读者在以后的学习和工作中会发现，它囊括了所有的51系列单片机的基本特色，即所有的共性信息。
下面我们将逐个讲解各个引脚的功能，给大家一个初步的印象。
在介绍的过程中，我们还兼顾了其他一些型号的单片机的特点和区别。
图1-1 40引脚的8051单片机1.2.1 电源引脚电源引脚相当于整个单片机工作的动力源。
8051单片机的工作电源一般为5V，某些型号的单片机可能会是3.3V，甚至更低。
低的供电电压适用于电池供电的设备。
在这里，电源引脚主要有如下两个。
VCC（Pin40）：正电源引脚。
正电源接4.0～5.0V电压，正常工作电压为+5V。
GND（Pin20）：接地引脚。
注意：某些型号的单片机可能包含多个VCC和GND引脚，这些引脚都需要连接，否则将影响使用。
1.2.2 时钟引脚时钟引脚相当于一个固定周期的时钟，用于为单片机提供工作时序的基准。
8051单片机的时钟引脚包括如下两个。
XTAL1（Pin19）：时钟XTAL1脚，用做片内振荡电路的输入端。
XTAL2（Pin18）：时钟XTAL2脚，用做片内振荡电路的输出端或者外部时钟源的输入引脚。
时钟引脚的时钟信号供单片机内部的CPU运行时使用。
8051的时钟引脚具有两种工作模式，片内时钟模式和片外时钟模式。
1．片内时钟模式当单片机工作于片内时钟模式时，在XTAL1引脚和XTAL2引脚外接石英晶体和振荡电容，如图1-2所示。
图1-2 片内时钟模式51系列单片机内部包含一个高增益的单级反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为片内反相放大器的输入端口和输出端口，其工作频率为0～33MHz，不同的型号具有不同的频率要求。
MCS-51单片机的内部结构及引脚.
单片机原理与应用技术
单元三 MCS-51单片机的内部结构及引脚
四、MCS-51单片机外部引脚
单片机原理与应用技术
单元三 MCS-51单片机的内部结构及引脚
40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引 脚。
⒈ 电源: ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V；
⑵ VSS - 接地端；
⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和 输出端。
单片机技术及应用课件下载-样章.ppt
ht单tp:/片/ww机w.z原hiy理e8.与com应用技术
单元三 MCS-51单片机的内部结构及引脚
单元三 MCS-51单片机的内部结构及引脚 MCS-51
一、单片机硬件结构 二、 概述 三、MCS-51单片机内部结构 四、MCS-51单片机外部引脚
单片机原理与应用技术
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。
单片机原理与应用技术
单元三 MCS-51单片机的内部结构及引脚
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
编程脉冲 ①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位 地址 ②PROG功能：片内有EPROM的芯片， 在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉 冲。 ⑵ PSEN:外ROM读选通信号。
单片机原理及应用第2讲单片机内部结构及管脚
单片机原理及应用第2讲
单片机内部结构及管脚
这一讲将介绍单片机的内部结构及不同管脚的功能。了解单片机的核心组成
部分和各个管脚的作用，是学习和应用单片机的基础。
单片机的定义和基本概念
单片机是一种集成电路，内部集成了中央处理器(CPU)，存储器和输入/输出(I/O)接口等核心模块，具有自主运
算和控制的能力。
1
擦写特性
能够通过特定的操作擦除和写入数据。
2
应用场景
常用于单片机程序的存储和固件升级。
IO口的作用及分类
IO口用于与外部设备进行数据交换。根据功能特点，可以分为数字IO口和模拟IO口。
1
数字IO口
2
模拟IO口
用于数字信号的输入和输出，例如控制开关
用于模拟信号的输入和输出，例如控制音频
或读取传感器的状态。
1
应用广泛
2
小电子、家电
由于体积小、功耗低、集
通过编写程序，单片机可
控制、工业自动化等领域
成度高，单片机成为嵌入
以实现各种功能，具有很
有着广泛的应用。
式系统设计的首选。
强的灵活性。
单片机内部结构简介
CPU核心和运算单元
负责数据处理和运算，执行程序的指令。
存储单元
包括RAM、ROM和Flash存储器，用于存储数据和程序。
IO口
用于与外部设备进行数据交换和控制通信。
RAM与ROM的区别及应用场景
1
RAM
用于临时存储数据，读写速度快，但断电后
数据丢失。
2
ROM
用于存储程序和常量数据，只读且持久不变。
Flash存储器的原理和用途
Flash存储器是一种非易失性存储器，适合用于存储程序和数据。
第二课单片机引脚介绍
单片机引脚介绍
单片机的40个引脚大致可分为 类 电源、时钟、控制和I/O引脚 引脚。 单片机的 个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和 引脚。 个引脚大致可分为 电源: ⒈ 电源 芯片电源， ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V； ； 接地端； ⑵ VSS - 接地端； 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒉ 时钟 、 控制线:控制线共有 控制线共有4根 ⒊ 控制线 控制线共有 根 地址锁存允许/片内 ⑴ ALE/PROG:地址锁存允许 片内 地址锁存允许 片内EPROM编程脉冲 编程脉冲 功能： 口送出的低8位地址 ① ALE功能：用来锁存 口送出的低 位地址 功能 用来锁存P0口送出的低 功能： 的芯片， 编程期间， ② PROG功能：片内有 功能 片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输 的芯片 编程期间 入编程脉冲。 入编程脉冲。 读选通信号。 ⑵ PSEN:外ROM读选通信号。 外 读选通信号 复位/备用电源 ⑶ RST/VPD:复位 备用电源。 复位 备用电源。 ① RST（Reset）功能：复位信号输入端。 （ ）功能：复位信号输入端。 功能： 掉电情况下， ② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 功能 掉电情况下 接备用电源。 内外ROM选择 片内 选择/片内 编程电源。 ⑷ EA/Vpp:内外 内外 选择 片内EPROM编程电源。 编程电源 功能： 选择端。 ① EA功能：内外 功能 内外ROM选择端。 选择端 功能： 的芯片， 编程期间， ② Vpp功能：片内有 功能 片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电 的芯片 编程期间 源Vpp。 。
单片机硬件结构以及管脚图的介绍.
2.1 MCS-51单片机主要功能特点 2.2 MCS-51单片机内部结构分析 2.3 MCS-51单片机的引脚功能 2.4 MCS-51单片机的存储器组织 2.5 MCS-51CPU时序 2.6 MCS-51低功耗运行方式 2.7 MCS-51内部程序存储器的写入、校验和加 密
P0 口 地址和 数据总线
8051
8051
P1口
P2 口 地址总线
WR RD
MCS51的外部引脚图
P0.0----P0.7 Vcc 通道0驱动器 RAM 地址 RAM 寄存器 通道0锁存器
P2.0----P2.7 通道2驱动器
•ROM 或EPROM 或FLASH
Vss
通道2锁存器
程序地址 寄存器 缓冲器
P0.0~P0.7 8 XTAL1
XTAL2 微处理器ALU P2.0~P2.7 8
RAM
P0口
P2口
ROM/EPROM
PSEN EA ALE RESET 控制逻辑 P1口 串行口 定时器 计数器 P3口 8 P3.0~P 3.7
中断 系统
特殊 功能 寄存器 （SFR）
8 P1.0~P1.7
图2.2 MCS-51功能框图
8051/8751
MCS-51单片机有 4 个 8 位并行口，1 个全双工串 行口 UART， 2 个 16 位的 T/C。 回目录上页下页
§2.3 MCS-51单片机的引脚功能
P1.0 P1.1 P1.2 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
第2讲 单片机内部结构及管脚
（1）XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚） ：片 内震荡电路输入线。当接外部石英晶体的 时候， XTAL1接晶体的一端， XTAL2接晶 体的另一端；当接外部时钟的时候，对于 HMOS 型 单 片 机 而 言 ， XTAL1 引 脚 接 地 ， XTAL2引脚作为时钟输入端，对于CHMOS型 单片机而言， XTAL1引脚作为时钟输入端， XTAL2引脚悬空。
特殊功能寄存器 （SFR）
CPU 对 各 种 功 能部件的控制采用 特殊功能寄存器集 中控制方式，共21 个。 有 的 SFR 可 进 行位寻址，其字节 地址的末位是0H或 8H。
外部时钟
外部计数
OSC
程序存储器
数据存储器 定时器/计数器
CPU
中断控制器
扩展 控制器
并行I/O口
全双工 串行口
外部中断
(2) ALE/PROG*（30脚）： 第一功能ALE ：当访问外部存储器的时候， 地址锁存允许信号，配合P0口引脚使用。 第二功能PROG* ：当不访问外部存储器的 时候，它可以对外部提供时钟。 (3) PSEN* （29脚）：读外部程序存储器的 选通信号。
(4) EA*/VPP (31脚)： EA*为内外程序存储器选择 控制 EA*为高电平时，访问片内程序存储器， EA*访为低电平时，单片机则只访问外部程序存 储器。 第二功能VPP，用于施加编程电压。 （5）RST /VPD（9脚）：复位/备用电源线。第一 功能：复位，复位后，单片机内部各寄存器回到 初始状态；第二功能：备用电源。
先概括讲内部结构 外部引脚 存储器的扩展
单片机的内部结构
介绍各部分的作用 重点介绍 CPU 内部数据存储器 输入输出口
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
11:06
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。
单片机引脚结构与功能讲义
引脚
单片机最小系统
• P0~P3：通用I/O口；
• VCC：电源端，一般接5V；
• GND：电源地；
• XTAL1，XTAL2：外接晶体振荡器，不能 超过24M；需加微调电容，一般为30pF；
• RST/VPD：复位端，平时为低电平；
• ALE/PROG：地址 锁 存允许信号端；
• EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端 /固化编程电压输入端；
在实际应用中，常需在RAM区设置堆 栈。MCS-51的堆栈一般设在30H~7FH的范 围内。栈顶的位置由SP寄存器指示。复位 时SP的初值为07H，在系统初始化时可以 重新设置。
4.MCS-51的特殊功能寄存器（SFR）
（special function register）11个可位寻址
➢与运算器相关的寄存器（3个） ➢指针类寄存器（3个） ➢与I/O口相关的寄存器（7个） ➢与中断相关的寄存器（2个） ➢与定时器/计数器相关的寄存器（6个）
D7
D6 D5
D4
D3 D2
D1
D0
Cy AC F0 RS1 RS0 OV … P
CY（PSW.7）——进位标志位。 AC（PSW.6）——辅助进位（或称半进位）标志。 F0（PSW.5）——由用户定义的标志位。 RS1（PSW.4）、 RS0（PSW.3）——工作寄存器
组选择位。
OV（PSW.2）——溢出标志位。 由硬件置位或清 零。
作输出口时，CPU执行口的输出指令， 内部数据总线上的数据在“写锁存器”信号 的作用下由D端进入锁存器，经锁存器的反 向（Qn+1=Qn）端送至场效应管T2，再经T2 反向，在P0.X引脚出现的数据正好是内部总 线的数据。
作输入口时，数据可以读自口的 锁存器 ，也可以读自口的引脚。这要根据输入操 作采用的是“读锁存器”指令还是“读引 脚”指令来决定。
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教案首页（以 2 课时为单元）
第二讲AT89S51 单片机内部结构及引脚功能
一、AT89S51 单片机内部结构（如图）
1.一个个8 位的CPU
2.一个片内振荡器及时钟电路
3.4KB Flash ROM（不同型号内容不同，看书P4）
4.128B 内部RAM
5.可寻址64KB 的外部ROM 和外部RAM 的控制电路
6.两个16 位定时器/计数器（Timer/Counter）
7.26 个特殊功能寄存器（Special Function Register）
8. 4 个8 位并行（Parallel）I/O 口
9.一个串行口（Series）
10. 5 个中断源（Interrupt）
11.内部硬件看门狗电路
12.一个SPI 串行接口,用于芯片的在系统编程
这些我们称为单片机的资源（Souce），单片机的应用就是怎么充分合理地利用这些资源，来解决实际中的问题。
二．AT89S51 单片机的CPU
MCS-51 的CPU 包括两部分：运算部件和控制器。
1、运算部件
运算部件组成：包括算术逻辑部件ALU、布尔处理器、累加器A、寄存器B、暂存器以及程序状态字寄存器PSW 等。
运算部件功能：是实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据的传送操作。
ALU 的功能：可以对8 位变量进行逻辑“与”、“或”、“异或”、循环、求补和清零等基本操作，还可以进行加、减、乘、除等基本运算。
还可对位（BIT）变量进行布尔
处理，如置位、清零以及逻辑“与”、“或” 等操作。
累加器A：是一个8 位的累加器（也可以写为ACC），绝大部分运算和操作都同A 有关。
寄存器B：是专为执行乘法和除法操作而设置的，一般情况下也可以作为暂存器使用。
2．控制器（Controler）
控制器是单片机的神经中枢，以振荡器的频率位基准，产生CPU 时序，对指令（Command）进行译码，然后发出各种控制信号，实现各种操作。
三、AT89S51 单片机的引脚及其功能
1．电源
（1）VCC （40）——芯片电源，接+5V；（4.5~5.5）
（2）VSS （20）——电源地。
2．时钟引脚
XTAL1（18）、XTAL2（19）——外接晶体振荡或外接脉冲。
（P42）
3．控制线
RST（9）——复位引脚。
（Reset），高电平有效。
EA——片内外ROM 选择
EA=1，选择片内ROM；
EA=0，选择片外ROM。
★注意★：控制信号线写法上的差别。
有“非”表示低电平起作用，反之是高电平起作用。
4．I/O 口线
P0 口：8 位双向I/O 口。
在访问外部存储器时，P0 口可用于分时传送低8 位地址
总线和8 位数据总线。
能驱动8 个LSTTL 门。
P1 口：8 位准双向I/O 口（“准双向”是指该口内部有固定的上拉电阻）。
能驱动
4 个LSTTL 门。
P2 口：8 位准双向I/O 口。
在访问外部存储器时，P2 口可用于高8 位地址总线。
能驱动4 个LSTTL 门。
P3 口：8 位准双向I/O 口。
能驱动4 个LSTTL 门。
P3 口还有第二功能。
四、AT89S51 单片机的存储器结构(如图1 所示)
MCS-51 单片机的组织结构可以分为三个不同的存储空间，分别是：
（1）64KB 的程序存储器（ROM），包括片内和片外；
（2）64KB 的外部数据存储器（外RAM）；
（3）内部数据存储器（内RAM）。
这三种不同的存储器在物理结构上是相互独立的，它们有各自的寻址系统、控制信号，CPU 是通过不同的指令来访问或操作这些存储器。
三种存储空间的编址有重叠,CPU 是怎么处理的?它是分别通过不同的指令来实现对它们操作。
用MOVC 指令访问ROM 空间，用MOV 指令访问内部RAM，用MOVX 指令访问外部RAM。
1.程序存储器（ROM）
程序存储器用于存放程序和表格常数，程序的存放是从0000H 单元开始存放。
在ROM 的开始一段区间（0003H~0023H）被用于存放中断的入口地址，因此，编制的主程序应存放在它的后面。
至于这段空间的用法我们学习中断的时候再详细研究。
程序上是通过在0000H 单元开始的地方设置跳转指令，跳过该区域。