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单片机技术与应用
FFFFH
1000H 0FFFH 0000H
外 部 程 序 存 EA=0 储 器
8031 无片内存储器
0FFFH 0000H
内部程序 存储器
EA =1
回目录
程序存储器的配置
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单片机技术与应用
外
部
数
特殊功能 FFH
据
寄存器
80H
存
内部数据 7FH
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单片机技术与应用
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单片机技术与应用
P0口作地址/数据复用总线 D0~D7 A0~A7
读锁存器
地址/数据 控制
10
内部总线 写锁存器
D P0.x Q CL 锁存器 Q
01
MUX
Vcc
10 T0
10
P0.x
01
引脚
T1
读引脚
“读” P0口位结构
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单片机技术与应用
• 4）、标志寄存器PSW（Program Status Word）是一个8位的寄存器，它用于保存 指令执行结果的状态，以供程序查询和判 别。
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单片机技术与应用
4）标志寄存器PSW（Program Status Word） 是一个8位的寄存器，它用于保存指令执行结 果的状态，以供程序查询和判别。
EPROM 或ROM
程序地址 寄存器
B寄存器
ACC
暂存器1
SP
暂存器2
PSEN ALE
EA RESET
定时 指令 及寄
控制 存器
ALU PSW
特殊功能 寄存器
P1锁存器
P3锁存器
缓冲器 PC增量器
PC DPTR
振荡器
P1驱动器
P3驱动器
XLAT1
XLAT2
回目录
P1.0~P1.7
P3.0~P3.7
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1. 了解MCS-51单片机的结构、特点；了 解MCS-51单片机的工作方式。 2. 掌握MCS-51单片机的组成原理；掌握 MCS-51单片机时序。
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单片机技术与应用
频率基准源
计数信号
振荡器及 定时电路
CPU
8031无
4KB 程序存储器
128B 数据存储器
内部总线
2个16位 定时器/计数器
引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
第二功能 RXD TXD /INT0 /INT1 T0 T1 /WR /RD
信号名称 串行数据接收 串行数据发送 外部中断0申请 外部中断1申请 定时/计数器0的外部输入 定时/计数器1的外部输入 外部RAM写选通 外部RAM读选通
• 普林斯顿结构
一般微机采用的结构 ROM、RAM安排在同一个地址空间 相同指令访问ROM、RAM
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单片机技术与应用
• 8051的存储器有4个不同的逻辑空间，即内 部程序存储器、内部数据存储器、外部程 序存储器、外部数据存储器。
• 它们分别由不同的指令和寻址方式访问， 对外部的两个逻辑空间还使用不同的读控 制信号
单片机技术与应用
P0口：作通用I/O口用
ANL P0，A 读－修改－ P0 （P0）^ (A) 写功能
地址/数据
Vcc
0
Vcc
外接上拉 电阻
控制
读锁存器读
1
内部总线 写锁存器
D P0.x Q 0 CL 锁存器 Q
MUX
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单片机技术与应用
1.1.3、MCS-51单片机信号引脚简介
P1. 0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
RST RXD/ P3. 0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3
T0/ P3.4 T1/ P3.5 W百度文库/ P3.6 RD/ P3.7
单片机技术与应用
1）程序计数器PC PC是一个16位的地址指针，即程序存储器 的字节地址计数器。PC中的内容是将要执 行的下一条指令的地址，可对64K 的程序存 储器寻址。
复位时，PC=0000H。
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单片机技术与应用
2）数据指针DPTR 数据指针DPTR是16位寄存器。它的功能 是存放16位的地址，作为访问外部程序存 储器和外部数据存储器的地址。
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单片机技术与应用
2.程序存储器 程序存储器中6个具有特殊含义的单元 0000H —— 系统复位，PC指向此处； 0003H —— 外部中断0入口 000BH —— T0溢出中断入口 0013H —— 外中断1入口 001BH ——T1溢出中断入口 0023H —— 串口中断入口
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单片机技术与应用
2.存储器 存储器是用来存放程序和数据的部件，
MCS-51单片机存储器结构与一般微机的存 储器结构不同，分为数据存储器RAM和程 序存储器ROM 。这种结构的单片机称为哈 佛型结构单片机。
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单片机技术与应用
• 哈佛结构
89C51采用此结构 ROM和RAM占用不同的物理空间 采用不同指令访问
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单片机技术与应用
• 2）累加器ACCumulator（简称为A）为一个 8位的寄存器，它是CPU中使用最频繁的寄 存器，ALU进行运算时，数据绝大多数时候 都来自于累加器ACC，运算结果也通常送回 累加器ACC。
• 3）寄存器B称为辅助寄存器，它是为乘法 和除法指令而设置的。
单片机技术与应用
1.中央处理器CPU • （1）运算器 • 运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心，
包含累加器ACC、B寄存器、暂存器、标志 寄存器PSW等许多部件，它能实现算术运 算、逻辑运算、位运算、数据传输等处理。
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单片机技术与应用
• 1）算术运算单元ALU是一个8位的运算器，它不仅 可以完成8位二进制数据加、减、乘、除等基本的 算术运算，还可以完成8位二进制数据逻辑“与”、 “或”、“异或”、循环移位、求补、清零等逻 辑运算，并具有数据传输、程序转移等功能。
则执行后累加器A中的值为0BFH，由相 加过程得
C=0、AC=0、OV=1、P=1。
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单片机技术与应用
(2)控制器 控制部件是单片机的控制中心，它包括定
时和控制电路、指令寄存器、指令译码器、 程序计数器PC、堆栈指针SP、数据指针 DPTR以及信息传送控制部件等。
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RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：寄存器组选择位。
RS1 RS0 工作寄存器组
0
0 0组（00H～07H）
0
1 1组（08H～0FH）
1
0 2组（10H～17H）
1
1 3组（18H～1FH）
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单片机技术与应用
位 序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地) 2、振荡电路：XTAL1、XTAL2 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口线的第二功能
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单片机技术与应用
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单片机技术与应用
一、P0口
P0口是一个三态双向口，可作为地址 ／数据分时复用口，也可作为通用的I/O 接口。 P0口有八条端口线，命名为P0.0～ P0.7，其中P0.0为低位，P0.7为高位。它 包括一个输出锁存器、两个三态缓冲器、 输出驱动电路和输出控制电路组成 ，它 的一位结构如图 ：
XTAL2 XTAL1
VSS
1
40
2
39
3
38
4 5
8031
37 36
6
35
7 8051 34
8
33
9 10
8751
32 31
11
30
12 89C51 29
13
28
14
27
15
26
16
25
17
24
18
24
19
22
20
21
VCC P0. 0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
器系统（RAM和ROM）、定时/计数器、并行接口、串行接 口、中断系统及一些特殊功能寄存器（SFR），它们通过内 部总线紧密地联系在一起。
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单片机技术与应用
P0.0~P0.7
P2.0~P2.7
Vcc Vss RAM地址
寄存器
RAM
P0驱动器 P0锁存器
P2驱动器 P2锁存器
分析：第一条指令执行时把立即数67H送入累加器A，第二 条指令执行时把累加器A中的立即数67H与立即数58H相 加，结果回送到累加器A中。加法运算过程如下：
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单片机技术与应用
67H=01100111B 58H=01011000B 0110 0111B
+ 0101 1000B 1 0 1 1 1 1 1 1=0BFH
内部 中断信号
64KB总线 扩展控制
可编程I/O
可编程 串行口
外部中断信号
控制信号
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并行I/O口
串行 输入
串行 输出
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单片机技术与应用
1.1.2 MCS-51系列单片机的内部结构
MCS-51单片机的内部结构框图如图1-2所示(教材13页)。 由图1-2可以看到：它集成中央处理器（CPU）、存储
位 序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
• C（PSW.7）：进位标志位。 • AC（PSW.6）：辅助进位标志位。 • F0（PSW.5）、F1（PSW.1） ：用户标志位。
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单片机技术与应用
位 序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
OV（PSW.2）：溢出标志位。 P（PSW.0）：奇偶标志位。若累加器A中1的个数
为奇数，则P置位，若累加器A中1的个数为偶数， 则P清零。
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单片机技术与应用
【例1-1】 试分析下面指令执行后，累加器A、 标志位C、 AC、OV、P的值？ MOV A，#67H ADD A，#58H
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单片机技术与应用
1）片内RAM 工作寄存器区： 字节地址：00H～1FH 位寻址区： 字节地址：20H～2FH 位地址为：00H～7FH 数据缓冲区/堆栈区： 字节地址：00H～7FH 一般使用30H～7FH
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单片机技术与应用
2）特殊功能寄存器SFR 占用字节地址：80H～FFH 位寻址寄存器： 其字节地址可被8整除。 • 专用寄存器： A、B、PSW、DPTR、SP • I/O接口寄存器： P0、P1、P2、P3、SBUF、 TMOD、TCON、SCON …
P3口各引脚与第二功能表
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结束
单片机技术与应用
EA端 • EA: 寻址外部ROM控制端
• 低电平有效 • 片内无ROM时必须接地 • 片内有ROM时应当接高电平；
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单片机技术与应用
1.2 MCS-51单片机的并行I/O口
四个并行I/O端口：P0，P1，P2，P3口， 各接口均由输出锁存器、输出驱动器和 输入缓冲器组成。
储
存储器
00H
器
FFFFH
0100H 00FFH 0080H 007FH 0000H
数据存储器的配置
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单片机技术与应用
1. 数据存储器
用途：存放程序执行的中间结果和过程数 据的 。 物理上分为低128字节和高128字节： 00H ~ 7FH即128B用户RAM区。 80H ~ FFH即特殊功能寄存器区。
单片机技术与应用
第1章 MCS-51单片机的结构和原理
教学内容： 1.1 MCS-51单片机的结构 1.2 MCS-51单片机的并行I/O口 1.3 MCS-51单片机的工作方式 1.4 MCS-51单片机工作时序
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单片机技术与应用
教学目标 通过本章教学，要求同学们达到以下目标：
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单片机技术与应用
P0口作地址/数据复用总线
从P0口输出数据或地址信息的过程：
控制端 高电平
MUX接 反相器 输出端
输出级 T1连接
与门 信号驱动
开锁
T0
驱动 电路 接通
从P0口输入数据信息：
P0口输出 数据/地址
信息
引脚信号从输入三态缓冲器进入内部总线
“读”
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单片机技术与应用
FFFFH
1000H 0FFFH 0000H
外 部 程 序 存 EA=0 储 器
8031 无片内存储器
0FFFH 0000H
内部程序 存储器
EA =1
回目录
程序存储器的配置
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单片机技术与应用
外
部
数
特殊功能 FFH
据
寄存器
80H
存
内部数据 7FH
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单片机技术与应用
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单片机技术与应用
P0口作地址/数据复用总线 D0~D7 A0~A7
读锁存器
地址/数据 控制
10
内部总线 写锁存器
D P0.x Q CL 锁存器 Q
01
MUX
Vcc
10 T0
10
P0.x
01
引脚
T1
读引脚
“读” P0口位结构
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单片机技术与应用
• 4）、标志寄存器PSW（Program Status Word）是一个8位的寄存器，它用于保存 指令执行结果的状态，以供程序查询和判 别。
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单片机技术与应用
4）标志寄存器PSW（Program Status Word） 是一个8位的寄存器，它用于保存指令执行结 果的状态，以供程序查询和判别。
EPROM 或ROM
程序地址 寄存器
B寄存器
ACC
暂存器1
SP
暂存器2
PSEN ALE
EA RESET
定时 指令 及寄
控制 存器
ALU PSW
特殊功能 寄存器
P1锁存器
P3锁存器
缓冲器 PC增量器
PC DPTR
振荡器
P1驱动器
P3驱动器
XLAT1
XLAT2
回目录
P1.0~P1.7
P3.0~P3.7
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1. 了解MCS-51单片机的结构、特点；了 解MCS-51单片机的工作方式。 2. 掌握MCS-51单片机的组成原理；掌握 MCS-51单片机时序。
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单片机技术与应用
频率基准源
计数信号
振荡器及 定时电路
CPU
8031无
4KB 程序存储器
128B 数据存储器
内部总线
2个16位 定时器/计数器
引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
第二功能 RXD TXD /INT0 /INT1 T0 T1 /WR /RD
信号名称 串行数据接收 串行数据发送 外部中断0申请 外部中断1申请 定时/计数器0的外部输入 定时/计数器1的外部输入 外部RAM写选通 外部RAM读选通
• 普林斯顿结构
一般微机采用的结构 ROM、RAM安排在同一个地址空间 相同指令访问ROM、RAM
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单片机技术与应用
• 8051的存储器有4个不同的逻辑空间，即内 部程序存储器、内部数据存储器、外部程 序存储器、外部数据存储器。
• 它们分别由不同的指令和寻址方式访问， 对外部的两个逻辑空间还使用不同的读控 制信号
单片机技术与应用
P0口：作通用I/O口用
ANL P0，A 读－修改－ P0 （P0）^ (A) 写功能
地址/数据
Vcc
0
Vcc
外接上拉 电阻
控制
读锁存器读
1
内部总线 写锁存器
D P0.x Q 0 CL 锁存器 Q
MUX
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单片机技术与应用
1.1.3、MCS-51单片机信号引脚简介
P1. 0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
RST RXD/ P3. 0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3
T0/ P3.4 T1/ P3.5 W百度文库/ P3.6 RD/ P3.7
单片机技术与应用
1）程序计数器PC PC是一个16位的地址指针，即程序存储器 的字节地址计数器。PC中的内容是将要执 行的下一条指令的地址，可对64K 的程序存 储器寻址。
复位时，PC=0000H。
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2）数据指针DPTR 数据指针DPTR是16位寄存器。它的功能 是存放16位的地址，作为访问外部程序存 储器和外部数据存储器的地址。
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2.程序存储器 程序存储器中6个具有特殊含义的单元 0000H —— 系统复位，PC指向此处； 0003H —— 外部中断0入口 000BH —— T0溢出中断入口 0013H —— 外中断1入口 001BH ——T1溢出中断入口 0023H —— 串口中断入口
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2.存储器 存储器是用来存放程序和数据的部件，
MCS-51单片机存储器结构与一般微机的存 储器结构不同，分为数据存储器RAM和程 序存储器ROM 。这种结构的单片机称为哈 佛型结构单片机。
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单片机技术与应用
• 哈佛结构
89C51采用此结构 ROM和RAM占用不同的物理空间 采用不同指令访问
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单片机技术与应用
• 2）累加器ACCumulator（简称为A）为一个 8位的寄存器，它是CPU中使用最频繁的寄 存器，ALU进行运算时，数据绝大多数时候 都来自于累加器ACC，运算结果也通常送回 累加器ACC。
• 3）寄存器B称为辅助寄存器，它是为乘法 和除法指令而设置的。
单片机技术与应用
1.中央处理器CPU • （1）运算器 • 运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心，
包含累加器ACC、B寄存器、暂存器、标志 寄存器PSW等许多部件，它能实现算术运 算、逻辑运算、位运算、数据传输等处理。
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单片机技术与应用
• 1）算术运算单元ALU是一个8位的运算器，它不仅 可以完成8位二进制数据加、减、乘、除等基本的 算术运算，还可以完成8位二进制数据逻辑“与”、 “或”、“异或”、循环移位、求补、清零等逻 辑运算，并具有数据传输、程序转移等功能。
则执行后累加器A中的值为0BFH，由相 加过程得
C=0、AC=0、OV=1、P=1。
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(2)控制器 控制部件是单片机的控制中心，它包括定
时和控制电路、指令寄存器、指令译码器、 程序计数器PC、堆栈指针SP、数据指针 DPTR以及信息传送控制部件等。
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RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：寄存器组选择位。
RS1 RS0 工作寄存器组
0
0 0组（00H～07H）
0
1 1组（08H～0FH）
1
0 2组（10H～17H）
1
1 3组（18H～1FH）
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单片机技术与应用
位 序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地) 2、振荡电路：XTAL1、XTAL2 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口线的第二功能
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单片机技术与应用
一、P0口
P0口是一个三态双向口，可作为地址 ／数据分时复用口，也可作为通用的I/O 接口。 P0口有八条端口线，命名为P0.0～ P0.7，其中P0.0为低位，P0.7为高位。它 包括一个输出锁存器、两个三态缓冲器、 输出驱动电路和输出控制电路组成 ，它 的一位结构如图 ：
XTAL2 XTAL1
VSS
1
40
2
39
3
38
4 5
8031
37 36
6
35
7 8051 34
8
33
9 10
8751
32 31
11
30
12 89C51 29
13
28
14
27
15
26
16
25
17
24
18
24
19
22
20
21
VCC P0. 0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
器系统（RAM和ROM）、定时/计数器、并行接口、串行接 口、中断系统及一些特殊功能寄存器（SFR），它们通过内 部总线紧密地联系在一起。
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P0.0~P0.7
P2.0~P2.7
Vcc Vss RAM地址
寄存器
RAM
P0驱动器 P0锁存器
P2驱动器 P2锁存器
分析：第一条指令执行时把立即数67H送入累加器A，第二 条指令执行时把累加器A中的立即数67H与立即数58H相 加，结果回送到累加器A中。加法运算过程如下：
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单片机技术与应用
67H=01100111B 58H=01011000B 0110 0111B
+ 0101 1000B 1 0 1 1 1 1 1 1=0BFH
内部 中断信号
64KB总线 扩展控制
可编程I/O
可编程 串行口
外部中断信号
控制信号
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并行I/O口
串行 输入
串行 输出
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1.1.2 MCS-51系列单片机的内部结构
MCS-51单片机的内部结构框图如图1-2所示(教材13页)。 由图1-2可以看到：它集成中央处理器（CPU）、存储
位 序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
• C（PSW.7）：进位标志位。 • AC（PSW.6）：辅助进位标志位。 • F0（PSW.5）、F1（PSW.1） ：用户标志位。
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位 序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
OV（PSW.2）：溢出标志位。 P（PSW.0）：奇偶标志位。若累加器A中1的个数
为奇数，则P置位，若累加器A中1的个数为偶数， 则P清零。
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【例1-1】 试分析下面指令执行后，累加器A、 标志位C、 AC、OV、P的值？ MOV A，#67H ADD A，#58H
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1）片内RAM 工作寄存器区： 字节地址：00H～1FH 位寻址区： 字节地址：20H～2FH 位地址为：00H～7FH 数据缓冲区/堆栈区： 字节地址：00H～7FH 一般使用30H～7FH
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2）特殊功能寄存器SFR 占用字节地址：80H～FFH 位寻址寄存器： 其字节地址可被8整除。 • 专用寄存器： A、B、PSW、DPTR、SP • I/O接口寄存器： P0、P1、P2、P3、SBUF、 TMOD、TCON、SCON …
P3口各引脚与第二功能表
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单片机技术与应用
EA端 • EA: 寻址外部ROM控制端
• 低电平有效 • 片内无ROM时必须接地 • 片内有ROM时应当接高电平；
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单片机技术与应用
1.2 MCS-51单片机的并行I/O口
四个并行I/O端口：P0，P1，P2，P3口， 各接口均由输出锁存器、输出驱动器和 输入缓冲器组成。
储
存储器
00H
器
FFFFH
0100H 00FFH 0080H 007FH 0000H
数据存储器的配置
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1. 数据存储器
用途：存放程序执行的中间结果和过程数 据的 。 物理上分为低128字节和高128字节： 00H ~ 7FH即128B用户RAM区。 80H ~ FFH即特殊功能寄存器区。
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第1章 MCS-51单片机的结构和原理
教学内容： 1.1 MCS-51单片机的结构 1.2 MCS-51单片机的并行I/O口 1.3 MCS-51单片机的工作方式 1.4 MCS-51单片机工作时序
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教学目标 通过本章教学，要求同学们达到以下目标：
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单片机技术与应用
P0口作地址/数据复用总线
从P0口输出数据或地址信息的过程：
控制端 高电平
MUX接 反相器 输出端
输出级 T1连接
与门 信号驱动
开锁
T0
驱动 电路 接通
从P0口输入数据信息：
P0口输出 数据/地址
信息
引脚信号从输入三态缓冲器进入内部总线
“读”
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