MCS—51单片机原理与结构

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MCS-51单片机的基本结构及工作原理

MCS-51单片机的基本结构及工作原理

1 程序计数器
指向当前执行的指令
2 堆栈指针
管理函数调用和返回
ROM
只读存储器,不可擦写
EEPROM
可擦写存储器,数据可更改
RAM
随机存储器,临时存储数据
MCS-51的CPU架构
1
寄存器
2
存储数据和指令
3
ALU
算术逻辑单元
控制单元
控制指令流程
CPU指令集和操作码的介绍
指令集
具体的指令和操作
操作码
指令的二进制表示
丰富的指令集
满足不同需求
程序计数器和堆栈指针的作用
MCS-51单片机的特点和优势
1 高度集成
包含多个功能单元的集成电路
3 易编程
简单的指令集和开发环境
2 低功耗
优化设计以降低能耗
4 广泛应用
在各个领域都有广泛应用
存储器体系结构概述1Fra bibliotek数据存储器
2
存储数据和变量
3
程序存储器
存储程序和指令
特殊功能寄存器
控制和配置特殊功能
ROM、EEPROM和RAM的区别与联系
MCS-51单片机的基本结 构及工作原理
MCS-51单片机是一种高度集成的微型计算机,具有强大的功能和灵活的应用 范围。本演示将介绍MCS-51单片机的基本结构、特点和工作原理。
单片机的基本结构和分类
核心部件
CPU、存储器和外设接口等
分类
根据体系结构和性能划分
常见类型
MCS-51、AVR、ARM等

MCS—51单片机组成原理共41页

MCS—51单片机组成原理共41页
§1. MCS-51引脚描述与内部结构
一、封装形式
★ PDIP封装,引脚数40、24、20、8
★ PLCC封装,68脚、44脚
PLCC
◆ HMOS工艺的51单片机,40引脚 双列直插PDIP封装 ,如8051
PDIP
◆ CHMOS工艺的51单片机,44脚 方型塑封结构PLCC封装 ,如80C51
PDIP封装
存储器类型 内部 内部 内部
单片机
ROM EPROM RAM
其它
8031 / MCS—51 8051 4KB
8751 /
/ / 4KB
128B
4个8位可编程并行接口 2个16位定时/计数器 1个串行通信接口URAT
2个外部中断源
8032 / MCS—52 8052 8KB
8752 /
/ / 8KB
256B

/WR:外部数据写选通信号 /RD:外部数据读选通信号
I/O接口
P0口:外部数据总线和地址总线低8位或I/O口 P1口:I/O口 P2口:外部地址总线高8位或I/O口 P3口:I/O口或特殊端口
特殊端口
串行口:RXD、TXD 中断接口:INT0、INT1 计数器:T0、T1
三、单片机的内部结构
内 部
程序存储器ROM
指令译码逻辑 ——内部最多4KB ROM或EPROM
组 数据存储器RAM ——内部128B RAM以及特殊寄存器SFR块
成 时序控制逻辑 ——内部时钟振荡器及时序控制逻辑
接口控制电路
并行输入输出接口:4个8位I/O接口 串行输入输出接口:1个UART 复位逻辑RST:高电平复位(>10ms) 中断控制逻辑:2个外部和3个内部中断
HMOS工艺的51单片机

MCS-51系列单片机的结构及原理

MCS-51系列单片机的结构及原理

阻。P1口可驱动4个LSTTL门电路。
第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理
图2-4 P1口的位结构图
第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理
(2) P1口其他功能。
P1口在EPROM编程和验证程序时输入低8位地址;在 8032/8052系列中P1.0和P1.1是多功能的,P1.0可作定时器/计数 器2的外部计数触发输入端T2,P1.1可作定时器/计数器2的外部 控制输入端T2EX。 3) P2口——准双向口 P2口(P2.0~P2.7,21~28脚)的位结构如图2-5所示,引脚 上拉电阻同P1口。在结构上,P2口比P1口多一个输出控制部分。
第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理
图2-3 P0口的位结构图来自第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理
(1) P0口作地址/数据复用总线使用。
若从P0口输出地址或数据信息,此时控制端应为高电平, 转换开关MUX将反相器输出端与输出级场效应管V2接通,同 时与门开锁,内部总线上的地址或数据信号通过与门去驱动V1 管,又通过反相器去驱动V2管,这时内部总线上的地址或数据 信号就传送到P0口的引脚上。例如,若地址/数据为0时,该信 号一方面通过与门使V1截止,另一方面,在控制信号作用下, 该信号经反相器使V2导通,从而在引脚上输出0信号;反之, 若地址/数据为1时,将会使V1导通,V2截止,引脚输出1信号。 工作时低8位地址与数据线分时使用P0口。低8位地址由ALE信 号的负跳变使它锁存到外部地址锁存器中,而高8位地址由P2
第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理
4个并行I/O端口作为通用I/O口使用时,共有写端口、读端
口和读引脚三种操作方式。写端口实际上就是输出数据,是将 累加器A或其他寄存器中的数据传送到端口锁存器中,然后经 输出锁存器自动从端口引脚线上输出。读端口不是真正地从外 部输入数据,而是将端口锁存器中的输出数据读到CPU的累加 器。读引脚才是真正的输入外部数据的操作,是从端口引脚线 上读入外部的输入数据。端口的上述三种操作实际上是通过指 令或程序来实现的,这些将在以后的章节中详细介绍。

mcs-51系列单片机基本结构与工作原理

mcs-51系列单片机基本结构与工作原理


1)电源引脚VCC和VSS

VCC:40脚,电源端,+5V

VSS:20脚,接地端(GND)

2)时钟电路引脚

XTAL1:19脚,外接晶振输入引脚。

XTAL2:18脚,外接晶振输出引脚。

3)控制线引脚

共4根,其中3根为双功能

①RST/VPD :9脚,复位/备用电源。

RST---通过外接复位电路实现上电复位或按键复位。
直接寻址 寄存器寻址
(4)MOV 60H,@R1 直接寻址 寄存器间接寻址
表2-2 特殊功能寄存器SFR的名称及地址(一)
§ MCS-51的扩展应用
▪ 一、单片机Байду номын сангаас展的基本概念 ▪ 1、单片机最小系统:使单片机运行的最少器件构成的 ▪ 系统,就是最小系统。 ▪ 无ROM芯片:8031 必须扩展ROM,复位、晶振电路 ▪ 有ROM芯片:89C51等,不必扩展ROM,只要有复位、 ▪ 晶振电路 ▪ 2、扩展使用的三总线:
▪ 清零,用来选择8051的工作寄存器区。其选择方法见表2-1
▪ OV、( PSW.2)溢出标志位。当带符号数运算(加法或减法)结果超 ▪ 出范围(-127-+127)时,有溢出,OV=1;否则OV=0。 ▪ --、( PSW.1)用户定义标志位。 ▪ P、( PSW.0)奇偶校验位。在每个指令周期由硬件按累加器A中“1”的 ▪ 个数为奇数或偶数而为“1”或“0”。因此,P可用指示操作结果(累加器
direct
8 位内部RAM单元的地址
#data:
指令中的8 位常数。
#data16
指令中的16位常数。

MCS-51的基本结构及工作原理

MCS-51的基本结构及工作原理

工作寄 0 存器组 地址
00H 08H -07H -0FH R0 -R7 R0 -R7
10H 18H -17H -1FH R0 -R7 R0 -R7
寄存器
工作寄存器组选择 RS1,RS0为PSW的两个位
特殊功能寄存器(片内高 特殊功能寄存器 片内高128B 80H~FFH) 片内高
21个专用寄存器SFR 这21个中,凡是字节能被8整除的SFR还可以进行位寻址。 部分SFR(6个,其它的在具体应用时介绍)
系统保留单元: 0000H~002BH 单片机复位后 PC=0000H
内部4KB ROM,片外可扩展64KB, 片内外统一编址,地址指针为16位程序计数器PC, 范围为0000H~FFFFH EA为高电平时,片内外ROM统一编址,为低电平时,只在片外寻址
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(2)数据存储器 )
该存储器用于存放数据或程序运行时的中间结果。
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引脚
转义引脚 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD
功能说明 串行数据接收端 串行数据发送端 外部中断0请求 外部中断1请求 计数器0外部输入 计数器1外部输入 外部数据存储器 写 外部数据存储器 读
3、可编程I/O简介 、可编程 简介
四个双向8位 四个双向 位 P0~P3 1锁存器 并行I/O口 1输出驱动器 1输入缓冲器
程序计数器PC 程序计数器PC 控制器 CPU 运算器 指令寄存器 指令译码器 数据指针dptr 数据指针dptr 累加器ACC 累加器ACC 程序状态寄存器PSW 程序状态寄存器PSW 程序存储器EPROM 程序存储器EPROM 4KB 存储器 8051 数据存储器RAM 数据存储器RAM 256B
4个8位可编程I/O接口:P0,P1,P2,P3 位可编程I/O接口:P0, I/O接口 2个16位定时计数器:T0、T1 16位定时计数器: 位定时计数器 1个全双工串行口 5个中断源

MCS-51单片机的外部结构和工作原理

MCS-51单片机的外部结构和工作原理

标题: MCS-51单片机的外部结构和工作原理教学目标与要求:熟练掌握MCS-51单片机的工作原理、MCS-51单片机存储器配置。

掌握MCS-51单片机芯片的外部引脚及功能。

理解单片机时钟电路、CPU的时序、复位电路、输入/输出端口结构和工作原理。

授课时数: 4学时教学重点:MCS-51单片机的工作原理、MCS-51单片机存储器结构的结构及存储器配置教学内容及过程:引入:由于前面的学习我们已经简单了解单片机的特点及开发过程,我们为了更好的使用单片机来为我们服务,我们从使用的角度全面了解单片机外部结构及其工作原理及基本电路:一、单片机的外部结构: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: ⑴V CC - 芯片电源,接+5V;⑵V SS - 接地端;⒉时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。

⒊控制线:控制线共有4根,⑴ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲① ALE功能:用来锁存P0口送出的低8位地址② PROG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。

⑶ RST/V PD:复位/备用电源。

① RST(Reset)功能:复位信号输入端。

② V PD功能:在Vcc掉电情况下,接备用电源。

⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

① EA功能:内外ROM选择端。

② Vpp功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,施加编程电源Vpp。

⒋ I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口:P0、P1、P2、P3口,共32个引脚。

P3口还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。

二、单片机工作的条件拿到一块芯片,想要使用它,首先必须要知道怎样连线,我们用的一块称之为89C51的芯片,下面我们就看一下如何给它连线。

1、电源:这当然是必不可少的了。

第一章 mcs51单片机的结构与原理

第一章 mcs51单片机的结构与原理

第一章MCS51单片机的结构与原理1.试比较MCS-51,MSP430,EM78,PIC,M6800及A VP等系列单片机的特点。

解:MCS-51为主流产品。

MSP430的功能较强。

是一种特低功耗的Flash微控制器。

主要用于三表及超低功耗场合。

EM78系列单片机采用高速CMOS工艺制造,低功耗设计为低功耗产品,价格较低。

具有三个中断源、R-OPTION功能、I/O唤醒功能、多功能I/O口等。

具有优越的数据处理性能,采用RISC结构设计。

PIC系列8位单片机是Microship公司的产品。

CPU采用RISC结构,运行速度快,价格低适于用量大、档次低、价格敏感的产品。

Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一,品种全、选择余地大、新产品多。

其特点是噪声低,抗干扰能力强,比较适合于工控领域及恶劣的环境。

A VR是增强RISC内载Flash的单片机,单片机内部32个寄存器全部与ALU直接连接,突破瓶颈限制,每1MHz可实现1MIPS的处理能力,为高速、低功耗产品。

端口有较强的负载能力,可以直接驱动LED。

支持ISP、IAP,I/O口驱动能力较强。

2.MCS-51系列单片机在片内集成了哪些主要逻辑功能部件?各个逻辑部件的主要功能是什么?解:MCS-51单片机在片内集成了中央处理器(CPU)、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口和中断系统等几大单元。

CPU是整个单片机的核心部件,由运算器和控制器组成。

运算器可以完成算术运算和逻辑运算,其操作顺序在控制器控制下进行。

控制器是由程序计数器PC(Program Counter)、指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路组成。

CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出,存放在IR中,ID对IR中的指令码进行译码,定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时,以产生执行本条指令所需的全部信号。

MCS-51单片机结构和原理

MCS-51单片机结构和原理

整理课件 15
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7FH 30H
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7F
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2DH
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2BH
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2AH
57
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55
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53
52
51
50
29H
4F
4E
4D
4C
4B
4A
P2.1
P2.0
9F
9E
9D
9C
9B
9A
SCON
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
99
98
98H
TI
RI
97
96
95
94
93
92
91
90
P1
90H
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
8F
8E
8D
8C
8B
8A
89
88
TCON
88H
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
整理课件 4

第二章.MCS-51单片机结构和原理

第二章.MCS-51单片机结构和原理

* 由于T1的作用,不需外接上拉电阻。
②输入数据
类似于读引线
控制:C=0,MUX下通,与门4输出为0。T1截止,预臵Q=1, T2截止。 P0.X→三态门2→内总线
二、P1口
通用8位准双向端口。 ⑴ 输出:Q→FET(反相)→P1.X
* 有内部上拉电阻,不必外接。
⑵ 输入: 读引线:预臵Q=1,FET截止,P1.X→下三态门→内部总线 读锁存器:Q→上三态门→内部总线
3
ATmega8 RISC,SPEED,power,a/d,spi,i2c,uart,pwm,内时钟 C8051F310 debug,speed,power,ram,外设 PIC16F87X 指令,存储器,外设,a/d
MC68HC908JB16 i/o,usb,mul&div
ADuC812 12bit a/d 凌阳SPCE061A
㈢.P2.0-P2.7:P2端口
⑴.无外存:通用准8位双向I/O口(有内部上拉电阻)
⑵.有外存:地址总线高8位
*EPROM编程时,接收地址高8位
㈣.P3.0-3.7:P3端口
⑴.通用8位准双向I/O口(有内部上拉电阻)
⑵.专用功能:
串行口: P3.0-RXD,接收 P3.1-TXD, 发送 中断申请:P3.2- INT0 P3.3-INT1 CTC: P3.4-T0 , CTC0时钟输入 P3.5-T1 , CTC1时钟输入 读写控制: P3.6- WR, 外部RAM写 P3.7- RD, 外部RAM读.
三. I/O接口电路:
并行口:4个8位端口 P0-P3,32根I/O线 串行口:1个
四.CTC:
16位CTC 2个/3个(52)
五.中断功能:

2MCS51单片机的基本结构与工作原理

2MCS51单片机的基本结构与工作原理

第二章MCS51单片机的基本结构与工作原理一、8051单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件?提示:(1)CPU—包括运算器和控制器。

其中运算器主要有运算逻辑部件ALU(实质上就是一个全加器)、累加器A、暂存器TMP(如B寄存器、数据指针DPTR)、程序状态字PSW(寄存程序运行的状态信息);控制器主要有程序计数器PC(实质是加1计数器)、指令寄存器IR(存放指令操作码的专用寄存器)、指令译码器、定时控制逻辑电路(按指令的性质发出一系列定时信号)、条件转移逻辑电路。

(2)内部RAM。

共有256个RAM单元。

其中低128个单元(00H—7FH)供用户使用,高128个单元(80H—FFH)是专用寄存器,有着特殊逻辑功能(又名特殊功能寄存器SFR)。

(3)内部ROM。

8031内部无ROM,8051有4KB掩膜ROM。

(4)定时/计数器。

MCS51共有2个16位的定时/计数器(T0、T1)。

(5)并行I/O口。

MCS51共有4个8位并行I/O口(P0、P1、P2、P3)。

(6)串行口。

MCS51有1个全双工的串行口。

(7)中断控制系统。

MS51共有5个中断源,且分两个优先级别。

(8)时钟电路。

系统允许的最高晶振频率为12MHz(主要用于通信)。

二、MCS51问片内RAM、片外提示:(1(2)(片内外统一编址空间共64KB)、128个单元中的21个单元SFR,高128个单元中的107个空闲地址,用户不能使用。

切记!)、片外数据存储器(寻址空间64KB)。

(3)从功能上划分为程序存储器、内部数据存储器、特殊功能寄存器、位地址空间、外部数据存储器。

访问片内RAM的指令助记符是MOV;如MOV P1,A访问片外RAM的指令助记符是MOVX;如MOVX @DPTR ,A访问片外ROM的指令助记符是MOVC;如MOVC A,@A+PC三、MCS51单片机片内RAM按用途可以划分几个区域?各有什么作用?(片内RAM低128单元划分哪三个主要部分?各部分主要功能是什么?)提示:片内RAM是最灵活的地址空间,在物理上分成两个独立的功能不同的区域,即低128个单元(00H —7FH)的数据RAM区、高128个单元(80H—FFH)的特殊功能寄存器SFR区(见下一题的回答)。

第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理

第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理

2.3 引脚功能——封装形式
40P6-PDIP
单 片 机 技 术
2.3 引脚功能——引脚含义
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 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 24 22 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
2mcs51系列单片机的内部总体结构88微处理器运算部件b数据存储器ramp0口p2口程序存储器特殊功特殊功能寄存器sfrromepromvccvss图21mcs51单片机的基本结构控制部件p1口p3口串行口定时计数器中断系统88xtal1xtal2psenaleeareset端口0驱动器端口2驱动器ram地址锁存器ram1288端口0锁存器端口2锁存器rom4k8b寄存器程序地址寄存器缓冲器寄存器vcc5vvss堆栈指针spacctmp2tmp1p00p07p20p27图22mcs51片内总体结构框图rstpc1寄存器pcdptr指针p10p17psw端口3锁存器端口1锁存器端口1驱动器端口3驱动器scontl0tmodth1iepconth0sbuftxrx中断串行口和定时器逻辑tcontl1iposcp30p37alepsenxtal2xtal1alu指令寄存器定时与控制指令译码器返回本节2

第二章 MCS-51系列单片机的结构和原理

第二章 MCS-51系列单片机的结构和原理

小结:
堆栈是一个“后进先出”的 内部RAM区,在数据进出堆 栈时,SP的值将自动增减, 但始终指向最后进入或即将 弹出数据的单元(即栈顶)
SP当前值
栈 顶
35H 34H 33H 32H 数据进入堆栈称“进栈(压栈)” 31H 数据从堆栈取出称“出栈(弹栈)” 30H
压栈:先SP增1,然后装入数据 出栈:先取出数据,然后SP减1。

三、专用功能寄存器 (特殊功能寄存器)SFR

MCS-51单片机内各种控制 寄存器和状态寄存器都是以 专用功能寄存器(或称特殊 功能寄存器)的形式出现的, 它们的地址分布在80H~FFH 区间。 每个寄存器都有相应的地址, 可以象访问内部RAM一样访 问。 MCS-51共有21个寄存器,只 占80H~FFH中的一部分,PC 除外。
总结§2.2 存储器
一、程序存储器 二、片内数据存储器(分三个区) 三、专用寄存器(特殊功能寄存器) 四、位存储器 五、外部数据存储器
片 内
§2.3 并行输入/输出端口结构
PSW各位定义如下
⑸. OV (PSW.2)溢出标志
当执行算术指令时,由硬件置位或清零,以指示溢出状态。 ①当执行加法或减法指令时有: OV = Cs ㈩ Cp 加法:用Cs和Cp表示有进位 减法:用Cs和Cp表示有借位
②无符号数乘法或除法指令 :执行结果也会影响OV标志,详 见MUL和DIV指令的说明。
ห้องสมุดไป่ตู้
介绍几个常用SFR
1、累加器 ACC
累加器是一个最常用的专用寄存器。大多数单操作数指令的 操作数取自累加器,很多双操作数指令的一个操作数也 取自累加器
2、B寄存器
在乘除指令中用到了B寄存器,在其它指令中,B寄存器可 以用作计数器或一般RAM单元。

2 MCS-51系列单片机的结构和原理

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

第2章 MCS-51单片机的结构和原理

第2章 MCS-51单片机的结构和原理

89C51/S51单 片机 内部结构图
RAM地址 寄存器
存储器
P0.0-P0.7 P0驱动器
P2.0-P2.7 I/O接口
P2驱动器
128B RAM
P0锁存器
P2锁存器
4KBROM
程序地址 寄存器
B寄存器 运算器
暂存器1
暂存器2
ACC
SP 缓冲器
ALU
PC增1 中断、串行口和定时器 PSW PC
DPTR
DSP芯片的诞生及发展对近20年来通信、计算机、控制
等领域的技术发展起到十分重要的作用。
典型的DSP算法
Algorithm Finite Impulse Response Filter Equation
y(n)
a
k 0
M
M
k
x( n k )
Infinite Impulse Response Filter
8051片内有ROM(程序存储器,只能读)和RAM(数据存储器, 可读可写)两类,它们有各自独立的存储地址空间,与一般微机
的存储器配臵方式不同。
8051有四个8位并行接口,即P0-P3.它们都是双向端口,每 个端口各有8条I/O线,均可输入/输出。P0-P3口四个锁存器同 RAM统一编址,可以把I/O口当作一般特殊功能寄存器来寻址
冯· 诺曼(Van Neuman)结构
控制命令 程序存储器 地址线
CPU
数据存储器
数据线
哈佛结构 控制命令 地址线 程序总线 程序存储器
CPU
控制命令 地址线 数据总线
数据存储器
8051/8751/8031芯片的外部引脚和指令系统完全兼容,其 内部结构除ROM/EPROM不同外,其余完全相同。

MCS-51单片机的基本结构与工作原理

MCS-51单片机的基本结构与工作原理
(T0)P34 _(_T_1_)P35 (W__R__)P36 (RD)P37 XTAL2 XTAL1
VSS
(a) 引脚排列
VCC
XTAL
P00(AD0)
P01(AD1) P02(AD2) P03(AD3) P04(AD4) P05(AD5) P06(AD6) P__0_7(AD7) EA /V_P_P____
D1H F1
D0H P
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运算器
D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
F1
P
• CY(PSW. 7): 进位标志,在进行加或减运算时,如果操 作结果最高位有进位或借时,CY由硬件置“1”,否则清 “0”。
• AC(PSW.6): 辅助进位标志(又称半进位),在进行加 或减运算时,低四位数向高四位产生的进位或借位,将由
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MCS-51单片机的引脚
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MCS-51单片机的引脚
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MCS-51单片机的引脚
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第二章 MCS-51单片机的基本结构与工作原理
2.1 MCS-51单片机的总体结构 2.2 MCS-51单片机的CPU及其特点 2.3 MCS-51单片机的封装与引脚功能 2.4 MCS-51单片机的存储空间 2.5 MCS-51单片机辅助电路及CPU时序 2.6 MCS-51单片机主要硬件资源
• MCS-51系列又分为51和52两个子系列, 并以芯片型号的最末位数字作为标志。其中, 51子系列是基本型,而52子系列则属增强型。 52子系列功能增强的具体方面,从表1-1所列 内容中可以看出:
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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。

21、MCS-51单片机片内RAM的寄存器共有32 个单元,分为 4 组寄存器,每组8个单元,以R0~R7作为寄存器名称。

22、但单片机的型号为8031/8032时,其芯片引线EA一定要接低电平。

二、选择题:1、当MCS-51复位时,下面说法正确的是( A )。

A、PC=0000HB、SP=00HC、SBUF=00HD、P0=00H2、PSW=18H时,则当前工作寄存器是( D )。

A、0组B、1组C、2组D、3组3、MCS-51上电复位后,SP的内容应是( B )。

A、00HB、07HC、60HD、70H4、当ALE信号有效时,表示( B )。

A、从ROM中读取数据B、从P0口可靠地送出低8位地址C、从P0口送出数据D、从RAM中读取数据5、MCS—51单片机的CPU主要的组成部分为(A)。

A、运算器、控制器B、加法器、寄存器C、运算器、加法器D、运算器、译码器6、单片机上电复位后,PC的内容和SP的内容为(B)。

A、0000H,00HB、0000H,07HC、0003H,07HD、0800H,08H7、单片机8051的ALE引脚是( B )。

A、输出高电平B、输出矩形脉冲,频率为fosc的1/6C、输出低电平D、输出矩形脉冲,频率为fosc的1/28、访问外部存贮器或其它接口芯片时,作数据线和低8位地址线的是( A )。

A、P0口B、P1口C、P2口D、P0口和P2口9、PSW中的RS1和RS0用来( A )。

A、选择工作寄存器区号B、指示复位C、选择定时器D、选择工作方式10、上电复位后,PSW的值为( D )。

A、1B、07HC、FFHD、011、单片机上电复位后,堆栈区的最大允许范围是( B )个单元。

A、64B、120C、128D、25612、单片机上电复位后,堆栈区的最大允许范围是内部RAM的( D )。

A、00H—FFHB、00H—07HC、07H—7FHD、08H—7FH13、对于8051单片机,其内部RAM( D )。

A、只能位寻址B、只能字节寻址C、既可位寻址又可字节寻址D、少部分能位寻址14、8051 单片机若晶振频率为fosc=12MHz,则一个机器周期等于( C ) µS。

A、1/12B、1/ 2C、1D、215、MCS—51单片机的数据指针DPTR是一个16位的专用地址指针寄存器,主要用来( B )。

A、存放指令B、存放16位地址,作间址寄存器使用C、存放下一条指令地址D、存放上一条指令地址16、ALU表示( D )。

A、累加器B、程序状态字寄存器C、计数器D、算术逻辑部件17、单片机上电后或复位后,工作寄存器R0是在( A )。

A、0区00H单元B、0区01H单元C、0区09H单元D、SFR18、单片机8051的XTAL1和XTAL2引脚是( D )引脚。

A、外接定时器B、外接串行口C、外接中断D、外接晶振19、8051单片机的V SS(20)引脚是( B )引脚。

A.主电源+5V B.接地C.备用电源D.访问片外存贮器20、8051单片机的VCC(40)引脚是( A )引脚。

A.主电源+5V B.接地C.备用电源D.访问片外存贮器21、8051单片机中,输入/输出引脚中用于专门的第二功能的引脚是( D )。

A、P0B、P1C、P2D、P322、MCS—51复位后,程序计数器PC=( B )。

即程序从( B )开始执行指令。

A、0001HB、0000HC、0003HD、0023H23、MCS—51的专用寄存器SFR中的堆栈指针SP是一个特殊的存贮区,用来( C ),它是按后进先出的原则存取数据的。

A、存放运算中间结果B、存放标志位C、暂存数据和地址D、存放待调试的程序24、单片机的堆栈指针SP始终是指示( A )。

A、堆栈底B、堆栈顶C、堆栈地址D、堆栈中间位置25、MCS—51单片机复位后,专用寄存器ACC的状态是( C )。

A、0000HB、07HC、00HD、0FFH26、当程序状态字寄存器PSW状态字中RS1和RS0分别为0和1 时,系统先用的工作寄存器组为( B )。

A、组0B、组1C、组2D、组327、8051单片机中,唯一一个用户可使用的16位寄存器是( D )。

A、PSWB、ACCC、SPD、DPTR28、8051的程序计数器PC为16位计数器,其寻址范围是( D )。

A、8KB、16KC、32KD、64K29、单片机应用程序一般存放在( B )中。

A、RAMB、ROMC、寄存器D、CPU三、判断题1、当MCS-51上电复位时,堆栈指针SP=00H。

(×) SP=07H2、PC存放的是当前正在执行的指令。

(×)是将要执行的下一条指令的地址3、MCS-51的特殊功能寄存器分布在60H~80H地址范围内。

(×)80H~FFH4、在MCS-51系统中,一个机器周期等于1.5us。

(×)若晶振频率为8MHz,才可能为1.5us5、8051的CPU是由RAM和EPROM所组成。

(×)CPU由运算器和控制器组成6、PC可以看成使程序存储器的地址指针。

(√ )7、判断以下有关PC和DPTR的结论是否正确?A、DPTR是可以访问的,而PC不能访问。

(√ )B、它们都是16位的存储器。

(√ )C、它们都有自动加“1”的功能。

(×)PC有自动加“1”的功能,而DPTR的加“1”则需通过指令INC DPTR来完成。

D、DPTR可以分为两个8位的寄存器使用,但PC不能。

(√ )8、程序计数器PC不能为用户编程时直接使用,因为它没有地址。

(√ )9、内部RAM的位寻址区,只能供位寻址使用,而不能供字节寻址使用。

(×)位寻址区既可以供位寻址使用,又可以供字节寻址使用。

10、8051共有21个特殊功能寄存器,它们的位都是可以用软件设置的,因此,是可以进行位寻址的。

(×)特殊功能寄存器中其单元地址能被8整除的才可以进行位寻址。

11、MCS—51单片机是高档16位单片机。

(×)12、MCS—51的产品8051与8031的区别是:8031片内无ROM。

(√ )13、8051的累加器ACC是一个8位的寄存器,简称为A,用来存一个操作数或中间结果。

(√ )14、8051的程序状态字寄存器PSW是一个8位的专用寄存器,用于存程序运行中的各种状态信息。

(√ )15、MCS—51的数据存贮器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间:一个是片内的256字节的RAM,另一个是片外最大可扩充64K字节的RAM。

(√ )16、单片机的复位有上电自动复位和按钮手动复位两种,当单片机运行出错或进入死循环时,可按复位键重新启动。

(√ )17、单片机的一个机器周期是指完成某一个规定操作所需的时间,一般情况下,一个机器周期等于一个时钟周期组成。

(×)18、单片机的指令周期是执行一条指令所需要的时间。

一般由若干个机器周期组成。

(√ )19、单片机系统扩展时使用的锁存器,是用于锁存高8位地址。

(×)20、MCS—51单片机上电复位后,片内数据存储器的内容均为00H。

(×)21、MCS—51单片机的数据存贮器是指外部存贮器。

(×)22、MCS—51单片机的特殊功能寄存器集中布置在片内数据存贮器的一个区域中。

(√ )23、当8051单片机的晶振频率为12MHZ时,ALE地址锁存信号端的输出频率为2MHZ的方脉冲。

(√ )四、问答题1、80C51 ROM空间中,0000H~0023H有什么用途?用户应怎样合理安排?答:0000H~0023H是80C51系统专用单元,其中0000H为CPU复位地址,0003H~0023H是5个中断源中断服务程序入口地址,用户不能安排其他内容。

一般来讲,从0030H以后,用户可自由安排。

2、80C51如何确定和改变当前工作寄存器区?答:80C51是根据程序状态字寄存器PSW中工作寄存器区选择控制位RS1、RS0(PSW.4、PSW.3)来确定和改变当前工作寄存器区:RS1、RS0=00——0区(00H~07H)RS1、RS0=01——1区(08H~0FH)RS1、RS0=10——2区(10H~17H)RS1、RS0=11——3区(18H~1FH)3、简述读外ROM和读写外RAM用到的控制信号。

答:读外ROM的控制线有3条:①ALE:控制锁存低8位地址信号。

②PSEN:控制外ROM输出。

③EA:确定读外ROM。

读写外RAM控制信号分别为:①RD:控制外RAM输出。

②WR:控制外RAM输入。

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