MCS51单片机结构及原理PPT课件
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51单片机系列PPT课件
进先出”的数据操作原则。
第18页
➢ 堆栈的功用 堆栈的主要功用是保护断点和保护现场。因为计算机无论
是执行中断程序还是子程序，最终要返回主程序，在转 去执行中断或子程序时，要把主程序的断点保护起来， 以便能正确的返回。同时，在执行中断或子程序时，可 能要用到一些寄存器，需把这些寄存器的内容保护起来， 即保护现场。
第12页
程序状态字PSW
OV：溢出标志位
在带符号数（补码数）的加减中，OV=1表示运算的结果超出了累加 器A的八位符号数表示范围（－128～+127），产生溢出，因此运算 结果是错误的。OV=0，表示未超出表示范围，运算结果正确。 乘法时，OV=1，表示结果大于255，结果分别存在A，B寄存器中。 OV=0，表示结果未超出255，结果只存在A中。 除法时，OV=1，表示除数为0。OV=0，表示除数不为0。
PSW中各标志位名称及定义如下：
第9页
程序状态字PSW
C：也表示为 CY 进（借）位标志位 1.在加减运算中，若操作结果的最高位有进位或有借 位时，CY 由硬件自动置1，否则就清0。 2.在位操作中，CY 作为位累加器使用，参于进行位 传送、位与、位或等位操作。另外某些控制转移类 指令也会影响 CY 位状态。
第16页
数据指针DPTR
✓数据指针DPTR为16位寄存器，它是MCS—51中唯 一的一个16位寄存器。 ✓DPTR通常在访问外部数据存储器时作为地址指针 使用，寻址范围为64KB。 ✓编程时，既可按16位寄存器使用，也可作为两个 8位寄存器分开使用。DPH 为DPTR的高八位寄存器， DPL 为DPTR的低八位寄存器。
第二章 MCS-51单片机结构及原理
第1页
第一部分
MCS-51系列单片机的结构与原理.ppt
8031（无ROM）
5个中断源
51子系列 8051 （掩模ROM，RAM128B，4KBROM） 2个定时器
8751 （EPROM ，RAM128B，8KBROM ）
MCS-51单片机
8032（无ROM）
6个中断源
52子系列 8052 （掩模ROM，RAM256B，2KBROM） 3个定时器
8752 （EPROM ，RAM256B，2KBROM ）
位处理器（布尔处理器）
CPU的功能: 负责控制、指挥和调度整个单元系 统协调的工作,完成运算和控制输 入/输出功能等操作
1. 运算器
（1）运算器的组成
算数逻辑单元ALU 累加器A 寄存器B 暂存器(TEMP) 程序状态寄存器PSW
（2）功能：是进行算术运算和逻辑运算,也可以对单 字节、半字节（4位）等数据进行操作。
控制引脚
ALE/P R O G (30脚)
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。
控制引脚
/PSEN（29脚）
程序存储器输出使能输出端。它是外部程 序存储器的读选通信号，低电平有效。
E A /Vpp（31脚） 片内程序存储器屏蔽控制端 （1），低电平有效。
特殊功能寄存器区(80H-FFH) 直接寻址
通用区(80H-FFH)：
间接寻址
仅52子系 列有
位寻址区位地址分配表
2.片外数据存储器
片外数据存储器可寻址空间是指MCS-51单片机对片外扩 展数据存储器的最大寻址能力。51单片机是64KB。
定时器/计数
器等。不能
程序存储器ROM,4KB/8KB(8051/52)
第2章 MCS51单片机组成与工作原理PPT课件
暂存器2 指令译码器ID
PSW
ALU
定时与控制
振荡器
缓冲器
DPH DPL PC增量器
程序计数器PC 地址寄存器 AR
VSS
XTA XTA EA RST ALE PSEN
L2 L1
单片机结构图(中)
ROM 4K字节
2.1 单片机管脚及片外总线结构
本节主要学习内容：
1.引脚介绍： 电源引脚； 外接晶体引脚； 控制引脚； I/0口引脚。
2.外总线结构 地址总线； 数据总线； 控制总线。
80C51
AT89C51
ATMEL
FLASH型
87C51
EPROM型
MCS-51单片机（DIP封装） 4
VCC RST XTAL1
P0口 XTAL2 /EA /PSEN ALE
P1口 P3口 RXD TXD /INT0 /INT1 P2口 T0 T1 /WR /RD GND
P3口第二功能表（ P3.0 10脚－－ P3.7 17脚）
口线 定义 P3.0 RXD P3.1 TXD P3.2 INT0 P3.3 INT1
说明
口线 定义
说明
串行数据输入口 P3.4 T0 计数器０外部输入信号 串行数据输出口 P3.5 T1 计数器１外部输入信号
外部中断０输入口 P3.6 / WR 外部数据存储器写信号 外部中断１输入口 P3.7 / RD 外部数据存储器读信号
寄存器 TCON T2CON TH0
00H 07H 0000H FFH XX000000B 0X000000B 00H
TL0 TH1 TL1 SCON SBUF PCON
复位状态 00H 00H 00H
00H 00H 00H 00H XXH 0XXX0000B
MCS-51单片机结构和原理
整理课件 15
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7FH 30H
2FH
7F
7E
7D
7C
7B
7A
79
78
2EH
77
76
75
74
73
72
71
70
2DH
6F
6E
6D
6C
6B
6A
69
68
2CH
67
66
65
64
63
62
61
60
2BH
5F
5E
5D
5C
5B
5A
59
58
2AH
57
56
55
54
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
单片机结构(共46张PPT)
MCS-51单片机的结构原理
8051是MCS-51系列单片机的典型产品， 我们以这一代表性的机型进行系统的讲 解。
➢ 内部结构
➢ 外部引脚 ➢ 工作时序
➢ 实例分析
第1页，共46页。
典型单片机结构
T0 T1
时钟电路 ROM
内部总线 CPU
RAM
定时/计数器
并行接口
串行接口
中断系统
中央处理器 数据存储器(RAM)
输入输出引脚
P1.0
➢ P0：P0.1~P0.7
P1.1
➢ 漏极开路双向I/O
P1.2 P1.3
➢ 一般为数据总线口
P1.4
➢ P1：P1.1~P1.7
P1.5 P1.6
➢ 拟双向I/O通道
➢ P2：P2.1~P2.7
P1.7 RST
RXD/P3.0
➢ 拟双向I/O通道
TXD/P3.1 INT0/P3.2
P3口的第二功能表
I/O口
第二功能
注释
2个定时器T0、T1溢3，.0 然后从中间往两R头X逐D 个灭，周而复始 为1时：负边沿触发中断请求；
串行口数据接收端
分别由8位寄存器TH0、TL0 和 TH1、TL1组成。
else return(0);
28
14
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26
16
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23
19
22
20
21
第10页，共46页。
V CC P0.0/AD 0 P0.1/AD 1 P0.2/AD 2 P0.3/AD 3 P0.4/AD 4 P0.5/AD 5 P0.6/AD 6 P0.7/AD 7 EA/V PP ALE/PROG PSEN P2.7/A 15 P2.6/A 14 P2.5/A 13 P2.4/A 12 P2.3/A 11 P2.2/A 10 P2.1/A 9 P2.0/A 8
8051是MCS-51系列单片机的典型产品， 我们以这一代表性的机型进行系统的讲 解。
➢ 内部结构
➢ 外部引脚 ➢ 工作时序
➢ 实例分析
第1页，共46页。
典型单片机结构
T0 T1
时钟电路 ROM
内部总线 CPU
RAM
定时/计数器
并行接口
串行接口
中断系统
中央处理器 数据存储器(RAM)
输入输出引脚
P1.0
➢ P0：P0.1~P0.7
P1.1
➢ 漏极开路双向I/O
P1.2 P1.3
➢ 一般为数据总线口
P1.4
➢ P1：P1.1~P1.7
P1.5 P1.6
➢ 拟双向I/O通道
➢ P2：P2.1~P2.7
P1.7 RST
RXD/P3.0
➢ 拟双向I/O通道
TXD/P3.1 INT0/P3.2
P3口的第二功能表
I/O口
第二功能
注释
2个定时器T0、T1溢3，.0 然后从中间往两R头X逐D 个灭，周而复始 为1时：负边沿触发中断请求；
串行口数据接收端
分别由8位寄存器TH0、TL0 和 TH1、TL1组成。
else return(0);
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V CC P0.0/AD 0 P0.1/AD 1 P0.2/AD 2 P0.3/AD 3 P0.4/AD 4 P0.5/AD 5 P0.6/AD 6 P0.7/AD 7 EA/V PP ALE/PROG PSEN P2.7/A 15 P2.6/A 14 P2.5/A 13 P2.4/A 12 P2.3/A 11 P2.2/A 10 P2.1/A 9 P2.0/A 8
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GND
P2口锁存器
P3口锁存器
ROM
令译码的结果，输出相应的控制信号。
PSEN ALE
EA RESET
B
SP
Acc
PCON SCON TMOD TCON
TEM1
TEM2
TH0
TL0
TH1
TL1
定 时指 与令 控指 制针 电寄 路存
器
SBUF
IE
IP
中断模块
串行口模块
定时器/计数器模块
ALU PSW
P3口锁存器
第2章 89C51单片机单片机的硬件结构
作业
第47页 2、3、5、6、8、10、13、15
13.11.2020
1
1
第2章 89C51单片机单片机的硬件结构
P2.0~P2.7
P0.0~P0.7
1、16位寄存器，低8位经P0 口输出， V高1cc 、8位数据经指P2针R口AMD地输址P出TRRA是M 一个P2口驱1动6 位的P2专口驱用动 2寄GN、D存存器放, 下其一高寄存条位器 将字要节寄存执寄器 行存P的器2口指用锁存令D器 P地H址P表3口.锁示程存器,序 ROM
mov
FFFFH
movc
FFFFH
外部 ROM
外部 ROM
机内的I/O口、串行口、定时/计数器、中断系统等相关的数据寄存器
（或缓冲器）以及控制寄存器和状态寄存器，用于存放相应功能部件
的控制命令、状态和数据。
13.11.2020
4
4
第2章 89C51单片机单片机的硬件结构
（三）并行口（Parallel Port）
有4个并行的I/O口：P0、P1、P2、P3，每根口线都可独 立地用作输入或输出。
（1）程存储器，最大空间64K；
（2）片内数据存储器，128个单元； （3）特殊功能寄存器，共21个；
（4）位寻址空间，211位；
（5）外部数据寄存器，最大空间64K。
这些资源与单片机应用的关系密切，下面我们介
绍上述5类存储空间的功能。
13.11.2020
6
6
第2章 89C51单片机单片机的硬件结构
（六）中断系统（Interrupt System）
有5个中断源，分别为2个外部中断、2个定时/计数器溢出
产生的中断、1个串行口接收/发送产生的中断，提供2个中断优
先级。
13.11.2020
5
5
第2章 89C51单片机单片机的硬件结构
2.2 MCS－51单片机的存储器
MCS-51单片机的程序存储器和数据存储器分 开设置，地址空间相互独立。MCS－51存储器地 址空间可分为以下5类：
4作、为P间C址的寄值振荡存器可器以用修。改在，访一问般程程序序存是储按器顺时
序, 用执作行基指址令寄的存.若器改。变了的PC的P3值口驱,动则程
序将不XT再AL1 按顺序XT执AL2 行。 13.11.2020
P3.0~P3.7
P1口驱动
P1.0~P1.7
程序地址寄 存器
pc
PC增量器 缓冲器 DPTR
TL1
P出3DSAEL、NPE将H具D要和有P执DT自行PR定 时 与 控 制动L的主来指 令 指 针加指要处1令用功理.来能定。S时B串U存器,中行F从/断计口模数放模块而器块IE模块1指6向IP位下地一址条，PS将W当ALU RE要对SEEAT执64行K的B指电 路外令部寄 存 器地数址据. 存储器空间P3口寻锁存址器 时, P1口锁存器
2. 内部程序存储器
MCS-51系列单片机（8031除外）的内部程序存储器由程序地址寄 存器、地址译码器以及4K（4096）个单元的ROM构成，用于存放程 序的机器代码和常数。
3. 特殊功能寄存器（Special Function Register，SFR）
MCS-51系列单片机有21个可以寻址的特殊功能寄存器，包括单片
P1口锁存器
程序地址寄 存器
pc
PC增量器 缓冲器
DPTR
振荡器
P3口驱动
P1口驱动
XTAL1
13.11.2020
XTAL2
P3.0~P3.7
P1.0~P1.7
3 3
2.1第.32章 M89C5C1单S片-机5单1片单机的片硬件机结构的内部结构
（二）存储器
1.内部数据存储器
单片机的内部数据存储器由RAM地址寄存器、地址译码器以及128个 单元的RAM构成，用于存放可读写的数据。
中低的位指字令节是寄按存照器顺用序DP存L放表在示存。储器中的某
个2、连既续可区作域为.每一B 条个指1令6都S位P 有寄自存己器的D地PTA址ccR来
,处C理PU, 根也据可P作C为中两P的CO个N 指独SC令ON立地T的M址OD 8从TCO位存N 寄储存器TE器中M1 取 TEM2
TH0
TL0
TH1
（四）串行口（Serial Port）
有1个全双工的串行口，用于串行通信。串行口由发送缓冲 器SBUF、接收缓冲器SBUF、移位寄存器和串行口控制逻辑等 部分组成。
（五） 定时/计数器（Timer/Counter）
有2个16位的定时/计数器T0和T1，T0由TH0和TL0构成， T1由TH1和TL1构成，定时/计数器方式寄存器TMOD选择定 时/计数器的工作模式和方式，定时/计数器控制寄存器TCON控 制T0和T1的启动和停止，同时反映T0和T1的溢出状态。
片内 ROM
4K
片外 ROM 64K
片外 RAM 64K
13.11.2020
8
8
第2章
FFH
80H 7FH
89C51单片机单片机的硬件结构
特 殊
F0H E0H D0H B8H
特 FFFFH 殊 功 能
外部
功
B0H 寄
RAM
能
A8H 存 A0H 器
寄
98H 中
存
90H
位 寻
(I/O口 地址)
器
88H 址 80H
2 2
第2章 89C51单片机单片机的硬件结构
1、PSLIARP指：称令产为寄生堆存出器栈各：指种用针来操P2.0存~作，P2.7放电8当位位前P、寄0正.0~P不在0存.7 执同器行节的拍指的令信代号码、。
V2cc 、时序SIDP脉指用R令冲寄AM存地译来器等址 码存执器寄R行存A放：M器 此用堆条P来2栈口对命驱动栈指令令顶所代P的需2口码驱地的动进全行址分部。析控、制译信码号，根。据指
片内存储器 程序存储器
存储器
片外存储器
片内存储器 数据存储器
片外存储器
四个物理上独 立的空间
程序存储器和数据存储器的寻址空间是分开的，属于 哈佛存储结构。
13.11.2020
7
7
第2章 89C51单片机单片机的硬件结构
从物理结构上单片机系统的存储器结构图 （四个部分）
MCS-51 单片机
片内 RAM 256B