1.2 51单片机的内部结构
51单片机的结构
51单片机的结构51单片机是指一种集成了中央处理器、存储器和各种输入输出接口的单片集成电路。
它由Intel公司于1980年推出，采用了Harvard架构，是一种典型的8位单片机，无论在学校教学还是工业控制领域都得到了广泛的应用。
一、内部结构51单片机的内部结构主要由中央处理器、存储器和输入输出接口组成。
1. 中央处理器51单片机的中央处理器包含一个8位的累加寄存器A、一个8位的B寄存器、一个16位的程序计数器PC以及各种控制寄存器。
其中累加寄存器A是数据处理的核心，用于存储运算的结果。
B寄存器可用作直接寻址时的源操作数或目的操作数。
2. 存储器51单片机的存储器主要分为程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储程序的指令，通常采用只读存储器（ROM）的形式。
数据存储器用于存储程序中的数据，包括RAM和各种寄存器。
3. 输入输出接口51单片机的输入输出接口包括通用输入输出口（GPIO）、串行通信口（UART）、定时器/计数器等。
GPIO用于与外部器件进行数据交互，可用于输入和输出。
UART用于与其他设备进行串行通信，常用于与计算机进行通信。
定时器/计数器可用于计时和定时中断控制。
二、工作原理51单片机的工作原理可以简单概括为：接收指令、执行指令、更新PC。
1. 接收指令51单片机从程序存储器中读取指令，并将指令暂存在指令寄存器中。
指令寄存器会将指令的地址信息传递给地址寄存器，以便读取下一条指令。
2. 执行指令51单片机根据指令的类型和操作码，执行相应的操作。
这可能涉及到对寄存器或存储器的读取、写入、算术运算、逻辑运算等。
执行的结果通常会存储在累加寄存器A中。
3. 更新PC在执行完一条指令后，51单片机会自动更新程序计数器PC的值，使其指向下一条要执行的指令地址。
这样就能够实现程序的顺序执行。
三、应用领域51单片机广泛应用于各个领域，包括嵌入式系统、家电控制、汽车电子、工业自动化等。
1. 嵌入式系统51单片机作为一种低成本、低功耗、易于开发和集成的微处理器，被广泛应用于嵌入式系统中。
简述51系列单片机的内部组成结构
简述51系列单片机的内部组成结构51系列单片机是一种常见的微控制器，由一系列功能模块组成，包括中央处理器、存储器、输入输出接口以及时钟和定时器等。
下面将对51系列单片机的内部组成结构进行简要描述。
1. 中央处理器（CPU）：中央处理器是51系列单片机的核心部件，负责执行指令、进行运算和控制外围设备。
51系列单片机采用经典的8051架构，拥有8位数据总线和16位地址总线。
其指令集包括丰富的算术、逻辑、移位和控制指令，可以满足各种应用需求。
2. 存储器：51系列单片机具有不同类型的存储器，包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
ROM用于存储用户程序和常量数据，可以是内部ROM或外部扩展的ROM芯片。
RAM用于存储变量和临时数据，可以是内部RAM或外部扩展的RAM芯片。
3. 输入输出接口：51系列单片机提供了多个通用输入输出引脚，用于与外部设备进行数据交互。
这些引脚可以配置为输入模式或输出模式，并具有上拉电阻和输入/输出缓冲器等功能。
通过这些引脚，单片机可以与各种传感器、执行器、显示器和通信接口等外部设备进行连接，实现与外界的数据交换。
4. 时钟和定时器：51系列单片机内部集成了时钟电路和多个定时器/计数器模块。
时钟电路提供基准时钟信号，用于同步CPU和其他模块的操作。
定时器/计数器模块可以生成精确的时间延迟、定时和计数功能，广泛应用于定时控制、脉冲计数、PWM输出等场景。
5. 中断系统：51系列单片机支持多级中断系统，可以响应外部中断请求和内部定时器中断。
通过中断系统，单片机可以实现对实时事件的快速响应，提高系统的实时性和可靠性。
6. 串行通信接口：51系列单片机内部集成了串行通信接口，支持多种通信协议，如UART、SPI和I2C。
通过这些接口，单片机可以与其他设备进行数据交换，实现数据采集、通信和控制等功能。
7. 外部扩展接口：51系列单片机提供了多个外部扩展接口，如总线接口和片选引脚等。
单片机内部主要部件
1.2 单片机内部主要部件单片机内部电路比较复杂，MCS-51系列的8051型号单片机的内部电路根据功能可以分为CPU、RAM、ROM/EPROM、并行口、串行口、定时/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）等8个主要部件，如图1-2-1所示。
这些部件通过片内的单一总线相连，采用CPU加外围芯片的结构模式，各个功能单元都采用特殊功能寄存器集中控制的方式。
其他公司的51系列单片机与8051结构类似，只是根据用户需要增加了特殊的部件，如A/D转换器等。
在设计程序过程中，寄存器的使用非常频繁。
本节内容在了解单片机内部的组成机构基础上，重点介绍单片机内部常用的寄存器的作用。
图1-2-1 MCS-51架构1.2.1中央处理器（CPU）中央处理器是单片机的核心，主要功能是产生各种控制信号，根据程序中每一条指令的具体功能，控制寄存器和输入/输出端口的数据传送，进行数据的算术运算、逻辑运算以及位操作等处理。
MCS-51系列单片机的CPU字长是8位，能处理8位二进制数或代码，也可处理一位二进制数据。
单片机的CPU从功能上一般可以分为运算器和控制器两部分。
一、控制器控制器由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、定时控制与条件转移逻辑电路等组成。
其功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过定时电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的功能。
各部分功能部件简述如下。
1．程序计数器PC（Program Counter）程序计数器是一个16位的专用寄存器，用来存放下一条指令的地址，具有自动加1的功能。
当CPU要取指令时，PC的内容送地址总线上，从存储器中去取出一个指令码后，PC 内容自动加1，指向下一个指令码，以保证程序按顺序执行。
PC是用来指示程序的执行位置，在顺序执行程序时，单片机每执行一条指令，PC就自动加1，以指示出下一条要取的指令的存储单元的16位地址。
也就是说，CPU总是把PC 的内容作为地址，根据该地址从存储器中取出指令码或包含在指令中的操作数。
51单片机的基本结构及其主要组成部分
51单片机的基本结构及其主要组成部分51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，具有稳定性高、功耗低、成本低廉等特点。
它的基本结构和主要组成部分对于理解其工作原理和应用具有重要意义。
本文将介绍51单片机的基本结构及其主要组成部分，以帮助读者更好地了解和应用这一技术。
1. CPU部分51单片机的核心是中央处理器（CPU），它负责执行程序中的指令和控制系统的各个部分。
51单片机的CPU采用的是哈佛结构，即指令存储器和数据存储器分开，分别称为程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储程序的指令，数据存储器用于存储程序运行时需要的数据。
2. 存储器部分除了程序存储器和数据存储器，51单片机还包括其他类型的存储器，如片内RAM和EEPROM。
片内RAM用于存储程序执行时产生的临时数据及其运算结果，具有读写速度快的特点。
EEPROM是电可擦除可编程只读存储器，用于存储一些重要的数据，如用户程序或系统配置信息。
3. 定时器/计数器部分定时器/计数器是51单片机中常用的外设之一，用于计时或计数。
它能够产生一定时间间隔的定时中断，并具有计数功能。
定时器/计数器可以用于测量时间、生成时钟信号、控制脉冲宽度调制等。
4. 串行通信部分51单片机支持串行通信，常用的接口有UART和SPI。
UART是通用异步收发传输器，用于实现与外部设备之间的数据传输。
SPI（串行外围接口）是一种同步串行通信协议，适用于与其他设备进行快速数据交换。
5. I/O口部分51单片机具有多个I/O口，用于与外部设备进行数据输入和输出。
它们可以配置为输入模式或输出模式，并可通过程序对其进行读写操作。
通过I/O口，51单片机能够与外部世界进行信息交换，实现各种功能。
6. 中断部分51单片机支持外部中断和定时器中断。
外部中断可以通过外部引脚的变化来触发，如按键中断、传感器中断等。
定时器中断是通过定时器/计数器产生的中断信号实现的，可以用于定时任务或周期性检测。
第2节-单片机内部主要部件
一、控制器
控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、 定时控制与条件转移逻辑电路等组成，对来自存储器 中的指令进行译码，通过定时电路，在规定的时刻发 出各种操作所需的控制信号，使各部分协调工作，完 成指令所规定的功能。
1、程序计数器 PC是一个16位的专用寄存器，用来存放下一条指 令的地址。CPU取指令时，PC的内容送到地址总线上。 从存储器取出一个指令码后，PC自动加1，指向下一条 指令，即CPU总是把PC的内容作为地址。51系列单片机 的寻址范围为64K，PC中数据范围是0000H～FFFFH，共 64K 。 单 片 机 上 电 或 复 位 时 ， PC 自 动 清 0 ， 装 入 地 址 0000H，保证单片机上电或复位后，程序从0000H开始 执行。
2．指令寄存器IR（Instruction Register） 指令寄存器是一个8位寄存器用于暂存待执行的指
令，等待译码。 3．暂存器TMP
用于暂存进入运算器的数据。 4．指令译码器ID（Instruction Decoder）
指令译码器是对指令寄存器中的指令进行译码，将 指令变为执行此指令所需要的电信号。根据译码器的输 出信号，再经时序电路定时产生执行该指令所需要的各 种控制信号。
一、单片机的RAM 8051单片机芯片中共有256个字节的RAM单元，其
中 128 个 字 节 被 专 用 寄 存 器 占 用 ， 用 户 使 用 的 只 是 前 128B，即通常所说的片内128B数据存储器，它可以用 来存放临时可读写的数据，但在单片机掉电时，RAM单 元所有数据将丢失。单片机对RAM的寻址空间可达64kB。
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0
CY AC F0 RS1 RS0 OV F1
51单片机的基本结构
51单片机的基本结构51单片机是一种高性能、低功耗的微控制器，是嵌入式系统中常用的一种芯片。
它具有集成度高、易编程、可编程性强等特点，在各种电子设备中广泛应用，包括家电、工业控制、汽车电子、智能仪器等领域。
51单片机的基本结构主要包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分。
1.CPU51单片机的CPU是其核心部分，负责执行指令、进行运算处理。
它通常采用哈佛结构，即指令和数据分开存储。
51单片机的CPU主要由ALU （算术逻辑单元）、寄存器组、指令寄存器、程序计数器等部分组成，能够完成基本的运算和控制功能。
2.存储器51单片机的存储器包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。
ROM用于存储程序代码和常量数据，是只读的；RAM用于存储变量数据和临时结果，是可读写的。
在51单片机中，通常ROM用于存储程序代码和初始化数据，RAM用于存储运行时数据和临时结果。
3.输入输出端口51单片机的输入输出端口用于与外部设备进行数据交换。
它可以通过不同的接口与外部设备连接，比如并行口、串行口、通用输入输出口等。
通过输入输出端口，51单片机可以与外部设备进行数据传输和通信，实现各种功能。
4.定时计数器51单片机的定时计数器可以用于计时和计数，通常用于控制时序和频率。
在51单片机中，定时计数器可以生成各种定时中断，实现定时控制功能。
定时计数器可以根据需要设定不同的时钟源和计数模式，实现灵活的定时控制。
5.串口通信51单片机的串口通信功能可以用于与外部设备进行串行通信，比如与PC机、外围设备等进行数据传输。
串口通信包括串行口和UART（通用异步收发器），可以通过串行口进行双向数据传输。
串口通信在51单片机中广泛应用于各种通信设备和控制系统中。
总的来说，51单片机的基本结构包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分，通过这些部分的组合和协作，可以实现各种功能和应用。
在实际应用中，设计人员可以根据需要对这些部分进行配置和扩展，实现更丰富的功能和性能要求。
第1章 MCS-51单片机结构
一个8位的CPU。 程序存储器：4KBROM。
128字节RAM。
两个16位可编程定时器/计数器。 可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器的控制电路。
32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）。
一个可编程全双工串行口。 具有两个优先级嵌套的中断结构。
★ 掌握51系列单片机各存储空间的地址分配、使用特点。
位名称
1.3 特殊功能寄存器
CY：进/借位标志,反映最高位的进位借位情况，加法为进位、 减法为借位。CY=1，有进/借位 ； CY=0，无进/借位。 AC：辅助进/借位标志,反映高半字节与低半字节之间的进/借 位，AC=1有进/借位； AC=0无进/借位 。 FO：用户标志位,可由用户设定其含义。 RS1，RS0：工作寄存器组选择位。 OV：溢出标志,反映补码运算的运算结果有无溢出 有溢出 OV=1，无溢出OV=0。 -：无效位。 P：奇偶标志,运算结果有奇个“1”，P=1；运算结果有偶个“1”， P=0。
1.5 引脚功能
8XX51单片机有44引脚的方形 封装和40个引脚的双列直插式封 装形式，最常用的40个引脚DIP 封装。
各个引脚的功能如下： Vss:接地端。 Vcc:电源端，接+5V。 XTAL1，XTAL2: 接外部晶体或外部时 钟。 RST/VPD：①复位信号输入。 ②接备用电源，当VCC掉电
在中断入口地址中通常用一条无条件转移指令，转到 中断处理子程序。
1.2.2 外部数据储存器
用于存放随机读写的数据；
外部数据存储器和外部I/O口统一编址。 控制信号相同，使用相同的MOVX指令访问。 最多可扩展64KB外部数据存储器
1.2.3 内部数据储存器
简述51系列单片机的内部组成结构
简述51系列单片机的内部组成结构51系列单片机是一种广泛应用的单片机,是微控制器中的经典代表之一。
该系列单片机由中央处理器(CPU)、存储器、输入输出(I/O)接口、时钟和电源等部分组成。
以下是51系列单片机的内部组成结构的简要概述:1. CPU51系列单片机的CPU由一个4位二进制数组成的处理器核心组成,具有高速、低功耗、低延迟的特点。
CPU负责控制整个系统的运行,包括指令的执行、数据的读取和写入、程序的控制等。
2. 存储器51系列单片机的存储器分为外存储器和内存储器两种。
外存储器包括一个或多个随机存取存储器(RAM)和一个或多个只读存储器(ROM),RAM用于存储程序和数据,ROM用于存储固定的程序和数据。
内存储器是51系列单片机的核心存储器,包括一个数据存储器和一个指令存储器,数据存储器用于存储程序和数据,指令存储器用于存储程序的指令集。
3. 输入输出(I/O)接口51系列单片机的输入输出接口包括多个引脚,用于与外部设备进行通信。
输入接口用于接收外部设备的数据,输出接口用于将外部设备的数据发送出去。
I/O 接口的主要功能是控制外部设备的运行,包括读取、写入、控制等。
4. 时钟51系列单片机的时钟由一个时钟芯片组成,用于驱动系统的运行。
时钟芯片可以控制CPU和存储器的读写速度,控制I/O接口的响应速度等。
5. 电源51系列单片机的电源由一个电源芯片组成,用于提供系统的直流供电。
电源芯片可以控制电流的大小和流向,保证系统的稳定运行。
除了以上基本组成部分外,51系列单片机还具有其他一些重要的组成部分,如控制电路、中断控制器、寄存器等。
这些组成部分共同构成了一个完整的系统,使51系列单片机能够实现各种复杂的功能。
51系列单片机的内部组成结构非常复杂,包括多个重要的组成部分,能够实现各种复杂的功能。
深入了解51系列单片机的内部组成结构,有助于我们更好地理解和使用该系列单片机。
51系列单片机的内部组成结构
51系列单片机的内部组成结构51系列单片机是一种常用的微控制器，具有复杂的内部组成结构。
本文将以51系列单片机的内部组成结构为标题，进行详细介绍。
1. CPU核心51系列单片机的核心是一个8位的CPU，它负责执行指令和控制整个系统的运行。
CPU包括指令译码器、运算单元和控制单元等部分。
指令译码器负责将指令翻译成对应的操作码，运算单元负责执行算术和逻辑运算，控制单元负责控制各个部件的工作。
2. 存储器51系列单片机有多种存储器，包括ROM、RAM和EEPROM等。
ROM用于存放程序代码和常量数据，RAM用于存放变量和临时数据，EEPROM用于存放非易失性数据。
存储器的大小和类型可以根据需求进行选择和配置。
3. 输入输出端口51系列单片机具有多个输入输出端口，用于与外部设备进行数据交互。
通过编程，可以将某些端口设置为输入端口，用于接收外部信号；将某些端口设置为输出端口，用于控制外部设备。
输入输出端口的数量和功能也可以根据需求进行扩展和配置。
4. 定时器/计数器51系列单片机内置了多个定时器/计数器，用于实现精确的定时和计数功能。
通过编程，可以设置定时器的工作方式、计数范围和中断触发条件等。
定时器/计数器广泛应用于计时、脉冲生成、PWM 输出等场景。
5. 串行通信接口51系列单片机支持多种串行通信接口，包括UART、SPI和I2C等。
这些接口可以用于与其他设备进行数据传输和通信。
通过编程，可以设置通信参数、发送和接收数据等。
6. 中断系统51系列单片机内置了中断系统，用于处理外部中断和定时器中断等。
通过编程，可以设置中断的优先级、触发条件和中断服务程序等。
中断系统可以提高系统的响应速度和实时性。
7. 系统时钟51系列单片机需要一个稳定的时钟信号来驱动其内部运行。
时钟信号可以通过外部晶体振荡器或者外部时钟源提供。
时钟信号的频率决定了单片机的运行速度。
8. 电源管理51系列单片机需要一个稳定的电源来工作。
第1章 MCS-51单片机的组成及结构
3．开发手段：
硬件调试：编制出简单的单元调试程序使系统运行， 用示波器、万用表也可使用逻辑分析仪。软件调试目前多用 KEIL51软件，它集编辑、编译、仿真为一体，支持汇编、 PLM语言和C语言的程序设计，界面友好，易学易用，是目 前对单片机进行调试最好的软件之一。
22
4．开发工具：
设计一种通用的调试程序工具，把开发系统的CPU和 RAM暂时出借给用户控制板（控制系统），利用开发系统进 行调试，然后把调试好的程序固化到EEPROM中。
25
▪ 调试——硬件仿真器
目标系统 硬件仿真器
开发软件 26
▪ 调试
开发软件 通信数据线 目标系统
27
▪ 程序下载——使用ISP（In System Program在系统
编程）ISP软件
下载线 目标系统
28
1.1.3 MCS-51的应用特性
MCS-51系列单片机已有十多种产品，可分为两大系列：51 子系列和52子系列。
6
(2) 通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和 CPU对数据的存取速度。
单片机中存储器的组织结构比较简单，存储器芯片直接 挂接在单片机的总线上，CPU对存储器的读写按直接物理地址 来寻址存储器单元，存储器的寻址空间一般都为64 KB。
7
(3) 通用微机中I/O接口主要考虑标准外设(如CRT、标准键 盘、鼠标、打印机、硬盘、光盘等)。用户通过标准总线连接 外设，能达到即插即用。
30
2）SST89X564XX器件带有72/40KByte的片内 FlashEEROM，内存储器，8个中断源，4个优先级，3 个定时/计数器，功能更加强大。
3）以CPU为核心，将A/D，D/A，前置电路和显示接口电路 等全部进行嵌入设计后，烧写在一个芯片中，从而使系Байду номын сангаас简 化，实现了真正的“系统单片机”的应用设计.
51系列单片机内部组成结构
51系列单片机内部组成结构51系列单片机是一种常用的嵌入式微控制器，广泛应用于各种电子设备中。
本文将从内部组成结构的角度，介绍51系列单片机的各个部分及其功能。
1. CPU核心：51系列单片机的核心部分是一个8位的CPU，它负责执行各种指令，控制整个系统的运行。
CPU核心包括指令寄存器、程序计数器、算术逻辑单元等，它们协同工作，完成各种运算和逻辑判断。
2. 存储器：51系列单片机包含多种存储器，用于存储程序代码、数据和临时变量等。
其中，程序存储器（ROM）用于存储程序代码，数据存储器（RAM）用于存储数据和临时变量。
此外，还有特殊功能寄存器（SFR）用于存储一些特殊功能的控制和状态信息。
3. 输入/输出端口：51系列单片机具有多个输入/输出端口，用于与外部设备进行数据交换。
其中，口线（Port）用于实现通用输入/输出功能，可以连接按键、LED灯、数码管等外部设备。
此外，还有串行口（UART）和并行口（Parallel Port），用于串行通信和并行数据传输。
4. 定时器/计数器：51系列单片机内置了多个定时器/计数器，用于产生精确的时间延迟和计数功能。
定时器可以用于生成定时中断，实现定时任务的调度；计数器可以用于计数外部信号的脉冲个数，实现频率测量和计数功能。
5. 中断系统：51系列单片机具有强大的中断系统，可以处理外部中断和内部中断。
外部中断可以响应外部触发信号，例如按键按下、外部设备请求等；内部中断可以响应特定的事件，例如定时器溢出、串口接收完成等。
中断系统可以在程序执行过程中中断当前任务，执行相应的中断服务程序，处理完后再返回到原来的位置继续执行。
6. 时钟电路：51系列单片机需要一个稳定的时钟源来提供时钟信号，以驱动CPU和其他模块的工作。
时钟电路通常由晶体振荡器和时钟分频电路组成，可以通过设置分频系数来调节时钟频率。
7. 外部扩展接口：51系列单片机还提供了多个外部扩展接口，可以连接外部存储器、外部设备和其他外部模块。
简述51系列单片机的内部组成结构
简述51系列单片机的内部组成结构51系列单片机是一种非常常见的单片机产品，被广泛应用于各种电子设备中。
它具有强大的功能和灵活的可编程性，能够满足不同应用场景的需求。
那么，究竟51系列单片机的内部是如何组成的呢？我们来了解一下51系列单片机的基本结构。
51系列单片机由中央处理器、存储器、输入输出端口、定时器、中断系统等多个部分组成。
其中，中央处理器是51系列单片机的核心部件，负责执行指令和进行数据处理。
存储器用于存储程序代码和数据，包括ROM、RAM 和特殊功能寄存器等。
输入输出端口用于与外部设备进行数据交互，可以实现数据输入、输出和控制功能。
定时器可以生成指定时间间隔的定时信号，用于定时操作和计时功能。
中断系统可以在特定条件下中断正常的程序执行，执行相应的中断服务程序。
接下来，我们详细介绍一下51系列单片机的内部组成结构。
首先是中央处理器部分，它由一个8位的CPU核心组成，具有丰富的指令集和寄存器。
这些指令可以执行各种算术和逻辑操作，以及数据传输、位操作等功能。
CPU核心还包括时钟发生器和系统控制逻辑，用于产生时钟信号和控制系统的运行。
其次是存储器部分，51系列单片机的存储器主要包括ROM和RAM。
ROM是只读存储器，用于存储程序代码和常量数据。
RAM是随机存储器，用于存储变量和临时数据。
此外，51系列单片机还具有一些特殊功能寄存器，用于存储各种控制和状态信息。
再次是输入输出端口部分，51系列单片机有多个I/O口，用于与外部设备进行数据交互。
每个I/O口都有一个特定的地址和控制寄存器，可以设置输入输出方向和电平状态。
通过读写这些寄存器，可以实现数据输入、输出和控制功能。
51系列单片机还具有定时器部分，用于生成精确的定时信号。
定时器可以根据设定的参数生成不同频率和周期的定时信号，用于各种定时操作和计时功能。
此外，定时器还可以用于产生脉冲信号、PWM 信号等。
最后是中断系统部分，51系列单片机具有多个中断源和中断向量。
51系列单片机内部结构
51系列单片机内部结构51系列单片机，指的是集成了80C51核心的一系列单片机产品。
80C51核心是一种8位的计算机中央处理器（CPU），它由Intel公司于20世纪80年代初开发，并在全球范围内广泛应用。
本文将对51系列单片机的内部结构进行详细介绍。
1.CPU51系列单片机的核心是80C51CPU，它具有8位宽的数据总线和16位宽的地址总线。
该CPU基于哈佛架构，包含了大约2K到64K字节的ROM或EPROM存储器用于存储程序代码，以及128到256字节的RAM存储器用于存储数据。
2.存储器51系列单片机的存储器包括ROM、EPROM、RAM和特殊功能寄存器（SFR）。
ROM用于存储程序代码，EPROM则可以被重新编程。
RAM用于存储临时数据。
特殊功能寄存器（SFR）用于控制和配置单片机的各种功能，如I/O端口、定时/计数器、串行通信等。
3.I/O端口51系列单片机具有多个I/O端口，用于与外部设备进行数据输入和输出。
每个I/O端口可以通过相应的特殊功能寄存器（SFR）进行控制和配置。
这些I/O端口可以设置为输入模式或输出模式，并且可以通过位操作指令读取或写入数据。
4.定时/计数器5.串行通信51系列单片机通常具有串行通信功能，用于与外部设备进行数据交换。
其中比较常见的串行通信接口包括UART（通用异步收发器）和SPI（串行外围接口）。
UART实现异步串行通信，而SPI则实现同步串行通信。
6.中断系统51系列单片机具有强大的中断系统，用于处理外部中断和内部中断。
外部中断可以由外部设备的信号触发，例如按键、传感器等。
内部中断可以由计时器、串行通信等设备触发。
中断系统通过特殊功能寄存器（SFR）进行配置和控制，并可根据需要进行优先级设置。
7.程序存储器51系列单片机的程序存储器用于存储程序代码。
通常，51系列单片机使用ROM或EPROM作为程序存储器。
这些存储器可以被编程，以从外部设备加载程序。
在程序执行期间，程序计数器（PC）将指向存储器中的当前执行指令。
MCS-51单片机的硬件结构
XTAL1 19
VSS
20
8031 8051 8751
40 VCC 39 P0.0 38 P0.1 37 P0.2 36 P0.3 35 P0.4 34 P0.5 33 P0.6 32 P0.7 31 EA/Vpp 30 ALE/PROG 29 PSEN 28 P2.7
27 P2.6 26 P2.5 25 P2.4 24 P2.3
P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4
P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST/VPD 9
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
RD/P3.7
17
XTAL2 18
17
RD（外部数据存储器读脉
P3.7
冲）
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2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构
2.2.1 MCS-51单片机芯片引脚描述 2.2.2 MCS-51单片机的片外总线结构
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2.2.1 MCS-51单片机芯片引脚描述
图2-7为MCS-51单片机的引脚配置图。 1．主电源引脚VCC和VSS 2．外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 3．控制或其他电源复用引脚RST/ VPD、ALE/、 和/VPP 4．输入/输出引脚P0、P1、P2、P3（共32根）
VCC
P2.7 PP22..56 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 PPP000...756
P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
ALE
51系列单片机内部组成结构
51系列单片机内部组成结构51系列单片机内部组成结构是了解和掌握单片机原理和应用的基础，本文将从以下几个方面进行介绍：一、CPU(中央处理器)51系列单片机的CPU是整个系统的核心部件，它是由运算器、控制器和寄存器等组成的。
其中，运算器包括算术逻辑单元ALU和控制单元CU,控制器包括程序计数器PC、指令寄存器IR、状态寄存器SR等。
CPU的主要功能是执行指令，控制程序的运行，实现各种功能。
二、RAM(随机存储器)RAM是51系列单片机中的一种数据存储器，分为内ROM和外RAM 两种类型。
内ROM是只读存储器，由4KB的芯片组成，用于存储程序代码和数据；外RAM是由64KB的芯片组成，可以进行数据的读取和写入操作。
RAM在单片机中的作用非常重要，它可以存储程序代码和各种数据，供CPU进行读取和处理。
三、ROM(只读存储器)ROM是51系列单片机中的一种程序存储器，由4KB的芯片组成，用于存储程序代码和数据。
与RAM不同的是，ROM中的数据只能读取，不能修改。
ROM在单片机中的作用也非常重要，它可以存储程序代码和各种数据，供CPU进行读取和处理。
四、I/O接口I/O接口是51系列单片机中的一个非常重要的部分，它包括输入输出端口、定时计数器、串行通信口等。
输入输出端口是单片机与外部设备进行通信的重要途径，包括32个引脚的8位并行输入输出端口和16个引脚的8位双向移位寄存器。
定时计数器可以用于产生定时中断或者计时功能。
串行通信口可以用于与其他设备进行串行通信。
五、定时/计数器定时/计数器是51系列单片机中的一个非常重要的部分，它可以用于产生定时中断或者计时功能。
定时/计数器由两个16位的定时器组成，每个定时器都可以单独配置为模式0或模式1的工作方式。
在模式0下，定时器是一个累加器，可以用来产生定时中断；在模式1下，定时器是一个计数器，可以用来产生计时功能。
六、总线总线是51系列单片机中的一个重要组成部分，它可以将各个部件连接在一起，实现信息的传输和交换。
第1章 51单片机结构
增强型（52子系列）
8032、8052、8752、89C52、89S52等。它们的结构基本相同，其主
要差别反映在存储器的配置上。
8031片内没有程序存储器除了老产品，已被淘汰。 8051内部设有4KB的掩模ROM程序存储器 8751是将8051片内的ROM换成EPROM
89C51则换成4KB的闪速EEPROM
1.3特殊功能寄存器
MCS-51单片机共有21个字节的特殊功能寄存器用英文缩 写SFR （Special Fuction Register）表示。 1.用途：
A 累加器、状态标志寄存器 单片机内部各部件专用的控制、状态寄存器 并行口、串行口影射寄存器
2.地址空间：
21个特殊功能器不连续的分布在80H～FFH 128个字节地址 空间，见表1-2。
89S51结构同89C51， 4KB的闪速EEPROM可在线编程
增强型的存储容量为普通型的一倍
本课以 8XX51 代表这一系列的单片机。 （8051）
51系列单片机内部结构如图1-1所示。
基准频率源 计数脉冲
振荡器及 定时电路
4KB/8KB 程序存储器
128/256B
数据存储器
2/3个16位 定时/计数器
8031单片机无内部程序存储器，地址从0000H～FFFFH都
是外部程序存储空间。 EA 应始终接地。由于程序必须存放在 存储器中，因此它必须外接程序存储器才能使用，因此，已
被淘汰。
对于内部有ROM的单片机（51、52系列） ， 引脚接高电平，使程序从内部ROM开始执行。当PC值超 EA 出内部ROM的容量时，会自动转向外部程序存储器空间。外 部程序存储器地址空间为1000H～FFFFH。
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堆栈指针SP：指示堆栈起始地址。80C51堆栈位于片内RAM中， SP复位初始化地址07H，执行由08H单元开始。
指令译码器：当指令送入指令译码器后，由译码器对该指令 进行译码，CPU根据译码器输出的电平信号使定时控制电路 产生执行该指令所需要的各种控制信号。
编址。 哈佛结构： 程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间，
分开编址。
存器区
00H
0000H
64kB
1000H
0FFFH 内部 0FFFH 外部
ROM
ROM
0000H (EA=1) 0000H (EA=0)
内部数据存储器
外部数据存储器
程序存储器
14
§1.2单片机存储器结构
单片机原理及应用
程序存储器
存放应用程序和表格之类的固定常数。
2
8051单片机引脚描述
单片机原理及应用
40 只 引 脚 双 列 直 插 封 装 （
）
3
DIP
§1.1单片机的基本结构
单片机原理及应用
辅助电路 ROM
CPU 微处理器
CPU通过总线 来实现与存储器、 I/O接口的数据 交换
பைடு நூலகம்外设
RAM
I/O
控制总线 数据总线
地址总线
51单片机的数 据总线和地址总 线是分时复用的。
6
8051单片机引脚描述
单片机原理及应用
单片机引脚分电源及时钟引脚、控制引脚和输入输 出端口引脚三部分。
电源及时钟引脚 1．电源引脚 （1）Vcc（40脚）：+5V电源； （2）Vss（20脚）：接地。 2．时钟引脚 （1）XTAL1（19脚）：采用外接晶体振荡器时， 此引脚应接地。 （2）XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端。
IP
中断、串行口和定时器逻辑
通道1锁存器
通道3锁存器
振荡器
通道1驱动器
通道3驱动器
缓冲器 PC递增器 程序计数器PC 数据指针DPTR
XTAL1
XTAL2
P1.0～P1.7
P3.0～P3.7
10
51单片机CPU
单片机原理及应用
由运算器和控制器构成 1、运算器
对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。 1．算术逻辑运算单元ALU 2．累加器A(Acc) A的作用：
B0H 寄
A8H 存
A0H 器
98H 地
289805HH 6址字节
80H
外部 RAM
(I/O口 地址)
8位地址
FFFFH
外部 ROM
Harvard
片外RA用户MRAM区64k字节 16位地址
）片内320FRHH OM＋片外ROM
结
位寻址区
20H
构
1FH 工作寄
存储器配置的特点 普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻辑空间，统一
动4个LS型TTL负载。 P3.6 WR 外部数据存储器
注意:准双向口与双向三态口的差别。写
当3个准双向I/O口作输入P3口.7使用R时D ，要外向部数该据口存先储写器
“1”，另外准双向I/O口无高阻的“浮读空”状态。
9
8051单片机内部结构
单片机原理及应用
VCC (+5V)
GND
RAM地址 锁存器
4
8051单片机引脚描述
单片机原理及应用
44 引 脚 方 形 封 装 方 式 （ 4 无 用 ）
5
8051单片机引脚描述
引脚分三部分：
电
源
及 时
X1
P0
钟
X2
引 脚
EA PSEN
P1
8051
控
ALE
P2
制
RST
引
VCC
脚
GND
P3
单片机原理及应用
并行I/O口引脚
P00~P07 P10~P17 P20~P27 P30~P37
P0～P3分别为I/O端口P0～P3的锁存器。
18
§1.2单片机存储器结构
单片机原理及应用
4.寄存器B
为乘法和除法操作而设置。普通寄存器（非乘除）。
5.串行数据缓冲器SBUF
存放待发送或已接收数据，一个字节地址，物理上 是由两个独立的寄存器组成，一个是发送缓冲器， 另一个是接收缓冲器。
6.定时器/计数器
两个16位定时器/计数器T1和T0，各由两个独立 的8位寄存器组成： TH1、TL1、TH0、TL0，只能字 节寻址，但不能把T1或T0当作一个16位寄存器来寻 址访问。
19
§1.2单片机存储器结构
单片机原理及应用
外部数据存储器
最多可外扩64K字节的RAM或I/O。注意： (1) 地址的重叠性（PSEN/RD、WR）
21
单片机原理及应用
关于存储器的问题： 1、若地址相同，如何区分访问的是哪一个空间？
靠指令区分。 2、内部数据存储器和外部数据存储器的区别联系？
共同点：二者均用于存放数据 不同点： 内部数据存储器在单片机内部，一般用于暂 存数据运算中间结果，访问比较频繁，速度较快，容 量小（256B），不影响引脚状态；
7
8051单片机引脚描述
单片机原理及应用
控制引脚 (1) RST/VPD(9脚)：复位与备用电源 (2) ALE/PROG*（30脚）：
第一功能ALE：地址锁存允许 第二功能PROG*：编程脉冲输入端。 (3) PSEN* （29脚）：读外部程序存储器的选通信 号。可以驱动8个LS型TTL负载。 (4) EA*/VPP (31脚)： EA*为内外程序存储器选择 控制
特点：可按位和字节访问。 用户数据区：30H ～7FH
特点：只能按字节访问，用于 数据缓冲区及堆栈区。
特殊功能寄存器SFR区: 80H～FFH 特点：管理定时器、中断、串口 等的寄存器，一般不用于暂存结果。
单片机原理及应用 16
§1.2单片机存储器结构
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。
（1）ALU单元的输入，暂存运算结果。 （2）数据传送大多都通过累加器A。
11
51单片机CPU
3．程序状态字寄存器PSW
单片机原理及应用
（1）Cy（PSW.7）进位标志位
（2）Ac(PSW.6) 辅助进位标志位
（3） F0（PSW.5）用户使用状态标志位
（4） RS1、RS0 工作寄存器区选择控制位1和位0。
目录
单片机原理及应用
第一章 8051系列单片机基本组成
§1.1单片机的基本结构 §1.2单片机的存储器结构 §1.3CPU时序 §1.4复位信号和复位电路 §1.5并行I/O端口结构
1
§1.1单片机的基本结构
总线
片内存储 器
8位微 处理器
单片机原理及应用
定时和外部 脉冲进行计
数
4个输入输出 端口
8051单片机的基本组成
(2) P1口：8位准双向I/PO3口.1，可T驱XD动4串个行L数S型据T发T送L负端
载。
P3.2 INT0 外部中断0请求
(3) P2口：8位准双向I/PO3口.3，与IN地T1址总外线部中（断高1请8位求）
复用，可驱动4个LS型TTPL3负.4载。T0 计数器0外部输入
(4) P3口：8位准双向I/PO3口.5，双T功1 能复计用数器口1，外部可输驱入
EA*=1，访问片内程序存储器， EA*=0，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。
8
8051单片机引脚描述
单片机原理及应用
I/O口引脚
(1) P0口：双向8位三态引I/脚O口，转义脚地引址总线功（能低说8明位）
及数据总线分时复用，可P驱3.0动8个RXLDS型串TT行L数负据载接。收端
RAM
通道0驱动器
通道0锁 存器
通道2驱动器
通道2锁存 器
ROM/ EPROM
程序地址寄存器
PSEN ALE
RST
EA
B寄存器
ACC TMP2
TMP1
堆栈指针SP
定时 指 指 和 令令 控制 寄 译 逻辑 存 码
器器
ALU PSW
PCON SCON TMOD TCON
TH0 TL0 TH1 TL1
SBUF(TX/RX) IE
有 的 SFR 可 进 行 位寻址，其字节地址 的末位是0H或8H。
单片机原理及应用 17
§1.2单片机存储器结构
单片机原理及应用
SFR中的某些寄存器
1．堆栈指针SP
指出堆栈顶部在内部RAM中位置，复位后内容 07H，作用为1）保护断点；2）现场保护
堆栈向上生长 2. 数据指针DPTR
16位特殊功能寄存器，高位字节寄存器用DPH表 示，低位字节寄存器用DPL表示。 3. I/O端口P0～P3
数据指针寄存器DPTR：16位寄存器，高低位字节分别DPH和 DPL，存放16位数据存储器地址，对片外64kBRAM区读写操作。
13
§1.2单片机存储器结构
按类位型 置有片RA内M和和片R外OM
单片机原理及应用
FFH
特
殊
哈
功 能
佛
寄
（
存 器
片内80RH AM
F0H
FFFFH
E0H D0H B8H
特 殊 功 能
外部数据存储器一般指接在单片机外部的存储器 芯片，用于存放大量用户数据，其访问将影响地址、 数据、控制等总线引脚，容量大（64KB）。
22
程序与数据存储器全部64K字节地址空间重叠 (2)程序存储器与数据存储器在使用上是严格区分 (3) 片外与片内数据存储器由指令来区分 (4) 片外数据存储区中，RAM与I/O端口统一编址。