单片机的内部结构及其工作原理介绍PPT课件
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单片机结构和工作原理分解课件
中央处理器
01
中央处理器（CPU）是单片机 的核心部分，负责执行指令和 处理数据。
02
它通常包含算术逻辑单元、控 制单元和寄存器组等，用于执 行算术运算、逻辑运算、控制 流程和数据传输等操作。
03
CPU通过内部总线与各个部件 进行通信，协调和控制整个单 片机的运作。
存储器
存储器是单片机中用于存储程序代码和 数据的部件。
体积小、重量轻、价格低廉、可靠性 高，广泛应用于智能仪表、工业控制、 家用电器等领域。
单片机的发展历程
早期单片机
采用8位处理器，功能简单， 主要用于简单的控制和显示。
中期单片机
采用16位处理器，具备更 强大的计算和控制能力， 开始应用于智能仪表、通
信等领域。
现代单片机
采用32位处理器，具备更 高的处理速度和更丰富的 外设接口，广泛应用于物 联网、智能家居等领域。
输入控制
单片机通过输入控制实现对外部信号的 读取，常见的输入设备包括按键、传感 器等。
VS
输出控制
单片机通过输出控制实现对外部设备的控 制，常见的输出设备包括LED、电机等。
时钟信号与定时器/计数器
时钟信号
单片机内部时钟信号用于提供单片机运行的基本节拍，是单片机工作的重要基 础。
定时器/计数器
定时器/计数器是单片机内部用于时间控制和计数的功能模块，可以实现定时中 断、时间计数等功能。
谢谢您的聆听
THANKS
汇编语言具有高效性，能够直接利用单片 机的资源，但编写难度较大。
汇编语言主要用于底层驱动程序和系统级 应用程序的开发。
C语言
C语言是一种高级语言，具有可读性和可 移植性。
C语言可以方便地实现各种算法和控制结 构，适用于应用程序的开发。
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)
单片机的内部结构及工作原理PPT课件
6．全双工串行口
MCS-51单片机还有一个全双工的串行口， 以实现单片机与外部之间的串行数据传送。 7．OSC OSC 是单片机的时钟电路。时钟电路用 于单片机产生时钟脉冲序列，协调和控制 单片机的工作。
MCS-51系列单片机分类
子 系列 51子系列 52子系列 无 资源 配置
片内ROM形式
ROM EPR E2PR OM OM
片 片 内 内 ROM RAM 容 容 量 量
中 定时/ 断 计数器 源
8031 8051 8751 8951 4KB 128B 2×16 8032 8052 8752 8952 8KB 256B 3×16
5 6
2.1.2 引脚 定义及功能
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 XTAL2 XTAL1 Vss
单片机的内部结构及工作原理
本章学习目标
MCS-51单片机的内部结构、引脚功能、 工作方式和时序。 掌握MCS-51单片机的内部结构特点 了解单片机并行I/O口的结构特点 掌握MCS-51单片机的基本工作原理 掌握单片机最小系统的设计方法 掌握单片机存储器的扩展方法
主要特点： （ 1 ）扩大了内部程序存储器（ ROM ）和内部 数据存储器（RAM）的容量。 （2）具有布尔代数运算能力。 （3）具有32条双向可被独立寻址的I/O口。 （ 4 ）具有 5 ～ 6 个中断源，可分为 2 个中断优 先级。 （5）具有丰富的指令系统。 （6）具有全双工传输信号UART。 （7）片内具有时钟振荡电路。 （ 8 ）烧写工艺上采用可一次性烧写的内含 ROM或可重复烧写的EPROM。
80C51单片机的基本结构和工作原理(课堂PPT)
片外数据存储器。 ② 在逻辑上设有3个存储器地址空间 ·片内、片外统一的64 KB程序存储器地址空间； ·片内256B (或384B)数据存储器地址空间； ·片外64 KB的数据存储器地址空间。
27
（1） 程序存储器 程序存储器内部结构参见图2－8，程序存储器就是
用来存放编好的程序和表格常数，它以程序计数器PC作地 址指针。由于80C51单片机采用16位的程序计数器和16位 的地址总线，因此，可寻址的地址空间为64 KB，且这 64K地址是片内外连续、统一的。
7
2.2 80C51单片机内部结构 和引脚功能
2.2.1 80C51的内部结构
80C51单片机的内部结构如图2－2所示。它主要由以 下几个部分组成：1个8位的中央处理器；4KB的 EPROM/ROM；128B的RAM；32条I/O线；2个定时器/计 数器；1个具有5个中断源、2个优先级的中断嵌套结构； 用于多处理机通讯、I/O口扩展或全双工通用异步接收发 器（UART）；特殊功能寄存器（SFR）；1个片内振荡器 和时钟电路。这些部件通过内部总线连接起来，构成一个 完整的微型计算机。
2
3
图2－1 80C51单片机的基本组成框图
①程序存储器（ROM）
程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。常
用的有片内掩膜ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除 可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程型ROM （E2PROM）
8031片内没有程序存储器
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
89S51结构同89C51，4KB的闪速EEPROM可在线编程
增强型52、54、58系列的存储容量为普通型分别为
27
（1） 程序存储器 程序存储器内部结构参见图2－8，程序存储器就是
用来存放编好的程序和表格常数，它以程序计数器PC作地 址指针。由于80C51单片机采用16位的程序计数器和16位 的地址总线，因此，可寻址的地址空间为64 KB，且这 64K地址是片内外连续、统一的。
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2.2 80C51单片机内部结构 和引脚功能
2.2.1 80C51的内部结构
80C51单片机的内部结构如图2－2所示。它主要由以 下几个部分组成：1个8位的中央处理器；4KB的 EPROM/ROM；128B的RAM；32条I/O线；2个定时器/计 数器；1个具有5个中断源、2个优先级的中断嵌套结构； 用于多处理机通讯、I/O口扩展或全双工通用异步接收发 器（UART）；特殊功能寄存器（SFR）；1个片内振荡器 和时钟电路。这些部件通过内部总线连接起来，构成一个 完整的微型计算机。
2
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图2－1 80C51单片机的基本组成框图
①程序存储器（ROM）
程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。常
用的有片内掩膜ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除 可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程型ROM （E2PROM）
8031片内没有程序存储器
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
89S51结构同89C51，4KB的闪速EEPROM可在线编程
增强型52、54、58系列的存储容量为普通型分别为
单片机的内部结构及其工作原理介绍ppt课件
ROM
EPROM
MCS51
51子系 列
52子系 列
8031 8051 8751 8032 8052
/ 4KB
/ / 8KB
/
/
4KB
/
/
2
型号 8031 8051 8751 89C51
片内ROM 片内RAM I/O口线
无
128B+SFR 8×4
掩膜4KB 128B+SFR 8×4
EPROM 4KB 128B+SFR 8×4
7
3、时钟电路与复位电路
(1)时钟振荡电路
8
几个工作周期的区别：
振荡周期 状态周期 机器周期 指令周期
9
❖ 时钟周期 ,T:时序中最小的时间单位.其值由外接晶体或外 输入时钟来决定，其值为石英振荡器频率的倒数。 例如:在单片机外接1MHZ的晶体,则单片机的系统时钟 的频率为1M, 时钟周期为1us.
1. 中央处理器CPU：8位，运算和控制功能
2. 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用 于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。
3. 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表 格。
4. 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功 能。
5. 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。
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
6
ALE / PROG —— 地址锁存控制端，访问外部存储器用来锁 存由P0口送出的低8位地址；不访问外存时，提供1/6 fosc振 荡频率；PROG用于对8751片内的EPROM输入编程脉冲 ； PSEN —— 外部程序存储器的读选通信号端
EPROM
MCS51
51子系 列
52子系 列
8031 8051 8751 8032 8052
/ 4KB
/ / 8KB
/
/
4KB
/
/
2
型号 8031 8051 8751 89C51
片内ROM 片内RAM I/O口线
无
128B+SFR 8×4
掩膜4KB 128B+SFR 8×4
EPROM 4KB 128B+SFR 8×4
7
3、时钟电路与复位电路
(1)时钟振荡电路
8
几个工作周期的区别：
振荡周期 状态周期 机器周期 指令周期
9
❖ 时钟周期 ,T:时序中最小的时间单位.其值由外接晶体或外 输入时钟来决定，其值为石英振荡器频率的倒数。 例如:在单片机外接1MHZ的晶体,则单片机的系统时钟 的频率为1M, 时钟周期为1us.
1. 中央处理器CPU：8位，运算和控制功能
2. 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用 于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。
3. 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表 格。
4. 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功 能。
5. 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。
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
6
ALE / PROG —— 地址锁存控制端，访问外部存储器用来锁 存由P0口送出的低8位地址；不访问外存时，提供1/6 fosc振 荡频率；PROG用于对8751片内的EPROM输入编程脉冲 ； PSEN —— 外部程序存储器的读选通信号端
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
27
15
26
16
25
17
24
18
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
2024版51单片机ppt课件
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51单片机ppt课件
目录
• 51单片机概述 • 51单片机结构与原理 • 指令系统与汇编语言程序设计 • 中断系统与定时/计数器应用 • 串行通信接口原理及应用实例分析 • 并行扩展技术及其在外围设备中的应用 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
51单片机概述
定义与发展历程
定义
51单片机是指基于Intel 8051内核 的单片机，是一种集成度高、功能 强大的微控制器。
定时/计数器工作原理及设置方法
工作原理
定时/计数器是对机器周期进行计数， 实现定时或计数功能。
设置方法
工作模式
包括模式0（13位定时/计数器）、模 式1（16位定时/计数器）、模式2（8 位自动重装载定时/计数器）和模式3 （特殊功能寄存器）。
通过编程设置定时/计数器的工作模式、 计数初值、启中所取得的成果，如完成的实验、 项目、作业等，并分享自己的学习经验和心得。
不足之处分析 学生分析自己在课程学习中存在的不足之处，如对某些知 识点的理解不够深入、实验技能有待提高等，并提出改进 措施。
未来学习计划与目标 学生根据自己的实际情况和需求，制定未来的学习计划和 目标，如深入学习某一领域的知识、参加相关竞赛或项目 等。
分时操作、实时处理、故障处 理。
外部中断0、定时器0中断、外 部中断1、定时器1中断、串行 口中断。
高优先级中断可以打断低优先 级中断。
外部中断触发方式选择
1 2
电平触发方式 外部中断请求信号为低电平时有效。
边沿触发方式 外部中断请求信号由高电平跳变为低电平时有效。
3
定时器/计数器溢出触发方式 定时器/计数器溢出时产生中断请求。
51单片机的结构与原理ppt课件
MCS - 51 系列单片机配置一览表
最新版整理ppt
9
第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口
中断
定时
PSEN RST ALE EA
89C51单片机的内部结构
DB
CPU 存储器
AB CB
I/O口
•
微机的结构框图
最新版整理ppt
单片机 计算机 返8 回
第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理
2.2.1 MCS - 51系列单片机的分类
常用的MCS51系列单片机有2种类型的产品：8051/8751/89C51和8031。 它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上的不同：8051内 设有4KB的掩膜ROM；8751内设有4KB的EPROM；89C51内设有4KB的 E2PROM ；8031内没有ROM。
2.1 MCS-51系列单片机概述
2.1.1 MCS - 51系列单片机的基本结构 2.1.2 MCS - 51系列单片机的分类
习题
最新版整理ppt
2
第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理
2.1.1 MCS - 51系列单片机的基本结构
单片机是一个大规模集成电路芯片，其上集成有CPU、 存储器、I/O口(串行口、并行口)、其它辅助电路(如中断 系统，定时/计数器，振荡电路及时钟电路等)。
其基本结构框图如下：
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3
第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理
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9
第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口
中断
定时
PSEN RST ALE EA
89C51单片机的内部结构
DB
CPU 存储器
AB CB
I/O口
•
微机的结构框图
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单片机 计算机 返8 回
第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理
2.2.1 MCS - 51系列单片机的分类
常用的MCS51系列单片机有2种类型的产品：8051/8751/89C51和8031。 它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上的不同：8051内 设有4KB的掩膜ROM；8751内设有4KB的EPROM；89C51内设有4KB的 E2PROM ；8031内没有ROM。
2.1 MCS-51系列单片机概述
2.1.1 MCS - 51系列单片机的基本结构 2.1.2 MCS - 51系列单片机的分类
习题
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第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理
2.1.1 MCS - 51系列单片机的基本结构
单片机是一个大规模集成电路芯片，其上集成有CPU、 存储器、I/O口(串行口、并行口)、其它辅助电路(如中断 系统，定时/计数器，振荡电路及时钟电路等)。
其基本结构框图如下：
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3
第 2 章 MC2-51系列单片机的结构和原理
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第
Single Chip Microcomputer
章
本章内容
单
单片机内部结构及引脚
片
单片机存储器配置
机
结
单片机输入输出口
构
单片机时序及接口
原
理
1
§2-1 MCS-51单片机内部结构及引脚
MCS-51系列单片机是英特尔公司1980推出的高档8位机 分为二个子系列，、三个版本：
存储器类型 掩膜 单片机系列
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
6
ALE / PROG —— 地址锁存控制端，访问外部存储器用来锁 存由P0口送出的低8位地址；不访问外存时，提供1/6 fosc振 荡频率；PROG用于对8751片内的EPROM输入编程脉冲 ； PSEN —— 外部程序存储器的读选通信号端
6. 串行口：一个全双工串行口。
7. 中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个）
8. 时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和
12MHZ
5
2、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
3
MCS-51单片机硬件结构
时钟电路
T0 T1
ROM
RAM 定时计数器
CPU
并行接口 串行接口
中断系统
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
结构框图
• 并行I/O口：4个
• 8中位央的I处/O理口P器0、 PC1P、UP：2、8P位3。，
•
•
•
•
串双时内4用运功中5K个工行钟于部断算能B中串口电掩存R控和断O行：路膜放制M源控口一：R程系：（O。个制可序统M外全、：，
❖ 机器周期:完成特定功能所需要的时间,在MCS-51单片机中 机器周期由12个时钟周期构成,并分为6个状态(S1-S6),每个 状态又分为P1和P2两拍.这样一个机器周期的12个震荡周 期可以表示为: S1P1,S1P2,S2P1,S2P2,S3P1,S3P2 … S6P1,S6P2 将12个震荡周期用6个状态和2拍来替代。
FLASH 4KB 128B+SFR 8×4
备注89C2051 FLASH 2KB 128B+SFR 15 简化DIP 20脚
8XC552
8K
256B+SFR 8×6 增强多功能型
掩膜ROM PROM/OTP-ROM
EPROM EEPROM FLASH
ROM
EPROM
MCS51
51子系 列
52子系 列
8031 8051 8751 8032 8052
/ 4KB
/ / 8KB
/
/
4KB
/
/
2
型号 8031 8051 8751 89C51
片内ROM 片内RAM I/O口线
无
128B+SFR 8×4
掩膜4KB 128B+SFR 8×4
EPROM 4KB 128B+SFR 8×4
7
3、时钟电路与复位电路
(1)时钟振荡电路
8
几个工作周期的区别：
振荡周期 状态周期 机器周期 指令周期
9
❖ 时钟周期 ,T:时序中最小的时间单位.其值由外接晶体或外输 入时钟来决定，其值为石英振荡器频率的倒数。 例如:在单片机外接1MHZ的晶体,则单片机的系统时钟 的频率为1M, 时钟周期为1us.
1. 中央处理器CPU：8位，运算和控制功能
2. 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元， 用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。
3. 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表 格。
4. 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功 能。
5. 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。
• •
产序振1原格部时个个定两时现功内2元前用25生列频始。），中/定能时个/M，于1部6计计2个H时，数率串时断。/1用存R8数数计6Z个RA钟允据6行或2户放位中器数AMM个单脉许和中计使可的M断，器H：，元冲晶表单数断Z用读定2实：共定和，1
写数据，后
128个单元被
专用寄存器占
用。
4
1、8051单片机的基本组成
T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7
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
一个机器周期为1us,
两个机器周期为2us,
四个机器周期为4us.
可见一条指令的运算速度与它所包含的机器周期数有
关.机器周期数越少,执行的速度就越快.在MCS-51单片机的
指令系统中,除了乘、除法指令为四个机器周期外,其余都是
单周期和双周期指令.
返回 11
(2)、控制或复位引脚
RST / VPD — 当出现两个机器周期高电平时，单片机复位 。 复位后，P0 - P3 输出高电平；SP寄存器为07H； 其它寄存器全部清0；不影响RAM状态。 参考复位电路如下：
T
S1 S2 S3 S4 S5 S6
10
机器周期
❖ 指令周期:这是时序图中最大的时间单位,既执行一条指令所 需要的时间.在MCS-51系统中,不同的指令它所包含的机器 周期数不同.它们分别是:
1,单机器周期指令; 2,双机器周期指令; 3,四机器周期指令
我们知道:一个机器周期包含了12个震荡周期.如果我们使用一 个12M的晶体震荡器,那么:
EA / Vpp —— 内\外ROM选择端
EA = 1 时，访问内部程序存储器,即内ROM EA = 0 时，只访问外部程序存储器,即外ROM
对于8751单片机编程时，该端施加编程电压 IO引脚
P0.0 ~ P0.7 ； P1.0 ~ P1.7 ； P2.0 ~ P2.7 ；P3.0 ~ P3.7 四个I / O口，每口八条线；还兼作地址/数据线。
Single Chip Microcomputer
章
本章内容
单
单片机内部结构及引脚
片
单片机存储器配置
机
结
单片机输入输出口
构
单片机时序及接口
原
理
1
§2-1 MCS-51单片机内部结构及引脚
MCS-51系列单片机是英特尔公司1980推出的高档8位机 分为二个子系列，、三个版本：
存储器类型 掩膜 单片机系列
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
6
ALE / PROG —— 地址锁存控制端，访问外部存储器用来锁 存由P0口送出的低8位地址；不访问外存时，提供1/6 fosc振 荡频率；PROG用于对8751片内的EPROM输入编程脉冲 ； PSEN —— 外部程序存储器的读选通信号端
6. 串行口：一个全双工串行口。
7. 中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个）
8. 时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和
12MHZ
5
2、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
3
MCS-51单片机硬件结构
时钟电路
T0 T1
ROM
RAM 定时计数器
CPU
并行接口 串行接口
中断系统
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
结构框图
• 并行I/O口：4个
• 8中位央的I处/O理口P器0、 PC1P、UP：2、8P位3。，
•
•
•
•
串双时内4用运功中5K个工行钟于部断算能B中串口电掩存R控和断O行：路膜放制M源控口一：R程系：（O。个制可序统M外全、：，
❖ 机器周期:完成特定功能所需要的时间,在MCS-51单片机中 机器周期由12个时钟周期构成,并分为6个状态(S1-S6),每个 状态又分为P1和P2两拍.这样一个机器周期的12个震荡周 期可以表示为: S1P1,S1P2,S2P1,S2P2,S3P1,S3P2 … S6P1,S6P2 将12个震荡周期用6个状态和2拍来替代。
FLASH 4KB 128B+SFR 8×4
备注89C2051 FLASH 2KB 128B+SFR 15 简化DIP 20脚
8XC552
8K
256B+SFR 8×6 增强多功能型
掩膜ROM PROM/OTP-ROM
EPROM EEPROM FLASH
ROM
EPROM
MCS51
51子系 列
52子系 列
8031 8051 8751 8032 8052
/ 4KB
/ / 8KB
/
/
4KB
/
/
2
型号 8031 8051 8751 89C51
片内ROM 片内RAM I/O口线
无
128B+SFR 8×4
掩膜4KB 128B+SFR 8×4
EPROM 4KB 128B+SFR 8×4
7
3、时钟电路与复位电路
(1)时钟振荡电路
8
几个工作周期的区别：
振荡周期 状态周期 机器周期 指令周期
9
❖ 时钟周期 ,T:时序中最小的时间单位.其值由外接晶体或外输 入时钟来决定，其值为石英振荡器频率的倒数。 例如:在单片机外接1MHZ的晶体,则单片机的系统时钟 的频率为1M, 时钟周期为1us.
1. 中央处理器CPU：8位，运算和控制功能
2. 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元， 用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。
3. 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表 格。
4. 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功 能。
5. 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。
• •
产序振1原格部时个个定两时现功内2元前用25生列频始。），中/定能时个/M，于1部6计计2个H时，数率串时断。/1用存R8数数计6Z个RA钟允据6行或2户放位中器数AMM个单脉许和中计使可的M断，器H：，元冲晶表单数断Z用读定2实：共定和，1
写数据，后
128个单元被
专用寄存器占
用。
4
1、8051单片机的基本组成
T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7
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
一个机器周期为1us,
两个机器周期为2us,
四个机器周期为4us.
可见一条指令的运算速度与它所包含的机器周期数有
关.机器周期数越少,执行的速度就越快.在MCS-51单片机的
指令系统中,除了乘、除法指令为四个机器周期外,其余都是
单周期和双周期指令.
返回 11
(2)、控制或复位引脚
RST / VPD — 当出现两个机器周期高电平时，单片机复位 。 复位后，P0 - P3 输出高电平；SP寄存器为07H； 其它寄存器全部清0；不影响RAM状态。 参考复位电路如下：
T
S1 S2 S3 S4 S5 S6
10
机器周期
❖ 指令周期:这是时序图中最大的时间单位,既执行一条指令所 需要的时间.在MCS-51系统中,不同的指令它所包含的机器 周期数不同.它们分别是:
1,单机器周期指令; 2,双机器周期指令; 3,四机器周期指令
我们知道:一个机器周期包含了12个震荡周期.如果我们使用一 个12M的晶体震荡器,那么:
EA / Vpp —— 内\外ROM选择端
EA = 1 时，访问内部程序存储器,即内ROM EA = 0 时，只访问外部程序存储器,即外ROM
对于8751单片机编程时，该端施加编程电压 IO引脚
P0.0 ~ P0.7 ； P1.0 ~ P1.7 ； P2.0 ~ P2.7 ；P3.0 ~ P3.7 四个I / O口，每口八条线；还兼作地址/数据线。