最新单片机硬件结构介绍
单片机硬件结构介绍
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第1章单片机硬件系统
本章概要及学习目标：
本章从单片机的概念入手，以AT89C51单片机芯片为例，介绍MCS-51型单片机芯片的外部引脚功能、内部硬件结构及工作特性，并通过单片机应用系统开发过程实验说明使读者对单片机应用系统及其开发有一个感性认识，对单片机的基本工作原理和工作过程有一个大致的了解，同时也指出了学习单片机的两个基本方面：硬件结构和软件编程。
通过对本章的学习，读者应掌握和了解以下知识：
1．计算机、微型机、单片机及单片机应用系统的概念
2．微型机的CPU、存储器和输入/输出的硬件构成及功能
3．89C51外部引脚及功能，内部结构及工作原理
4．89C51的RAM分布、ROM结构及地址形成
5．89C51的SFR
6．89C51的并行口及时钟与复位
7．单片机应用系统的开发过程及工作过程
1.1 计算机、微型机、单片机及单片机应用系统概述
微型计算机的出现给人类生活带来了根本性的变化，使现代科学研究产生了质的飞跃，单片机技术的出现则给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。它在工业控制、数控采集、智能化仪表、办公自动化等诸多领域得到了极为广泛的应用，毫不夸张地说，单片机技术的开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展的标志之一。
单片微型计算机（Single Chip Micro Computer）简称单片机，它是一种把组成微型计算机的各功能部件：中央处理单元CPU、一定容量的随机存储器RAM和只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行口等制作在一块芯片中的计算机。由于单片机的硬件结构与指令系统的功能都是按工业控制要求而设计的，常用在工业检测、控制装置中，因而也称为微控制器
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（Micro-Controller）。单片机具有结构简单、控制功能强、可靠性高、体积小、价格低等特点，在家用电器、智能化仪器、工业控制以及火箭导航尖端技术领域都发挥着十分重要的作用。
1.1.1 单片机及单片机应用系统
1．微型计算机及微型计算机系统
计算机的硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大部分组成。把运算器、控制器及一些寄存器集成在一块硅片上而成为独立的器件，该器件就称为微处理器（CPU）。微处理器芯片、存储器芯片、输入/输出接口电路芯片以及外部设备，在它们之间用总线连接起来就构成了微型计算机，如图1-1所示。
图1-1 微型计算机组成框图
可见，微型计算机结构的突出特征是具有一个包含运算器和控制器的集成芯片微处理器（CPU）。微型机硬件系统各部分的组成及功能简述如下：1）微处理器
微处理器是微型计算机的核心，其结构示意如图1-2所示。
其他
图1-2 微处理器结构示意图
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微处理器包括运算器，控制器和寄存器组3个基本部分。
（1）运算器：运算器是计算机的运算部件，用于实现算术和逻辑运算。计算机的数据运算和处理都在这里进行。
通常运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器A、暂存寄存器、标志寄存器F等组成。
累加器A是一个特殊的寄存器。通常其作用有两个：一是运算时把一个操作数经暂存器送至ALU；二是在运算后保存其运算结果。
暂存寄存器用来暂时存储数据总线或其他寄存器送来的操作数，是ALU
的数据输入源。
标志寄存器F用来保存ALU运算结果的特征（如进位标志、溢出标志等）和处理器的状态，这些特征和状态可以作为控制程序转移的条件。
算术/逻辑运算单元ALU由加法器和相应的控制逻辑电路组成。它能分别对来自两个暂存器数据源的两个操作数进行加、减、与、或等运算，还能进行数据的移位。ALU进行何种运算由控制器发出的命令确定，运算后的结果经数据总线送至累加器A，同时影响标志寄存器F的状态。
（2）控制器：计算机的控制器由指令寄存器IR、指令译码器ID、定时及控制逻辑电路和程序计数器PC等组成，它控制使计算机各部分自动、协调地工作。控制器按照指定的顺序从程序存储器中取出指令进行译码并根据译码结果发出相应的控制信号，从而完成该指令所规定的任务。
指令寄存器IR用来保存当前正在执行的一条指令。要执行一条指令，首先要把它从程序存储器中取到指令寄存器中。指令的内容包括操作码和操作数（或操作数的地址码）两部分。操作码送到指令译码器ID，经译码后确定所要执行的操作；操作数的地址码也要送到操作数地址形成电路以便形成真正的操作数地址。
定时及控制逻辑电路是CPU的核心部件。它的任务有控制取指令、执行指令、存取操作数或运算结果等操作，向其他部件发出控制信号，协调各部件的工作。
程序计数器PC也叫指令地址计数器。计算机的程序是有序地存储在程序存储器中的各种指令的集合。计算机运行时，按顺序取出程序存储器中的指令并逐一执行。程序计数器PC指出当前要执行的指令的地址。每当指令取出后，PC的内容自动加1（除转移指令外），从而指向按序排列的下一条指令的地址。若遇到转移指令（JMP）、子程序调用指令（CALL）或返回指令（RET）时，这些指令会把要执行的下一条指令的地址直接置入PC中，PC 的内容才会突变。程序计数器PC的位数决定了微处理器所寻址的存储器空间。
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（3）寄存器组：寄存器组作为CPU内部的暂存单元至关重要，它是CPU 处理数据所必需的一个存取空间，其多少直接影响着微机系统处理数据的能力和速度。
2）存储器
存储器是计算机存放程序或数据的器件，它由若干存储单元组成。存储器有两个指标：①存储容量是指存储器所能存放的最大字节数，每个存储单元按顺序都有一个惟一的编号，即存储地址；②存取时间是指存储器存取一次数据所需要的时间，在某种程度上，它决定着计算机系统的运行速度。
存储器又分内存储器和外存储器。存放程序的存储器采用只读存储器（ROM）；存放输入/输出数据或中间结果的存储器采用随机存储器（RAM）。在实验系统中使用的EEPROM2864、SRAM6264都是存储器芯片。
3）输入设备
输入设备用于把程序和数据输入到计算机中。常用的输入设备有键盘、鼠标、光电输入机等。
4）输出设备
输出设备用于把计算机数据计算或数据处理的结果，以用户需要的形式显示或打印出来。常用的输出设备有打印机、显示器、绘图仪等。
计算机用于控制时，输入输出信息还包括现场的各种信息和控制命令。
通常把外存储器、输入设备和输出设备合在一起称为计算机的外部设备，简称“外设”。
微型计算机加上它的软件系统便构成了微型计算机系统，如图1-3所示。软件系统是微型机系统所使用的各种程序的总称。人们通过它对整机进行控制并与微型机系统进行信息交换，使微机按照人的意图完成预定的任务。
软件系统和硬件系统共同构成完整的微型机系统，两者相辅相成，缺一不可。
2．单片微型计算机
前面已经提到：单片微型计算机简称单片机，它是指把组成微型计算机的各功能部件集成在一个芯片上构成一个完整的微型机，从而实现微型计算机的基本功能。单片机的内部结构示意图如图1-4所示。
单片机实质上是一个芯片，在实际应用中通常很难直接把单片机和受控对象进行电气连接，而是必须外加各种扩展接口电路以至外部设备，连同受控对象和单片机程序软件构成一个单片机应用系统。
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微型计算机系统
图1-3 微型计算机系统结构示意图 图1-4 单片机内部结构示意图
3．单片机应用系统及组成
单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、测量和控制等外围电路和软件能实现一种或多种功能的实用系统。本书的实训系统即一个单片机的应用系统。该应用系统除了有单片机芯片，还有许多其他外围电路，所以说单片机应用系统是由硬件和软件组成的。硬件是单片机应用系统的基础，软件则是在硬件的基础上对其资源进行
合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的
任务。硬件和软件二者相互依赖，缺一不可。
单片机应用系统的组成示意图如图1-5所示。
因此，单片机应用系统的设计人员必须从硬件和软件两个角度来深入了解单片机，并能将二者有机地结合起来，才能设计制作出具有特定功能的单片机应用系统或整机产品。
自1974年美国Fairchild 公司研制出第一台单片机F8以来，单片机经历了由4位机到8位机再到16位、32位机的发展过程。单片机制造商很多，主要有美国的Intel 、Motorola 、Zilog 等公司。目前，单片机正朝着高性能、多品种方向发展。近年来，32位单片机已进入了实用阶段，但是由于8位单片机在性能价格比上占有优势，并且8位增强型单片机在速度和功能上可向现在的16位单片机挑战，因此在未来相当长的时期内，16位机可能被淘汰，而8位单片机仍是单片机的主流机型。
1.1.2 MCS-51系列单片机
Intel 公司于1976年推出了MCS-48系列单片机，于1980年推出了MCS-51系列单片机，于1983年推出了MCS-96系列单片机。
1．MCS-51系列单片机
图1-5 单片机应用系统示意图
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MCS-51系列单片机是一种高性能的8位单片机，它是在MCS-48系列单片机的基础上推出的第二代单片机。其典型产品为8051，封装为40引脚。芯片内部集成有：
?一个8位的微处理器（CPU）
?4KB的程序存储器
?128B的数据存储器
?64KB的片外程序存储器寻址能力
?64KB的片外数据存储器寻址能力
?32根输入/输出线
?1个全双工异步串行口
?2个16位定时/计数器
?5个中断源，2个优先级
MCS-51系列单片机按片内有无程序存储器及程序存储器的形式分为三种基本产品：8051、8751和8031。
8051单片机片内含有4KB的ROM，ROM中的程序是由单片机芯片生产厂家固化的，适合于大批量的产品；8751单片机片内含有4KB的EPROM，单片机应用开发人员可以把编好的程序用开发机或编程器写入其中，需要修改时，可以先用紫外线擦除器擦除，然后再写入新的程序；8031片内没有程序存储器，当在单片机芯片外扩展EPROM后，就相当于一片8751，此种应用方式方便灵活。这三种芯片只是在程序存储器的形式上不同，在结构和功能上都一样。表1-1为MCS-51系列单片机常用产品特性一览表。
表1-1 MCS-51系列单片机常用产品特性一览表
2．其他51系列单片机
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89C51单片机硬件结构和原理
目 录
第一章 微机基础知识 第 章 89C51单片机的结构和原理 单片机的结构和原理 第 章 89C51指 系统 指 第四章 汇编语言程序 计知识 第五章 中断系统 第六章 定时器及应用 第七章 89C51串行口及通信技术 串行口及通信技术 第八章 单片机小系统片外扩展 附录A 89C51指 系统表 附录 指 参考资料
第
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8
章 MCS-51单片机的结构和原理 单片机的结构和原理
MCS-51单片机的结构 单片机的结构 MCS-51单片机引脚及 单片机引脚及 89C51 储器配置 能
CPU时时序 时时序 复 及复 电路 89C51单片机的 单片机的 输出/输入端口结构 输出 输入端口结构 思考题 题 耗工 方式
MCS-5令单片机的结构 该.令 MCS-5令单片机的结构
该.令.令 MCS-5令单片机概述 MCS-5令单片机 单片机概 MCS-5令单片机内部结构 该.令.该 MCS-5令单片机内部结构
MCS-5令单片机概述 该.令.令 MCS-5令单片机概述
一
组成
MCS-51系列单片机简介 系列单片机简 系列单片机
89C51单片机结构框图 如图 所示 单片机结构框图 如图2-1所示
外部时钟源 外部 件计数
振荡器和时序 OSC
程序 储器 4KBROM
数据 储器 256B RAM/SFR
2×16 × 定时器/计数器 定时器 计数器
89C51 CPU 64KB 总线 扩展控制器
可编程I/O 可编程
可编程全双工 串行口
内中断 外中断 控制 并行口 串行通信
89C51单片机硬件结构和原理
第1部分 89C51单片机硬件结构和原理 1. 89C51单片机片内包含哪些主要逻辑功能部件? 答：89C51单片机是个完整的单片微型计算机。芯片内部包括下列硬件资源： （1）8位CPU； （2）4KB的片内Flash ROM。可寻址64KB程序存储器和64KB外部数据存储器；（3）256B内部 RAM/SFR； （4）21个 SFR； （5）4个8位并行I/O口P0～P3（共32位I/O线）； （6）一个全双工uart的异步串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与PC机之间的串行通讯； （7）两个16位定时器/计数器； （8）5个中断源，两个中断优先级； （9）内部时钟发生器。 2. 89C51的ＥＡ端有何用途? 答：作外部程序存储器地址允许输入端和固化编程电压输入端。 3. 89C51的存储器分哪几个空间?如何区别不同空间的寻址? 答：89C51存储器包括程序存储器和数据存储器，从逻辑结构上看，可以分为三个不同的空间： （1）64KB的程序存储器地址空间：0000H~FFFFH，其中0000H~0FFFH为片内4KB的Flash ROM地址空间，1000H~FFFFH为外部ROM地址空间； （2）256B的内部数据存储器地址空间，00H~FFH，分为两大部分，其中00H~7FH（共128B单元）为内部静态RAM的地址空间，80H~FFH为特殊功能寄存器的地址空间，21个特殊功能寄存器离散地分布在这个区域； （3）64KB的外部数据存储器地址空间：0000H~FFFFH，包括扩展I/O地址空间。 MCS-51单片机存储器三类空间地址存在重叠，单片机设计了不同的数据传送指令符号来区分：CPU访问片内、片外ROM指令用MOVC，访问片外RAM指令用MOVX，访问片内RAM 指令用MOV。 4. 简述89C51片内RAM的空间分配。 答：89C51内部256B的数据RAM区，包括有工作寄存器组区、可直接位寻址区和数据缓冲区、特殊功能寄存器组区。各区域的特性如下： （1）00H~1FH为工作寄存器组区，共分4组，每组占用8个RAM字节单元，每个单元作为一个工作寄存器，每组的8个单元分别定义为8个工作寄存器 R0~R7。当前工作寄存器组的选择是由程序状态字PSW的RS1、RS0两 位来确定。如果实际应用中并不需要使用工作寄存器或不需要使用4组
单片机原理及应用知识点汇总复习
单片机原理及应用知识点汇总 一、填空题 1、单片机是将微处理器、一定容量的RAM和ROM以及I/O 口、定时器等电路集成在一块芯片上而构成的微型计算机。 2、单片机80C51片内集成了 4 KB的FLASH ROM，共有 5 个中断源。 3、两位十六进制数最多可以表示256 个存储单元。 4、在80C51中，只有当EA引脚接高电平时，CPU才访问片内的Flash ROM。 5、当CPU访问片外的存储器时，其低八位地址由P0 口提供，高八位地址由P2 口提供，8位数据由P0 口提供。 6、在I/O口中，P0 口在接LED时，必须提供上拉电阻，P3 口具有第二功能。 7、80C51具有64 KB的字节寻址能力。 特 第 持 ，其 。 IP。 边沿 计数 / 22 、串行通信有同步通信和异步通信两种通信方式。 23、在异步通信中，数据的帧格式定义一个字符由4部分组成，即：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。 24、串行通信中，为使设备同步工作，需要通信双方有两个共同的要求，一是通信双方必须采用统一的编码方式，二是通信双方必须能产生相同的传送速率。 25、单片机80C51中的串行通信共有 4 种方式，其中方式0 是用作同步移位寄存器来扩展I/O口的。 26、设80C51的晶振频率为11.0592MHz，选用定时器T工作模式2作波特率发生器，波特率为2400b/s，且SMOD置0，则定时器的初值为F4H 27、键盘可分为独立连接式和矩阵式两类。键盘可分为编码式和非编 码式两类。 28、LED数码管有静态显示和动态显示两种方式。 29、在执行下列指令后，A=___60H___，R0=__45H____，（60H）=___45H___。
(完整版)单片机原理及应用考试复习知识点
单片机原理及应用考试复习知识点 第1章计算机基础知识 考试知识点： 1、各种进制之间的转换 （1）各种进制转换为十进制数 方法：各位按权展开相加即可。 （2）十进制数转换为各种进制 方法：整数部分采用“除基取余法”，小数部分采用“乘基取整法”。 （3）二进制数与十六进制数之间的相互转换 方法：每四位二进制转换为一位十六进制数。 2、带符号数的三种表示方法 （1）原码：机器数的原始表示，最高位为符号位（0‘+’1‘-’），其余各位为数值位。 （2）反码：正数的反码与原码相同。负数的反码把原码的最高位不变，其余各位求反。 （3）补码：正数的补码与原码相同。负数的补码为反码加1。 原码、反码的表示范围：-127～+127，补码的表示范围：-128～+127。 3、计算机中使用的编码 （1）BCD码：每4位二进制数对应1位十进制数。 （2）ASCII码：7位二进制数表示字符。0～9的ASCII码30H～39H，A的ASCII码41H，a的ASCII码61H。 第2章80C51单片机的硬件结构 考试知识点： 1、80C51单片机的内部逻辑结构 单片机是把CPU、存储器、输入输出接口、定时/计数器和时钟电路集成到一块芯片上的微型计算机，主要由以下几个部分组成。 （1）中央处理器CPU 包括运算器和控制器。 运算电路以ALU为核心，完成算术运算和逻辑运算，运算结果存放于ACC中，运算结果的特征存放于PSW中。 控制电路是单片机的指挥控制部件，保证单片机各部分能自动而协调地工作。程序计数器PC是一个16位寄存器，PC的内容为将要执行的下一条指令地址，具有自动加1功能，以实现程序的顺序执行。 （2）存储器 分类： 随机存取存储器RAM：能读能写，信息在关机后消失。可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。 只读存储器：信息在关机后不会消失。 掩膜ROM：信息在出厂时由厂家一次性写入。 可编程PROM：信息由用户一次性写入。
第2章 单片机的硬件结构(附答案)
第2章单片机的硬件结构 （一）填空题 1.通过堆栈实现子程序调用，首先要把（PC）的内容入栈，以进行断点保护。调用返回时 再进行出栈操作，把保护的断点送回（PC）。 2.80C51单片机的时钟电路包括两部分内容，即芯片内的（高增益反相放大器）和芯片外 跨接的（晶振）与（微调电容）。若调高单片机的晶振频率，则单片机的机器周期会变（低）。 3.通常单片机有两种复位操作，即（上电自动复位）和（按键手动复位）。复位后，PC值 为（0000H），SP值为（07H），通用寄存器的当前寄存器组为（第0）组，该组寄存器的地址范围是从（00H）到（07H）。 4.80C51单片机中，一个机器周期包含（6）个状态周期，一个状态周期又可划分为（2） 个拍节，一个拍节为（1）个振荡脉冲周期。因此，一个机器周期应包含（12）个振荡脉冲周期。 5.单片机程序存储器的寻址范围由PC的位数决定。80C51的PC为16位，因此程序存储 器地址空间是（64KB）。 6.MCS-51单片机由（8位CPU）、（程序存储器）、（数据存储器）、（并行I/O口）、（串行I/O 口）、（定时器/计数器）、（中断系统）、振荡器和时钟电路组成，各部分通过（内部总线（地址总线、数据总线和控制总线））相连。 （二）单项选择题 1. 下列概念叙述正确的是（D） ] （A）80C51中共有5个中断源，因此在芯片上相应地有5个中断请求输入引脚 （B）特殊的存取规则使得堆栈已不是数据存储区的一部分 （C）可以把PC看成是数据存储空间的地址指针 （D）CPU中反映程序运行状态和运算结果特征的寄存器是PSW 2. 取址操作后，PC的值是（C） （A）当前指令前一条指令的地址（B）当前正在执行指令的地址 （C）下一条指令的地址（D）控制寄存器中指令寄存器的地址 3. 80C51单片机中，设置堆栈指针SP为37H后就发生子程序调用，这时SP的值变为（C） （A）37H （B）38H （C）39H （D）3AH 4. 设置堆栈指针SP = 30H后，进行一系列的堆栈操作。当进栈数据全部弹出后，SP应指
单片机硬件电路设计
单片机应用设计
概述 单片机是一种大规模的具有计算机基本功能的单片 单片机是一种大规模的具有计算机基本功能的单片集成电路。可以与少量外围电路构成一个小而完善的计算机系统。芯片内置和外围的电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、通信产品、智能玩具、汽车电子、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。 制等领域。
单片机类型 集中指令集（CISC）和精简指令集（RISC）–采用CISC结构的单片机数据线和指令线分时复 用，即所谓冯.诺伊曼结构。它的指令丰富，功 能较强，但取指令和取数据不能同时进行，速度 受限，价格亦高。 –采用RISC结构的单片机，数据线和指令线分离 ，即所谓哈佛结构。这使得取指令和取数据可同 时进行，且由于一般指令线宽于数据线，使其指 令较同类CISC单片机指令包含更多的处理信息 ，执行效率更高，速度亦更快。同时，这种单片 机指令多为单字节，程序存储器的空间利用率大 大提高，有利于实现超小型化。
常用的几个系列单片机 MCS-51及其兼容系列： –英特尔公司的MCS-51系列单片机是目前应 用最广泛的8位单片机之一，并且ATMEL、 PHILIPS、ADI、MAXIM、LG、 SIEMENS等公司都有其兼容型号的芯片。 这个系列的单片机具有运算与寻址能力强， 存储空间大，片内集成外设丰富，功耗低等 优点，其中大部分兼容芯片都含有片内 FLASH程序存储器，价格便宜。适合应用于 仪器仪表、测控系统、嵌入系统等开发。
最新单片机硬件结构介绍
单片机硬件结构介绍
精品好文档，推荐学习交流 第1章单片机硬件系统 本章概要及学习目标： 本章从单片机的概念入手，以AT89C51单片机芯片为例，介绍MCS-51型单片机芯片的外部引脚功能、内部硬件结构及工作特性，并通过单片机应用系统开发过程实验说明使读者对单片机应用系统及其开发有一个感性认识，对单片机的基本工作原理和工作过程有一个大致的了解，同时也指出了学习单片机的两个基本方面：硬件结构和软件编程。 通过对本章的学习，读者应掌握和了解以下知识： 1．计算机、微型机、单片机及单片机应用系统的概念 2．微型机的CPU、存储器和输入/输出的硬件构成及功能 3．89C51外部引脚及功能，内部结构及工作原理 4．89C51的RAM分布、ROM结构及地址形成 5．89C51的SFR 6．89C51的并行口及时钟与复位 7．单片机应用系统的开发过程及工作过程 1.1 计算机、微型机、单片机及单片机应用系统概述 微型计算机的出现给人类生活带来了根本性的变化，使现代科学研究产生了质的飞跃，单片机技术的出现则给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。它在工业控制、数控采集、智能化仪表、办公自动化等诸多领域得到了极为广泛的应用，毫不夸张地说，单片机技术的开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展的标志之一。 单片微型计算机（Single Chip Micro Computer）简称单片机，它是一种把组成微型计算机的各功能部件：中央处理单元CPU、一定容量的随机存储器RAM和只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行口等制作在一块芯片中的计算机。由于单片机的硬件结构与指令系统的功能都是按工业控制要求而设计的，常用在工业检测、控制装置中，因而也称为微控制器 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢27
AT89S51 单片机的硬件结构
第二章 AT89S51 单片机的硬件结构 第二章 AT89S51 单片机的硬件结构 本章“从内到外”主要讲述关于AT89S51单片机的一些基础知识。首先介绍AT89S51单片机的组成、CPU 、存储器组织以及特殊功能寄存器（SFR），然后，详细讲解了AT89S51的引脚分布及其功能；最后，讨论了使用AT89S51单片机时的时钟和复位电路。 2.1 AT89S51 单片机的组成 如前所述，AT89S51单片机与MCS-51完全兼容，内部的结构如图2.1所示： 从功能上分，它包括如下部件：一个8位中央处理器（CPU）；4K可在线编程Flash ；128字节RAM与特殊功能寄存器；2个16位定时/计数器；中断逻辑控制电路；一个全双工串行接口（UART）；32 条可编程的I／O口线；另外，还包括一些寄存器如程序计数器PC 、程序状态寄存器PSW 、堆栈指针寄存器SP 、数据指针寄存器DPTR等部件。 2.2 AT89S51 单片机 CPU 的结构 CPU是单片机的核心，它主要由运算器（ALU）、时序控制逻辑电路（控制器）以及各种寄存器等部件组成。 （ 1 ）运算器的功能是进行算术和逻辑运算。它主要由算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）和寄存器组成，实现“加、减、乘、除、比较”等算术运算和“与、或、异或、求补、循环”等逻辑操作。运算器中还包含一个布尔处理器，可以执行置位、清零、求补、取反、测试、逻辑与、逻辑或等操作，为单片机的应用提供了极大的便利。 （ 2 ）控制器的主要功能是产生各种控制信号和时序。在CPU内部协调各寄存器之间的数据传送，
完成ALU的各种算术或逻辑运算操作；在CPU访问外部存储器或端口时，提供地址锁存信号ALE、外部程序存贮器选通信号PSEN以及读（/RD）、写（/WR）等控制信号。 （ 3 ）寄存器。CPU中还有一些寄存器，如累加器（ACC）、程序状态字（PSW）、B寄存器、程序计数器PC 、堆栈指针（SP）、指令寄存器（IR）等，这些寄存器有的在片内特殊功能寄存器空间有地址映像，它们既可看作CPU的寄存器，也可看作具有确定单元的存储单元。 ?累加器ACC（Accumulator）。ACC是一个8位的寄存器，也是CPU中最重要、最繁忙的寄存器，许多运算中的数据和结果都要经过累加器。 ?程序状态字PSW（Program Status Word）。PSW是一个8位的寄存器，用于存放程序运行结果的一些特征，本书拟在特殊功能寄存器一节详细介绍。 ? B寄存器。B寄存器主要是和ACC配合完成乖法和除法运算，存放运算结果，不进行乖、除运算时，B寄存器可作为RAM使用。 ?程序计数器PC。程序计数器PC用来存放即将执行的指令地址。它是一个独立的16位寄存器，没有内存映射单元，总是指向将要执行的指令的地址，并具有内容自动加l功能。 ?堆栈指针SP（Stack Pointer）。为一个指向堆栈顶部的指针，当执行子程序调用或中断服务程序时，需要将下一条要执行的指令地址即PC值压入堆栈保存起来，当子程序或中断返回时，再将SP 指向单元的内容回送到程序计数器PC中。这是一个很重要的指针。 ?指令寄存器IR（Instruction Register）。指令寄存器的功能是存放指令代码，CPU执行指令时，由程序存储器中读取指令代码送入指令寄存器，经译码器译码后，由定时与控制部分发出相应的控制信号，以完成指令功能，它也没有内存映射单元。 （ 4 ）布尔（位）处理器。除对字节（Byte）进行操作外，AT89S51单片机借用PSW中的C可以直接对位（Bit）进行操作，在进行位操作时，C就类似进行字节操作的ACC用作数据源或存放结果。通过位操作指令可以实现置位、清零、取反以及位逻辑运算等操作。 2.3 AT89S51 单片机系统的存贮器组织 单片机系统中，存放程序的存储器称为程序存储器，类似与通用计算机系统中的ROM，只能进行读操作，存放数据的存储器称为数据存储器，相当于通用计算机系统中的RAM。与通用计算机系统不同，单片机系统中的程序存储器和数据存储器都有各自的读信号（PSEN 、/RD ），换言之，单片机系统的存储器可以分成两个物理存储器，即程序存储器和数据存储器，它们的范围都是64KB 。
单片机硬件知识点汇总资料
第一章绪论 第一节单片机 单片机即单片机微型计算机，是将计算机主机(CPU、内存和I/O接口)集成在一小块硅片上的微型机。 第二节单片机的历史与现状 第一阶段（1976~1978年）：低性能单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表，采用了单片结构，即在一块芯片内含有8位CPU、定时/计数器、并行I/O口、RAM 和ROM等。主要用于工业领域。 第二阶段（1978~1982年）：高性能单片机阶段，这一类单片机带有串行I/O口，8位数据线、16位地址线可以寻址的范围达到64K字节、控制总线、较丰富的指令系统等。这类单片机的应用范围较广，并在不断的改进和发展。 第三阶段（1982~1990年）：16位单片机阶段。16位单片机除CPU为16位外，片内RAM和ROM容量进一步增大，实时处理能力更强，体现了微控制器的特征。例如Intel 公司的MCS-96主振频率为12M，片内RAM为232字节，ROM为8K字节，中断处理能力为8级，片内带有10位A/D转换器和高速输入/输出部件等。 第四阶段（1990年~）：微控制器的全面发展阶段，各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。 第三节单片机的应用领域 一、单片机在仪器仪表中的应用 二、单片机在机电一体化中的应用 三、单片机在智能接口和多机系统中的应用 四、单片机在生活中的应用
第二章 硬件结构 第一节 MCS-51单片机及其演变 特点 （1）一个8位微处理器CPU 。 （2）数据存储器RAM 和特殊功能寄存器SFR 。 （3）内部程序存储器ROM 。 （4）两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器。 （5）四个8位可编程的I/O （输入/输出）并行端口，每个端口既可做输入，也可做输出。 （6）一个串行端口，用于数据的串行通信。 （7）中断控制系统。 （8）内部时钟电路。 第二节 80C51单片机的基本结构 1) 中央处理器（CPU ） 中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。MCS-51的CPU 能处理8位二进制数或代码。 2) 内部数据存储器（内部RAM ） 8051芯片中共有256个RAM 单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存 CP U 时钟电路P 0P 3P 2P 1TXD RXD IN T0IN T1 并行接口串行接口中断系统 定时/计数器RAM ROM T0T1