MC51单片机的硬件结构

器以及16位P3.地0~P址3.7缓冲器等。
T0 T1
RAM ROM 定时计数器 CPU 振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
计算机 微机
1、RAM被称为随机 读写存储器。
2、用于存放数据 。 3、具有易失性：芯 片掉电后，其内的
2、 SP用来存放堆栈栈顶的地址。
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口
中断
定时
PSEN RST ALE EA
80C51单片机的内部结构
P0 P1 P2 P3
返回
先加（SP+1）后压(数据)，先弹（数据）后减（SP-1）。
A 89H
A 89H
SP
89H
SP
80H
入栈过程 PUSH ACC
SP 89H
1、8位寄存器
2、 SP用来存放堆栈栈顶的P地S址W。
向上生长，SP也向上P生2长。 P2
3、堆栈栈顶：最后推P入3 堆栈的数据
P3
所在的存储单元
X1 X2
振 荡
P ILRD
串口
67H
A
4、SP用来指示堆栈所处的位置, 在
中断进行操作定之时前, 先用指令给SP赋值,
以规定栈区在RAM区的起始地址
SP=66H SP=65H SP=64H
66H 6P5SHEN
64H
73H RS4T6AHLE
12H
EA
（栈底层）。当数据推入栈区后,
80C51单片的机值也的自内动随部之变结化构。
SP
SP=63H 栈底 63H
入栈 返回
1、堆栈是在内RAM区专门开辟出来 的按照“先进后出”原则进行数据存
DPTR RAM
SP
A
1、8位寄存器
2、 SP用来存放堆栈栈顶的P地S址W。
P0
P0
P1 P1
节拍的信号、时序脉冲等执行此条 命令所需的全部控制P信SW号 。
P2
P2
P3
P3
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口 中断
定时
PSEN RST ALE EA
80C51单片机的内部结构
返回
DPTR RAM PC ROM
P0
SP
A TMP B
P1
P2
1、8位寄存器
PSW ALU
P3
1、8位寄存器
2、 SP用来存放堆栈栈顶的P地S址W。
向上生长，SP也向上P生2长。 P2
3、堆栈栈顶：最后推P入3 堆栈的数据
P3
所在的存储单元
X1 X2
栈底
振 荡
P ILRD
串口
67H
A
4、SP用来指示堆栈所处的位置, 在
中断进行操作定之时前, 先用指令给SP赋值,
以规定栈区在RAM区的起始地址
征状态送标志寄存器。
返回
DPTR RAM PC ROM
P0
SP
A TMP B
P1
1、16位寄存器
2址、.程存序放中下的一指条令将是要按执照行P顺的S序W指存令放地ALU
P2 P3
在存储器中的某个连续区域.每条
指令都有自己的地址,CPU根据PC
X1 X2
中要3一、的 执 条具指 行 将振荡有令 的 要自地 指 执动址令行ALP加从的. I1D存指功I储令能R器地,从中 址而取.串指出向口将下
2.1 MCS - 51系列单片机的基本结构
1.单片机如何运行程序？ 单片机和其他微机一样，也拥有一个中央处理 器（CPU）。
（单片机通过I/O口与外设打交道，单片机的程 序与数据保存在存储器中。）
它通过单片机的内部总线，将单片机内部的各个部分： 程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行 接口、串行接口和中断系统等联系在一起 。
内部总线有三种
数据总线：专门用来传送数据信息 。
地址总线：专门用来传送地址信息，选中各操作单元。
控制总线：专门用来传送CPU各种控制命令，以便CPU 统一指挥协调工作。完成程序所要执行的各种功能。
CPU执行程序一般包括两个主要过程
第一，就是从程序存储器中取出指令，指令的地址由PC 指针提供。
第二，就是执指过程，取出的指令代码首先被送到CPU 中控制器中的指令寄存器，再通过指令译码器译码变成各
P0 P1 P2 P3
返回
DPTR RAM PC ROM
P0
SP
A TMP B
P1
P2
PSW ALU
P3
XX122放1、、参在8与位振荡进运寄行算存乘ALP的器除I一D法个IR运操算作时串数，口存
中断
定时
3、除此之外，作为一般工作
寄存器使PSE用N
RST ALE
EA
80C51单片机的内部结构
P0 P1 P2 P3
PSEN RST ALE EA
OV（PSW.2）——溢出标志位。 当运算结果产生溢出时， OV =1； 当运算结果没有产生溢出时， OV =0。
定时 D2 D1 Ov -
D0 P
返回
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
XX211、、D程7振荡序状D态ALP6字ID寄IR存D5器。串8口位D4寄存中器D断。3
P0锁 存 器
P2锁 存 器
4kB ROM
B寄 存 器
T MP1
T MP2
ACC
SP
程序地址寄 存器
定 时 控 制
指 令 译 码 器
指 令 寄 存 器
OSC
XT AL1
XT AL2
AALLUE PSW
PC运ON 算SC器ON（TMAODLUTC、ON
专用寄存器） TH0 TL0 TH1 TL1
TXD SBUF
返回
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
XX211、、D程7振荡序状D态ALP6字ID寄IR存D5器。串8口位D4寄存中器D断。3 Cy Ac F0 RS1 RS0
定时 D2 D1 Ov -
PSEN RST ALE EA
Cy（PSW.7）——进位标志位。
2、累加器是一个特殊的寄存器，它
XX12的加微字器处长具理振荡和有器微输采ALP处入用I理／累D I器输加R的出器字和结串长移构口相位可同功以，能简中累，化断 某些逻辑运算。
定时
3加、器由，于故PS所E累N有加R运ST器A算L在E的微E数A8处据0理C都器5要1中通单占过片有累机的内部结构
很重要的位置。
返回
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
XX211、、DP7S振荡W称D为ALP6程ID序IR状D5态字串寄口D存4 器中，D断是3 一个D8定2位时寄存D器1 。 D0
Cy Ac F0 RS1 RS0 Ov -
P
PSEN RST ALE EA
RXD SBUF
IE
IP
中断、串行口和定时器
缓冲器 PC增 1
PC DPT R
P1锁 存 器
P3锁 存 器
由定时和控制部件构成的控制器，包
P1驱 动 器 括定时控制逻辑P3、驱 动指器 令寄存器、指令 译码器、数据地址指针DPTR、程序计
数器PC、堆栈指针SP、RAM地址寄存
P 1 .0 ~P 1 .7
DB
AB CB I/O口
微机的结构框图
单片机 计算机 返回
2.2 中央处理器CPU
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
80C51单片机的内部结构
DPTR RAM PC ROM
第2章 MCS-51单片机 的硬件结构
任务一 单灯受控闪烁 2.1 MCS-51系列单片机概述 2.2 中央处理器CPU 2.3 存储器 2.4 并行输入/输出口 2.5 单片机的时序、引脚及其功能
习题
任务一 单灯受控闪烁
学习目标：过学习任务一的完成方法，熟悉mcs-51单片机 的内部结构，掌握mcs-51单片机各组成部分的功能和特点 。
中断
定时
4、PC的PS值EN可R以ST修A改LE，E一A 般程序是
按的顺 值序 ,则执程行序指将令不的再.按若顺改变序89了执C的行5。P1C单片机的内部结构
P0 P1 P2 P3
返回
IR：用来存放当前正在执行的指令
代码 。 ID：用来对指D令P代TR码进R行A分M析、译PC ROM
码，根据指令译码的结果，输出相 应PL的A：控产制生信出号各。种S操P作电位A、不同TMP B
P
PSEN RST ALE EA
AC（PSW.6）——辅助进位（或称半进位）标志。
当运算结果的D3向D4产生进位时， AC =1； 当运算结果的D3向D4没有产生进位时， AC =0。
返回
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
XX211、、D程7振荡序状D态ALP6字ID寄IR存D5器。串8口位D4寄存中器D断。3 Cy Ac F0 RS1 RS0
P取C的一块R连O续M的存储区域。
2、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有
数据时，二者重叠，PSP0指向最P下0 端 TM（P栈底）B，向堆栈推P入1数据后P，1 栈顶
向上生长，SP也向上P生2长。 P2
3、堆栈栈顶：最后推P入3 堆栈的数据
信息消失。 CPU
T0 T1
RAM ROM 定时计数器
振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
返回
CPU
RAM
ROM
1T、0 ROT1M被称为只 读T存0 储器T1。
2、用于存放程序。 3定、时具计有数非器易失性： 掉电后其内的信息 依然存在。
定时 D2 D1
Cy Ac F0 RS1 RS0 Ov -
PSEPN（RPSTSAWL.E0）EA——奇偶标志位。
当A中1的个数为奇数时， P =1； 当A中1的个数为偶数时， P =0。
D0 P
返回
DPTR RAM PC ROM
P0
SP
A TMP B
ห้องสมุดไป่ตู้
P1
P2
PSW
P3
1、SP称为堆栈指针，8位寄存器
SP
80H
70H 50H 栈底
出栈过程
70H 50H 栈底
POP ACC
1、堆栈是在内RAM区专门开辟出来
的按照“先进后出”原则进行数据存
DPTR RAM
SP
A
P取C的一块R连O续M的存储区域。演示
2、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有
数据时，二者重叠，PSP0指向最P下0 端 TM（P栈底）B，向堆栈推P入1数据后P，1 栈顶
种电信号，从而实现指令的各种功能。
取指令
分析
执行
2.1 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：
RAM地 址 寄存器
128B RAM
当运算结果产生进位时， Cy =1；
当运算结果没有产生进位时， Cy =0。
D0 P
返回
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
XX211、、D程7振荡序状D态ALP6字ID寄IR存D5器。串8口位D4寄存中器D断。3
定时 D2 D1
D0
Cy Ac F0 RS1 RS0 Ov -
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
XX算 辑 端12接术运至逻 算累辑 。振荡加运AL器算U，部有ALP接件2个I收主D输由要I入R累用端加来和器完串2送成个口来数输的据出一的端个算中，操术其断作和中数逻一； 定时
另一端接收TMP的第二个操作数。参加运算的操
作 一数方在 面将AL结UP果S中E送N进R至行ST累规A加定LE器的E，操A8同作0时运C将算5操，1单作运结算片果结的束机特后的， 内部结构
任务描述： 单片机上电工作时，发光二极管间隔1S闪烁。
硬件电路与工作原理
硬件电路
由该任务引出： 1.单片机如何运行程序？ 2.单片机的软件及数据如何存放？ 3.单片机程序运行的结果如何送给发光二极管？ 4.怎样保证CPU工作 ？ 5.发光二极管为何按一定频率闪烁？
相关知识
2.1 MCS-51系列单片机概述
振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
返回
运算器
最终结果
原始数据
输入设备 与程序
数
中间结果/
据
最后结果
存储器 最后
结果
输出设备
程 序
控制器
计算机系统的硬件组成框图
单片机 微机 返回
CPU

存储器
66H 6P5SHEN
64H
RST ALE
EA
（栈底层）。当数据推入栈区后,
80C51单片的机值也的自内动随部之变结化构。
SP
63H
返回
1、堆栈是在内RAM区专门开辟出来
的按照“先进后出”原则进行数据存
DPTR RAM
SP
A
P取C的一块R连O续M的存储区域。
2、堆栈有栈顶和栈底，堆栈中没有
数据时，二者重叠，PSP0指向最P下0 端 TM（P栈底）B，向堆栈推P入1数据后P，1 栈顶