单片机硬件结构

2.2 MCS-51单 片 机 内 部 结 构 分 析 2.3 MCS-51单 片 机 的 引 脚 功 能 2.4 MCS-51的 存 储 器 组 织 2.5 MCS-51CPU时 序第 2 章 MCS-51单 片 机 硬 件 结 构 2.6 MCS-51低 功 耗 运 行 方 式 及 编 程 MCS-51系 列MCS-51系 列 基 本 的 51系 列单 片 机 803180518751增 强 的 51系 列单 片 机 803280528752 区 别 ： 8051 / 8751单 片 机 中 含 有 ROM / EPROM， 而 8031中 没 有 ， 使 用 时 需 外 接 一 片 EPROM型 号 ROM EPROM RAM TC I/O INT80328052 8KB8752 8KB 256B 256B 256B 333 并 串444 111 666二 、 MCS-51系 列 单 片 机 的 差 异51子 系 列型 号 ROM EPROM RAM T/C I/O INT80318051 4KB8751 4KB 128B128B128B 222 并 串444 111 555(基 本 型 )52子 系 列请 见 ： P21 表 1-4 P22 表 1-5 51系 列 产 品 RAM P0口串 行 口 定 时 器计 数 器 特 殊功 能寄 存 器（ SFR）中 断系 统P2口P1口 P3口ROM/EPROMCPU 内 部 总 线 VccVssXTAL1XTAL2PSEN EAALERESET P2.0P2.7P0.0P0.78 8P1.0P1.78 P3.0P 3.78面 向 用 户 的 结 构 共 40条 引 线(内 特 性 ) 用 户 外 特 性图 2-2 MCS-51功 能 框 图P32 逻 辑 结 构 框 图 40引 脚 ， 双 列 直 插 式 结 构RST/VPDP 3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7P3.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0 P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P2.7P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P0.0RXD TXD INT0 INT1 T0 WR RDT1 XTAL1XTAL2Vss VccEA/VPPALE/PROGPSEN803189C51 40393837363534333231302928272625242322211234567891011121314151617181920 2.3 MCS-51单 片 机 的 引 脚 功 能用 户 外 特 性 P0口 :I/O 口 或 数 据 总 线 /低 8位地 址 总 线 复 用 口P1口 : I/O口P3口 :I/O口 或 第 2功 能 口 P2口 :I/O口 或高 8位 地 址 总 线控 制 总 线控 制 总 线 时 钟复 位 引 脚 2、 管 脚 的 功 能（ 1） 电 源Vcc： (40脚 ） 接 +5V电 源 (直 流 电 源 正 端 ) Vss： （ 20脚 ） 接 地 端 (直 流 电 源 负 端 )硬 件 设 计 时 ， 为 提高 单 片 机 抗 干 扰 性能 ， 应 在 这 两 脚 之间 加 一 0.01uF去 耦电 容 。 而 且 电 源 线要 尽 可 能 粗 一 些 ，如 100mil(2.54mm) +5VGND0.01uF4020CPU XTAL1： （ 19脚 ） 片 内 振 荡 电 路 输 入 端XTAL2： （ 18脚 ） 片 内 振 荡 电 路 输 出 端内 时 钟 方 式 ： 在 XTAL1、 XTAL2上 外 接 定 时元 件 ， 使 其 形 成 自 激 振 荡 器 。时 钟 电 路 ： 内 时 钟 方 式 (最 常 用 的 方 式 )外 时 钟 方 式2、 管 脚 的 功 能（ 2） 时 钟 定 时 元 件 采 用 由 石 英 晶 体 和 电 容 组 成 并 联 谐 振电 路 。 晶 体 和 电 容 尽 可 能 靠 近 单 片 机 芯 片 。 单片机XTAL1XTAL21918C1C2电 容 通 常选 择 为2030PF左 右 振 荡 频 率1.2MHz12MHz 晶振内 时 钟 方 式 电 路 设 计 原 理 图C1、 C2取 值 对 振 荡 频 率 输出 稳 定 性 、 大 小 及 振 荡 电 路的 起 振 速 度 有 一 定 的 影 响 。 时 钟 电 路 设 计 应 注 意 问 题 ：1、 设 计 印 制 板 时 ， 晶 体 与 电 容 尽 可 能 与 单 片 机 芯 片靠 近 ， 以 减 少 寄 生 电 容 ， 保 证 振 荡 器 可 靠 工 作 。3、 应 考 虑 系 统 功 耗 要 求 ， 时 钟频 率 越 低 ， 功 耗 越 小 ；2、 尽 可 能 用 地 线 包 围 振 荡 电 路 ，晶 体 外 壳 接 地 ；4、 选 用 瓷 片 电 容 ； EA/VPPALEPSEN名 称 功 能片 外 取 指 信 号 （ 片 外 程 序 存 储 器 读 ） 输 出 端低 电 平 有 效 。 通 过 P0口 读 回 指 令 或 常 数 。控 制 的 是 片 外 程 序 存 储 器（ 3） 控 制 信 号程 序 存 储 器 选 择 信 号 EA= 0 时 ， 选 外 部 ROM；1， 地 址 小 于 4k时 ， 选 内 部 ROM地 址 大 于 4k时 ， 选 外 部 ROMP0口 是 数 据 /地 址 复 用 口不 访 问 片 外 存 储 器 时 ， 以 1/6时 钟 频 率 固 定 输 出 正 脉 冲P0口 输 出数 据 信 息 P0口 输 出地 址 信 息 锁 存 地 址 寄 存 器 内 容 寄 存 器 内 容表 2-2 复 位 后 内 部 寄 存 器 状 态PC 0000HACC 00HB 00HPSW 00HSP 07HDPTR 0000HP0P3 0FFHIP 00000BIE 0 00000B TMOD 00HTCON 00HTH0 00HTL0 00HTH1 00HTL1 00HSCON 00HSBUF 不 定PCON 0 000B初 始 复 位 不 影 响 片 内 RAM状 态 。复 位 信 号 ， 高 电 平 复 位 CPU， 低 电 平 CPU工 作RESET： 803180518751VSSVCCRST409200.47FR151kR2 51k+5V复 位 电 路 设 计 ：手 动 复 位 KR上 电 自 动 复 位 KR 高 电 平 要 保 持 10m s以 上RESET高 电 平 有 效二 极 管 作 用 ？ 简 单 的 上 电 复 位 电 路 ： 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 D D C C B B A A T itle N u m b e r R e v isio nS ize B D a te : 2 0 0 8 - 9 - 1 S h e e t o f F ile : E :单 片 机 C A I 课 件 2 0 0 8 R E S E T .S C H D O C D r a w n B y : 1 0 U F C 1 1 0 K R 3 1 K R 1 + 5 R E S E T IMP813L(DIP/SO)1(MR):手 动 复 位 输 入 。 低 电 平 有 效 的 输 入 可触 发 复 位 脉 冲 。 250 A的 上 拉 电 阻 允 许 此 脚被 TTL/CMOS逻 辑 驱 动 或 由 开 关 短 路 到 地 。7（ RESET） ： 高 电 平 有 效 的 200ms复 位 输 出 。复 位 功 能 ：电 源 监 视 功 能 ：4（ PFI） ： 电 源 故 障 电 压 监 控 输 入 。 当 PFI小 于 1.25V时 ，PFO变 为 低 电 平 。 不 用 时 将 PFI接 地 或 接 至 Vcc。5（ PFO） ： 电 源 故 障 输 出 。 该 输 出 低 电 平 有 效 。目 前 ， 在 设 计 中 我 们 更 多 的 使 用 具 有 复 位 功 能 的 集 成电 路 芯 片 ， 如 X5045， IMP813L、 IMP708等 8（ WDO)： 看 门 狗 输 出 。 当 内 部 看 门 狗 定 时 器 超 时 1.6秒 时 ， WDO拉 至 低 电 平 ， 并 直 到 看 门 狗 被 清 零 才 变 为高 电 平 。 此 外 ， 当 Vcc低 于 复 位 门 限 时 ， WDO保 持 低 电平 。6（ WDI） ： 看 门 狗 输 入 。 WDI控 制 内 部 看 门 狗 定 时 器 。 WDI端 保 持 高 电 平 或 低 电 平 达 1.6秒 可 使 内 部 定 时 器 完 成 计 数 ，并 将 WDO变 为 低 电 平 。 将 WDI悬 空 或 连 接 一 个 高 阻 抗 三 态 缓冲 器 将 禁 止 看 门 狗 功 能 。 内 部 看 门 狗 定 时 器 清 零 的 条 件 有 三 种 ： 发 生 复 位 ；WDI处 于 三 态 ； 或 WDI检 测 到 一 个 上 升 沿 或 下 降 沿 。看 门 狗 功 能 ： 基 于 IMP813L的 复 位 电 路 设 计 1、 读 I/O引 脚 信 号 ： 以 P1口 为 例读 锁 存 器写 锁 存 器内 部 总 线读 引 脚 DCL QQP1.x锁 存 器 T P1.x引 脚Vcc 内 部 上拉 电 阻0 1 01 0 1输 出 输 入 “读 引 脚 ” 每 一 位 可 分 别 定 义 为 输 入 或 输 出 线 做 信 号 输 入 引 脚 时 ， 口 锁 存 器 须 先 置 1， 再 读 入 引脚 信 号 。2.3.3 I/O口 : 讲 2个 问 题 2、 P3口 的 第 二 功 能 状 态P3.0 RXD 串 行 口 信 号 输 入 引 脚P3.1 TXD 串 行 口 信 号 输 出 引 脚P3.6 WR 外 部 RAM写 信 号P3.3 INT1 外 部 中 断 1输 入 引 脚P3.4 T0 计 数 器 0输 入P3.5 T1 计 数 器 1输 入第 二 功 能 口 线P3.2 INT0 外 部 中 断 0输 入 引 脚P3.7 RD 外 部 RAM读 信 号 2.3.4 管 脚 应 用 特 性 ：1、 端 口 驱 动 能 力 和 接 口 要 求P0口 ： 每 一 位 口 线 可 驱 动 8个 LSTTL门 输 入 。 作 I/O口 使 用时 因 输 出 级 是 漏 极 开 路 而 需 接 上 拉 电 阻 。 作 总 线 使 用 无 需上 拉 电 阻 。P1P3口 ： 每 一 位 口 线 可 驱 动 4个 LSTTL门 输 入 。 内 部 集成 上 拉 电 阻 ， 外 部 无 需 接 上 拉 电 阻 。CHMOS端 口 只 提 供 几 毫 安 输 出 电 流 ， 因 限 制 高 电 平 输 出 时的 电 流 ， 保 护 引 脚 不 被 损 坏 。 ALE803180518751 P2口P0口 A0A7A8A15D0D7控制总线CB2.3.4 管 脚 应 用 特 性 ：单 片 机 扩 展 系 统 设 计 的 三 总 线 结 构 ：控 制 总 线 、 数 据 总 线 、 地 址 总 线 数 据 总 线 DB地 址 总 线 ABEAP3.6P3.7PSENRSTWRRDPSENEARST GE 74HC 373 2.4 MCS-51的 存 储 器 组 织 存 储 器 数 据 存 储 器程 序 存 储 器 对 单 片 机 来 讲 ， ROM和 RAM的 寻 址 机 构 和寻 址 方 式 是 分 开 的 。 ROM、 EPROM E2ROM或 FLASHRAM、 FLASH PSENWRRD单 片 机 EA=1内 部 外 部EA=00000H0FFFH 0FFFFH0000H1000H 外 部FFFFH8951 803151系 列 程 序 存 储 器 配 置 图4KB 接 地2.4.1 程 序 存 储 器实 行 片 内 、 外 统 一 编 址 方 式 ， 由 PC指 针 访 问 。 存 放 程 序 目 标 代 码 。 中 断 源 入 口 地址 外 部 中 断 0 0003H 定 时 器 0溢 出 000BH 外 部 中 断 1 0013H 定 时 器 1溢 出 001BH 串 行 口 0023H *定 时 器 2溢 出 或T2EX（ P1.1） 端 负 跳 002BH 程 序 存 储 器 中 有 7个 地 址 具 有 特 殊 功 能 ， MCS-51复 位 后 ， （ PC）= 0000H， 故 系 统 程 序 必 须 从 0000H单 元 开 始 ， 也 叫 做 系 统 程 序的 启 动 地 址 。 6个 特 殊 单 元 ： 分 别 对 应 于 6种 中 断 源 的 中 断 入 口 地 址 ，如 表 2-4所 示 。 2.4.2 数 据 存 储 器 RAM内 部 数 据 存 储 器外 部 数 据 存 储 器分 为 两 部 分 单片机(RAM) RAM用 户 扩 展 数 据 存 储 器外 部 扩 展 总 线单 片 机 扩 展 系 统 结 构 图 SFR特 殊 功 能寄 存 器FFH80H内 部RAMSFR特 殊 功 能寄 存 器7FH00HFFH80H 7FH00HFFH80H 直 接 寻 址地 址 重 叠内 部RAM内 部RAM间 接 寻 址52系 列 内 部 RAM配 置51系 列 内 部 RAM配 置一 、 内 部 数 据 存 储 器 地 址 :00H FFH 0FH08H17H10H2FH20H7FH30H 0区 （ 8字 节 ）1区 （ 8字 节 ）2区 （ 8字 节 ）3区 （ 8字 节 ）位 寻址 区数 据缓 冲 区 80个 字 节 RAM只 能 按 字 节 寻 址16个 字 节 ， 128个RAM位可 按 位 亦 可 按 字 节 寻 址四个工作寄存器区1、 内 部 00H7FH RAM区 功 能 配 置 图R7R0R7R0R7R0R7R000H1FH07H18H 1、 每 个 区 有 8个 字 节 ，分 别 对 应 8个 工 作 寄 存 器R0 R7如 0区 ： 00H地 址 单 元 对应 0区 的 寄 存 器 R0， 01H地 址 单 元 对 应 0区 的 寄 存器 R12、 可 作 普 通 RAM使 用P42 寄存器区 通 用 寄 存 器 组 32个 RAM单 元 共 4个 区 ， 每 个 区 8个 通 用 工 作 寄 存 器 R0R7“区 ” 的 选 择 由 程 序 状 态 字 PSW中 的 RS1和 RS0确 定 工 作 寄 存 器 区 地 址RS1 RS0 2 区 10H 17H1 0 3 区 18H 1FH1 1 0 区 00H 0 0 07H 1 区 08H 0 1 0FH 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 782FH 472EH 77 76 75 74 73 72 71 70 462DH 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 452CH 67 66 65 64 63 62 61 60 442BH 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 432AH 57 56 55 54 53 52 51 50 4229H 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 4128H 47 46 45 44 43 42 41 40 4027H 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 3926H 37 36 35 34 33 32 31 30 3825H 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 37 24H 27 26 25 24 23 22 21 20 3623H 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 3522H 17 16 15 14 13 12 11 10 3421H 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 3320H 07 06 05 04 03 02 01 00 32 地 址7FHRAM 1FH18H17H10H0FH07H08H00H 2423161578031 127 3区2区1区0区 (MSB) (LSB) F0H F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 BE0H E7 E5E6 E3E4 E1E2 ACCE0D0H D7 D5D6 D3D4 D1D2 PSWD0C8H CF CDCE CBCC C9CA T CONC8 B8H BD BBBC B9BA IPB8B0H B7 B5B6 B3B4 B1B2 P3B0A8H AF AD ABAC A9AA IEA8A0H A7 A5A6 A3A4 A1A2 P2A098H 9F 9D9E 9B9C 999A SCON9897 9596 9394 9192 P190 88H 8F 8D8E 8B8C 898A TCON8880H 87 8586 8384 8182 P08090H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0SM0 1 2 TBREN 8 RB TI8 RISM SMET2 ES ET1 EX1 ET EX0 0 PT2 PS PT01PX1PT PX02TF 2EXF RCLKTCLK 2EXEN 2TR C/T CP/RL2 2CY AC 0F RS 0RS1 OV (MSB) (LSB) 2PEA 位 寻 址 区 字 节 地 址 ：20H 2FH ， 16个 字 节可 按 字 节 操 作 ：mov 20h,#0aah 位 地 址 ：00H 7FH单 独 按 位 操 作 ：setb 20h 布 尔 处理 机 数 据存 储 器 的主 要 组 成部 分蓝 色 框 内 地址 的 区 别 ？字 节 地 址 位 地 址靠 指 令 区 别 （ 3） 用 户 RAM区字 节 地 址 ： 30H 7FH片 内 RAM的 部 分 单 元可 用 作 堆 栈复 位 后 ， 51的 栈 区 指 向 07H单 元 ， 是 工 作 寄 存器 区 0， 为 避 开 工 作 寄 存 器 区 和 位 寻 址 区 ， 用户 堆 栈 一 般 设 置 在 30H 7FH 之 间 ,52系 列 单片 机 可 设 置 在 30H0FFH之 间 . 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 782FH 472EH 77 76 75 74 73 72 71 70 462DH 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 45 2CH 67 66 65 64 63 62 61 60 442BH 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 432AH 57 56 55 54 53 52 51 50 4229H 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 4128H 47 46 45 44 43 42 41 40 4027H 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 3926H 37 36 35 34 33 32 31 30 3825H 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 37 24H 27 26 25 24 23 22 21 20 3623H 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 3522H 17 16 15 14 13 12 11 10 3421H 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 3320H 07 06 05 04 03 02 01 00 32 地 址7FHRAM 1FH18H17H10H0FH07H08H 00H 24231615780 31 127 3区2区1区0区 (MSB) (LSB) F0H F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 BE0H E7 E5E6 E3E4 E1E2 ACCE0D0H D7 D5D6 D3D4 D1D2 PSWD0 C8H CF CDCE CBCC C9CA T CONC8B8H BD BBBC B9BA IPB8B0H B7 B5B6 B3B4 B1B2 P3B0A8H AF AD ABAC A9AA IEA8 A0H A7 A5A6 A3A4 A1A2 P2A098H 9F 9D9E 9B9C 999A SCON9897 9596 9394 9192 P19088H 8F 8D8E 8B8C 898A TCON88 80H 87 8586 8384 8182 P08090H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0SM0 1 2 TBREN 8 RB TI8 RISM SM ET2 ES ET1 EX1 ET EX0 0PT2 PS PT01PX1PT PX0 2TF 2EXF RCLKTCLK 2EXEN 2TR C/T CP/RL2 2 CY AC 0F RS 0RS1 OV(MSB) (LSB) 2P EA 30H 程 序 计 数 器 PC$16位 专 用 寄 存 器 ， 寻 址 范 围 64KB， 程 序 最 大 长 度 为 64KB。2. 特 殊 功 能 寄 存 器$ 通 电 时 自 动 复 位 ， 运 行 时 可 手 动 复 位 ， 复 位 后 ，PC的 内 容 自 动 清 零$用 来 存 放 下 一 条 指 令 地 址 。PC 0000H 系 统 的 启 动 地 址 MCS-51片 内 I/O口 锁 存 器 、 T/C、 串 行 口 数 据 缓 冲器 、 各 种 控 制 寄 存 器 （ PC除 外 ） ， 都 以 特 殊 功 能 寄 存器 形 式 出 现 ， 能 综 合 、 实 时 反 映 单 片 机 内 部 的 工 作 状 态和 工 作 方 式 ， 掌 握 各 个 SFR的 工 作 状 态 及 工 作 方 式 ， 实现 对 单 片 机 系 统 的 控 制 具 有 重 要 意 义 。 特 殊 功 能寄 存 器名 称特 殊 功 能寄 存 器对 应 地 址 累 加 器 A 地 址 ： 0E0H最 常 用 的 一 个 专 用 寄 存 器大 部 分 单 操 作 数 指 令 的 操 作 数 取 自 A很 多 双 操 作 数 指 令 的 一 个 操 作 数 取 自 A算 术 运 算 和 逻 辑 运 算 的 结 果 放 在 A或 AB对 中指 令 系 统 采 用 A 作 为 累 加 器 的 标 识 符例 ： INC A ； 执 行 A中 的 内 容 加 1操 作ADD A， #data ； 执 行 A (A) + #data 操 作位 寻 址 功 能 寄 存 器 B 地 址 ： 0F0H 8位 寄 存 器与 累 加 器 A 配 合 使 用 ， 一 般 用 于 乘 除 法 运 算寄 存 器 B 存 放 第 二 操 作 数 、 乘 积 的 高 8位 字 节除 法 的 余 数 部 分例 ： MUL AB ;执 行 (A) (B) B ADIV AB ;执 行 (A)/(B) 商 A 余 B 余 程 序 状 态 字 PSW 地 址 ： 0D0H 8位 寄 存 器 ， 存 放 程 序 的 状 态 信 息 ， 表 征 指 令 的 执 行 状 态 ，供 程 序 查 询 和 判 别 使 用 。进 /借 位 标 志 CY（ PSW.7）加 法 运 算 时 ， 如 果 D 7有 进 位 ， 则 CY=1， 否 则 CY=0减 法 运 算 时 ， 如 果 D7有 借 位 ， 则 CY=1， 否 则 CY=0布 尔 运 算 中 被 定 义 为 位 累 加 器CY D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0AC F0 RS1 RS0 OV PPSW D7 D0CY 辅 助 进 位 标 志 AC（ PSW.6） 8位 加 法 运 算 时 ， 如 果 低 半 字 节 的 D3向 D4有 进 位 ， 则 AC=1， 否 则 AC=08位 减 法 运 算 时 ， 如 果 低 半 字 节 的 D3向 D4有 借 位 ， 则AC=1， 否 则 AC=0标 志 F0（ PSW.5）含 义 由 用 户 定 义 ， 可 用 软 件 来 使 它 置 “ 1”、 或 清“ 0”由 软 件 测 试 F0来 控 制 程 序 流 向 D7D4 D3D0ACCY D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0AC F0 RS1 RS0 OV PPSW 工 作 寄 存 器 区 选 择 位 RS1 、 RS0（ PSW.4、 PSW .3）通 过 软 件 来 改 变 RS1 、 RS0的 组 合 ， 以 确 定 当 前 工 作 寄存 器 区 。工 作 寄 存 器 区 地 址RS1 RS0 2 区 10H 17H1 0 3 区 18H 1FH1 1 0 区 00H 0 0 07H 1 区 08H 0 1 0FHPSW.4 PSW.3 CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW 溢 出 标 志 OV（ PSW.2）作 为 有 符 号 数 加 、 减 法 时 由 硬 件 置 位 或 清 除 ， 以 指示 运 算 结 果 是 否 溢 出 执 行 加 /减 法 指 令 时 ， 加 /减 法 的 结 果 如 超 出 了 一 个 字 节 有 符 号 补 码 数 所 表 示 的 范 围 （ -128 +127） ， 则 OV=1； 否 则 OV=0CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW 奇 偶 标 志 P（ PSW.0） 每 个 指 令 周 期 都 由 硬 件 置 位 或 清 零 ， 以 表 示 累 加 器 A中 值 为 “ 1”的 位 数 的 奇 偶 性 该 标 志 可 用 于 串 行 数 据 通 讯 ， 验 证 数 据 传 输 的 可 靠 性P = 1 A中 1的 个 数 为 奇 数0 A中 1的 个 数 为 偶 数CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW 堆 栈 指 针 SP8位 寄 存 器 ， 存 放 栈 顶 地 址工 作 方 式 ： “ 先 进 后 出 ” 或 “ 后 进 先 出 ”数 据 压 入 堆 栈 时 ， SP自 动 加 1数 据 弹 出 堆 栈 时 ， SP自 动 减 1保 护 CPU现 场 和 断 点 地 址作 用 ： 中 断 时调 用 子 程 序 时栈 区 “ 向 上 生 成 ”按 “ 先 进 后 出 ” 工 作 原 则 ， 由 SP组 织 的内 部 RAM区 域 ， 被 称 为 堆 栈 。 SPSP例 ： 堆 栈 操 作建 立 堆 栈压 入 操 作弹 出 操 作 60H61H62H63H64H A的 内 容B的 内 容SPMOV SP, #60HPUSH ACCPUSH BPOP direct SPdirect 栈 底1、 堆 栈 是 向 上 生 长 的2、 SP始 终 指 向 栈 顶 ， 要 人 工 预防 堆 栈 溢 出 数 据 指 针 DPTR16位 寄 存 器 ， 高 字 节 用 DPH表 示 ， 低 字 节 用 DPL表 示存 放 外 部 RAM 或 I/O 口 地 址 ， 范 围 64KB例 ： MOVX A， DPTRMOVX DPTR， A;将 外 部 RAM中 地 址 为 DPTR的 单 元 内 容 读 到 A中;将 A中 的 内 容 写 到 外 部 RAM中 地 址 为 DPTR的 单 元（ DPTR）A RD WR (A)DPTRMOV DPTR， #1000H I/O 端 口 P0 P3 地 址 :80H 90H 0A0H 0B0H专 用 寄 存 器 P0 P3分 别 是 端 口 P0 P3的 锁 存 器 串 行 数 据 缓 冲 器 SBUF 地 址 :99H存 放 欲 发 送 的 数 据存 放 已 接 收 的 数 据一 个 地 址 : 99H 定 时 /计 数 器 T0 T1 MCS-51系 列 有 2个 16位 定 时 /计 数 器 T0 、 T1MCS-52系 列 增 加 了 1个 16位 定 时 /计 数 器 T2SBUF两 个 缓 冲 器 共 用 “写 ” 发 送 缓 冲 器“读 ” 接 受 缓 冲 器MOV SBUF， AMOV A ， SBUF 其 他 控 制 寄 存 器IP 0B8H 中 断 优 先 控 制 寄 存 器IE 0A8H 中 断 允 许 控 制 寄 存 器TMOD 89H 定 时 /计 数 器 方 式 控 制 寄 存 器TCON 88H 定 时 /计 数 器 控 制 寄 存 器SCON 99H 串 行 口 控 制 寄 存 器PCON 97H 电 源 及 波 特 率 选 择 控 制地 址名 称 作 用 寻 址 空 间 64KB采 用 寄 存 器 间 接 寻 址 方 式间 址 寄 存 器 有 R0、 R1（ 寻 址 范 围 ： 256B）数 据 指 针 DPTR（ 寻 址 范 围 ： 64KB）采 用 MOVX指 令 单 片 机 产 生 读 /写 信 号 ，对 外 部 RAM产 生 读 写 操 作3、 外 部 数 据 存 储 器 FFFFH0000H 外 部RAM（ I/O）64KBMOVX A， RiMOVX A， DPTRMOVX Ri， AMOVX DPTR ， A “读 ” 指 令“写 ” 指 令 通 过 三 条总 线 扩 展 2.5 MCS-51 CPU时 序一 、 机 器 周 期 、 状 态 、 相 位机 器 周 期 ： 由 时 钟 振 荡 周 期 构 成 。 一 个 机 器 周 期 由 12个 振荡 周 期 构 成 ， 被 分 成 6个 S 状 态 S1 S6， 每 个 S状 态 分 为 2 (拍 )个 振 荡 周 期 （ 相 位 P1， 相 位 P2） 。 1个机器周期 12 (拍)个振荡周期 6个S状态采 用 主 频 为 12MHz 振 荡 源 ， 每 个 机 器 周 期 为 1S指 令 周 期 ： CPU执 行 一 条 指 令 所 需 时 间 。 以 机 器 周 期为 单 位 。 二 、 典 型 指 令 的 取 指 和 执 行 时 序OSCALE P1P2P1P2 P1P2P1P2P1P2P1P2S1 S2 S3 S4 S5 S6机 器 周 期读 操 作 码 04H 读 下 一 个 操 作 码 （ 丢 掉 ） PC不 增 “ 1”S1 S2 S3 S4 S5 S6 再 读 下 一 个 操 作 码(a) 单 字 节 单 周 期 指 令 如 ： INC A 机 器 周 期 OP04HROMPC 读 操 作 码 24H 读 第 二 字 节#dataS1 S2 S3 S4 S5 S6 再 读 下 一 个 操 作 码(b) 双 字 节 单 周 期 指 令 如 ： ADD A， #dataOSCALE P1P2P1P2 P1P2P1P2P1P2P1P2S1 S2 S3 S4 S5 S6机 器 周 期 机 器 周 期OP24HdataROMPC 操 作 数PC 读 操 作 码 A3H(c) 单 字 节 双 周 期 指 令 如 ： INC DPTR OPA3HROMPCOSCALE P1P2P1P2 P1P2P1P2P1P2P1P2S1 S2 S3 S4 S5 S6机 器 周 期 机 器 周 期S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5读 下 一 个 操 作 码 （ 丢 掉 ） PC不 增 “ 1”DPLDPH “+1” 读 操 作 码 E0H 地 址 数 据访 问 外 部 存 储 器 不 取 指 不 取 指 无 ALEOSCALE P1P2P1P2 P1P2P1P2P1P2P1P2S1 S2 S3 S4 S5 S6机 器 周 期 机 器 周 期S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S读 下 一 个 操 作 码 （ 丢 掉 ） PC不 增 “ 1”(d) 单 字 节 双 周 期 指 令 如 ： MOVX A， DPTRMOVX DPTR， AOPE0HROMPC 2.6 CHMOS单 片 机 的 节 电 工 作 方 式CHMOS单 片 机 有 两 种 节 电 工 作 方 式 ： 空 闲 方 式 （ 1.7mA5mA)和 掉 电 方 式 (550uA) 正 常 方 式 （ 1120mA） 振 荡 器 时 钟 发生 器 中 断 、 串 行 口 、定 时 器 模 块IDL 至 CPUPDC CXTAL2XTAL1 节 电 工 作 方 式 的 控 制 电 路 节 电 工 作 方 式 由 特 殊 功 能 寄 存 器 PCON控 制 ：SMOD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0- - - GF1 GF0 IDLPCON： PDSMOD:串 行 口 的 波 特 率 倍 增 控 制 位GF1、 GF0： 通 用 标 志 位PD： 掉 电 方 式 控 制 位 ， 置 “ 1”后 器 件 进 入 掉 电 方 式IDL： 空 闲 方 式 控 制 位 ， 置 “ 1”后 器 件 进 入 空 闲 方 式若 PD和 IDL同 时 置 “ 1”， 则 器 件 进 入 掉 电 方 式 节 电 方 式 退 出 ：掉 电 方 式 ： 硬 件 复 位空 闲 方 式 ： 由 中 断 唤 醒 、 由 复 位 唤 醒节 电 方 式 应 用 ：1、 干 电 池 供 电 的 智 能 化 测 量 控 制 仪 表 中 ；2、 以 交 流 供 电 为 主 、 直 流 电 源 为 备 用 的 系 统 中 ；3、 数 据 采 集 系 统 的 采 样 时 间 等 待 中 ；4、 抗 干 扰 系 统 的 特 殊 应 用 编 程 、 校 验 、 加 密有 内 部 程 序 存 储 器 的 单 片 机 可 进 行 编 程 、 校 验 、 加 密编 程 、 校 验 ： 由 通 用 的 编 程 器 完 成 ； 具 有 ISP功 能 的 单 片 机 可 在 线 编 程 。加 密 ： 加 密 后 程 序 具 有 防 盗 功 能 。 8位 CPU 片 内 128B RAM 片 内 4KB ROM/EPROM（ 8031无 ） 特 殊 功 能 寄 存 器 区 SFR 2个 优 先 级 的 5个 中 断 源 结 构 4个 8位 并 行 口 ： P0、 P1、 P2、 P3 MCS-51单 片 机 的 主 要 功 能 特 点 :8051/8751 2个 16位 定 时 器 /计 数 器 T/C 1个 全 双 工 串 行 口 UART 布 尔 （ BOOL） 处 理 机 位 处 理 机(10) 64KB外 部 RAM地 址 空 间(11) 64KB外 部 ROM地 址 空 间(12) 片 内 时 钟 电 路 及 振 荡 器(13) 指 令 系 统 (111条 ) 通 用 异 步 收 发 器16条 地 址 线 第 2章 掌 握 主 要 内 容 ：1、 MCS-51单 片 机 的 引 脚 及 含 义2、 复 位 电 路 设 计 、 内 时 钟 电 路 设 计 及 应 注 意 的 问 题3、 数 据 存 储 器 的 组 织4、 各 特 殊 功 能 寄 存 器 的 名 称 及 含 义5、 单 片 机 低 功 耗 运 行 方 式6、 时 序 ， 会 计 算 指 令 执 行 时 间