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第二章第二章 MCS-51 MCS-51 单片机的硬件结构单片机的硬件结构2.1 MCS-512.1 MCS-51单片机的内部结构单片机的内部结构2.2 MCS-512.2 MCS-51单片机的引脚功能、时钟电路、复位电路单片机的引脚功能、时钟电路、复位电路 2.3 MCS-51I/02.3 MCS-51I/0端口结构端口结构2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机的存储器结构单片机的存储器结构 2.1 MCS-51 2.1 MCS-51 单片机的硬件结构单片机的硬件结构v8 8 位位的的 CPUCPU，片片内内有有振振荡荡器器和和时时钟钟电电路路,工工作作频频率率为为(Atmel(Atmel 89Cxx89Cxx为为0 024MHz24MHz）v片内有片内有 128/256128/256字节字节 RAMRAMv片内有片内有 0K/4K/8K0K/4K/8K字节字节 程序存储器程序存储器ROMROMv可寻址片外可寻址片外 64K64K字节字节 数据存储器数据存储器RAMRAMv可寻址片外可寻址片外 64K64K字节字节 程序存储器程序存储器ROMROMv片内片内 21/2621/26个个 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR）v4 4个个8 8位位 的并行的并行I/OI/O口（口（PIOPIO）v1 1个个 全双工串行口（全双工串行口（SIO/UARTSIO/UART）v2/32/3个个1616位位 定时器定时器/计数器（计数器（TIMER/COUNTERTIMER/COUNTER）v可处理可处理 5/65/6个中断源，两级中断优先级个中断源，两级中断优先级v内置内置1 1个布尔处理器和个布尔处理器和1 1个布尔累加器个布尔累加器（CyCy）vMCS-51MCS-51指令集含指令集含 111111条指令（指汇编语言）条指令（指汇编语言）2.1 MCS-51 2.1 MCS-51 单片机的硬件结构单片机的硬件结构系列系列片内存片内存储器（字器（字节）定定时器器计数器数器并行并行I/OI/O串行串行I/OI/O中中断断源源片内片内ROMROM片内片内RAMRAM无无有有ROMROM有有EPROMEPROMIntelIntelMCS-51MCS-51子系列子系列8031803180C3180C318051805180C5180C51(4K(4K字字节)8751875187C5187C51(4K(4K字字节)128128字字节2x162x164x84x8位位1 15 5IntelIntelMCS-52MCS-52子系列子系列8032803280C3280C328052805280C5280C52(8K(8K字字节)8752875287C5287C52(8K(8K字字节)256256字字节3x163x164x84x8位位1 16 6ATEMLATEML89C89C系列系列(常用型常用型)1051(1K)/2051(2K)/1051(1K)/2051(2K)/4051(4K)4051(4K)（2020条引脚条引脚DIPDIP封装）封装）1281282 215151 15 589C51(4K)/89C52(8K)89C51(4K)/89C52(8K)（4040条引脚条引脚DIPDIP封装）封装）128/128/2562562/32/332321 15/65/62.1 MCS-51 2.1 MCS-51 单片机的硬件结构单片机的硬件结构内部内部结构框构框图2.1 MCS-51 2.1 MCS-51 单片机的硬件结构单片机的硬件结构v按功能可分成按功能可分成8个部件，通过片内单一总线连接起来个部件，通过片内单一总线连接起来.v控制方式：控制方式：SFR对各功能部件集中控制对各功能部件集中控制1.1.微处理器微处理器2.2.数据存储器数据存储器3.3.程序存储器程序存储器4.I/O4.I/O口口5.5.串行口串行口6.6.定时定时/计数器计数器7.7.中断系统中断系统8.8.特殊功能特殊功能寄存器寄存器片内总线片内总线CPUCPU运算部件运算部件控制部件控制部件B BRAMRAMP0P0口口P2P2口口ROMROM(EPROM)(EPROM)串串行行口口 C C /T/T中断中断系统系统SFRSFRP1P1口口8 8P3P3口口8 88 88 8XTALXTAL1 1XTALXTAL2 2PSEN ALEPSEN ALE EA R EA RESETESETVccVccVssVss2.1 MCS-51 2.1 MCS-51 单片机的硬件结构单片机的硬件结构各功能部件：各功能部件：1.CPU1.CPU（微（微处理器）理器）2.2.数据存数据存储器（器（RAMRAM）片内片内为128128个字个字节（5252子系列的子系列的为256256个字个字节）3.3.程序存程序存储器（器（ROM/EPROMROM/EPROM）8031:8031:无此部件；无此部件；8051:4K8051:4K字字节ROMROM；8751:4K8751:4K字字节EPROM EPROM；89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 字字节闪存。存。2.1 MCS-51 2.1 MCS-51 单片机的硬件结构单片机的硬件结构4.P14.P1口、口、P2P2口、口、P3P3口、口、P0P0口：口：为4 4个并行个并行8 8位位I/OI/O口。口。5.5.串行口串行口 1 1个全双工的异步串行口个全双工的异步串行口6.6.定定时器器/计数器数器7.7.中断系中断系统 8.8.特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR）共有共有2121个，是一个具有特殊功能的个，是一个具有特殊功能的RAMRAM区。区。2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能MCS-51MCS-51单片机单片机 4040脚脚Vcc,GND Vcc,GND 2 2XTAL1,XTAL2 XTAL1,XTAL2 2 2RESET RESET 1 1EA/Vpp EA/Vpp 1 1ALE/PROG ALE/PROG 1 1PSEN PSEN 1 1P0.0P0.7 P0.0P0.7 8 8 P1.0P1.7 P1.0P1.7 8 8 P2.0P2.7 P2.0P2.7 8 8 P3.0P3.7 P3.0P3.7 8 82.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能控控制制引引脚脚并行并行I/OI/O口引脚口引脚电电源源及及时时钟钟引引脚脚引脚引脚逻辑图80518051单片机片机为4040条引脚双列直插式封装条引脚双列直插式封装引脚可分引脚可分为三个部分三个部分X1 X2 EA PSEN ALE RST VCC GND 89C51 P0 P1 P2 P3 P0.0P07 P10P17 P20P27 P30P37 2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能电源和地（源和地（Vcc,GNDVcc,GND）:正正电源端与接地端（源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)+5V/3.3V/2.7V)不同不同的的单片机可以允片机可以允许不同的工作不同的工作电压，不同的，不同的单片机表片机表现出的功耗也出的功耗也不同。不同。实验用用5 5#电池池4 4节串接供串接供电。晶振（晶振（XTAL1,XTAL2XTAL1,XTAL2）:片内振片内振荡电路路输入入/输出端出端。1 1、电源及时钟引脚、电源及时钟引脚2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能电容：电容：151545pf45pf常取常取20pf20pf或或30pf30pf1 112MHz12MHz（MCS-51MCS-51）0 024MHz24MHz（Atmel89CAtmel89C）实验取实验取12MHz12MHzXTAL1XTAL1XTAL2XTAL2p也可以由也可以由 XTAL1XTAL1端接端接入外部时钟，此时应将入外部时钟，此时应将 XTAL2XTAL2接地。接地。外部时钟外部时钟XTAL2XTAL2XTAL1XTAL1p通常通常外接一个外接一个晶振两个电容晶振两个电容时钟电路时钟电路2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能CPUCPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作：总是按照一定的时钟节拍与时序工作：振荡周期振荡周期/时钟周期：时钟周期：TcTc=晶振频率晶振频率foscfosc（或外加频率）的倒数（或外加频率）的倒数状态周期：状态周期：Ts=2Ts=2个时钟周期个时钟周期(Tc)(Tc)（很少用到此概念）（很少用到此概念）机器周期：机器周期：TmTm=6=6个状态周期个状态周期(Ts)=(Ts)=1212个个振荡周期振荡周期(TcTc)指令周期指令周期:TiTi:执行一条指令所需的机器周期执行一条指令所需的机器周期(Tm)(Tm)数数牢牢记住牢牢记住：振荡周期振荡周期 =晶振频率晶振频率foscfosc的倒数；的倒数；1 1个机器周期个机器周期 =12=12个振荡周期；个振荡周期；1 1个指令周期个指令周期 =1=1、2 2、4 4个机器周期个机器周期2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能CPUCPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作：总是按照一定的时钟节拍与时序工作：振荡周期振荡周期/时钟周期：时钟周期：TcTc=晶振频率晶振频率foscfosc（或外加频率）的倒数（或外加频率）的倒数状态周期：状态周期：Ts=2Ts=2个时钟周期个时钟周期(Tc)(Tc)（很少用到此概念）（很少用到此概念）机器周期：机器周期：TmTm=6=6个状态周期个状态周期(Ts)=(Ts)=1212个个振荡周期振荡周期(TcTc)指令周期指令周期:TiTi:执行一条指令所需的机器周期执行一条指令所需的机器周期(Tm)(Tm)数数牢牢记住牢牢记住：振荡周期振荡周期 =晶振频率晶振频率foscfosc的倒数；的倒数；1 1个机器周期个机器周期 =12=12个振荡周期；个振荡周期；1 1个指令周期个指令周期 =1=1、2 2、4 4个机器周期个机器周期2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能一个机器周期又分一个机器周期又分为6 6个状个状态：S1S1S6S6。每个状。每个状态又分又分为两拍：两拍：P1P1和和P2P2。因此，一个机器周期中的。因此，一个机器周期中的1212个个时钟周期表示周期表示为：S1P1S1P1、S1P2S1P2、S2P1S2P1、S2P2S2P2、S6P2S6P2。S1S2S3S4S5S6S1S2P1 P2 P1 P2 P1 P2P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2fosc一个状态周期一个状态周期一个机器周期一个机器周期T=12*(1/fosc)T=12*(1/fosc)X22.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能指令周期指令周期执行一条指令行一条指令时，可分，可分为取指令取指令阶段段和和指令指令执行行阶段段 。取指令取指令阶段段，PCPC中地址送到程序存中地址送到程序存储器，并从中取出需要器，并从中取出需要执行指行指令的操作令的操作码和操作数。和操作数。指令指令执行行阶段段，对指令操作指令操作码进行行译码，以，以产生一系列控制信号生一系列控制信号完成指令的完成指令的执行。行。ALEALE信号是信号是为地址地址锁存而定存而定义的的，以，以时钟脉冲脉冲1/61/6的的频率出率出现，在，在一个机器周期中，一个机器周期中，ALEALE信号两次有效（注意，在信号两次有效（注意，在执行行访问外部数据外部数据存存储器的指令器的指令时，将会，将会丢失一个失一个ALEALE脉冲）脉冲）2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能vRESET:RESET:复位端（正脉冲有效，宽度复位端（正脉冲有效，宽度 8 mS8 mS），复位使单片），复位使单片机进入某种确定的初始状态：机进入某种确定的初始状态：pPCPC值归零（值归零（0000H0000H）；）；p各个各个SFRSFR被赋予初始值；（如：被赋予初始值；（如：P0P0P3=0FFHP3=0FFH，Acc=0Acc=0，B=0B=0，TH0=0TH0=0，TL0=0TL0=0，TH1=0TH1=0，TL0=0TL0=0，SP=7SP=7，PSW=0 PSW=0 p退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序进程、退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序进程、退出程序的死循环，从头开始。退出程序的死循环，从头开始。2 2、控制引脚、控制引脚2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能寄存器寄存器复位状复位状态寄存器寄存器复位状复位状态PCPC0000H0000HTCONTCON00H00HA A00H00HT2CONT2CON00H00HB B00H00HTH0TH000H00HPSWPSW00H00HTL0TL000H00HSPSP07H07HTH1TH100H00HDPTRDPTR0000H0000HTL1TL100H00HP0P3P0P3FFHFFHSCONSCON00H00HIPIPXX000000BXX000000BSBUFSBUFXXHXXHIEIE0X000000B0X000000BPCONPCON0XXX0000B0XXX0000BTMODTMOD00H00H单片机复位状态表单片机复位状态表2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能+5V10uF10KVccRSTGND上电复位电路上电复位电路10uF10KVccRSTGND手动手动&上电复位上电复位1K+5V单片机电路单片机电路2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能vEA/Vpp:EA/Vpp:EAEA为内外程序存储器选择控制，为内外程序存储器选择控制，EA=1EA=1，访问片内程序存储器，访问片内程序存储器，EA=0EA=0，单片机则只访问外部程序存储器。单片机则只访问外部程序存储器。第二功能第二功能V VPPPP，用于，用于施加编程电压施加编程电压。vALE/PROG:ALE/PROG:地址锁存允许地址锁存允许/编程脉冲输入端。编程脉冲输入端。P0P0口寻址外部低口寻址外部低8 8位地址时接外部锁存器（位地址时接外部锁存器（74HC373/74HC273)74HC373/74HC273)；ALEALE端平时会输出周期正脉冲：端平时会输出周期正脉冲：f f fosc/6fosc/6；第二功能第二功能PROG:PROG:对片内对片内ROMROM编程时编程脉冲由此端加入。编程时编程脉冲由此端加入。2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能PSENPSEN：寻址外部程序存址外部程序存储器器时选通外部通外部EPROMEPROM的的读控制端（控制端（OEOE）低有）低有效。效。单片机单片机锁存器锁存器74LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECEEPROM2.2 MCS-51 2.2 MCS-51 单片机的引脚功能单片机的引脚功能vP0P0口口：双向双向8 8位三位三态I/OI/O口，地址口，地址总线（低（低8 8位）及数据位）及数据总线分分时复用复用口，可口，可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。vP1P1口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口，可口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。vP2P2口口：8 8位位准准双双向向I/OI/O口口，与与地地址址总线（高高8 8位位）复复用用，可可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。vP3P3口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口，双功能复用口，可口，双功能复用口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。注意注意:准双向口与双向三准双向口与双向三态口的差口的差别。当当3 3个个准准双双向向I/OI/O口口作作输入入口口使使用用时，要要向向该口口先先写写“1”1”，另另外外准准双双向向I/OI/O口无高阻的口无高阻的“浮空浮空”状状态。3 3、I/OI/O口引脚口引脚引脚引脚转义引脚引脚功能功能说明明P3.0P3.0RXDRXD串行数据接收端串行数据接收端P3.1P3.1TXDTXD串行数据串行数据发送端送端P3.2P3.2INT0INT0外部中断外部中断0 0请求求P3.3P3.3INT1INT1外部中断外部中断1 1请求求P3.4P3.4T0T0计数器数器0 0外部外部输入入P3.5P3.5T1T1计数器数器1 1外部外部输入入P3.6P3.6WRWR外部数据存外部数据存储器写器写P3.7P3.7RDRD外部数据存外部数据存储器器读2.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构单片机的引脚（片机的引脚（P1P1口）口）P1.0P1.7P1.0P1.7:准双向准双向I/OI/O口（口（内置了上拉内置了上拉电阻阻）。）。输出出时一切照一切照常，常，仅在作在作输入口用入口用时要先要先对其写其写“1”1”。21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线Vcc引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻2.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构单片机的引脚（片机的引脚（P1P1口）口）P1.0P1.7P1.0P1.7:准双向准双向I/OI/O口（口（内置了上拉内置了上拉电阻阻）。）。输出出时一切照一切照常，常，仅在作在作输入口用入口用时要先要先对其写其写“1”1”。Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻输输出出数据数据 =1=1 时时110截截止止=12.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构单片机的引脚（片机的引脚（P1P1口）口）P1.0P1.7P1.0P1.7:准双向准双向I/OI/O口（口（内置了上拉内置了上拉电阻阻）。）。输出出时一切照一切照常，常，仅在作在作输入口用入口用时要先要先对其写其写“1”1”。Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻输输出出数据数据 =0=0 时时001导导通通=02.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构单片机的引脚（片机的引脚（P1P1口）口）P1.0P1.7P1.0P1.7:准双向准双向I/OI/O口（口（内置了上拉内置了上拉电阻阻）。）。输出出时一切照一切照常，常，仅在作在作输入口用入口用时要先要先对其写其写“1”1”。输输入入数据时，要先对其写数据时，要先对其写“1”1”Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚=1读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻110截截止止2.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构单片机的引脚（片机的引脚（P0P0口）口）P0.0P0.7P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置内置场效效应管上拉管上拉），），寻址外部程序址外部程序存存储器器时分分时作作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输出低出低8 8位地址复用口位地址复用口；不；不接外部程序存接外部程序存储器器时可作可作为8 8位准双向位准双向I/OI/O口使用口使用。21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X34Vcc2.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构单片机的引脚（片机的引脚（P0P0口）口）P0.0P0.7P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置内置场效效应管上拉管上拉），），寻址外部程序址外部程序存存储器器时分分时作作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输出低出低8 8位地址复用口位地址复用口；不；不接外部程序存接外部程序存储器器时可作可作为8 8位准双向位准双向I/OI/O口使用口使用。21DQCK/Q读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据控制控制引脚引脚P0.X34Vcc控制控制=0=0 时时，此脚作，此脚作I/OI/O输入口输入口（事先必须对它写（事先必须对它写“1”1”）读引脚读引脚=1控制控制00100截截止止截截止止=02.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构单片机的引脚（片机的引脚（P0P0口）口）P0.0P0.7P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置内置场效效应管上拉管上拉），），寻址外部程序址外部程序存存储器器时分分时作作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输出低出低8 8位地址复用口位地址复用口；不；不接外部程序存接外部程序存储器器时可作可作为8 8位准双向位准双向I/OI/O口使用口使用。21DQCK/Q读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据控制控制引脚引脚P0.X34Vcc控制控制=1=1 时时，此脚作地址，此脚作地址/数据复用口数据复用口:（1)1)输出地址输出地址/数数据据 =0=0 时时读引脚读引脚=0控制控制0截截止止=1111=0导导通通=02.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构单片机的引脚（片机的引脚（P0P0口）口）P0.0P0.7P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置内置场效效应管上拉管上拉），），寻址外部程序址外部程序存存储器器时分分时作作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输出低出低8 8位地址复用口位地址复用口；不；不接外部程序存接外部程序存储器器时可作可作为8 8位准双向位准双向I/OI/O口使用口使用。21DQCK/Q读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据控制控制引脚引脚P0.X34Vcc控制控制=1=1 时时，此脚作地址，此脚作地址/数据复用口数据复用口:（2)2)输出地址输出地址/数数据据 =1=1 时时读引脚读引脚=0控制控制1导导通通=1100=1截截止止=12.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构单片机的引脚（片机的引脚（P0P0口）口）P0.0P0.7P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置内置场效效应管上拉管上拉），），寻址外部程序址外部程序存存储器器时分分时作作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输出低出低8 8位地址复用口位地址复用口；不；不接外部程序存接外部程序存储器器时可作可作为8 8位准双向位准双向I/OI/O口使用口使用。21DQCK/Q读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据控制控制引脚引脚P0.X34Vcc控制控制=1=1 时时，此脚作地址，此脚作地址/数据复用口数据复用口:（3)3)输入数据时，输入指令将使引脚与内部总线直通输入数据时，输入指令将使引脚与内部总线直通读引脚读引脚=1控制控制=1=1单片机的引脚（片机的引脚（P2P2口）口）P2.0P2.7:P2.0P2.7:双向双向I/O I/O（内置了上拉内置了上拉电阻阻）,寻址外部程序存址外部程序存储器器时输出高出高8 8位地址位地址；不接外部程序存；不接外部程序存储器器时可作可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制引脚引脚 P2.X3内部上拉电阻内部上拉电阻Vcc2.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构单片机的引脚（片机的引脚（P3P3口）口）P3.0P3.7:P3.0P3.7:双功能口（双功能口（内置了上拉内置了上拉电阻阻）,它它具有特定的第二具有特定的第二功能功能。在不使用它的第二功能。在不使用它的第二功能时它就是普通的它就是普通的通用准双向通用准双向I/OI/O口口。21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线第二功能输出第二功能输出引脚引脚 P3.X3内部上拉电阻内部上拉电阻Vcc第二功能输入第二功能输入42.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构5151单片机的片机的8 8个特殊引脚个特殊引脚Vcc,GND:Vcc,GND:电源端源端XTAL1,XTAL2:XTAL1,XTAL2:片内振片内振荡电路路输入、入、输出端出端RESET:RESET:复位端复位端 正脉冲有效（正脉冲有效（宽度度 8 mS8 mS）EA/Vpp:EA/Vpp:寻址外部址外部ROMROM控制端控制端。低有效。低有效 片内有片内有ROMROM时应当接高当接高电平。平。ALE/PROG:ALE/PROG:地址地址锁存允存允许控制端控制端。PSENPSEN：选通外部通外部ROMROM的的读(OE)(OE)控制端。控制端。低有效低有效 小结小结2.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构5151单片机的片机的4 4个个8 8位的位的I/OI/O口口vP0.0P0.7:8P0.0P0.7:8位数据口和输出低位数据口和输出低8 8位地址复用口位地址复用口v (复用时是双向口；不复用时也是准双向口复用时是双向口；不复用时也是准双向口)vP1.0P1.7:P1.0P1.7:通用通用I/OI/O口（准双向口）口（准双向口）vP2.0P2.7:P2.0P2.7:输出高输出高8 8位地址位地址v（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）vP3.0P3.7:P3.0P3.7:具有特定的第二功能（准双向口）具有特定的第二功能（准双向口）注意：注意：在不外扩在不外扩ROM/RAMROM/RAM时，时，P0P0P3P3均可作通用均可作通用I/OI/O口使用，而且口使用，而且都是准双向都是准双向I/OI/O口口(例如例如:AT89C51):AT89C51)！小结小结2.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构P3P3口第二功能表口第二功能表引引 脚脚第第 二二 功功 能能 P3.0P3.0RxD:RxD:串行口接收数据串行口接收数据输入端入端P3.1P3.1TxD:TxD:串行口串行口发送数据送数据输出端出端P3.2P3.2INT0:INT0:外部中断申外部中断申请输入端入端 0 0P3.3P3.3INT1:INT1:外部中断申外部中断申请输入端入端 1 1P3.4P3.4T0:T0:外部外部计数脉冲数脉冲输入端入端 0 0P3.5P3.5T1:T1:外部外部计数脉冲数脉冲输入端入端 1 1P3.6P3.6WR:WR:写外写外设控制信号控制信号输出端出端P3.7P3.7RD:RD:读外外设控制信号控制信号输出端出端 小结小结2.3 MCS-51 2.3 MCS-51 单片机单片机I/OI/O端口结构端口结构v数据存储器数据存储器RAMRAM（Random Access MemoryRandom Access Memory）v程序存储器程序存储器ROMROM（Read Only MemoryRead Only Memory）v闪速存储器闪速存储器Flash MemoryFlash MemoryvEPROMEPROM（UVUV）ErazibleErazible Programmable ROM Programmable ROMvE E2 2PROMPROMElectrical Electrical Erasable Programmable ROMErasable Programmable ROMv静态存储器静态存储器 SRAMStatic RAMSRAMStatic RAMv动态存储器动态存储器 DRAMDynamic RAMDRAMDynamic RAM）v按字节寻址：每个字节按字节寻址：每个字节(8(8个位个位)占一个地址占一个地址v按位寻址：有的存储器每一个位就有一个地址按位寻址：有的存储器每一个位就有一个地址单片机的存片机的存储器器几个有关的概念：几个有关的概念：2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机的存储器结构单片机的存储器结构 2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 1 1、89C5189C51单片机存片机存储器配置器配置片内片内RAMRAM 128 128字字节（00H7FH00H7FH）；）；片内片内RAMRAM前前3232个个单元是工作寄存器区元是工作寄存器区(00H1FH)(00H1FH)片内片内RAMRAM有有128128个可按位个可按位寻址的位，占址的位，占1616个个单元。元。位地址位地址编号号为：00H7FH00H7FH，分布在，分布在20H2FH20H2FH单元元片内片内2121个个特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFRSFR)中：中：地址号能被地址号能被8 8整除的整除的SFRSFR中的各位中的各位也可按位也可按位寻址址可可寻址片外址片外RAM 64KRAM 64K字字节 （0000HFFFFH0000HFFFFH）可可寻址片外址片外ROM 64KROM 64K字字节 （0000HFFFFH0000HFFFFH）片内片内 Flash ROM 4KFlash ROM 4K字字节 （0000H0FFFH0000H0FFFH）2 2、存存储器配置（片内器配置（片内RAMRAM）片内片内RAMRAM 128128字字节（00H7FH00H7FH）00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH5252子系列才子系列才有的有的RAMRAM区区普通普通RAMRAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区SFRSFR分布在分布在80H-80H-FFHFFH，其中，其中9292个个位可位寻址位可位寻址80H80HFFHFFH所有的所有的RAMRAM区区(包括位寻址区、包括位寻址区、工作寄存器区）都可以用于存工作寄存器区）都可以用于存放数据，故也称为放数据，故也称为数据缓存寄数据缓存寄存器存器89C51 89C51 128128字节字节2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 片内片内RAMRAM前前3232个个单元元是是工作寄存器区工作寄存器区(00H1FH)(00H1FH)00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH5252子系列才子系列才有的有的RAMRAM区区普通普通RAMRAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区2 2、存存储器配置（片内器配置（片内RAMRAM）2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAMRAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区R0R0R2R1R3R4R5R5R6R6R7R707H07H02H01H00H00H06H04H05H03H08H08H1FH工作寄存器区工作寄存器区3 3工作寄存器区工作寄存器区2 2工作寄存器区工作寄存器区1 1工工作作寄寄存存器器区区00FH10H10H17H18H18H片内片内RAMRAM前前3232个个单元元是是工作寄存器区工作寄存器区(00H1FH)(00H1FH)2 2、存存储器配置（片内器配置（片内RAMRAM）2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAMRAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区片内片内RAMRAM中有中有128128个可按位个可按位寻址的位址的位。位地址位地址:00H7FH:00H7FH；分布在分布在:20H2FH20H2FH单元元2 2、存存储器配置（片内器配置（片内RAMRAM）2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAMRAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区片内片内RAMRAM中有中有128128个可按位个可按位寻址的位址的位。位地址位地址:00H7FH:00H7FH；分布在分布在:20H2FH20H2FH单元元2 2、存存储器配置（片内器配置（片内RAMRAM）2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 27H22H21H20H26H24H25H23H28H2FH单元地址单元地址07 06 05 04 03 02 01 000F 0E 0D 0C 0B 0A 09 0817 16 15 14 13 12 11 101F 1E 1D 1C 1B 1A 19 1827 26 25 24 23 22 21 202F 2E 2D 2C 2B 2A 29 2837 36 35 34 33 32 31 303F 3E 3D 3C 3B 3A 39 3847 46 45 44 43 42 41 407F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78位地址位地址总总共共128个个可可按按位位寻寻址址的的位位可可寻址片外址片外RAM 64KRAM 64K字字节 （0000HFFFFH0000HFFFFH）；）；可可寻址片外址片外ROM 64KROM 64K字字节 （0000HFFFFH0000HFFFFH）；）；片内片内 Flash ROM 4KFlash ROM 4K字字节 （000H FFFH000H FFFH）；）；FFFFH0000H可寻址片可寻址片外外RAMRAM 64K字节字节FFFFH0000H可寻址可寻址片外片外ROMROM 64K字节字节0FFFH0000H可寻址可寻址片内片内 Flash Flash ROMROM4K 字节字节89C5189C517FH00H片内片内 RAMRAM 128字节字节FFH80H2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 堆堆栈：在片内在片内RAMRAM中，常常要指定一个中，常常要指定一个专门的区域的区域来存放某些来存放某些特特别的数据的数据,它它遵循遵循顺序存取序存取和和后后进先出先出(LIFO/FILO(LIFO/FILO）的原）的原则,这个个RAMRAM区叫堆区叫堆栈。功用：功用：1 1）子程序调用子程序调用和和中断服务中断服务时时CPUCPU自动将当前自动将当前PCPC 值压栈保存值压栈保存，返回时自动将返回时自动将PCPC值弹栈值弹栈。2 2）保护现场）保护现场/恢复现场恢复现场3 3）数据传输）数据传输2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAMRAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区 SP栈顶栈顶下一个进栈的下一个进栈的数据将存在此数据将存在此数据数据进栈进栈已经进栈的数已经进栈的数据存放在此据存放在此初始初始 SP复位后复位后 SP=07HSP=07H，数据进栈时：首先，数据进栈时：首先SP+1SP+1指向指向08H08H单元，第一个放进堆栈的单元，第一个放进堆栈的数据将放进数据将放进08H08H单元，然后单元，然后SPSP再自动增再自动增 1 1，仍指着栈顶，仍指着栈顶堆栈区由特殊功能寄存器堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针堆栈指针SPSP管理管理 。堆栈区可以安排在。堆栈区可以安排在 RAMRAM区区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAMRAM区，区，通常放通常放在在RAMRAM区的靠后的位置区的靠后的位置。2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAMRAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区 SP栈顶栈顶初始初始 SP从堆栈取出数据时从堆栈取出数据时：取出的数据是最近：取出的数据是最近放进去的一个数据，也就是当前栈顶的放进去的一个数据，也就是当前栈顶的数据。然后数据。然后SP再自动减再自动减1，仍指着栈，仍指着栈顶顶堆栈区由特殊功能寄存器堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针堆栈指针SPSP管理管理 。堆栈区可以安排在。堆栈区可以安排在 RAMRAM区区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAMRAM区，区，通常放通常放在在RAMRAM区的靠后的位置区的靠后的位置。2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 数据数据出栈出栈当前要出栈的数据当前要出栈的数据SP-1指向下一个指向下一个将要出栈的数据将要出栈的数据v程序计数器程序计数器PCPC（Program CounterProgram Counter）PC PC 不是一个特殊功能寄存器不是一个特殊功能寄存器SFRSFR，但其作用又十分重要和特殊但其作用又十分重要和特殊!特点：特点：它是它是1616位位的按机器周期的按机器周期自动增自动增1 1计数器计数器；总总指向下一条指令所在首地址指向下一条指令所在首地址(当前当前PCPC值值)；一切分支一切分支/跳转跳转/调用调用/中断中断/复位复位 等操作的本质就是等操作的本质就是:改变改变 PC PC 值值2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 3 3、89C5189C51特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)(SFR)v特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR（专用寄存器）专用寄存器）专用于控制、选择、管理、存放单片机内部各部分的工作方式、条专用于控制、选择、管理、存放单片机内部各部分的工作方式、条件、状态、结果的件、状态、结果的寄存器寄存器。不同的不同的SFRSFR管理不同的硬件模块，负责不同的功能管理不同的硬件模块，负责不同的功能各司其职。各司其职。换言之：要让单片机实现预订的功能，必须有相应的硬件和软件，而换言之：要让单片机实现预订的功能，必须有相应的硬件和软件，而软软件中最重要的一项工作就是对件中最重要的一项工作就是对SFRSFR写命令写命令（要求）。（要求）。2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 已知的已知的P0P0、P1P1、P2P2、P3P3等四个等四个8 8位位I/OI/O口分口分别由名由名为P0P0、P1P1、P2P2、P3P3四个四个SFRSFR代表。代表。堆堆栈指指针寄存器寄存器 SPSP（Stack Pointer):Stack Pointer):总是指向是指向栈顶,压栈时先先 (SP)+1(SP)+1 然后数据然后数据进栈；弹栈时数据先出数据先出栈 然后然后(SP)-1(SP)-1。累加器累加器 ACC:ACC:一个被众多指令用得最一个被众多指令用得最频繁的特殊功能寄存器繁的特殊功能寄存器(如：如：运算、数据运算、数据传输)副累加器副累加器 B:B:一个一个经常与常与 ACC ACC 配合在一起使用的特殊功能寄存配合在一起使用的特殊功能寄存器器(如：乘法、除法如：乘法、除法)，此外，它也，此外，它也经常当作普通寄存器使用。常当作普通寄存器使用。v特殊功能寄存器特殊功能寄存器(P0P3,SP,A,B)P0P3,SP,A,B)：89C5189C51有有2121个个SFR(89C52SFR(89C52有有2626个个)2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 CYCY(PSW.7PSW.7)进位进位/借位标志位。若借位标志位。若ACCACC在运算过程中发生了进位或在运算过程中发生了进位或借位，则借位，则CY=1CY=1；否则；否则=0=0。它也是布尔处理器的位累加器，可用于。它也是布尔处理器的位累加器，可用于布尔操作。布尔操作。ACAC(PSW.6PSW.6)半进位半进位/借位标志位。若借位标志位。若ACCACC在运算过程中，在运算过程中，D3D3位向位向D4D4位发生了进位或借位，则位发生了进位或借位，则CY=1,CY=1,否则否则=0=0。机器在执行。机器在执行“DA A”DA A”指指令时自动要判断这一位，我们可以暂时不关心它。令时自动要判断这一位，我们可以暂时不关心它。F0F0(PSW.5PSW.5)可由用户定义的标志位。可由用户定义的标志位。CYCYACACF0F0RS0RS0OVOVPRS1RS1PSW.7PSW.0PSW.6 PSW.5v特殊功能寄存器特殊功能寄存器(PSW)(PSW)2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 RS1(PSW.4)RS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)RS0(PSW.3)工作寄存器组选择位。工作寄存器组选择位。RS1 RS1，RS0=RS0=0 00 0 则选择了则选择了工作寄存器组工作寄存器组 0 0 区区R0R0R7R7分别分别代表代表08H 08H 0FH0FH单元。单元。RS1 RS1，RS0=RS0=0 10 1 则选择了则选择了工作寄存器组工作寄存器组 1 1 区区R0R0R7R7分别分别代表代表08H 08H 0FH0FH单元。单元。RS1 RS1，RS0=RS0=1 01 0 则选择了则选择了工作寄存器组工作寄存器组 2 2 区区R0R0R7R7分别分别代表代表10H 10H 17H17H单元。单元。RS1 RS1，RS0=RS0=1 11 1 则选择了则选择了工作寄存器组工作寄存器组 3 3 区区R0R0R7R7分别分别代表代表18H 18H 1FH1FH单元。单元。CYCYACACF0F0RS0RS0OVOVPRS1RS1PSW.4PSW.0PSW.32.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 CYCYACACF0F0RS0RS0OVOVPRS1RS1PSW.0PSW.2 OV(PSW.2)OV(PSW.2)溢出标志位。溢出标志位。OV=1OV=1时特指累加器在进行带符号数时特指累加器在进行带符号数(-128+127)(-128+127)运算时出运算时出错（超出范围）；错（超出范围）；OV=0OV=0时未出错。时未出错。PSW.1 PSW.1 未定义。未定义。P(PSW.0)P(PSW.0)奇偶标志位。奇偶标志位。P=1P=1表示累加器中表示累加器中“1”1”的个数为奇数。的个数为奇数。P=0P=0表示累加器中表示累加器中“1”1”的个数为偶数。的个数为偶数。CPUCPU随时监视着随时监视着ACCACC中的中的“1”1”的个数的个数,并反映在并反映在PSWPSW中。中。2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 vv特殊功能寄存器特殊功能寄存器(数据指针数据指针DPTRDPTR ):):1616位特殊功能寄存器，高位特殊功能寄存器，高位字节寄存器用位字节寄存器用DPHDPH表示，低位字节寄存器用表示，低位字节寄存器用DPLDPL表示。表示。v串行数据缓冲器串行数据缓冲器SBUF:SBUF:存放欲发送或已接收的数据，一个字存放欲发送或已接收的数据，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。器，另一个是接收缓冲器。v定时器定时器/计数器计数器:两个两个1616位定时器位定时器/计数器计数器T1T1和和T0T0，各由两个独，各由两个独立的立的8 8位寄存器组成：位寄存器组成：TH1TH1、TL1TL1、TH0TH0、TL0TL0，只能字节寻址，只能字节寻址，但不能把但不能把T1T1或或T0T0当作一个当作一个1616位寄存器来寻址访问。位寄存器来寻址访问。单片机单片机SFRSFR名称及其地址名称及其地址2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 单片机单片机SFRSFR名称及其地址名称及其地址2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 个人观点供参考，欢迎讨论！
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