mcs-51单片机的硬件结构及工作原理

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1、第二章MCS-51单片机的硬件结构及工作原理2.1单片机的内部结构7/18/20211部分单片机实物7/18/20212单片机内部结构框图7/18/20213单片机的基本组成(1)运算器用于实现算术和逻辑运算，包括：ALU（算术和逻辑单元）ACC（累加器）PSW（程序状态字）寄存器B暂存器1暂存器27/18/20214单片机的基本组成(2)控制器用于控制单片机程序运行和协调各部件正常工作的“指挥中心”，包括:PC（程序计数器）PC+1计数器指令寄存器指令译码器时序及控制电路7/18/20215单片机

2、的基本组成(3)内部数据存储器内部128字节的RAM(针对MCS-51单片机)；内部256字节的RAM(针对MCS-52单片机)；(4)内部程序存储器早期版本的MCS-51无内部程序存储器；扩展型MCS-51片内包含容量不等(1K~64K)的程序存储器；内部程序存储器种类包括ROM、EPROM、Flash等。7/18/20216单片机的基本组成(5)并行I/O端口MCS-51单片机有四个8位并行I/O端口P0~P3；这些端口既可按字节操作也可按位操作；P0口可复用为数据总线和低8位地址总线；P2口可

3、作为地址总线的高8位；P3口为多功能口，可作为串行口、中断输入及计数器的外部输入/输出。7/18/20217单片机的基本组成(6)定时器/计数器51单片机内部有2个16位定时器/计数器T0和T1；52单片机内部增加了一个16为定时器/计数器T2；(7)串行通信接口51单片机内部有1个全双工的UART(通用串行收发器)，可设置为多种工作模式；7/18/20218单片机的基本组成(8)中断控制系统51单片机内部有5个中断源；这些中断源可分为2个中断优先级；(9)时钟电路51单片机内部振荡电路配合外部晶振

4、或外部输入的时钟信号，可产生时钟脉冲序列，控制CPU内部逻辑电路运行。7/18/20219单片机的基本组成除了8位CPU外，MCS-51内部还具备一个很强的位处理器，它实际上是一个完整的1位字长的计算机；该位处理器包含完整的1位CPU，位RAM、位寻址寄存器、I/O端口控制和指令集；从严格的意义上说，51是由8位CPU和1位CPU构成的双CPU单片机。7/18/202110第二章MCS-51单片机的硬件结构及工作原理2.2单片机的封装及引脚功能说明7/18/2021112.2.1单片机的封装单片机主

5、要有DIP、PLCC和TQFP三种封装形式各种封装的具体尺寸、引脚间距等详细信息请参阅芯片的数据手册(Datasheet)。7/18/2021122.2.2单片机的引脚功能说明所有引脚号均以DIP40封装为例。低有效信号由前缀“n”或“#”表示1.电源引脚VCC(40脚)和GND(20脚)VCC：供电，目前有多种供电电压以及一些宽电压范围的单片机。最常用的供电电压为+5VGND：地特别注意：单片机的供电和电源去耦情况对系统能否正常工作至关重要!7/18/2021132.2.2单片机的引脚功能说明2.

6、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2XTAL1(第19脚)：单片机内部晶体振荡电路的反相器的输入端；XTAL2(第18脚)：单片机内部晶体振荡电路的反相器的输出端；7/18/2021142.2.2单片机的引脚功能说明3.控制信号引脚(1)RST/VPD第9脚，输入信号。RST为复位信号输入端。单片机正常工作时RST引脚应保持低电平。在RST引脚上输入两个机器周期(24个时钟周期)以上的高电平时，单片机将进入并保持复位状态，直到RST信号重回低电平。VPD为内部RAM的备用电源输入端。如果主电源VCC发

7、生断电或电压降到一定值时，可通过VPD为单片机内部RAM提供电源，以保证片内RAM中的信息不丢失。7/18/2021152.2.2单片机的引脚功能说明3.控制信号引脚(2)ALE/nPROG第30脚，输出信号；ALE为地址锁存允许信号。在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0端口输出的低8位地址信号。在不访问外部存储器时，ALE也以时钟振荡频率的1/6的固定速率输出，可作为时钟输出；nPROG是对8751内部EPROM编程时的编程脉冲输入端。7/18/2021162.2.2单片机的引脚功能说明3.控制

8、信号引脚(3)nPSEN第29脚，输出信号。外部程序存储器(ROM)的读选通信号。当访问外部ROM时，nPSEN产生负脉冲作为外部ROM的选通信号；在访问外部RAM或片内ROM时，不会产生有效的nPSEN信号。nPSEN可驱动8个LSTTL负载。7/18/2021172.2.2单片机的引脚功能说明3.控制信号引脚(3)nEA/VPP第31脚，输入信号。访问外部程序存储器的控制信号。nEA接地，单片机从外部程序存储器取指令。nEA接高，单片机首先访问内部程序存储器，当访