系列单片机的结构及原理

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1、第2章MCS--51系列单片机的结构及原理●教学目标：介绍MCS—51系列单片机的内部结构与外部引脚功能介绍MCS—51系列单片机输入输出端口的结构与功能介绍MCS—51系列单片机的存储器组织介绍MCS—51系列单片机的ＣＰＵ时序●学习要求：掌握MCS—51系列单片机的内部结构与外部引脚功能掌握MCS—51系列单片机存储器的构成与编址方法掌握输入输出端口的功能，了解输入输出端口的结构掌握振荡电路与复位电路的构成，了解单片机的CPU时序2.1MCS--51系列单片机的结构与引脚功能MCS--51系列单片机是美国Intel公司在1980年推出的8位单片微型计算机，包含

2、51和52两个子系列。51子系列的典型产品有8031，8051和8751三种机型52子系列包括8032，8052二种主要机型MCS--51系列单片机的结构框图见图2-1。MCS--51系列单片机的结构框图见图2-1。51子系列的配置如下：（1）8位CPU；（2）振荡频率1.2～12MHZ；（3）128个字节的片内数据存储器（片内RAM）；（4）21个专用寄存器；（5）4KB的片内程序存储器（8031无）；（6）8位并行I/O口P0，P1，P2，P3；（7）一个全双工串行I/O口；（8）2个16位定时器/计数器；（9）5个中断源，分为2个优先级；2图2-1MCS---51系列单

3、片机的结构框图图2-1MCS—51系列单片机的引脚功能主电源引脚Vss、Vcc外接晶振引脚XTAL1、XTAL2输入/输出引脚P0、P1、P2、P3P0.0～P0.7：P0口的8个引脚，P0口是8位漏极开路型双向I/0端口，在接有片外存储器或I/0扩展接口时，P0.0～P0.7分时复用，作低8位地址总线与双向8位数据总线P1.0～P1.7：P1口的8个引脚，P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，对于52子系列，P1.0还可用于定时器/计数器2的计数脉冲输入端Ｔ2，Ｐ1.1还可作定时器/计数器2的外部控制端T2EX。P2.0～P2.7：P2口的8个引脚，P2口也是一个带

4、内部上拉电阻的双向I/O口，在访问片外存储器或扩展I/O接口时，还用于提供高8位地址。P3.0～P3.7：P3口的8个引脚，P3口也是一个带上拉电阻的I/O口，除可以作双向的输入输出口外，还具有第2功能，见表2.1表２－１P3口第二功能表引脚第二功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXD(串行口输入)TXD(串行口输出)INT0（外部中断0输入）INT1（外部中断1输入）T0（定时器0的外部输入）T1（定时器1的外部输入）WR（片外数据存储器写控制信号）RD（片外数据存储器读控制信号）（控制线（4条）：ALE/PROG：双功能引脚。由于P0口的

5、8个引脚是低8位地址总线与数据总线分时复用，因此必须将P0口输出的低8位地址进行锁存。在访问片外存储器时，每机器周期该信号出现2次。其下降沿用于控制锁存P0口输出的低8位地址。即使不访问片外存储器，该引脚上仍出现上述频率的周期性信号，因此也可作为对外输出的时钟脉冲，频率为振荡器频率的1/6，必须注意的是：在访问片内外存储器时，ALE脉冲会跳空1个。对片内含有EPROM的机型，此引脚在编程时可作为编程脉冲PROG的输入端。PSEN：片外程序存储器读选通信号输出端，在CPU从片外程序存储器取指期间，此信号每个机器周期两次有效，以通过P0口读入指令，在访问片外数据存储器时，该信号不

6、出现。EA/Vpp：双功能引脚，为片外程序存储器选用端。当该引脚信号有效时，选择片外程序存储器，即EA/Vpp=1时，访问片内程序存储器。对片内含有EPROM的机型，此引脚在编程期间用于施加+21v的编程电压。RST/VPO：双功能引脚，在单片机工作期间，当此引脚上出现连接2个机器周期的高电平时可实现复位操作，详见2.4节。在Vcc掉电期间，若该引脚接备用电源（+5v），可向片内RAM供电，以保存片内RAM中的信息。运算器由算逻运算单元ALU、累加器A、B寄存器、暂存器1、暂存器2、及程序状态字PSW构成。程序状态字PSW是1个8位的专用寄存器，用于存放程序运行中的各种状态信

7、息，可进行位寻址，PSW的各位定义见图2—3。D7D6D5D4D3D2D1D0图2-1的虚框部分为微处理器,又分为控制器、运算器。控制器由指令寄存器、指令译码器、定时控制部分组成，可根据不同的指令产生相应的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的功能。图2—3程序状态字各位的含义CACF0RS1RS0OVF1P2.2MCS—51系列单片机的微处理器与CPU时序（1）进位标志C（PSW.7）；很多算术逻辑运算指令执行后都会影响进位标志C。例如加减运算，若运算结果有进位或借位，则C=1，若无，则C=0。