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1、第2章MCS-51单片机的结构与原理第2章主要内容2.1MCS-51单片机的结构2.2MCS－51单片机引脚及功能2.38051单片机存储器2.4CPU时序2.5复位及复位电路2.6输入/输出端口结构退出2.1MCS-51单片机的结构2.1.1MCS-51单片机主要组成一个8位的微处理器（CPU）片内数据存储器RAM（128B/256B）片内程序存储器ROM/EPROM(4KB/8KB)四个8位并行I/O接口P0~P3,每个口即可做输入也可做输出2个定时器/计数器五个中断源的中断控制系统一个全双工U
2、ART(通用异步接收发送器)的串行I/O口片内振荡器和时钟产生电路,但石英晶体和微调电容需要外接.MCS-51系列单片机性能表型号带“C”表示所用的是CMOS工艺，具有低功耗的特点。如8051功耗为630mW，80C51功耗只有120mW，用于便携式产品中。MCS-51单片机典型芯片的性能比较MCS-51系列单片机有多种产品，典型的为8051/8751/8031，它们的外部引脚和指令系统完全兼容，只是内部程序存储器的形式不同。8051:片内4KBROM,程序在制作芯片时已烧好，适于低成本的大批量生产
3、。8751:片内4KBEPROM,价格较贵，适于开发样机。8031:片内无ROM，需扩展外部程序存储器。2.1.2MCS-51单片机内部结构中央处理单元(CPU)CPU包括运算器和控制器二大部分：1、运算器运算器包括算术／逻辑部件(ALU)、累加器A、暂存寄存器、寄存器B、程序状态寄存器（PSW），十进制调整电路等。运算器主要用于实现算术/逻辑运算及位操作运算。下面介绍运算器的各组成部分。a、算术／逻辑部件ALUb、累加器Ac、寄存器Bd、程序状态字寄存器PSW2、控制器控制器包括程序计数器PC、指
4、令寄存器IR、指令译码器ID、振荡器及定时电路等。a、程序计数器PCb、指令寄存器IR及指令译码器IDc、振荡器及定时电路存储器程序存储器（ROM）8051及8751的片内程序存储器容量为4KB，地址从0000H开始，存放程序和表格常数。数据存储器（RAM）8051/8751/8031片内数据寄存器为128B,地址为00H~7FH,用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。8051内部还有SP、DPTR、PCON…IE,IP等特殊寄存器,地址为80H~FFH。I/O接口8051由四个8位并行接
5、口,即P0~P3，它们都是双向端口,每个端口有8条I/O线,均可输入/输出。P0~P3四个锁存器同RAM统一编址,可以把I/O口当作一般特殊寄存器来寻址。2.2MCS-51单片机引脚及其功能MCS-51单片机的引脚及逻辑符号图MCS-51单片机芯片外形图AT89C51ATMELFLASH型87C51EPROM型MCS-51单片机有两种封装形式：a.40脚的双列直插DIP封装；b.44脚的PLCC。（DIP封装）电源引脚Vcc和Vss时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL2:接外部晶体和微调电容的
6、一端,在8051片内它是振荡电路反相放大的输出端,振荡电路的频率就是晶体固有频率.若需采用外部时钟电路时该引脚输入外部时钟脉冲。要检查振荡电路是否正常,可以示波器查看XTAL2是否有脉冲输出。XTAL1:接外部晶体和微调电容的另一端,在片内是振荡电路反相放大器输入端,在采用外部时钟输入时,该引脚必须接地。引脚功能3.控制信号引脚RST,ALE，PSEN,EARST/VPD:RST复位信号输入端,高电平有效.当此输入端保持两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时,就可以完成复位操作。RST引脚的第
7、二功能是VPD即备用电源的输入端。当主电源Vcc发生故障，降低到低电平规定值时，将＋5V电源自动接到RST端，为RAM提供备用电源，以保证存储在RAM中的信息不丢失。ALE/PROG(AddressLatchEnable/Programming):地址锁存允许当8051上电正常工作后,ALE引脚不断向外输出正脉冲信号,此频率为振荡周期fosc的1/6。（该信号可用于判断8051是否正在正常工作？）CPU访问外部存储器时,ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号,平时不访问片外存储器时,ALE端以振
8、荡频率的1/6固定输出。第二功能PROG:对片内4KbEPROM的8751编程写入时的编程脉冲输入端。(ProgramStoreEnable):程序存储器允许输出信号端在访问外部程序存储器时,此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号,此引脚接EPROM的OE端,有效,即允许读EPROM/ROM中的指令码。PSENPSEN/Vpp(ENABLEADDRESS/VOLTAGEPULSEOFPROGRAMMING):外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电源输入端。接高
