片机原理及应用教程（C语言版）周国运 第2章 MCS 51单片机的结构与原理

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1、单片机原理及应用教程（C语言版）第2章MCS-51单片机结构与原理主编：周国运中国水利水电出版社第2章MCS-51单片机结构与原理目录2.1MCS-51单片机的内部结构及CPU2.2MCS-51单片机的引脚与总线结构2.3MCS-51单片机的存储器结构2.4MCS-51单片机的时钟及CPU时序2.5MCS-51单片机的复位2.6MCS-51单片机的低功耗工作方式2.7MCS-51单片机的输入/输出端口（作者开发有试题库，为教师免费提供试题，可Email联系）第2章MCS-51单片机结构与原理本章讨论MCS-51单片机的结构和工作原理，内容主要有MCS-51单片机结构、引脚信号、

2、存储器配置、时钟与CPU时序、复位，以及低功耗工作方式、输入/输出端口等。本章是单片机的基本内容，为学习后面各个章节的基础，也是从事单片机应用开发的基础。2.1MCS-51单片机内部结构及CPU主要内容2.1.1MCS-51单片机的功能结构及特点2.1.2MCS-51单片机的原理结构2.1.3MCS-51单片机的CPU2.1.1MCS-51单片机的功能结构及特点MCS-51单片机的内部功能结构如下页图所示，图中是以增强型单片机的结构为对象。从图中可以看到，MCS-51单片机在一块芯片中集成了微型计算机所具有的所有部件，从功能的角度来看，主要包括9个部分。图2.1MCS-51(

3、增强型)单片机功能结构图时钟信号源外部事件信号BUS时钟电路8KBFlashROM256BRAM128BSFR16位×3个定时/计数器64KB总线扩展控制器可编程并行口可编程全双工串行口CPU中断控制器外中断8位×4个并行口串行通信总线控制BUS2.1.1MCS-51单片机的功能结构及特点2.1.1MCS-51单片机的功能结构及特点MCS-51单片机内部主要包括9个部分：一个8位的微处理器CPU8KB的片内程序存储器FlashROM256B的片内数据存储器RAM、128B特殊功能寄存器（SFR）3个16位的定时器/计数器有一个管理6个中断源的中断控制器4个8位并行I/O端一个全

4、双工的串行接口（UART）片内振荡电路和时钟发生器可扩展64KB程序、64KB数据存储器的三总线控制电路2.1.2MCS-51单片机的内部原理结构MCS-51单片机的内部原理结构如图2-2所示。与图2-1比较，主要的区别是画出了CPU的内部结构，图中的中间部分除了“定时器、串行口”大方框之外都属于CPU部件。下面先介绍CPU部分，对于其它部件，将在本章和后面的章节讲解。图2-2MCS-51(增强型)单片机原理结构图XTAL2XTAL1P3.0~P3.7P1.0~P1.7RAM地址端口0驱动器端口2驱动器8KBFlashROM端口0锁存器端口2锁存器端口1驱动器端口3驱动器端口1

5、锁存器端口3锁存器暂存器1SPPSWB寄存器暂存器2ACC256BRAM128BSFR缓冲器PC加1PC程序地址寄存器DPTR定时器、串行口中断部件及特殊功能寄存器地址总线∕数据总线P2.0~P2.7VccGND指令寄存器指令译码器指令控制器P0.0~P0.7PSENALEEARSTALU属控制器属控制器属运算器2.1.3MCS-51单片机的CPUMCS-51单片机内部有一个功能强大的8位CPU，它包含两个基本部分，运算器和控制器。一、运算器运算器包括：算术和逻辑运算部件ALU（ArithmeticLogicUnit）以及累加器ACC、寄存器B、暂存器1、暂存器2、程序状态字寄

6、存器PSW、布尔处理器等。2.1.3MCS-51单片机的CPU1、算术逻辑运算部件ALUALU可以对4位（半字节）、8位（一字节）和16位（双字节）数据进行操作。这些操作可以是：算术运算：加、减、乘、除、加1、减1、BCD码数的十进制调整及比较等；逻辑运算：与、或、异或、求补及循环移位等。2.1.3MCS-51单片机的CPU2、累加器ACCACC在CPU结构中占有特殊的位置，所以ACC在指令中使用的非常多。ACC既做源操作数又做目的操作数，如在加、减、乘、除算术运算指令中，在与、或、异或、循环移位逻辑运算指令等。ACC也作为通用寄存器使用，并且可以按位操作，所以ACC是一个用处

7、最多、最忙碌的寄存器。在指令中用助记符A来表示。2.1.3MCS-51单片机的CPU3、B寄存器B作专门应用：在乘、除运算时，用来存放一个操作数，并且存放运算后的部分结果。B作一般应用：在非乘、除运算中，B可以作为通用寄存器使用。B可以按位操作2.1.3MCS-51单片机的CPU4、程序状态字PSW功能：用于设定CPU的状态和指示指令执行后的状态。PSW相当于其它微处理器中的标志寄存器。格式如下：PSW(D0H)D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OVF1P图2-3程序状