MCS51系列单片机芯片结构

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1、第二章MCS—51系列单片机芯片结构2.1MCS—51系列单片机的结构原理2.1.1MCS-51单片机逻辑结构MCS-51单片机的系统结构框图如图2.1所示。图2.1MCS-51单片机的系统结构框图由图2.1可以看出，单片机内部主要包含下列几个部件：u一个8位CPU；u一个时钟电路；u4Kbyte程序存储器；u128byte数据存储器；u两个16位定时/计数器；u64Kbyte扩展总线控制电路；u四个8-bit并行I/O端口；u一个可编程串行接口；五个中断源，其中包括两个优先级嵌套中断2.1.2MCS－51单片机内部结构MCS

2、－51单片机芯片内部结构框图如图2.2所示。图2.2MCS－51单片机芯片内部结构框图1.CPUCPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器两部分电路组成。（1）运算器电路运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。（2）控制器电路控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工

3、作，协调单片机各部分正常工作。2.定时器/计数器MCS－51单片机片内有两个16位的定时/计数器，即定时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。3.存储器MCS－51系列单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器，其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的，物理结构也不相同。4.并行I/O口MCS－51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态双向口，能带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双向口，负载能力为4个T

4、TL门电路。5.串行I/O口MCS－51单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。6.中断控制系统8051共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。7.时钟电路MCS－51芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的频率范围为1.2MHz～12MHz，典型取值为6MHz。8.总线以上所有组成部分都是通过总线连接起来，从而构成一个完整的单片机。系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单片机的连

5、线和引脚，提高了集成度和可靠性。2.1.3引脚信号图2.3为MCS－51系列单片机引脚图及逻辑符号，它们为标准的40脚DIP封装。图2.3MCS－51系列单片机引脚图及逻辑符号电源引脚Vcc和VssVcc：电源端，接＋5V。Vss：接地端。时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须接地。XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。地址锁存允许ALE

6、系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。外部程序存储器读选通信号是读外部程序存储器的选通信号，低电平有效。程序存储器地址允许输入端/VPP当为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令。当为低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令。复位信号RST该信号高电平有效，在输入端保持两个机器周期的高电平后，就可以完成复位操作。1.输入/输出口引脚P0、P1、P2和P3P0口（P0.0～P0.7）：该端口为漏极开路的8位准

7、双向口，负载能力位8高LSTTL负载，它为8位地址线和8位数据线的复用端口。P1口（P1.0～P1.7）：它是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P1口的驱动能力为4个LSTTL负载。P2口（P2.0～P2.7）：它为一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P2口的驱动能力也为4个LSTTL负载。在访问外部程序存储器时，它作存储器的高8位地址线。P3口（P3.0～P3.7）：P3口同样是内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P3口除了作为一般的I/O口使用之外，其还具有特殊功能。2.2MCS—51单片机的存储器MCS－51的

8、存储器结构如图2.4所示。在本节中我们将对单片机的内部数据存储器、内部程序存储器和外部存储器分别作一介绍。图2.4MCS－51的存储器结构如2.2.1内部数据存储器1.内部数据存储器低128单元在低128字节存储单元中，前32个单元（00H～1FH）作为工作寄存器使用，这32