MCS-51系列单片机的硬件结构

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1、第二章MCS-51系列单片机的硬件结构第一节51系列单片机总体结构如图：1第二节MCS-51内部结构功能一、运算器：功能：对数据进行加、减、乘、除等算术运算以及与、或、异或、非等逻辑运算。它包括：1.算术逻辑单元ALU：进行算术逻辑运算的单元。它只有运算功能，不能寄存数据。2.累加器ACC：用于存放参与运算的其中一个数据或存放ALU的运算结果。简称A。3.暂存器TMP1、TMP2：用于在ALU进行运算时，把ALU的输入数据与内部总线隔开，以免发生输入输出信号同时出现在总线上互相干扰。24.寄存器B：主要用于乘除运算指令中存放一个乘除或除数，也可作为一般寄存器使用。5

2、.程序状态字标志寄存器PSW：用于寄存当前指令运行后的状态，为下条指令的运行提供条件。其各位的定义如下：CYACF0RS1RS0OVPPSW中各位的定义见P9页，在后续课程中祥述。3二、控制器：1.定时控制逻辑：（1）时钟XTAL1、XTAL2：时钟电路产生计算机工作的统一节拍，计算机的每一步动作都由这个节拍控制。时钟电路的构成见书上P11页所示。（2）复位信号RESET：当RESET引脚保持两个机器周期以上高电平时，单片机内部复位，此时各部份电路均为一个固定的初始状态。复位电路的构成见P29页。复位后各寄存器的初始状态见书上表2-3。（3）地址锁存信号ALE：（4

3、）外部存储器选通信号PSEN：(5)内外存储器选择线EA：（6）电源+5VVCC、接地端VSS42.指令寄存器译码器：用于对指令代码译码产生控制该条指令运行的信号。3.程序计数器PC及PC增量器：用于控制指令执行的顺序。单片机复位时PC的内容为0000H，即程序从0地址开始执行，每取出一个字节指令代码，PC内容自动加1，强迫改变PC的内容则程序转向新地址运行。4.地址指针DPTR：CPU对外部数据存储器和外部设备操作时由DPTR指出操作地址。5.堆栈指针SP：在单片机片内存储器中划出一个区域用于堆放一些需暂存的信息，该区域（即称堆栈）的起始地址由SP的内容指出。6.

4、其它：图中的地址寄存器、缓冲器等均属于控制器。5三、存储器：1.程序存储器：：(1)片内程序存储器：MCS-51系列单片机主要代表品种有三个，它们之间的主要区别就在于片内程序存储器不同：8051片内有4K字节ROM，地址范围是0000H~0FFFH。8751片内有4K字节EPROM，地址范围同上。8031的片内无程序存储器。（2）片外程序存储器：程序存储器的总空间地址是64K字节，地址范围是0000H~FFFFH。8051和8751片内己有4K字节，则片外还可扩充60K字节。而8031由于片内无程序存储器则64K全部片外扩充。6当使用8051、8751时，片内片外存

5、储器选择引脚EA接高电平，即EA=1，此时地址＜4K选中片内程序存储器：地址＞4K选中片外存储器。当使用8031时，片内无程序存储器，EA一定接低电平，即接地，全部使用片外程序存储器。2.片内数据存储器(RAM)51系列单片机片内RAM有128字节，地址范围是00H~7FH，见P8页表。对其各区域的特点作如下说明：(1)00H~1FH共32字节，称工作寄存器区。该区又分为0、1、2、3共四个区，每个区都有R0~R7八个工作寄存器，这是指令中出现最频繁的区域。(2)20H~2FH字节地址，共16字节。该区域在可字节寻址的同时可位寻址，即可一个字节存取，也可一位二进制数

6、存取。位地址区共128位，位地址为00H~7FH，见表中该区域，区分字节地址和位地址。7(3)30H~7FH字节地址，共80字节，只能字节寻址。3.片内特殊功能寄存器(SFR)8031单片机片内SFR共有21个，它们离散地分布在字节地址为80H~FFH之间，见P17页表。每个SFR都有其特殊的用途，将在后续章节中陆续讲到。注意：★80H~FFH之间地址范围有128字节，而SFR只有21个，其中许多空地址无定义，不可操作。★SFR中可位寻址的是字节地址可被8除尽的，即地址末位为0或8的那些SFR。★对SFR操作时指令中出现的常不是它们的地址而是它们的名字，例如MOVA

7、,#01H，其中的A就是SFR的名字，其地址是E0H。4.片外数据存储器(片外RAM)：8031片外数据存储器可扩充64K字节，地址范围是0000H~FFFFH。见存储器总体结构映象图：851系列单片机存储器结构的特点：★有4种物理存储空间：片内片外程序存储器；片内片外数据存储器。★分三片寻址：片内片外程序存储器统一编址；片内RAM单独编址：片外RAM另外单独编址。★程序存储器和数据存储器严格分开。★特殊功能寄存器SFR被当作片内RAM统一编址。9四、定时器计数器：8031有两个16位的定时器计数器。五、串行口8031有一个全双工的串行口。六、中断系统8031有