MCS51单片机入门课件.ppt

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1、单片机原理及应用技术第2章MCS-51单片机入门【引子】Intel公司于1980年推出的MCS-51系列单片机，以其典型的结构、众多的逻辑位操作功能及丰富的指令系统，为后续单片机的发展奠定了基础，堪称为一代“名机”。本章将学习MCS-51系列单片机内部结构和相关资源的使用方法。【本章内容提要】熟悉MCS-51单片机的基本结构熟悉MCS-51单片机的存储结构熟悉MCS-51单片机的引脚及功能熟悉MCS-51单片机的并行I/O口及其控制方法掌握MCS-51单片机的时序掌握MCS-51单片机的复位电路2.1MCS-51单片机的基本结构2.1

2、.1MCS-51单片机特点MCS-51系列单片机的常见的机型及其功能特性如表2-1所示。表2-1MCS-51系列单片机功能特性2.1.2MCS-51单片机的外部引脚及功能MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40引脚DIP封装形式（双列直插式封装），引脚如图2-1所示。图2-18051引脚图2.1.38051单片机的内部结构在八十年代和九十年代初基本上采用8031系列的单片机，由于8031单片机没有片内程序存储器，必须要外接程序存储器才可以工作，增加了硬件设计的成本和难度。这里我们选用8051芯片进行讲解，其内部

3、基本结构如图2-2所示。图2-28051单片机内部结构框图2.1.4MCS-51单片机的CPU构成从功能上看，单片机内的CPU由运算器和控制器两部分组成1．控制器控制器主要包括16位程序计数器PC（ProgramCounter）、数据指针DPTR（DataPointer）、堆栈指针SP（StackPointer）、指令寄存器IR（InstructionRegister）、指令译码器、控制逻辑电路等。2．运算器运算器主要包括算术逻辑单元ALU（ArithmeticalLogicUnit）、累加器A（Accumulator）、通用寄存器B

4、（GeneralPurposeRegister）、程序状态字PSW（ProgramStatusWord）暂存器、十进制调整电路、布尔处理器等。2.2MCS-51单片机的存储器MCS-51系列单片机在物理结构上有4个存储空间，即片内、片外程序存储器和片内、片外数据存储器。2.2.1程序存储器程序存储器由片内程序存储器和片外程序存储器两部分构成，用来存放程序及常数。2.2.2数据存储器数据存储器由片内数据存储器和片外数据存储器两部分构成，用来存放运算的中间结果。2.3MCS-51单片机的并行I/O口及其控制方法I/O端口是单片机实现信息交

5、换和对外控制的重要通道。2.3.1I/O端口的结构分析（一）P0端口的结构及工作原理图2-7所示为P0端口8位中的一位。（二）P1端口的结构及工作原理图2-8所示为P1端口8位中的一位。（三）P2端口的结构及工作原理图2-9所示为P2端口8位中的一位。（四）P3端口的结构及工作原理P3口是一个多功能口，它除了可以作为I/O口外，还具有第二功能，图2-10所示为P3端口的一位。图2-7P0口的位内部结构示意图图2-8P1口的位内部结构示意图图2-9P2口的位内部结构示意图图2-10P3口的位内部结构示意图2.3.2I/O口控制实例【例2

6、-1】从左到右的流水灯：接在P0口的8个LED从左到右循环依次点亮。电路连接如图2-11所示。图2-11从左到右的流水灯电路图2.4MCS-51单片机的时钟电路与时序2.4.1单片机时钟电路为了保证内部各部件间的同步协调工作，单片机需要在唯一的时钟信号下进行工作。产生单片机时钟信号的方式有两种：内部时钟电路和外接时钟电路。图2-14内部时钟电路图2-15外部时钟电路2.4.2时钟、状态、机器和指令周期（一）时钟周期时钟周期又称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数，是单片机中最基本、最小的时间单位。（二）状态周期在8051单片机中把1个时钟

7、周期定义为1个节拍（用P表示），2个节拍定义为1个状态周期（用S表示）。（三）机器周期一条指令的执行过程可以分为若干个阶段，如取指令、读存储器、写存储器等。（四）指令周期执行一条指令所需要的时间称为指令周期，一般由若干个机器周期组成。2.4.3典型指令执行时序每条指令的执行包括取指令和执行指令两个阶段。取指令操作是单片机的最基本操作。CPU要读取指令首先要知道指令的地址，指令的地址是存放在PC之中的。在时钟脉冲的控制下，PC中的指令地址通过地址总线送到地址译码器的输入端（一）单字节单机器周期指令（二）双字节单机器周期指令（三）单字节双

8、机器周期指令（四）访问外部存储器指令2.5MCS-51单片机的复位复位操作是单片机的初始化，此时程序从0000H开始执行。另外，当单片机运行中出现错误或死机时，也需要进行复位操作（一）复位条件（二）复位电路常见的复位电路