mcs-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理

1、第2章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理,學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn),單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。存儲(chǔ)器配置與空間的分布。程序狀態(tài)寄存器(PSW)。單片機(jī)的指令時(shí)序。,2.1 單片機(jī)內(nèi)部組成及引腳功能2.2 布爾處理機(jī)2.3 單片機(jī)的存儲(chǔ)器組織 2.4 單片機(jī)的輸入/輸出端口 2.5 時(shí)鐘電路與CPU時(shí)序 2.6 MCS-51單片機(jī)工作方式 本章小結(jié)習(xí)題,第2章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理,2.1 單片機(jī)內(nèi)部組成及引腳功

2、能,2.1.1 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.1.2 單片機(jī)的引腳及功能,MCS-51是美國(guó)Intel公司的8位高檔單片機(jī)系列，也是我國(guó)目前應(yīng)用最為廣泛的一種單片機(jī)系列。8051/80C51是整個(gè)MCS-51系列單片機(jī)的核心，該系列其他型號(hào)的單片機(jī)都是在這一內(nèi)核的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 MCS-51單片機(jī)系列分為51和52子系列，并以芯片型號(hào)的末位數(shù)字加以標(biāo)識(shí)。其中，51子系列是基本型，而52子系列是增強(qiáng)型。 單片機(jī)型號(hào)帶有字母“C”的，

3、表示該單片機(jī)采用的是CHMOS工藝，具有低功耗的特點(diǎn)。 8051的功耗為630mW，而80C51的功耗只有120mW。,2.1.1 8051單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),8051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示，可以看出，在一塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的主要部件，它包括以下幾部分：1個(gè)8位微處理器(CPU)。1個(gè)時(shí)鐘電路。4KB程序存儲(chǔ)器。256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。64KB擴(kuò)展總線控制電路。4個(gè)8位并行I/O接

4、口P0～P3。1個(gè)全雙工串行I/O接口。5個(gè)中斷源，其中包括2個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷。,,CPU即中央處理器，是單片機(jī)的核心部件，是計(jì)算機(jī)的控制指揮中心。同微型計(jì)算機(jī)CPU類似，8051內(nèi)部CPU由運(yùn)算器和控制器兩部分組成。（1）運(yùn)算器電路以算術(shù)邏輯單元(ALU，Arithmetic Logic Unit)為核心，由暫存器1、暫存器2、累加器(ACC，Accumulator)、寄存器B、程序狀態(tài)寄存器(PSW，Program Statu

5、s Word)及布爾處理機(jī)共同組成。它的主要任務(wù)是完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等操作，運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)由程序狀態(tài)寄存器(PSW)保存。（2）控制器電路包括程序計(jì)數(shù)器(PC)、PC增1寄存器、指令寄存器(IR)、指令譯碼器(ID)、數(shù)據(jù)指針(DPTR)、堆棧指針(SP)、緩沖器及定時(shí)控制電路等?？刂破麟娐吠瓿芍笓]控制工作，協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分正常工作。,2.1.2 8051單片機(jī)的引腳及功能,MCS-51單片機(jī)的封裝形式有兩種，

6、一種是雙列直插式(DIP)封裝，另一種是方形封裝。8051的40個(gè)引腳可分為：電源引腳2根時(shí)鐘引腳2根控制引腳4根I/O引腳32根由于8051單片機(jī)是高性能的單片機(jī)，同時(shí)受到引腳數(shù)目的限制，所以有部分引腳具有第二功能。,8051單片機(jī)引腳圖,,DIP引腳圖 邏輯符號(hào),8051引腳的功能描述,電源引腳(2根) VCC(40腳)：電源端，接+5V電源。VSS(20腳)：接地端

7、。時(shí)鐘引腳(2根) XTAL1(19腳)：接外部晶振和微調(diào)電容的一端。采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對(duì)HMOS型工藝的單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì)CHMOS型而言，此引腳應(yīng)接外部時(shí)鐘的輸入端。XTAL2(18腳)：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端。使用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)HMOS型工藝的單片機(jī)，此引腳應(yīng)接外部時(shí)鐘的輸入端；對(duì)CHMOS型而言，此引腳懸空。,8051引腳的功能描述,控制引腳(4根) RST/VPD(9腳)：復(fù)位信號(hào)/備用電源輸入引腳。

8、 當(dāng)RST引腳保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平后，就可以使8051完成復(fù)位操作。該引腳的第二功能是VPD，即備用電源的輸入端，具有掉電保護(hù)功能。若在該引腳接+5V備用電源，在使用中若主電源VCC掉電，可保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失。 ALE/PROG (30腳)：地址鎖存允許信號(hào)輸出/編程脈沖輸入引腳。當(dāng)CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)控制鎖存P0口輸出的低8位地址，從而實(shí)現(xiàn)P0口數(shù)據(jù)與低位地址的分時(shí)復(fù)用。當(dāng)8051上電正常工

9、作后，自動(dòng)在ALE端輸出頻率為fosc/6的脈沖序列(fosc代表振蕩器的頻率)。 該引腳的第二功能PROG是對(duì)8751內(nèi)部4KB EPROM編程寫入時(shí)，作為編程脈沖的輸入端。,EA/VPP(31腳)：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/編程電壓輸入端。 當(dāng)EA接高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)ROM指令，但當(dāng)PC值超過0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外ROM指令；當(dāng)EA接低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外ROM指令。對(duì)于8031，

10、由于其無片內(nèi)ROM，故其EA必須接低電平。 該引腳的第二功能VPP是對(duì)8751片內(nèi)EPROM編程寫入時(shí)，作為21V編程電壓的輸入端。PSEN(29腳)：片外ROM讀選通信號(hào)端。 在讀片外ROM時(shí)，PSEN有效，為低電平，以實(shí)現(xiàn)對(duì)片外ROM的讀操作。,8051引腳的功能描述,8051引腳的功能描述,I/O引腳(4×8=32根) P0.0～P0.7(39～32腳)：P0口的8位雙向I/O口線。

11、 P0口即可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，又可作通用的I/O口使用。當(dāng)CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口分時(shí)先作低8位地址總線，后作雙向數(shù)據(jù)總線，此時(shí)，P0口就不能再作I/O口使用了。P1.0～P1.7(1～8腳)：P1口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。 P1口作為通用的I/O口使用。P2.0～P2.7(21～28腳)：P2口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。 P2口即可作為通用的I/O口使用，也可作為片外存儲(chǔ)器的高8位地址總線，與P0口配合

12、，組成16位片外存儲(chǔ)器單元地址。P3.0～P3.7(10～17腳)：P3口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。 P3口除了作為通用的I/O口使用之外，每個(gè)引腳還具有第二功能。,2.2 布爾處理機(jī),MCS-51單片機(jī)不僅能按字節(jié)進(jìn)行操作，還能按位進(jìn)行操作。也就是說MCS-51單片機(jī)實(shí)際上又是一個(gè)完整而獨(dú)立的1位單片機(jī)，即布爾處理機(jī)。,2.3 存儲(chǔ)器組織,2.3.1MCS-51存儲(chǔ)器特點(diǎn) 2.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM 2.3.3程序存儲(chǔ)

13、器ROM,2.3.1 MCS-51存儲(chǔ)器特點(diǎn),8051的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)與常見的微型計(jì)算機(jī)的配置方式不同，它把程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開，有各自的尋址系統(tǒng)、控制信號(hào)和功能。 8051的存儲(chǔ)器在物理結(jié)構(gòu)上分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ)器4個(gè)存儲(chǔ)空間。但從用戶使用的角度看，8051的存儲(chǔ)器分為3個(gè)邏輯空間。,片內(nèi)外統(tǒng)一尋址的64KB程序存儲(chǔ)器空間，地址范圍為0000H～FFFFH。64KB的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

14、空間，地址范圍也為0000H～FFFFH。256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，地址范圍為00H～FFH。,2.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM主要用來存放運(yùn)算的中間結(jié)果和數(shù)據(jù)等。在8051中，其存儲(chǔ)空間分布如下：片外RAM最多可擴(kuò)至64KB存儲(chǔ)單元，地址范圍為0000H～FFFFH。片內(nèi)RAM為256B存儲(chǔ)單元，地址范圍為00H～FFH。片內(nèi)RAM地址空間共有256B，又分為兩個(gè)部分：低128B(00H～7FH)為真正

15、的RAM區(qū)，如下圖所示 。高128B(80H～FFH)為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)，如下表所示 。,片內(nèi)RAM地址空間,SFR中位地址分布表,程序狀態(tài)字PSW,數(shù)據(jù)指針DPTR,數(shù)據(jù)指針DPTR是一個(gè)16位的特殊功能寄存器，編程時(shí)DPTR可以作為一個(gè)16位寄存器使用，也可以作為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器分開使用，此時(shí)DPH表示高字節(jié)，DPL表示低字節(jié)。一般編程時(shí)常用DPTR來存放外RAM單元的16位地址，作間接寄

16、存器使用。,程序技術(shù)器PC,程序技術(shù)器PC是16位專用寄存器，其內(nèi)容為下一條要執(zhí)行指令的首地址。PC具有自動(dòng)加1的功能。改變PC的內(nèi)容就可以改變指令執(zhí)行的次序。系統(tǒng)復(fù)位后PC的地址是0000H。一般編程時(shí)常用DPTR來存放外RAM單元的16位地址，作間接寄存器使用。,2.3.3 程序存儲(chǔ)器ROM,程序存儲(chǔ)器ROM用來存放程序、常數(shù)或表格等。在8051中，其存儲(chǔ)空間分布如下：片內(nèi)有4KB的ROM存儲(chǔ)單元，地址為0000H～0FF

17、FH。片外最多可擴(kuò)至64KB的ROM，地址為1000H～FFFFH。片內(nèi)外ROM統(tǒng)一編址。 當(dāng)EA引腳接高電平時(shí)，CPU將首先訪問片內(nèi)ROM，當(dāng)指令地址超過0FFFH時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外ROM取指令。當(dāng)EA引腳接低電平時(shí)，CPU只訪問片外ROM。片外ROM的地址從0000H開始編址。對(duì)于8031，由于其片內(nèi)無ROM，所以使用時(shí)必須使EA接低電平，以便能夠從片外擴(kuò)展的EPROM中取指令。,,,程序存儲(chǔ)器ROM,在程序存儲(chǔ)器中，以下6個(gè)

18、單元具有特殊含義。0000H：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位后的程序入口地址。 0003H：外部中斷0的中斷服務(wù)程序入口地址。 000BH：定時(shí)器0的中斷服務(wù)程序入口地址。 0013H：外部中斷1的中斷服務(wù)程序入口地址。 001BH：定時(shí)器1的中斷服務(wù)程序入口地址。 0023H：串行口的中斷服務(wù)程序入口地址。,2.4 單片機(jī)的輸入/輸出端口,2.4.1 P0口2.4.2 P1口2.4.3 P2口2.4.4 P3口,8051單片機(jī)

19、有4個(gè)8位并行I/O端口，稱為P0、P1、P2和P3口，每個(gè)端口都各有8條I/O口線，每條I/O口線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。在無片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這四個(gè)I/O口都可以作為通用I/O口使用。在有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，P2口送出高8位地址，P0口分時(shí)送出低8位地址和8位數(shù)據(jù)。,P0口某一位的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，它由一個(gè)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器、一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路(T1和T2)和一個(gè)與門及一個(gè)非門組成。

20、,2.4.1 P0口,(1) P0口用作通用I/O口,MUX與鎖存器的Q端接通，與門輸出為0，T1截止，輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)就工作在需外接上拉電阻的漏極開路方式。 ① P0口用作輸出口 CPU在執(zhí)行輸出指令時(shí)，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器”信號(hào)的作用下，由D端進(jìn)入鎖存器，取反后出現(xiàn)在Q端，再經(jīng)過T2反向，則P0.X引腳上的數(shù)據(jù)就是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。由于T2為漏極開路輸出，故此時(shí)必須外接上拉電阻。② P0口用作輸入口

21、 數(shù)據(jù)可以讀自端口的鎖存器，也可以讀自端口的引腳，這要看輸入操作執(zhí)行的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令。方式1：讀引腳。CPU在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時(shí)(如：MOV A , P0)，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號(hào)是“讀引腳”。P0.X引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器2讀入到內(nèi)部總線。注意，在讀引腳時(shí)，必須先向電路中的鎖存器寫入1，使T2截止，P0.X引腳處于懸浮狀態(tài)，可作為高阻抗輸入。方式2：讀鎖存器。CPU在執(zhí)行“讀-改-寫”類輸入指

22、令時(shí)(如：ANL P0, A )，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號(hào)是“讀鎖存器”，鎖存器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器1送到內(nèi)部總線，然后與A的內(nèi)容進(jìn)行邏輯“與”，結(jié)果送回P0的端口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。除了MOV類指令外，其他的讀口操作指令都屬于這種情況。,(2) P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線,MUX將地址/數(shù)據(jù)線與T2接通，同時(shí)與門輸出有效。若地址/數(shù)據(jù)線為1，則T1導(dǎo)通，T2截止，P0口輸出為1；反之T1截止，T2導(dǎo)通，P0口輸出為0。當(dāng)數(shù)據(jù)從P0口輸

23、入時(shí)，讀引腳使三態(tài)緩沖器2打開，端口上的數(shù)據(jù)經(jīng)緩沖器2送到內(nèi)部總線。,（3）P0口小結(jié),① P0口既可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，也可作通用I/O口使用。當(dāng)P0口作地址/數(shù)據(jù)總線使用時(shí)，就不能再作通用I/O口使用了。 ② P0口作輸出口使用時(shí)，輸出級(jí)屬漏極開路，必須外接上拉電阻，才有高電平輸出。 ③ P0口作輸入口讀引腳時(shí)，應(yīng)先向鎖存器寫1，使T2截止，不影響輸入電平。,P1口是唯一的單功能口，僅能作為通用I/O口使用。由于

24、在其輸出端接有上拉電阻，故可以直接輸出而無需外接上拉電阻。同P0口一樣，當(dāng)作輸入口時(shí)，必須先向鎖存器寫“1”，使場(chǎng)效應(yīng)管T截止。,,,2.4.2 P1口,圖中的控制信號(hào)C決定轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX的位置：當(dāng)C=0時(shí)，MUX撥向下方，P0口為通用I/O口；當(dāng)控制信號(hào)C=1時(shí)，MUX撥向上方，P0口作為地址總線使用。在實(shí)際應(yīng)用中，P2口通常作為高8位地址總線使用。,,2.4.3 P2口,P3口用作通用I/O口時(shí)，第二輸出功能信號(hào)W=1，P3

25、口的每一位都可定義為輸入或輸出，其工作原理同P1口類似。在真正的應(yīng)用電路中，P3口的第二功能顯得更為重要 。,,2.4.4 P3口,P3口的第二功能,,,,輸入/輸出端口負(fù)載能力,P0口的輸出級(jí)與P1～P3口的輸出級(jí)在結(jié)構(gòu)上不同，其輸出級(jí)無上拉電阻，因此它們的負(fù)載能力和接口要求也不相同。P0口的每一位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。在作為通用I/O口使用時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)電路是開漏的，所以，驅(qū)動(dòng)集電極開路(OC門)電路或漏級(jí)開路電路需外接上拉

26、電阻。當(dāng)作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時(shí)(T1可以提供上拉電平)，口線不是開漏的，無需外接上拉電阻。P1～P3口的每一位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。它們的輸出驅(qū)動(dòng)電路有上拉電阻，所以可以方便地由集電極開路(OC門)電路或漏級(jí)開路電路所驅(qū)動(dòng)，而無需外接上拉電阻。對(duì)于80C51單片機(jī)(CHMOS)，端口只能提供幾毫安的輸出電流，故當(dāng)作輸出口去驅(qū)動(dòng)一個(gè)普通晶體管的基極時(shí)，應(yīng)在端口與晶體管基極間串聯(lián)一個(gè)電阻，以限制高電平輸出時(shí)的電流。,2.5 時(shí)鐘

27、電路與CPU時(shí)序,2.5.1 時(shí)鐘電路2.5.2 CPU時(shí)序,,2.5.1 時(shí)鐘電路,8051單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常由兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部振蕩方式，二是外部時(shí)鐘方式。 (a) 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 (b) 外部方式時(shí)鐘電路,,2.5.1 時(shí)鐘電路,1. 內(nèi)部振蕩方式 在8051單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XT

28、AL2。內(nèi)部振蕩方式是在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個(gè)電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩電路。電容C1和C2通常取30pF，對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。晶振頻率范圍是1.2MHz～12MHz。2. 外部時(shí)鐘方式 外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)。8051：外部時(shí)鐘由XTAL2輸入，直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，XTAL1接地；80C51：外部時(shí)鐘由XTAL1輸入，XTAL2懸空。外部時(shí)鐘信號(hào)為高電平持續(xù)

29、時(shí)間要大于20ns，且頻率低于12MHz的方波。,2.5.2 CPU時(shí)序,CPU時(shí)序就是CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序。單片機(jī)的時(shí)序定時(shí)單位從小到大依次為：振蕩周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期。 MCS-51單片機(jī)共有111條指令，按照指令字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù)可分為六類，即單字節(jié)單周期指令、單字節(jié)雙周期指令、單字節(jié)四周期指令、雙字節(jié)單周期指令、雙字節(jié)雙周期指令和三字節(jié)雙周期指令。,典型指令的取指、執(zhí)行時(shí)序,,,振蕩周

30、期為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期或外部輸入時(shí)鐘信號(hào)的周期。時(shí)鐘周期又成為狀態(tài)周期(或狀態(tài)S)是振蕩周期的兩倍，它分為P1節(jié)拍和P2節(jié)拍。一條指令的執(zhí)行過程分作幾個(gè)基本操作，完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間稱作機(jī)器周期。執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間稱為指令周期。,2.6 MCS-51單片機(jī)工作方式,2.6.1 復(fù)位方式與復(fù)位電路 2.6.2 程序執(zhí)行方式2.6.3 單步執(zhí)行方式2.6.4 低功耗操作方式2.6.5 EPR

31、OM編程和校驗(yàn)方式,2.6.1 復(fù)位方式與復(fù)位電路,復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。復(fù)位功能是把PC初始化為0000H，使CPU從0000H單元開始執(zhí)行程序；復(fù)位操作同時(shí)還對(duì)其他一些寄存器有影響，但內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)是不變的。 除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。,部分特殊功能寄存器的復(fù)位狀態(tài),說明：表中符號(hào)×狀為隨機(jī)態(tài)。,復(fù)位電路,單片機(jī)的復(fù)位

32、引腳RST出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。 常見的復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式 。上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位是通過復(fù)位端經(jīng)電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)的，它兼?zhèn)渖想姀?fù)位功能。 (a) 上電自動(dòng)復(fù)位 (b) 按鍵手動(dòng)復(fù)位,,2.6.2 程序執(zhí)行方式,單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，就是逐條執(zhí)行指令的過程。單片機(jī)每

33、執(zhí)行一條指令都可分為三個(gè)階段，即取指令——分析指令——執(zhí)行指令。 單片機(jī)中的程序一般事先都已通過寫入器(編程器)固化在片內(nèi)或片外程序存儲(chǔ)器中，因而一開機(jī)即可執(zhí)行指令。,本章小結(jié),Intel公司MCS-51系列單片機(jī)是我國(guó)目前應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)。8051/80C51是整個(gè)MCS-51系列單片機(jī)的核心，該系列其他型號(hào)的單片機(jī)都是在這一內(nèi)核的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括中央處理器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行I/O接口

34、、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、時(shí)鐘電路、中斷系統(tǒng)、串行口。中央處理器是單片機(jī)的核心部件，是計(jì)算機(jī)的控制指揮中心。8051的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是各自獨(dú)立的，各有各的尋址系統(tǒng)、控制信號(hào)和功能。在物理結(jié)構(gòu)上可分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ)器4個(gè)存儲(chǔ)空間。片內(nèi)RAM共256B，分為兩大功能區(qū)，低128B為真正的RAM區(qū)；高128B為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)。低128B RAM又分為工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和用戶RA

35、M區(qū)。,本章小結(jié),8051單片機(jī)有P0、P1、P2和P3 4個(gè)8位并行I/O端口，每個(gè)端口各有8條I/O口線，每條I/O口線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。各端口的功能不同，且結(jié)構(gòu)上也有差異，通常P2口作為高8位地址線，P0口分時(shí)復(fù)用作為低8位地址線和8位數(shù)據(jù)線，P3口使用第二功能，P1口只能作為通用I/O口使用。P0口的輸出級(jí)與P1～P3口的輸出級(jí)在結(jié)構(gòu)上不同，其輸出級(jí)無上拉電阻，因此它們的負(fù)載能力和接口要求也不相同。時(shí)序就是CPU在執(zhí)行

36、指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序，其單位有振蕩周期、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期。時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生方式有內(nèi)部振蕩方式和外部時(shí)鐘方式兩種。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，復(fù)位操作對(duì)PC和部分特殊功能寄存器有影響，但對(duì)內(nèi)部RAM沒有影響。,,習(xí) 題,1. 請(qǐng)結(jié)合MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖，闡明其組成。2. 綜述MCS-51系列單片機(jī)各引腳的作用，并試分類。3. 程序計(jì)數(shù)器的符號(hào)是什么？MCS-51系列單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器有幾位?4.

37、何謂程序狀態(tài)字？它的符號(hào)是什么？它各位的含義是什么？5. 何謂振蕩周期、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期？針對(duì)MCS-5l系列單片機(jī)，如采用12MHz晶振，它們的周期各是什么值？6. 引腳的作用是什么？在下列三種情況下，引腳各應(yīng)接何種電平? (1) 只有片內(nèi)ROM； (2) 有片內(nèi)ROM和片外ROM； (3) 有片內(nèi)ROM和片外ROM，片外ROM所存為調(diào)試程序。7. MCS-51系列單片機(jī)存儲(chǔ)器的地址空間是如何