21天学51单片机开发第一讲：51系列单片机概述
课程安排
?了解51系列单片机
?介绍51系列单片机的典型引脚结构?介绍51系列单片机的内部结构?中央处理器结构
?存储器结构
?单片机指令时序
?掉电保护
?低功耗模式
?单片机——单片微型计算机（Single-Chip
Microcomputer）的简称
?1946年，世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学研制成功。
?单片机内部集成如下部件：
–中央处理器（Central Processing Unit，CPU）
–只读存储器（Read Only Memory，ROM）
–随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）–定时器/计数器及I/O（Input/Output）接口等部件。?单片机成为最重要的可编程硬件控制单元
?发展历史：
–1970年~1974年：诞生了第一代4位的单片机。这类单片机已经具有了并行I/O接口，以及一些常用的A/D和D/A
等资源。这在当时来说是非常强大的，通过灵活的控制
能力，使其应用于电视机、收音机和电子玩具中。
–1974年~1978年：单片机进入8位时代。这个时期以Intel 公司的MCS-48系列单片机最具代表性。此时的单片机内
部集成了更为强大的8位CPU内核、多个并行I/O接口、
同时增加了定时器/计数器以及小容量的RAM和ROM等。
–1978年~1983年：Intel公司的MCS-51系列为代表，标志着进入高档8位单片机时代。这个时期的单片机工作频率、
硬件资源和RAM/ROM容量等都有极大的突破，创新地
加入了串口通信接口以及多级中断处理系统。我们现在
所广泛使用的单片机都仍以该内核为基础，因此，也常
成为51系列单片机。
?随后，单片机市场便进入百花齐放、百家争鸣时代。各个厂商不仅在增强单片机的性能，同时还推出了不同类型的单片机。
–PIC系列
–AVR系列
–ARM系列
–C8051F系列
–PSoC系列
–等等
?单片机的应用领域
–家电产品，例如在电视、电话、冰箱、空调、洗衣机、家用防盗报警器等。在这里设备中，单片机主要用于功能控制。
–随身影音设备，例如MP3、MP4、录音笔等。在这里设备中，单片机用于系统控制和功能管理。
–电子玩具，例如各种电动玩具、发声玩具、玩具机器人、遥控电动车、遥控航模等。在这里设备中，单片机实现了核心功能
的控制和智能人机接口。
–机电一体化设备，例如车床、铣床、数控机床等。在这类设备中，单片机作为机电一体化设备的控制器，可以简化机械产品
的结构设计，实现智能的生产和操作控制，并扩展原有设备的
功能。
–数据通信，例如无线数传、大容量存储设备等。在这类设备中，单片机依靠串口、并口或者高速USB接口等，实现计算机之
间、计算机与外围设备之间的控制和数据传输等。
–测控设备，例如数据采集系统、示波器、智能仪表等。在这里设备中，依靠单片机强大控制和通信能力，实现测试、测量和
了解51系列单片机
?单片机的发展方向
–高速。早期的51内核只有几MHz的运行频率，现在各个公司推出的51单片机产品均能够达到几十MHz的运行频率，例如
Atmel公司的AT89S系列的单片机最大运行于33MHz，还有其
他一些公司的产品也都具有很高的速度。
–缩短指令执行周期。早期的51内核指令一般需要1~4个指令周期来完成，最快的单周期指令也需要6个时钟周期，相当于12
个时钟振荡周期。新的增强型51内核大大缩短了指令的执行周
期，例如MAXIM的高速单片机每机器周期使用一个时钟，速度
是标准8051的33倍。还有其他一些公司也相应提高了指令的执
行时间。
–低功耗。单片机主要应用于各种嵌入式设备中，这类设备最大的共性便是采用电池供电，需要具有出色的功耗控制。否则，
一个产品很快没电了，便毫无使用价值了。现在的单片机功耗
都在逐步下降，同时还提供了丰富的低功耗模式可供选择，大
大延长了电池的使用时间。
–高度集成性。现在的单片机集成了越来越多的功能，例如A/D 转换、D/A转换、SPI接口、I2C接口、USART接口、USB接口
、CAN接口等等。在有些设计项目中，甚至仅靠一个单片机便
可以完成所有的工作，真正实现“单片”的含义。
–减小封装尺寸。单片机在提高强度的接口功能的同时，其封装体积也在逐步减少。这样，可以减少电路板的使用面积，使最
终产品小型化。目前的手机、笔记本等的日益小型化便是很好
?电源引脚
–VCC（Pin40）：正电源引脚。
正电源接4.0～5.0V电压，正常
工作电压为+5V。
–GND（Pin20）：接地引脚。
?时钟引脚
–XTAL1（Pin19）：用作片内振荡电路的输入端。
–XTAL2（Pin18）：用作片内振荡电路的输出端或者外部时钟
源的输入引脚。
?
P0端口即P0.0～P0.7，占据Pin39～Pin32共8个引脚。P0端口具有两个功能，既可以用作双向数据总线口，也可以分时复用输出低8位地址总线。
P0.x 锁存器
D
CL
Q
Q
&
读锁存器
内部总线
写锁存器
读引脚
地址/数据
控制
电子模拟开关MUX
P0.x 引脚
VCC
?
P1端口即P1.0～P1.7，占据Pin1～Pin8共8个引脚。P1端口一般用做通用I/O 端口，是8位准并行的，具备4个TTL 负载的驱动能力。
P1端口可以用做位处理，既各位都可以单独输出或输入数据。
P1.x 锁存器
D
CL
Q
Q
读锁存器
内部总线
写锁存器
读引脚
P1.x 引脚
VCC
上拉电阻
?P2端口即P2.0～P2.7，占据
Pin21～Pin28共8个引脚。P2端
口可以用作通用I/O端口，或者
在扩展外部存储器时用作高8位
地址线。
?P3端口即P3.0～P3.7，占据Pin10～Pin17共8个引脚。P3端
口可以用作通用I/O端口，可进
行位操作，同时还具有特定的第
二功能。
INT0
INT1
RD
P3端口的第二功能
I/O 引脚第二功能引脚名称
说明
P3.0RXD 串行通信的数据接收端
口P3.1TXD
串行通信的数据发送端
口P3.2外部中断0的请求端口P3.3外部中断1的请求端口P3.4T0定时/计数器0的外部事
件计数输入端P3.5
T1
定时/计数器1的外部事
件计数输入端
P3.6外部数据存储单元的写
选通信号P3.7
外部数据存储单元的读
选通信号
WR
?单片机的复位引脚为RST
（Pin9），单片机内部CPU的复
位信号便从这里输入。
?单片机复位完全通过RST引脚来完成，其基本原理是在单片机的
时钟振荡电路启动后，如果RST
引脚外加两个机器周期（即24个
时钟振荡脉冲）以上的高电平，
单片机便实现了复位。
上电复位电路手动加上电复位电路
?ALE引脚（Pin30）具有两种功能，
可以作为地址锁存使能端和编程脉冲
输入端。下面分别进行介绍。
–当作为地址锁存使能端时为ALE。当单片机访问外部程序存储器时，ALE
（地址锁存）的负跳变将低8位地址
打入锁存。而当访问外部数据存储器
时，例如执行MOVX类指令，ALE引
脚会跳过一个脉冲。当单片机在非访
问内部程序存储器时，ALE引脚将有
一个1/6振荡频率的正脉冲信号输出
，该信号可以用于外部计数或电路其
他部分的时钟信号。
–当作为编程脉冲输入端时为，在进行程序下载时使用。
?（Pin29）引脚是单片机访PSEN
问外部程序存储器的读选通信号。
当单片机访问外部程序存储器，
读取指令码时，该引脚在每个机
器周期产生两次有效信号，即该
引脚输出两个负脉冲选通信号；
在执行片内程序存储器读取指令
码以及读写外部数据时，该引脚
不产生脉冲信号。
?/Vpp引脚（Pin31）具有两种功能，EA
访问内部或外部程序存储器选择信号和
提供编程电压。下面分别进行介绍。
–当单片机访问内部或者外部程序存储器时，作为选择信号。如果保持为低电平
，则单片机从外部程序存储器（0000H
～FFFFH单元）开始执行；如果保持高
电平，则单片机先从片内0000H单元开
始，执行内部程序存储器程序，如果外
部还有扩展程序存储器，则在执行完内
部程序存储器程序后，自动转向外部程
序存储器执行程序。
–当需要对单片机编程时，该引脚用于输入编程允许电压。
第一章单片机的概述 1、除了单片机这一名称外，单片机还可称为（微控制器）和（嵌入式控制器）。 2、单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将（CPU）、（存储器）和（I/O口）三部分，通过内部（总线）连接在一起，集成于一块芯片上。 3、在家用电器中使用单片机应属于微型计算机的（B）。 A、辅助设计应用 B、测量、控制应用 C、数值计算应用 D、数据处理应用 4、微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机、嵌入式处理器它们之间有何区别？ 答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。嵌入式处理器一般意义上讲，是指嵌入系统的单片机、DSP、嵌入式微处理器。目前多把嵌入式处理器多指嵌入式微处理器，例如ARM7、ARM9等。嵌入式微处理器相当于通用计算机中的CPU。与单片机相比，单片机本身（或稍加扩展）就是一个小的计算机系统，可独立运行，具有完整的功能。而嵌入式微处理器仅仅相当于单片机中的中央处理器。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。 5、MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？ 答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为：8031、8051和8751。它们的差别是在片内程序存储器上。8031无片内程序存储器、8051片内有4K字节的程序存储器ROM，而8751片内有集成有4K字节的程序存储器EPROM。 6、为什么不应当把8051单片机称为MCS-51系列单片机？ 答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。 7、AT89S51单片机相当于MCS-51系列单片机中哪一种型号的产品？“s”的含义是什么？ 答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash 存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。“s”表示含有串行下载的Flash 存储器。 8、什么是嵌入式系统？ 答：广义上讲，凡是系统中嵌入了“嵌入式处理器”，如单片机、DSP、嵌入式微处理器，都称其为“嵌入式系统”。但多数人把“嵌入”嵌入式微处理器的系统，称为“嵌入式系统”。目前“嵌入式系统”还没有一个严格和权威的定义。目前人们所说的“嵌入式系统”，多指后者。 9、嵌入式处理器家族中的单片机、DSP、嵌入式微处理器各有何特点？它们的应用领域有何不同？ 答：单片机体积小、价格低且易于掌握和普及，很容易嵌入到各种通用目的的系统中，实现各种方式的检测和控制。单片机在嵌入式处理器市场占有率最高，最大特点是价格低，体积小。DSP是一种非常擅长于高速实现各种数字信号处
AT89C51单片机的概述 （1）AT89C51单片机的结构 AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大[3]。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 上图为AT89C51单片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。 外中断控制并行口串行通信 AT89C51 功能方块图 （2）AT89C51的管脚说明 ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管
脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： P3口管脚备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 INT0（外部中断0） P3.3 INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 WR（外部数据存储器写选通） P3.7 RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE 的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。 PSEN：外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
4.1 AT89C51 简介： AT89C51（如图2-10所示）是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 AT89C51单片机示 意图（4-2-1） VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL 门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态， 8051的初始态（4-2-2）
第一章单片机概述与结构 一、选择题 1．访问片外部数据存储器时，不起作用的信号是（C）。 A．/RD B．/WE C．/PSEN D．ALE 2．51单片机P0口用作输出时，应外接（A ）。 A．上拉电阻B．二极管C．三极管D．下拉电阻 3．进位标志CY在（ C ）中。 A．累加器B．算逻运算部件ALU C．程序状态字寄存器PSW D．DPTR 4．堆栈数据的进出原则是（D ）。 A．先进先出B．进入不出C．后进后出D．先进后出 5．51单片机系统中，若晶振频率为6MHz，一个机器周期等于（D ）μs。 A．1.5 B．3 C．1 D．2 6．在家用电器中使用单片机应属于微计算机的（ B ）。 A．辅助设计应用B．测量、控制应用C．数值计算应用D．数据处理应用7．PC的值是（C ）。 A．当前正在执行指令的前一条指令的地址B．当前正在执行指令的地址 C．当前正在执行指令的下一条指令的地址D．控制器中指令寄存器的地址 8．单片机应用程序一般存放在（ B ）中。 A．RAM B．ROM C．寄存器D．CPU 9．在堆栈操作中，当进栈数据全部弹出后，这时SP应指向（ D ） A．栈底单元B．7FH单元C．栈底单元地址加1 D．栈底单元地址减1 10．51单片机的并行I/O口信息有两种读取方法：一种是读引脚，还有一种是（A ）。 A．读锁存器B．读数据库C．读A累加器D．读CPU 二、填空题 1．单片机复位后，SP、PC和I/O口的内容分别为07H\000H\FFH 。 2．单片机有四个工作寄存器区，由PSW状态字中的RS1和RS0两位的状态来决定。单片机复位后，若执行SETB RS0指令，此时只能使用 1 区的工作寄存器，地址范围是08H---0FH 。 3．51单片机驱动能力最强的并行端口为P0端口。 4．51单片机PC的长度为16位，SP的长度为___8____位，DPTR的长度为_16__位。 5．访问51单片机程序存储器地址空间、片内数据存储器地址、片外数据存储器地址的指令分别为__movc_____，MOV和_movx______。 6．若A中的内容为63H，那么P标志位的值为1 。 7．当扩展外部存储器或I/O口时，P2口用作高八位地址总
第1章MCS-51单片机结构 1.1 MCS-51 单片机内部结构 1.2 存储器 1.3 特殊功能寄存器 1.4 时钟电路与复位电路 1.5 引脚功能 1.6 小结
1.1 MCS-51 单片机内部结构1.1.1 概述 MCS-51系列单片机型号： 普通型（51子系列） 8031、8051、8751、89C51、89S51等。 增强型（52子系列） 8032、8052、8752、89C52、89S52等。 它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。 8031：片内没有程序存储器 8051：内部有4KB的掩模ROM程序存储器 8751：内部有4KB EPROM 89C51: 有4KB的FLASH EEPROM 89S51：有4KB的FLASH EEPROM，可在线编程增强型的存储容量为普通型的一倍。 本课以8XX51 系列的单片机为代表讲授。
图中“/” 两边分别为基本型/增强 P3P1P2可编程串行I/O 口P0基准频率源128/256B 数据存储器4KB/8KB 程序存储器2/3个16位定时/计数器振荡器及 时钟电路 CPU 64KB 总线扩展控制 可编程并行I/O 口内部中断计数脉冲串行输出串行输入MCS-51系列单片机内部结构
1.1.2 CPU CPU是单片机的核心部件，由运算器和控制器等部件组成。 1. 运算器 运算器的功能： 算术运算：加、减、乘、除、加1、减1、比较、BCD码十进制调整等。 逻辑运算：与、或、异或、求反、循环等逻辑操作。 位操作：内部有布尔处理器，它以进位标志位C为位累加器，用来处理位操作。置‘1’、清‘0’ 、取反、位判断等。 操作结果的状态信息送至状态寄存器（PSW Program Status Word Register）。
A T89S51单片机简介
一、AT89S51单片机简介 AT89S51 为 ATMEL 所生产的可电气烧录清洗的 8051 相容单芯片，其内部程序代码容量为4KB （一）、AT89S51主要功能列举如下： 1、为一般控制应用的 8 位单芯片 2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz） 3、内部程式存储器（ROM）为 4KB 4、内部数据存储器（RAM）为 128B 5、外部程序存储器可扩充至 64KB 6、外部数据存储器可扩充至 64KB 7、32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制 8、5 个中断向量源 9、2 组独立的 16 位定时器 10、1 个全多工串行通信端口 11、8751 及 8752 单芯片具有数据 保密的功能 12、单芯片提供位逻辑运算指令 （二）、AT89S51各引脚功能介绍： VCC： AT89S51 电源正端输入，接+5V。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
VSS： 电源地端。 XTAL1： 单芯片系统时钟的反相放大器输入端。 XTAL2： 系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。 RESET： AT89S51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。 EA/Vpp： "EA"为英文"External Access"的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。 ALE/PROG： 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
第一章 一、判断题 （）1．MCS—51单片机是高档16位单片机。 （）2．单片机的CPU从功能上可分为运算器和存贮器。 （）8．MCS—51的程序存贮器用于存放运算中间结果。 （）9．MCS—51的数据存贮器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间：一个是片内的256字节的RAM，另一个是片外最大可扩充64K字节的RAM。 （）10．单片机的复位有上电自动复位和按钮手动复位两种，当单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新启动。 （）11．CPU的时钟周期为振荡器频率的倒数。 （）12．单片机的一个机器周期是指完成某一个规定操作所需的时间，一般情况下，一个机器周期等于一个时钟周期组成。 （）13．单片机的指令周期是执行一条指令所需要的时间。一般由若干个机器周期组成。 （）14．单片机系统扩展时使用的锁存器，是用于锁存高8位地址。 （）15．MCS—51单片机上电复位后，片内数据存储器的内容均为00H。 （）16．当8051单片机的晶振频率为12MHZ时，ALE地址锁存信号端的输出频率为2MHZ的方脉冲。（）17．8051单片机片内RAM从00H～1FH的32个单元，不仅可以作工作寄存器使用，而且可作为RAM 来读写。 （）18．MCS—51单片机的片内存贮器称为程序存贮器。 （）19．MCS—51单片机的数据存贮器是指外部存贮器。 （）20．MCS—51单片机的特殊功能寄存器集中布置在片内数据存贮器的一个区域中。 （）6．8051的累加器ACC是一个8位的寄存器，简称为A，用来存一个操作数或中间结果。 （）7．8051的程序状态字寄存器PSW是一个8位的专用寄存器，用于存程序运行中的各种状态信息。 二、单项选择题 1．MCS—51单片机的CPU主要的组成部分为。 A．运算器、控制器 B．加法器、寄存器 C．运算器、加法器 D．运算器、译码器 2．单片机能直接运行的程序叫。 A．源程序 B。汇编程序 C。目标程序 D。编译程序 3．单片机中的程序计数器PC用来。 A．存放指令 B．存放正在执行的指令地址 C．存放下一条指令地址D．存放上一条指令地址 4．单片机上电复位后，PC的内容和SP的内容为。 A．0000H，00H B。0000H，07H C。0003H，07H D。0800H，08H 5．单片机8031的ALE引脚是。 A．输出高电平 B。输出矩形脉冲，频率为fosc的1/6 B．C．输出低电平 D。输出矩形脉冲，频率为fosc的1/2 6．单片机8031的EA引脚。 A．必须接地 B。必须接+5V C。可悬空 D。以上三种视需要而定 7．访问外部存贮器或其它接口芯片时，作数据线和低8位地址线的是 A 。 A．P0口 B。P1口 C。P2口 D。P0口和 P2口 8．PSW中的RS1和RS0用来。 A．选择工作寄存器区号 B。指示复位 C。选择定时器 D。选择工作方式
第1章单片机概述 1．单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和 3部分集成于一块芯片上。 答：CPU、存储器、I/O口。 2．8051与8751的区别是。 A．内部数据存储单元数目不同B．内部数据存储器的类型不同 C．内部程序存储器的类型不同D．内部寄存器的数目不同 答：C。 3．在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。 A．辅助设计应用；B．测量、控制应用；C．数值计算应用；D．数据处理应用 答：B。 4．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机它们之间有何区别？ 答：微处理器、微处理机和CPU都是中央处理器的不同称谓；而微计算机、单片机都是一个完整的计算机系统，单片机特指集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。 5．MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？ 答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别是8031、8051和8751。它们的差别是在片内程序存储器上。8031无片内程序存储器，8051片内有4KB的程序存储器ROM，而8751片内集成有4KB 的程序存储器EPROM。 6．为什么不应当把51系列单片机称为MCS-51系列单片机？ 答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。 第2章 51单片机片内硬件结构 1．在51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为。 答：2μs 2．AT89C51单片机的机器周期等于个时钟振荡周期。 答：12。 3．若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为。 答：P标志位的值为0。 4．内部RAM中，可作为工作寄存器区的单元地址为 H～ H。 答：00H；1FH。 5．通过堆栈操作实现子程序调用，首先要把的内容入栈，以进行断点保护。调用返回时，再进行出栈保护，把保护的断点送回到。 答：PC；PC。 6． 51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为51单片机的PC 是16位的，因此其寻址的范围为 KB。 答：64KB。 7．判断下列项说法是正确的。
附录A 英文文献 Structure and function of the MCS-51 series Structure and function of the MCS-51 series one-chip computer MCS-51 is a name of a piece of one-chip computer series which Intel Company produces. This company introduced 8 top-grade one-chip computers of MCS-51 series in 1980 after introducing 8 one-chip computers of MCS-48 series in 1976. It belong to a lot of kinds this line of one-chip computer the chips have,such as 8051, 8031, 8751, 80C51BH, 80C31BH,etc., their basic composition, basic performance and instruction system are all the same. 8051 daily representatives- 51 serial one-chip computers . An one-chip computer system is made up of several following parts: ( 1) One microprocessor of 8 (CPU). ( 2) At slice data memory RAM (128B/256B),it use not depositting not can reading /data that write, such as result not middle of operation, final result and data wanted to show, etc. ( 3) Procedure memory ROM/EPROM (4KB/8KB ), is used to preserve the procedure , some initial data and form in slice. But does not take ROM/EPROM within some one-chip computers, such as 8031 , 8032, 80C ,etc.. ( 4) Four 8 run side by side I/O interface P0 four P3, each mouth can use as introduction , may use as exporting too. ( 5) Two timer / counter, each timer / counter may set up and count in the way, used to count to the external incident, can set up into a timing way too, and can according to count or result of timing realize the control of the computer. ( 6) Five cut off cutting off the control system of the source . ( 7) One all duplexing serial I/O mouth of UART (universal asynchronous receiver/transmitter (UART) ), is it realize one-chip computer or one-chip computer and serial communication of computer to use for. ( 8) Stretch oscillator and clock produce circuit, quartz crystal finely tune electric capacity need outer. Allow oscillation frequency as 12 megahertas now at most. Every the above-mentioned part was joined through the inside data bus .Among them, CPU is a core of the one-chip computer, it is the control of the computer and command centre, made up of such parts as arithmetic unit and controller , etc.. The arithmetic unit can carry on 8 persons of arithmetic operation and unit ALU of logic operation while including one, the 1 storing device temporarilies of 8, storing device 2 temporarily, 8's accumulation device ACC, register B and procedure state register PSW, etc. Person who accumulate
51单片机练习题 附答案
第一、二章单片机概述与结构 一、填空题 1．单片机复位后，SP、PC和I/O口的内容分别为 07H\000H\FFH 。 2．单片机有四个工作寄存器区，由PSW状态字中的RS1和RS0两位 的状态来决定。单片机复位后，若执行SETB RS0指令，此时只能使用 1 区的工作寄存器，地址范围是 08H---0FH 。 3．51单片机驱动能力最强的并行端口为 P0端口。 4．51单片机PC的长度为16位，SP的长度为___8____位，DPTR的长度为_16__位。 5．访问51单片机程序存储器地址空间、片内数据存储器地址、片外数据存储器地址的指令分别为__movc_____，MOV和_movx______。 6．若A中的内容为63H，那么P标志位的值为 1 。 7．当扩展外部存储器或I/O口时，P2口用作高八位地址总 线。 8．51单片机内部RAM区有 4 个工作寄存器区。 9．51单片机内部RAM区有 128 个位地址。 10．外部中断1（）的中断入口地址为 0013 ；定时器1的中断 入口地址为 001B 。 11．51单片机有 4 个并行I/O口， P0~P3是准双向口，所以由输 出转输入时必须先写入 1 。 12．51单片机的堆栈建立在内部RAM 内开辟的区域。 二、选择题 1．访问片外部数据存储器时，不起作用的信号是（ C）。 A．/RD B．/WE C．/PSEN D．ALE 2．51单片机P0口用作输出时，应外接（ A ）。 A．上拉电阻 B．二极管 C．三极管 D．下拉电阻 3．进位标志CY在（ C ）中。 A．累加器 B．算逻运算部件ALU C．程序状态字寄存器PSW D．DPTR 4．堆栈数据的进出原则是（ D ）。 A．先进先出 B．进入不出 C．后进后出 D．先进后出 5．51单片机系统中，若晶振频率为6MHz，一个机器周期等于（D ）μs。 A．1.5 B．3 C．1 D．2 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢377
4.1 单片机介绍： 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积
作业答案0-1 绪论 2．什么叫单片机？其主要特点有哪些？ 解： 将微处理器（CPU）、存储器（存放程序或数据的ROM和RAM）、总线、定时器/计数器、输入/输出接口（I/O口）、中断系统和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计机，称为单片微型计算机，简称单片机。 单片机的特点：可靠性高、便于扩展、控制功能强、具有丰富的控制指令、低电压、低功耗、片内存储容量较小、集成度高、体积小、性价比高、应用广泛、易于产品化等。6．举例说明生活中应用单片机的例子。 解： 生活中单片机无处不在：如洗衣机的控制主板、太阳能的温度控制器，电动车的控制器，电磁炉、（高级）电冰箱的控制系统、手机、电视遥控器、空调、洗衣机、微波炉、冰箱、热水器、电子称、电子表、计算器、汽车钥匙、可视门禁、公交车报站器、公交车刷卡器、红绿灯控制器等等。欧美日等国家，一个家庭中所拥有的单片机数量平均到100-120片。 单片机有着广泛的应用领域： (1) 单片机在智能仪器仪表中的应用； (2) 单片机在工业测控中的应用； (3) 单片机在计算机网络和通讯技术中的应用； (4) 单片机在日常生活及家电中的应用； (5) 单片机在办公自动化方面。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物、自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械等等。 第1章MCS-51单片机的结构与原理 15. MCS-51系列单片机的引脚中有多少根I/O线？它们与单片机对外的地址总线和数据总线之间有什么关系？其地址总线和数据总线各有多少位？对外可寻址的地址空间有多大？解： MCS-51系列单片机有4个I/O接口，每个接口都是8位双向口，共占32根引脚。每个接口都包括一个锁存器（即专用寄存器P0～P3）、一个输入驱动器和输入缓冲器。通常把4个端口称为P0～P3。在无片外扩展的存储器的系统中，这4个接口的每一位都可以作为双向通用I/O端口使用。在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，P0口分时作为低8位地址线和双向数据总线。 MCS-51系列单片机数据总线为8位，地址总线为16位，对外可寻址空间为64KB。25. 开机复位后，CPU使用的是哪组工作寄存器（R0-R n）？它们的地址是什么？CPU如何确定和改变当前工作寄存器组（R0-R n）？ 解： 开机复位后，CPU使用的是第０组工作寄存器。其地址是00H－07H。CPU通过对程序状态字PSW中RS1和RS0的设置来确定和改变当前工作寄存器组。 27. MCS-51单片机的时钟周期、机器周期、指令周期是如何定义的？当主频为12MHz的时
51系列单片机是基本型，包括8031、8051、8751、8951这四个机种区别，仅在于内程序储存器。其中8031/8051/8751是Intel公司早期的产品。 8031的特点 8031片内不带程序存储器ROM，使用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路373，外接的程序存储器多为EPROM的2764系列。用户若想对写入到EPROM中的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除，之后再可写入。写入到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言。 8051的特点 8051片内有4k ROM，无须外接外存储器和373，更能体现“单片”的简练。但是你编的程序你无法烧写到其ROM中，只有将程序交芯片厂代你烧写，并是一次性的，今后你和芯片厂都不能改写其内容。 8751的特点 8751与8051基本一样，但8751片内有4k的EPROM，用户可以将自己编写的程序写入单片机的EPROM中进行现场实验与应用，EPROM的改写同样需要用紫外线灯照射一定时间擦除后再烧写。 由于上述类型的单片机应用的早，影响很大，已成为事实上的工业标准。后来很多芯片厂商以各种方式与Intel公司合作，也推出了同类型的单片机，如同一种单片机的多个版本一样，虽都在不断的改变制造工艺，但内核却一样，也就是说这类单片机指令系统完全兼容，绝大多数管脚也兼容；在使用上基本可以直接互换。人们统称这些与8051内核相同的单片机为“51系列单片机”。 AT89C51、AT89S51的特点 在众多的51系列单片机中，要算ATMEL 公司的A T89C51、A T89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。再着，AT89C51、AT89S51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。 AT89C2051、AT89C1051等的特点 ATMEL公司的51系列还有A T89C2051、A T89C1051等品种，这些芯片是在AT89C51的基础上将一些功能精简掉后形成的精简版。A T89C2051取掉了P0口和P2口，内部的程序FLASH存储器也小到2K，封装形式也由51的P40脚改为20脚，相应的价格也低一些，特别适合在一些智能玩具，手持仪器等程序不大的电路环境下应用；AT89C1051在2051的基础上，再次精简掉了串口功能等，程序存储器再次减小到1k，当然价格也更低。 对2051和1051来说，虽然减掉了一些资源，但他们片内都集成了一个精密比较器，别小看这小小的比较器，他为我们测量一些模拟信号提供了极大的方便，在外加几个电阻和电容的情况下，就可以测量电压、温度等我们日常需要的量。这对很多日用电器的设计是很宝贵的资源。 由于51系列单片机的内核都一样，所以在51单片机教材方面目前仍然沿用Intel MCS 8051单片机的书籍。开发软件和工具也是一样，我们统称为8051开发系统、环境、等等，如我们网站介绍的汇编程序ASM51、Keil C51、MedWin 等均是针对8051内核单片机的开发软件。 单对AT89C51、A T89S51来说，在实际电路中可以直接互换8051\\8751，替换8031只是第31脚有区别，8031因内部没有ROM，31脚需接地（GND），单片机在启动后就到外面程序存储器读取指令；而8051/8751/89c51因内部有程序存储器，31脚接高电平（VCC），
第一章绪论 1.1单片机的产生和发展 1.1.1什么是单片机 所谓单片机，就是把中央处理器CPU（Central Processing Unit）、存储器（Memory）、定时器、I/0（Input/Output）接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 中文“单片机”的称呼由英文名称“SingleChip Microcomputer”直接翻译而来。 单片机把微型计算机的各主要部分集成在一块芯片上,大大缩短了系统内信号传送距离，从而提高了系统的可靠性及运行速度。因而在工业测控领域中，单片机系统是最理想的控制系统。所以，单片机是典型的嵌入式系统，是嵌入式系统低端应用的最佳选择。 1.1.2单片机技术发展的四个阶段 单片机的发展经历了探索---完善---MCU化---百花齐放四个阶段。 1.芯片化探索阶段 20世纪70年代，美国的Fairchild(仙童)公司首先推出了第一款单片机F－8； 随后Intel公司推出了影响面大、应用更广的MCS48单片机系列。MCS48单片机系列的推出标志着在工业控制领域，进入到智能化嵌入式应用的芯片形态计算机的探索阶段。这就是Single Chip Microcomputer的诞生年代，单片机一词即由此而来。这一时期的特点是： ◆嵌入式计算机系统的芯片集成设计； ◆少资源、无软件，只保证基本控制功能。 2．结构体系的完善阶段 在MCS-48探索成功的基础上很快推出了完善的、典型的单片机系列MCS-51。MCS-51系列单片机的推出，标志Single Chip Microcomputer体系结构的完善。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机的体系结构。 ①完善的总线结构： ◆并行总线：8位数据总线、16位地址总线及相应的控制总线，两个独立的地址空间； ◆串行总线：通信总线，扩展总线。 ②完善的指令系统： ◆具有很强的位处理功能和逻辑控制功能，以满足工业控制等方面的需要； ◆功能单元的SFR(特殊功能寄存器)集中管理。 ③完善的MCS-51成为SCMC的经典体系结构。 日后，许多电气商在MCS-51的内核和体系结构的基础上，生产出各具特色的单片机。 3．从SCMC向MCU化过渡阶段 Intel公司推出的MCS96单片机，将一些用于测控系统的模数转换器(ADC)、程序运行监视器(WDT)、脉宽调制器(PWM)、高速I/O口纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。MCS-51单片机系列向各大电气商的广泛扩散，许多电气商竞相使用80C51内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、可靠性技术应用到单片机中；随着单片机内外围功能电路的增强，强化了智能控制器特征。微控制器(Microcontrollers)成为单片机较为准确表达的名词。其特点是： ①满足嵌入式应用要求的外围扩展，如WDT、PWM、ADC、DAC、高速I/0口等。 ②众多计算机外围功能集成，如：
习题 1.给出下列有符号数的原码、反码和补码(假设计算机字长为8位)。 +53-88-7+104 答：【+53】原=00110101，【+53】反=00110101，【+53】补=00110101 【-88】原=11011000，【-88】反=10100111，【-88】补=10101000 【-7】原=10000111，【-7】反=11111000，【-7】补=11111001 【+104】原=01101000，【+104】反=01101000，【+104】补=01101000 2.指明下列字符在计算机内部的表示形式。 AsENdfJFmdsv120 答:41H73H45H4EH64H66H4AH46H6DH64H73H76H31H32H30H 3．什么是单片机？ 答：单片机是把微型计算机中的微处理器、存储器、I/O接口、定时器/计数器、串行接口、中断系统等电路集成到一个集成电路芯片上形成的微型计算机。因而被称为单片微型计算机，简称为单片机。 4．与一般微型计算机相比，单片机有何特点？ 答：主要特点如下： 1)在存储器结构上，单片机的存储器采用哈佛(Harvard)结构 2)在芯片引脚上，大部分采用分时复用技术 3)在内部资源访问上，采用特殊功能寄存器(SFR)的形式 4)在指令系统上，采用面向控制的指令系统 5)内部一般都集成一个全双工的串行接口 6)单片机有很强的外部扩展能力 5．简述存储器的哈弗结构。 答：哈佛(Harvard)结构，将程序和数据分别用不同的存储器存放，各有自己的存储空间，分别用不同的寻址方式。存放程序的存储器称为程序存储器，存放数据的存储器称为数据存储器。程序存储器一般由只读存储器芯片构成，所以又可简称为ROM，数据是随时变化的，所以数据存储器一般用随机存储器构成，所以又可简称为RAM。 6．简述51单片机有哪些系列。 答：主要有如下系列： 1．MCS-51系列单片机 2．ATMEL公司的AT89系列单片机 3．STC系列51单片机 4．SST公司的SST89系列单片机 5．Silicon Labs公司51单片机 6．华帮W77系列、W78系列单片机