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 EPROM89C51: 有4KB的FLASH EEPROM89S51：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CPU64KB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 CPUCPU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 StatusWord Register）。
1.1.2 CPU2. 程序计数器PC程序计数器PC是16位的寄存器，用来存放即将要执行的指令地址，可对64KB程序存储器直接寻址。
执行指令时，PC内容的低8位经P0口输出，高8位经P2口输出。
3. 指令寄存器指令寄存器中存放指令代码。
CPU执行指令时，将程序存储器中读取的指令代码送入指令存储器，经指令译码器译码后，由时钟与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。
用于存放程序和数据。
存储器由许多单元组成，每个单元有一个编号（称为地址）。
一个单元存放一个8位二进制数（字节）----内容，当一个数据多于8位时，就需要多个单元来存放。
存储器分ROM和RAM等ROM：用来存放程序、常数---程序存储器；RAM：存放程序运行中所需的变量或运算结果----数据存储器。
FFH90H ……02H00H 01H3AH 00H78H存储器内容地址1、存储器结构普林斯顿结构：只有一个地址空间，RAM 和ROM 安排在一个空间的不同区域，CPU 访问RAM 和访问ROM 使用相同的指令。
如8086、奔腾系列微机。
哈佛结构：RAM 和ROM 有两个不同的地址空间，RAM 和ROM 可以有相同的地址，CPU 访问RAM 和访问ROM 使用不同的指令、不同的控制信号。
如51系列单片机。
FFFFH RAM ROM 0000H2、存储器地址空间的两种结构形式----普林斯顿结构和哈佛结构FFFFHRAM0000H FFFFH ROM 0000HMCS-51存储器物理结构从物理空间看，MCS-51单片机有四个存储器地址空间：片内数据存储器、片内程序存储器片外数据存储器、片外程序存储器3、MCS-51的储存器结构外部数据存储器(RAM)外部程序存储器(ROM)内部程序存储器内部数据存储器8XX51MCS-51存储器物理结构从逻辑上看,MCS-51有三个存储器空间：片内数据存储器、片外数据存储器片内、片外的程序存储器（片内、片外统一编址）1.2 存储器图1.3 MCS-51单片机的存储器逻辑结构内部程序存储器内部数据存储器8XX5100H 7FH 0FFFH 0000H 1000H 外部程序存储器(ROM)FFFFH 0000H 外部数据存储器(RAM)FFFFH 内部数据存储器8XX5100H7FH0000H 外部程序存储器(ROM)FFFFH 0000H 外部数据存储器(RAM)FFFFH (EA=0)1.2.1程序存储器程序存储器：用来存放编制好的始终保留的固定程序和表格常数。
程序存储器以程序计数器PC 作为地址指针，通过16位地址总线，可寻址的地址空间为64KB。
内部程序存储器：在8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地址空间的4KBROM/EPROM程序储存器（内部程序存储器）。
外部程序存储器：在8031片内，则无内部程序存储器，必须外部扩展EPROM（外部程序存储器）。
MCS-51单片机中，内、外程序存储器的地址是统一编排的。
8031单片机无内部程序存储器，地址从0000H ～FFFFH 都是外部程序存储空间。
引脚应始终接地。
EA 1.2.1 程序存储器访问程序存储器使用MOVC 指令。
对于内部有ROM 的单片机（51系列），引脚接高电平，使程序从内部ROM 开始执行。
当PC 值超出内部ROM 的容量时，会自动转向外部程序存储器空间。
外部程序存储器地址空间为1000H ～FFFFH 。
EA1.2.1 程序存储器51系列单片机执行程序时，由程序计数器PC指示指令地址，单片机复位后，PC=0000H，因此系统从0000H单元开始取指令，并执行程序。
地址用途0000H 复位操作后的程序入口0003H 外部中断0服务程序入口000BH 定时器0中断服务程序入口0013H 外部中断1服务程序入口001BH 定时器1中断服务程序入口0023H 串行口中断服务程序入口MCS-51 单片机最多可扩展64KB外部数据存储器（RAM）和外部I/O 端口地址。
MCS-51单片机的外部数据存储器和外部I/O端口实行统一编址，并使用相同的作选通控制RD 、WR信号，均使用MOVX指令访问。
内部数据存储器是使用最多的地址空间，指令（算术运算、逻辑运算、位操作运算等）的操作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间中。
51 系列单片机，只有128B RAM ，地址00H ~7FH ，80H ~FFH 为SFR （特殊功能寄存器）地址空间。
52 系列单片机（增强型），有256B RAM ，地址00H ~FFH ，高128字节RAM 和SFR 的地址重合。
00H 内部RAM 7FH 80H 特殊功能寄存器SFR FFH 00H内部RAM7FH内部RAM FFH 特殊功能寄存器SFRFFH地址重合靠寻址方式来区分访问的区域：高128B RAM 采用寄存器间接寻址方式；SFR只能采用直接寻址方式；低128B RAM 两种方式均可。
地址范围为00～7FH的低128B RAM使用分配如表1.1。
（1）地址0～1FH的前32个单元称为寄存器区分四组（0~3组），每组有8个寄存器R0~R7。
用途：①作通用寄存器R0～R7。
②R0与R1可作间址寄存器使用。
内部RAM----寄存器区使用时应注意：32个单元的寄存器区分为四组，使用时只能选其中一组寄存器。
一旦选中一组，其它三组只能作为数据存储器（通用RAM）使用，而不能作为寄存器使用。
寄存器的选组由程序状态字PSW的RS1和RS0位定。
RS1 RS0 选寄存器组0 0 0组0 1 1组1 0 2组1 1 3组初始化时或复位时，自动选中0组。
设置多组寄存器可以方便保护现场。
内部RAM----位寻址区、堆栈区（2）20H～2FH为位地址区共16个单元，每单元有八个位，共128位，每位有一个位地址，位地址范围为00H～7FH，该区既可位寻址，又可字节寻址。
如MOV 20H，C (这里C是Cy进位标志位），该指令是将Cy内容送20H位,如果Cy＝1，位20H值为‚1‛。
而MOV A，20H是将地址为20H单元的内容送至累加器A。
（3）除选中的寄存器组以外的存储器均可以作为通用RAM区。
（4）堆栈区8XX51单片机的设在内部RAM区，深度不大于128字节初始化时堆栈指针SP指向07H。
1.3特殊功能寄存器51单片机共有21个字节的特殊功能寄存器(SFR Special Function Register）。
52单片机有32个SFR1.用途：A 累加器、状态标志寄存器单片机内部各部件专用的控制、状态寄存器并行口、串行口2.地址空间：21个SFR不连续地分布在80H～FFH 128个字节地址空间。
1.3 特殊功能寄存器21个特殊功能寄存器的名称及主要功能介绍如下: [详细的用法见后面各节的内容]A—累加器: 带有全零标志Z，A=0则Z=1；A≠0则Z=0。
该标志常用于程序分支转移的判断条件。
B—寄存器:常用于乘除法运算（见第2章）。
PSW—程序状态字:主要起着标志寄存器的作用，其8位定义见表1-2。
位地址D7D6D5D4D3D2D1D0CY AC F0RS1RS0OV－P位名称CY ：进/借位标志反映最高位的进位/借位情况，加法为进位；减法为借位。
CY=1：有进/借位；CY=0：无进/借位。
AC ：辅助进/借位标志反映高半字节与低半字节之间的进/借位，AC=1：有进/借位；AC=0：无进/借位。
FO ：用户标志位。
可由用户设定其含义。
RS1，RS0：工作寄存器组选择位。
D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OV－P位地址位名称特殊功能寄存器--PSW特殊功能寄存器--PSW OV：溢出标志反映补码运算的运算结果有无溢出有溢出OV=1；无溢出OV=0。
-：无效位。
P：奇偶标志反映A累加器中‘1’个数的奇偶。
有奇数个‘1’：P=1；有偶数个‘1’：P=0。
影响标志位的指令及其影响方式见第2章。
特殊功能寄存器—SP、DPTRSP—堆栈指针。
8XX51单片机的堆栈设在片内RAM，对堆栈的操作包括压入（PUSH）和弹出（POP）两种方式，并且遵循后进先出的原则，在堆栈生成的方向上遵循先加后压，先弹后减的顺序，按字节进行操作。
DPTR——数据指针寄存器用来存放16位地址值，以便用间接寻址或变址寻址片外存储器。
DPTR可分成DPL和DPH两个8位寄存器分别使用。
特殊功能寄存器—P0 P1 P2 P3P0 P1 P2 P3——I/O端口寄存器四个并行I/O端口的映射寄存器。
通过对该寄存器的读/写，可实现从相应I/O端口的输入/输出。
例如：指令MOV P1，A实现了把A累加器中的内容从P1端口输出。
例如：指令MOV A，P3实现了把P3端口上的信息输入到A中。
特殊功能寄存器—其他寄存器IP——中断优先级控制寄存器。
IE——中断允许控制寄存器。
TMOD——定时器/计数器方式控制寄存器。
TCON——定时器/计数器控制寄存器。
TH0，TL0——定时器/计数器0。
TH1，TH1——定时器/计数器1。
