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标题: MCS-51单片机的外部结构和工作原理教学目标与要求：熟练掌握MCS-51单片机的工作原理、MCS-51单片机存储器配置。
掌握MCS-51单片机芯片的外部引脚及功能。
理解单片机时钟电路、CPU的时序、复位电路、输入/输出端口结构和工作原理。
授课时数： 4学时教学重点：MCS-51单片机的工作原理、MCS-51单片机存储器结构的结构及存储器配置教学内容及过程:引入：由于前面的学习我们已经简单了解单片机的特点及开发过程，我们为了更好的使用单片机来为我们服务，我们从使用的角度全面了解单片机外部结构及其工作原理及基本电路：一、单片机的外部结构:40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。
⒈电源: ⑴V CC - 芯片电源，接+5V；⑵V SS - 接地端；⒉时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。
⒊控制线:控制线共有4根，⑴ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。
⑵ PSEN:外ROM读选通信号。
⑶ RST/V PD:复位/备用电源。
① RST（Reset）功能：复位信号输入端。
② V PD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。
⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
① EA功能：内外ROM选择端。
② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。
⒋ I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。
P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
二、单片机工作的条件拿到一块芯片，想要使用它，首先必须要知道怎样连线，我们用的一块称之为89C51的芯片，下面我们就看一下如何给它连线。
1、电源：这当然是必不可少的了。
第一章MCS51单片机的结构与原理1．试比较MCS-51，MSP430，EM78，PIC，M6800及A VP等系列单片机的特点。
解：MCS-51为主流产品。
MSP430的功能较强。
是一种特低功耗的Flash微控制器。
主要用于三表及超低功耗场合。
EM78系列单片机采用高速CMOS工艺制造，低功耗设计为低功耗产品，价格较低。
具有三个中断源、R-OPTION功能、I/O唤醒功能、多功能I/O口等。
具有优越的数据处理性能，采用RISC结构设计。
PIC系列8位单片机是Microship公司的产品。
CPU采用RISC结构，运行速度快，价格低适于用量大、档次低、价格敏感的产品。
Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一，品种全、选择余地大、新产品多。
其特点是噪声低，抗干扰能力强，比较适合于工控领域及恶劣的环境。
A VR是增强RISC内载Flash的单片机，单片机内部32个寄存器全部与ALU直接连接，突破瓶颈限制，每1MHz可实现1MIPS的处理能力，为高速、低功耗产品。
端口有较强的负载能力，可以直接驱动LED。
支持ISP、IAP，I/O口驱动能力较强。
2．MCS-51系列单片机在片内集成了哪些主要逻辑功能部件？各个逻辑部件的主要功能是什么？解：MCS-51单片机在片内集成了中央处理器（CPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口和中断系统等几大单元。
CPU是整个单片机的核心部件，由运算器和控制器组成。
运算器可以完成算术运算和逻辑运算，其操作顺序在控制器控制下进行。
控制器是由程序计数器PC（Program Counter）、指令寄存器IR（Instruction Register）、指令译码器ID（Instruction Decoder）、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路组成。
CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在IR中，ID对IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生执行本条指令所需的全部信号。
第二章MCS51单片机的基本结构与工作原理一、8051单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？提示：（1）CPU—包括运算器和控制器。
其中运算器主要有运算逻辑部件ALU（实质上就是一个全加器）、累加器A、暂存器TMP（如B寄存器、数据指针DPTR）、程序状态字PSW（寄存程序运行的状态信息）；控制器主要有程序计数器PC（实质是加1计数器）、指令寄存器IR（存放指令操作码的专用寄存器）、指令译码器、定时控制逻辑电路（按指令的性质发出一系列定时信号）、条件转移逻辑电路。
（2）内部RAM。
共有256个RAM单元。
其中低128个单元（00H—7FH）供用户使用，高128个单元（80H—FFH）是专用寄存器，有着特殊逻辑功能（又名特殊功能寄存器SFR）。
（3）内部ROM。
8031内部无ROM，8051有4KB掩膜ROM。
（4）定时/计数器。
MCS51共有2个16位的定时/计数器（T0、T1）。
（5）并行I/O口。
MCS51共有4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3）。
（6）串行口。
MCS51有1个全双工的串行口。
（7）中断控制系统。
MS51共有5个中断源，且分两个优先级别。
（8）时钟电路。
系统允许的最高晶振频率为12MHz（主要用于通信）。
二、MCS51问片内RAM、片外提示：（1（2）（片内外统一编址空间共64KB）、128个单元中的21个单元SFR，高128个单元中的107个空闲地址，用户不能使用。
切记！）、片外数据存储器（寻址空间64KB）。
（3）从功能上划分为程序存储器、内部数据存储器、特殊功能寄存器、位地址空间、外部数据存储器。
访问片内RAM的指令助记符是MOV；如MOV P1，A访问片外RAM的指令助记符是MOVX；如MOVX @DPTR ，A访问片外ROM的指令助记符是MOVC；如MOVC A，@A+PC三、MCS51单片机片内RAM按用途可以划分几个区域？各有什么作用？（片内RAM低128单元划分哪三个主要部分？各部分主要功能是什么？）提示：片内RAM是最灵活的地址空间，在物理上分成两个独立的功能不同的区域，即低128个单元（00H —7FH）的数据RAM区、高128个单元（80H—FFH）的特殊功能寄存器SFR区（见下一题的回答）。
一、填空题：1、当MCS-51引脚ALE有效时，表示从P0口稳定地送出了低8位地址。
2、MCS-51的堆栈是软件填写堆栈指针临时在片内数据存储器内开辟的区域。
3、当使用8751且EA=1，程序存储器地址小于1000H 时，访问的是片内ROM。
4、MCS-51系统中，当PSEN信号有效时，表示CPU要从外部程序存储器读取信息。
5、MCS-51有4组工作寄存器，它们的地址范围是00H~1FH 。
6、MCS-51片内20H~2FH范围内的数据存储器，既可以字节寻址又可以位寻址。
7、PSW中RS1 RS0=10时，R2的地址为12H 。
8、PSW中RS1 RS0=11时，R2的地址为1AH 。
9、单片机系统复位后，（PSW）=00H，因此片内RAM寄存区的当前寄存器是第0 组，8个寄存器的单元地址为00H ~ 07H 。
10、PC复位后为0000H 。
11、一个机器周期= 12 个振荡周期= 6 个时钟周期。
12、PC的内容为将要执行的的指令地址。
13、在MCS－51单片机中，如果采用6MHz晶振，1个机器周期为2us 。
14、内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节的字节地址为26H 。
15、若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为0 。
16、8051单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为04H ，因上电时PSW=00H 。
这时当前的工作寄存器区是第0 工作寄存器区。
17、使用8031芯片时，需将/EA引脚接低电平，因为其片内无程序存储器。
18、片内RAM低128个单元划分为哪3个主要部分：工作寄存器区、位寻址区和用户RAM区。
19、通过堆栈操作实现子程序调用，首先就要把PC 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PC 。
20、MCS－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MCS －51的PC是16位的，因此其寻址的范围为64 KB。
21、MCS-51单片机片内RAM的寄存器共有32 个单元，分为 4 组寄存器，每组8个单元，以R0~R7作为寄存器名称。
22、但单片机的型号为8031/8032时，其芯片引线EA一定要接低电平。
二、选择题：1、当MCS-51复位时，下面说法正确的是（ A ）。
A、PC=0000HB、SP=00HC、SBUF=00HD、P0=00H2、PSW=18H时，则当前工作寄存器是（ D ）。
A、0组B、1组C、2组D、3组3、MCS-51上电复位后，SP的内容应是（ B ）。
A、00HB、07HC、60HD、70H4、当ALE信号有效时，表示（ B ）。
A、从ROM中读取数据B、从P0口可靠地送出低8位地址C、从P0口送出数据D、从RAM中读取数据５、MCS—51单片机的CPU主要的组成部分为（A）。
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６、单片机上电复位后，PC的内容和SP的内容为（Ｂ）。
A、0000H，00HB、0000H，07HC、0003H，07HD、0800H，08H7、单片机8051的ALE引脚是（ B ）。
A、输出高电平B、输出矩形脉冲，频率为fosc的1/6C、输出低电平D、输出矩形脉冲，频率为fosc的1/28、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9、PSW中的RS1和RS0用来（ A ）。
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10、上电复位后，PSW的值为（ D ）。
A、1B、07HC、FFHD、011、单片机上电复位后，堆栈区的最大允许范围是（ B ）个单元。
A、64B、120C、128D、25612、单片机上电复位后，堆栈区的最大允许范围是内部RAM的（ D ）。
A、00H—FFHB、00H—07HC、07H—7FHD、08H—7FH13、对于8051单片机，其内部RAM（ D ）。
A、只能位寻址B、只能字节寻址C、既可位寻址又可字节寻址D、少部分能位寻址14、8051 单片机若晶振频率为fosc=12MHz，则一个机器周期等于（ C ） µS。
A、1/12B、1/ 2C、1D、215、MCS—51单片机的数据指针DPTR是一个16位的专用地址指针寄存器，主要用来（ B ）。
A、存放指令B、存放16位地址，作间址寄存器使用C、存放下一条指令地址D、存放上一条指令地址16、ALU表示（ D ）。
A、累加器B、程序状态字寄存器C、计数器D、算术逻辑部件17、单片机上电后或复位后，工作寄存器R0是在（ A ）。
A、0区00H单元B、0区01H单元C、0区09H单元D、SFR18、单片机8051的XTAL1和XTAL2引脚是（ D ）引脚。
A、外接定时器B、外接串行口C、外接中断D、外接晶振19、8051单片机的V SS（20）引脚是（ B ）引脚。
A．主电源+5V B．接地C．备用电源D．访问片外存贮器20、8051单片机的VCC（40）引脚是（ A ）引脚。
A．主电源+5V B．接地C．备用电源D．访问片外存贮器21、8051单片机中，输入/输出引脚中用于专门的第二功能的引脚是（ D ）。
A、P0B、P1C、P2D、P322、MCS—51复位后，程序计数器PC=（ B ）。
即程序从（ B ）开始执行指令。
A、0001HB、0000HC、0003HD、0023H23、MCS—51的专用寄存器SFR中的堆栈指针SP是一个特殊的存贮区，用来（ C ），它是按后进先出的原则存取数据的。
A、存放运算中间结果B、存放标志位C、暂存数据和地址D、存放待调试的程序24、单片机的堆栈指针SP始终是指示（ A ）。
A、堆栈底B、堆栈顶C、堆栈地址D、堆栈中间位置25、MCS—51单片机复位后，专用寄存器ACC的状态是（ C ）。
A、0000HB、07HC、00HD、0FFH26、当程序状态字寄存器PSW状态字中RS1和RS0分别为0和1 时，系统先用的工作寄存器组为（ B ）。
A、组0B、组1C、组2D、组327、8051单片机中，唯一一个用户可使用的16位寄存器是（ D ）。
A、PSWB、ACCC、SPD、DPTR28、8051的程序计数器PC为16位计数器，其寻址范围是（ D ）。
A、8KB、16KC、32KD、64K29、单片机应用程序一般存放在（ B ）中。
A、RAMB、ROMC、寄存器D、CPU三、判断题1、当MCS-51上电复位时，堆栈指针SP=00H。
（×） SP=07H2、PC存放的是当前正在执行的指令。
（×）是将要执行的下一条指令的地址3、MCS-51的特殊功能寄存器分布在60H~80H地址范围内。
（×）80H~FFH4、在MCS-51系统中，一个机器周期等于1.5us。
（×）若晶振频率为8MHz，才可能为1.5us5、8051的CPU是由RAM和EPROM所组成。
（×）CPU由运算器和控制器组成6、PC可以看成使程序存储器的地址指针。
（√ ）7、判断以下有关PC和DPTR的结论是否正确？A、DPTR是可以访问的，而PC不能访问。
（√ ）B、它们都是16位的存储器。
（√ ）C、它们都有自动加“1”的功能。
（×）PC有自动加“1”的功能，而DPTR的加“1”则需通过指令INC DPTR来完成。
D、DPTR可以分为两个8位的寄存器使用，但PC不能。
（√ ）8、程序计数器PC不能为用户编程时直接使用，因为它没有地址。
（√ ）9、内部RAM的位寻址区，只能供位寻址使用，而不能供字节寻址使用。
（×）位寻址区既可以供位寻址使用，又可以供字节寻址使用。
10、8051共有21个特殊功能寄存器，它们的位都是可以用软件设置的，因此，是可以进行位寻址的。
（×）特殊功能寄存器中其单元地址能被8整除的才可以进行位寻址。
11、MCS—51单片机是高档16位单片机。
（×）12、MCS—51的产品8051与8031的区别是：8031片内无ROM。
（√ ）13、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。
（√ ）14、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。
（√ ）15、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。
（√ ）16、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。
（√ ）17、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。
（×）18、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。
（√ ）19、单片机系统扩展时使用的锁存器，是用于锁存高8位地址。
（×）20、MCS—51单片机上电复位后，片内数据存储器的内容均为00H。
（×）21、MCS—51单片机的数据存贮器是指外部存贮器。
（×）22、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。
（√ ）23、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。
（√ ）四、问答题1、80C51 ROM空间中，0000H~0023H有什么用途？用户应怎样合理安排？答：0000H~0023H是80C51系统专用单元，其中0000H为CPU复位地址，0003H~0023H是5个中断源中断服务程序入口地址，用户不能安排其他内容。
一般来讲，从0030H以后，用户可自由安排。
2、80C51如何确定和改变当前工作寄存器区？答：80C51是根据程序状态字寄存器PSW中工作寄存器区选择控制位RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）来确定和改变当前工作寄存器区：RS1、RS0=00——0区（00H~07H）RS1、RS0=01——1区（08H~0FH）RS1、RS0=10——2区（10H~17H）RS1、RS0=11——3区（18H~1FH）3、简述读外ROM和读写外RAM用到的控制信号。
答：读外ROM的控制线有3条：①ALE：控制锁存低8位地址信号。
②PSEN：控制外ROM输出。
③EA：确定读外ROM。
读写外RAM控制信号分别为：①RD：控制外RAM输出。
②WR：控制外RAM输入。
