MCS-51系列单片机的内部功能模块及其应用.

MCS51单片机的结构MCS-51单片机是Intel公司设计开发的一种高度集成的8位微控制器（microcontroller），主要应用于嵌入式系统中。

它采用了Harvard 架构，包含一个CPU核心、片内存储器、外围接口和定时器/计数器等功能模块。

在本文中，我将详细介绍MCS-51单片机的结构。

MCS-51单片机的结构主要分为以下几个部分：1.中央处理器（CPU）核心：MCS-51单片机的CPU核心采用了8位的数据总线和地址总线，以及一组功能强大的指令集。

该CPU支持多种指令，包括数据传送指令、算术逻辑指令、位操作指令和条件跳转指令等。

它还包括一个累加寄存器和标志寄存器，用于存储操作数和标志位信息。

2.存储器部分：MCS-51单片机包含片内存储器和片外存储器。

片内存储器主要用于存储程序代码和数据，包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。

ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和临时变量。

片外存储器通过地址线和数据线与单片机连接，可以扩展存储器容量。

3.输入输出（I/O）接口：MCS-51单片机通过多个I/O口与外部世界进行数据交互。

每个I/O 口包含一组引脚，可以用作输入或输出。

这些引脚可以通过配置寄存器来选择其功能。

MCS-51单片机还支持中断输入，可以用于实现外部设备的中断功能。

4.定时器/计数器（Timer/Counter）：MCS-51单片机内置了多个定时器/计数器模块，用于生成精确的时间延迟或测量外部事件的时间间隔。

定时器可以产生周期性的中断信号，用于实现定时任务。

计数器可以计数外部事件的脉冲数量，用于测量时间间隔。

5.串行通信接口：MCS-51单片机内置了一个串行通信接口，可以用于与其他设备进行数据传输。

该接口支持异步串行通信协议，如UART（通用异步收发器）或SPI（串行外围接口）等。

它可以通过配置寄存器来设置通信参数，如波特率和数据格式等。

6.时钟电路：MCS-51单片机需要一个精确的时钟源来驱动内部运算和外设操作。

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）。

MCS-51系列单片机及其应用教学设计1. 前言MCS-51系列单片机由英特尔公司于1981年推出，是目前应用最广泛的单片机之一。

它具有低功耗、可编程性、操作简便等特点，被广泛应用于各种嵌入式系统中。

本文主要介绍MCS-51系列单片机的相关知识和其在教学中的应用设计。

2. MCS-51系列单片机概述MCS-51系列单片机是一种8位微控制器，由英特尔公司推出并于1987年过期的。

目前，其他公司也生产了兼容MCS-51系列单片机的芯片。

MCS-51芯片由CPU、RAM、ROM、IO口、串口和定时器组成，其特点是可编程和自身包含各种数字和模拟接口。

2.1 CPUMCS-51系列单片机采用8051CPU，其数据处理能力和调用性能较强。

2.2 RAMMCS-51系列单片机的RAM可以容纳不同容量的RAM。

其中部分RAM可以用于寄存器和堆栈，另一些RAM可用于存放运行程序的临时变量和数据等。

2.3 ROMMCS-51系列单片机的ROM用于存储程序代码。

由于ROM是只读存储器，因此程序代码无法改变，只有运行时可以读取。

2.4 IO口MCS-51系列单片机的IO口主要用于输入输出。

其输入通道可以用于读取传感器数据，其输出通道可以用于驱动电机或其他设备的运作。

2.5 串口MCS-51系列单片机的串口包括UART（异步串行通信器）和SPI（串行外设接口）。

UART用于串行通信，而SPI用于与外部设备通信。

2.6 定时器MCS-51系列单片机的定时器用于定时的时钟工作。

在实际应用中，可以使用定时器来产生各种PWM信号，同时也可以用于计时等操作。

3. MCS-51系列单片机在教学中的应用在教学中，我们可以使用MCS-51系列单片机来制作各种实验项目。

这些项目可以涉及到控制LED灯、蜂鸣器、电机、显示屏等各种设备，实现不同的功能。

以下是一些可以使用MCS-51系列单片机实现的教学项目：3.1 单个LED灯控制通过MCS-51系列单片机的IO口，我们可以控制单个LED灯的开关。

MCS-51 单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？
MCS-51 单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件有：
(1)1 个8 位的微处理器CPU。

(2)8KB 的片内程序存储器Flash ROM(51 子系列的Flash ROM 为4KB)，用于烧录运行的程序、常数数据。

(3)256B 的片内数据存储器RAM(51 子系列的RAM 为128B)，在程序运行时可以随时写入数据和读出，用于存放函数相互传递的数据、接收的外部数据、中间结果、最后结果以及显示的数据等。

(4)3 个16 位的定时器/计数器(51 子系列仅有2 个定时器)，每个定时器/计
数器可以设置为计数方式，用于对外部事件信号进行计数，也可以设置为定
时方式，满足各种定时要求。

(5)有一个管理6 个中断源(51 子系列1 是5 个中断源)、两个优先级的中断控制器。

(6)4 个8 位并行I/O 端，每个端口既可以用作输入，也可以用于输出。

(7)一个全双工的UART(通用异步接收发送器)串行I/O 口，用于单片机之
间的串行通信，或者单片机与PC 机、其它设备、其它芯片之间的串行通。

一、概述MCS-51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。

如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。

它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。

但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式。

（一）控制器控制器是单片机的指挥控制部件，控制器的主要任务是识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。

单片机执行指令是在控制器的控制下进行的。

首先从程序存储器中读出指令，送指令寄存器保存，然后送至指令译码器进行译码，译码结果送定时控制逻辑电路，由定时控制逻辑产生各种定时信号和控制信号，再送到单片机的各个部件去进行相应的操作。

这就是执行一条指令的全过程，执行程序就是不断重复这一过程。

控制器主要包括程序计数器、程序地址寄存器、指令寄存器IR、指令译码器、条件转移逻辑电路及时序控制逻辑电路。

（二）存储器的结构MCS-51单片机存储器采用的是哈佛结构,即程序存储器空间和数据存储器空间截然分开,程序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式,寻址空间和控制系统。

这种结构对于单片机面向控制的实际应用极为方便,有利。

在8051/8751弹片击中,不仅在片内集成了一定容量的程序存储器和数据存储器及众多的特殊功能寄存器,而且还具有极强的外存储器的扩展能力,寻址能力分别可达64KB,寻址和操作简单方便.MCS-51的存储器空间可划分为如下几类:1.程序存储器单片机系统之所以能够按照一定的次序进行工作,主要是程序存储器中存放了经调试正确的应用程序和表格之类的固定常数。

程序实际上是一串二进制码,程序存储器可以分为片内和片外两部分。

8031由于无内部存储器,所以只能外扩程序存储器来存放程序。

单片机原理与应用实验报告学校：合肥工业大学姓名：吕增威学号：班级：计算机科学与技术08-03班目录前言 ------------------------3 第一章 MC51 单片机原理及应用软件实验实验1：系统认识实验--------------------6实验6：数据排序实验（验证性）---------- 11第二章 MC51 单片机原理及应用硬件实验实验1：广告灯实验----------------------15实验2：P1 口实验（验证性）-------------21实验16：串口转并口实验 ----------------32 实验心得与体会---------------37前言一．单片机原理实验的任务单片机原理实验是单片机原理及应用课程的一部分，它的任务是：1.通过实验进一步了解和掌握单片机原理的基本概念、单片机应用系统的硬件设计及调试方法。

2.学习和掌握单片机应用系统程序设计技术。

3.提高应用计算机的能力及水平，提高逻辑动手能力。

二．实验设备单片机实验所使用的设备由计算机、单片机实验开发系统（，其中计算机是软件开发平台，主要完成程序编辑、编译、下载程序等任务；单片机实验开发系统是硬件开发平台，是基于51/196 单片机的扩展实验系统。

计算机和单片机实验开发系统之间是通过RS232 串行接口进行通信的。

单片机实验开发系统配有开关电源、单片机、晶振、存储器、可编程并行接口芯片、键盘显示控制芯片、24 键键盘、六位LED 数码管显示、A/D 及D/A 转换芯片、简单输出口2个、简单输入口1 个、逻辑电平输入开关、发光二极管显示电路，并配有小直流电机、步进电机、继电器、音响等驱动电路。

在计算机软件的控制下可完成单片机基本实验及综合3设计性实验项目。

所有的MCS51 单片机原理及应用课程实验都是在这套实验系统上完成的。

Keil与Proteus的联合使用: Keil C51 6.02的使用:1.打开Keil,新建一个程序文件(File--New),在上面输入要调试的程序,保存为*.asm格式;2.新建一个工程(project--Newproject),保存，在CPU选项了选择Atmel--AT89C51,点击确定，在弹出的选项框中选择“否”。