下载文档原格式
第二章MCS—51系列单片机组成及工作原理第一节MCS—51系列单片机的内部组成MCS—51系列单片机的典型芯片是8051，所以以8051为例来介绍MCS—51系列单片机。
一、8051单片机的内部组成图2—1画出了8051单片机的内部系统组成的基本框图：图2—1（a）MCS—51单片机系统组成基本框图图2—1（b）MCS—51单片机内部方框图由图2—1（a）可以看出，MCS—51系列单片机8051是由中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出（I/O）口电路、定时器/计数器等若干部件组成，再配置一定的外围电路，如时钟电路、复位电路等，即可构成一个基本的微型计算机系统。
下面简要介绍各个组成部件：1．中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和控制功能，MCS—51单片机的CPU能处理8位二进制数或代码，故称为8位机。
2．内部数据存贮器（内部RAM）8051芯片中共有256个内部RAM单元，但其中后128个单元被专用寄存器占用，能作为存储器供用户使用的只有前128个单元，用于存储可读写的数据。
因此通常所说的内部数据存储器就是指前128个单元，简称内部RAM。
3．内部程序存贮器（内部ROM）8051内共有4KB掩膜ROM。
由于ROM通常用于存放程序，原始数据，表格等。
所以称之为程序存贮器，简称内部ROM。
4．并行I/O口8051中共有4个8位I / O口（P0 、P1、P2、P3 ），以实现数据的并行输出输入等。
5．串行I/O口MCS—51单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机与其它设备之间的串行数据通信。
该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。
6．.定时器/计数器8051内共有2个16位的定时器/计数器，以实现硬件定时或计数功能，并可根据需要用定时或计数结果对计算机进行控制。
7．中断控制系统MCS—51系列单片机的中断功能较强，用以满足控制应用的需要。
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系列单片机的结构和原理<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>第2章M S-C1系列单5机的片结和原理构CS-51系列单M片的机结构和理2.原1MS-51C单片的机本结构基CSM-51片单机的基结构2本.2CMS51的-脚及引总线构结的脚及引线结总构M C-5S单片机1存储的器置单片配机的存器配置储C PU时序的辅助电路及时序的及助辅电路2.324.<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>2.1MCS-5 1片机单的本结基构M C-5S单片机1基本结的构MC-51单片机的基本组S成2..1 MCS-511片机的单基组本成MSC5-单片机内部1结构2..2 M1CS51单-片内机结构2.部.13输入/出输(/IO 端口)构结入/输输(I/出)O<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>MC-5S单片机的基1本组成2 ..11 MSC-5单1片的基机组本成CSM5-1单机主要片以下几由个分组部成：单片主要机以由下几部个分成：单片组主机要由下以几部个组成分位微处器理((1 一个) 微位处理器(CU)。
P) 一8位微个理处器) 片内数。
存据器储( ()2281B 内数据存储器(R片MA和)182B特殊的能功) 片数内据储器)存的特殊能寄功存器寄(器(存FRS) )。
内程序存部储器( 3(4K内)程部序储器(RO存M) )。
内部序存储程器。
) 计数，器(4两)个定时计数，用器以外对部件进事行数，也)两个计时定/数器用计对外部事件进行计以，数用可做定器时。
可做用时定。
位器编程可的入/输输(5)出个4位8编可的输入输出(I/O程)并行端口每，个) 个位可编的输程入出(输)并行端，口端口可既输做，也入可做出。
输端既可做口入输，可也做输出。
()6个一串行口端，于用据数的行通串信)。
个串行一端，用口于据数串行的信。
(7)中通断控制系。
)统断控中系统。
制8)内(部时钟电。
路内部)时电钟路。
<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>MS-5C单1片基机本构结示图意<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>.2.21M SC-5单片机内1部结M构C-5S单片机由1微处器理(含单片运由微处理器机( 片机由微单处理器算和器控器)制、储存器、口以)及存、储器算和器控制)、存储器、器/OI以口及专用存寄SF 器等R成。
等构构成。
专寄用器存等构成<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>CC VAM R21 字8节AR地址M寄存AR器P3口驱器动P1驱口器P动2口驱器动P0口动器驱栈堆针指SP SCN *****O NIEPTCION TODM LT 0T1 THL0TH 1P3口锁存器P1 锁口存器2口P锁存器P口锁0存器CAC B令寄指存IR器令指译码ID 器DPH缓器DPL冲RO M4K字节暂存1器暂存2器CP量增器P WSA U L荡器定时与控制振程计序器PC数地址寄存A器RV SSXAT2 LXAT1 LAER S TLE *****S-5片内总1结构体框图<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>2..31 输入/输(出I/)O端口构结1.0P口的结构 .口的结构<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>Q口作为I/O口(1 P0)作口为口，0P为作出口使输) 作为口为输作口使出用，时内部控端制0发平使电平使电“时用内部控，端制发电平“使与”门出截止输，为0, 场效应管截，此止多时开路关场效应管T1截，止UMX锁存器的端与接通输。
出据数时内，与锁存的端器通接。
锁与器存的端通接输出数时，据部数据加锁存在器D端当CL端，写的冲脉数据部在加存器锁端的写脉冲端出后现与，内部总线连相D端数的取据反出现后，与部总内线相的连端据数反取出后现在端Q 经场应效管T反向2现出在后出在端现，场经效应管向反出在现P的引0上脚。
由于输出驱为动漏极开路，式引的脚上。
的引上脚于由出驱动为漏极输路开，式需要接上外拉阻电阻值一般为5,~ 需K外接上要拉阻，电值阻一为般1~0。
K口作<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>为入输口，当时P口作0输为口时，入口端的中个两冲缓口作输入口时为用器读操于作。
器于用读作操。
当行一般执的口端入指输令时，时令，读冲脉将中图方下三的态入输缓冲打器，开器开打，这端样上的数口经据冲器送至缓内部总线。
内总线部。
图上方的中冲器并不缓接读直端口引脚上的据数，而是读存器Q 端锁的口端引上的数据脚，而是锁读器端存的数据端，与引上脚数的据一是致端的引与上的脚据数是致一的数。
据，Q端与脚引上的数是据致一。
的这样计的目的设为是了应所适谓的“设样的计目的是了为适应谓的所“读- 修操作类指令。
改-写类”作操令指。
<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>口作地址为数据/总(线)P0口作2为址数地据线。
总当P口用0) 口作地为数据总址线。
口用输做出址地/据总线使数用时据数总使线用时，做输出址地数总据线使用，时制控信号端高为平1,电此多路开关M时UXCP将内为高电U ,此时平多开关路将部内地/数址据经反器输出端与场向应效管据经反向器输数出端与效场应管T2 部址/地数据反向器输经端与场效应出管T 接2通同，“时门开锁。
接通，时“同与”开门锁。
出输地的址数据信号或过“ 通据信数通号过“”与驱门上动拉效应场T管1,又通过向器驱动反下场拉应效管。
,又通反向器驱动下拉过场效应T管。
2种这结大大增加构了载驱负能动力。
种结构大这增大了加负驱动能载力。
<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>2P.1口的结构. 的口构结<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>1端P与口端的口主要别区于在P1 ,口端P与端0的主要口别在于端区与端口口的要主区别在于，端用内口部上电拉代阻替场了效应管1,T 端用口部上拉内阻代电替了效应场管，输且信号仅来自内部总线。
若出输时出且D出信输号来仅内部自线总。
若输出时的端据为数1,截止输出为截止输为1出端的；数据为，T截止出为；输若端D数端数据据为0则T导通，,脚引出输为电低。
平当1P, 导通，引输出为低脚平。
电导通口作为入输使用时必，须向存锁写1,器作为输入口使用，必时向锁须器存写，使场效应管截，才可止以作为输使用。
入场应管效止，才可截以作输入为使。
用<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>3P2口.结构的 .口结构的<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>口比，较口多转了换控部分口制了转换多制部分控。
和1口比较，P2口多P转换控了部分。
当制口比P较口2作通用为口用使时多路开，口作关为用I通O/口使时用口作为通用口使用，M 时U连X接锁存器端的，成构一准个双向连接锁器存的Q 连接端存锁的器当系扩统展片外序存程储时，端口器当。
系扩展统外片序程储存时器，2P端口就用周来期地性出从输外存中取令指位的址(地~ 此时M U在XCUP高位地8址A(8~1A5)此时位,地址)此时在的制下控切到与内部地换总线相址。
连的控下切制换到内与地部址线总连。
因相地址信号是不间的，此断时P2口不就能作地址信号是不间的断此，时就口能不作端使口用了。
为/OI口使端了用端口使用。
了<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>4.P口的3构 . 结口结构的<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>口较比口，加了一个增与门和一和P非1口比较P3口，加了一个增与非门和一口比较个缓冲器使其，端各口线有两功种能择选。
个冲器缓使，各其端口有两线种功选能择。
处于第一功能当时第二输，出能功为1线，处于当一功第能，第时输出二功线为能，时此输出P与口相同1口相同此时，出输P1与相口，同内部总线号信经锁器和存效场应输管出当。
作为入时，输存器场效应管输出。
和当为输入作，时读引”信号脚效，有读引脚”信号“效有，下的面态三冲缓打开器增(加的个一为开)常，),数通过缓据打开(增的一个加常开)为数据通过，冲器缓送C到U内P部总。
线部总线。
内冲器送到内部线总<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>P口的第3二能：功口的二第能功：口第的功二能P3 0.P3 1 P3.2.P3.3 P34. 3P5.P3 6 .3P. 1701 11 23 14 15 16 171R XD串行输入口() TDX串行输(出口)I T0N外(中断0部)NTI1外部中断1) T0(定时器0的(数输计入T1(定时)1器计的输数)入R(外W部据数存器写储脉冲)R(外D数据部存器储读冲脉)<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>2. 2CSM-1引脚5及外片线结总构.221 M.S-C15单机片芯片引介脚绍单片机芯引脚介片绍2.2. 2 MSC5-1单片的片外机总结构线单片机的片总外线结<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>2.2.1 M构CS5-单1片芯片机脚介引绍片机单片芯脚介绍引<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>22.2 MC.-51单S机片的片外总结线构<i>单片机实用技术(人民邮电出版社)</i>.2 3CSM-51单片的机储存器配置MSC51系列-片单机存的储在物器理结构上有列单系片的存储器机物理在构上有4结系列单机的存储片在器物理构结有上存储个空间片：内外据数存储器、个存储间空：内外数据存储片器、片内片外序程储存。
器中，其内数片据储存用器位地8 位址址地，序存器储。
其中，内数据存片器储用位地，址51列系有列有12系字8 节，25列有系字节系，列有系有列56字节2;片外为字节；系有列字节字节6 K4,B用61地位；址序程存器储内和片片外统，位地址；位地址进行编址，一一行进址编，共6K4B。
2..3 1内数据存片储器 .232. 片外据数储存器2 3.. 3序程存储器。
