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的存储器在物理上和逻辑上有何不同？有哪几种地址空间？容量各为多少？访问片内RAM、片外RAM、片外ROM的指令格式有何不同？
提示：
（1）从物理结构上存储器分为程序存储器和数据存储器，同时分别又有片内与片外之分。
（2）从寻址空间分布上分为三个存储器地址空间，即程序存储器（片内外统一编址空间共64KB）、片内数据存储器（寻址空间256B。然而事实上只有低128个单元和高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。
《MCS-51单片机原理与应用》
实 验 指 导 书
新疆水利水电学校水电机电系
2010年9月 前言：任务与要求
一．单片机原理与应用实验的任务
单片机原理与应用实验是单片机原理与应用课程的一部分，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基础。
3.提高应用计算机的能力及水平，提高逻辑思维及动手能力。
二．实验设备
单片机实验所使用的设备由计算机、DP-51PRO单片机综合仿真试验仪，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；单片机综合仿真试验仪是硬件开发平台，是基于80C51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。
图1 单片机原理实验设备
在计算机软件的控制下可完成单片机基本实验及综合设计性实验项目。所有的MCS-51单片机原理与应用课程实验都在这套综合仿真试验仪上完成。
三．实验要求和成绩考核
1.遵守实验室纪律，在实验室内不得随意走动、大声喧哗。
2.实验前，按实验要求事先复习与实验有关的理论知识，明确实验目的，了解实验内容和方法。在实验过程中务必带上教材和实验文档，认真听讲，以调试为主要目的，注意观察思考，记录有关数据和程序，每次实验成绩根据完成情况给予评分。
3.按实验指导书要求进行接线和操作，经检查和指导老师同意后再通电。小心使用机器，以免出现意外故障，若机器出现硬件故障，可报告并请求老师协调维护，勿喧哗和起哄。
4.禁止在实验室中做与实验无关的事情，特别是玩游戏者，一经发现本课程实训总成绩将减10分，发现两次实训总成绩按0分处理。
5.按规定时间完成并上交实验报告。实验报告字迹要清楚，结论要明确，并写出程序流程图、程序、并分析实验结果、完成思考题等。
6.实验后应断电并返回WINDOWS下关闭计算机，整理实验台，恢复到实验前的情况。 计算机 RS232串行口 单片机综合仿真试验第一部分 Keil C51 软件使用说明
51单⽚机原理与设计⽅案（包含原理图与PCB）
⼀、单⽚机简介
单⽚机：在⼀⽚集成电路芯⽚上集成微处理器（CPU）、存储器（ROM和RAM）、I/O接⼝电路，从⽽构成了单芯⽚微型计算机，即单⽚机
（single chip Microcomputer）也叫微控制器（MCU）。
MCS51是指由美国Intel公司在1980年推出⼀系列单⽚机的总称，这⼀系列单⽚机包括了好些品种，如
8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单⽚机都是在8051的基础上进⾏功能的增、减、
改变⽽来的，所以⼈们习惯于⽤8051来称呼MCS51系列单⽚机。
Intel公司将MCS51的核⼼技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司以8051为基础核⼼只做了众多型号的单⽚机，⽐较常⽤的是美国的
Atmel公司的51和国内STC51单⽚机。
⼆、单⽚机原理结构
单⽚机的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: ⑴ VCC – 芯⽚电源，接+5V；
⑵ VSS – 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：
⑴ ALE/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/VPD:复位/备⽤电源。
① RST（Reset）功能：复位信号输⼊端。
② VPD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
单片机系统计
第1讲51单片机的硬工原理
第2讲单片机的C语言计
第3讲51单片机的片内系统
第4讲单片机的系统扩展
课程及要求
1课程的地
课程模块能模块使用内部寄器逻辑结构硬结构
微机原理CPU内部CPU内部CPU内部CPU内部CPU内部
接技术接芯片连接接芯片接芯片
单片机BothBothBothBothBoth
EDA对象方法型例
初级板块原理—仿真—计PCBProtel
基本编程芯片编程—仿真—调试MCU/CPLD/FPGA/DSP
高级定制芯片编程硬—仿真—调试用工站
课程及要求
2基本要求
明确基本结构
懂程序
懂简单接
会编写简单程序
会进行简单计
一般要求
能够据网的芯片资料进行接计
能够据用户提出的要求计并开发简单仪器备
能据单片机的说明书进行计
课程及要求
学方法
理论联系实际
计实际目
动手制目
课程安排
见首页
•
微型计算机系统基本知识
•§古-古 概述
•§古-以 微型计算机基础
•第一章微型计算机系统基本知识
•§古-古 古 概述概述
•一电子计算机
•储程序的方式自动地进行算术和逻辑运算
•的数电子装置称电子计算机
•古历史
•古946古946以古5古5日日世界第一数式电子计算机
•是在美费城法尼大学莫尔学院研制并
运行(司送导致件)古955古955古955古口古口断电源
•元古口世纪中的算盘到现计算机的
世历了一个漫长的段
•2发展
•ENIAC5千次/秒18000个电子管
•
电子管式→晶体管式→中小规模集电路→•↑1946↑1958↑1965•→大超大规模集电路微机时四•↑1971Intel40046万次/秒2300只/3核4㎜2•3基本结构•
