单元2 MCS-51单片机内部结构(1)

1、单元二  MCS-51单片机内部结构一、学习目标与要求1.掌握MCS-51单片机基本组成及各组成部分（CPU、存储器、时钟电路、复位电路、I/O端口等）的作用。2.了解I/O端口的结构，掌握I/O端口的驱动能力及其输入输出的初始化方法。3.了解CPU的结构，掌握CPU各部分的功能，熟悉ACC、PSW、B、DPTR、PC等在单片机中的应用。4.掌握复位电路、时钟电路在单片机中的作用，及其电路的设计方法。二、本章重点内容1.MCS-51单片机的基本组成部分：中央处理器CPU、数据存贮器RAM、程序存贮器ROM、定时器/计数器和各种I/O接口电路等。2.MCS-51的存储器组织结构，采用典

2、型的哈佛结构，即程序存储器、数据存储器完全独立。片内RAM又按功能分为几个区，每个区都有自己独特的功能。3.MCS-51单片机的四个并行I/O口，其中P0口可作I/O口，也可以分时实现地址数据总线功能。P3口除了可作I/O口外，还具有第二功能，P2口除了可作I/O口外，还能作高位地址总线。4.MCS-51单片机的复位电路有上电复位、手动复位电路两种。复位后，一些特殊功能寄存器的内容会恢复为初始值。特殊功能寄存器初始态特殊功能寄存器初始态ACC00HB00HPSW00HSP07HDPH00HTH000HDPL00HTL000HIPxxx00000BTH100HIE0xx00000BTL100HT

3、MOD00HTCON00HSCONxxxxxxxxBSBUF00HP0-P31111111BPCON0xxxxxxxB三、本章内容的前后联系1.本章内容讲述MCS-51单片机的内部结构，它是我们了解单片机全貌最基本的部分。2.本章内容讲述的存储器组织结构，与后面的指令部分联系紧密，对于我们理解指令的执行过程很有帮助。3.本章讲述的单片机内部硬件资源如定时、计数器，中断等等，在模块五中又作了比较详细的阐述，所以在学习本章时应该留下较深的印象。四、学习方法指导1.单片机的内部结构比较抽象，讲的很多东西看不见摸不着，所以在理解上可能比较难。所以，在学习本章前，最好先接触一些微机的相关知识，使自己对微

4、机有些初步的了解。2.单片机工作时，其实和我们人做事一样，都是按部就班在时钟的控制下，一步一步进行的，所以，我们在理解单片机的各个资源时，多和日常生活中的一些东西进行类比。五、典型例题分析【例题2.1 】   EA引脚的作用是什么?在下列四种情况下，EA引脚各应接何种电平?(1)只有片内ROM  (2)有片内ROM和片外ROM(3)有片内ROM和片外ROM，片外ROM所存为调试程序。解答：EA是程序存储器的内外部选通线。89S51和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外

5、部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。所以（1）如果只有片内ROM，EA线接高电平。（2）有片内ROM和片外ROM。EA线接高电平。（3）因为不用片内ROM，所以EA必须接地。【例题2.2】   MCS一51系列单片机片内RAM有多少单元?有哪些用途?这些用途各占用哪些单元?又，堆栈的栈区设在哪里?解答：89S51内部RAM共有256个单元，这256个单元共分为两部分。其一是地址从00H7FH单元（共128个字节）为用户数据RAM。从80HFFH地址单元（也是128个字节）为特殊寄存器（S

6、FR）单元。各部分功能如下】   我们通常说：“CPU执行一条指令的时间称为指令周期”。请结合CPU时序判断；指令周期是否包含取指时间在内?解答：包含【例题2.4】   何谓时钟周期、机器周期、指令周期?针对MCS一5l系列单片机，如采用l2MHz晶振，它们的频率和周期各是什么值?振荡周期：单片机外接石英晶体振荡器的周期。如外接石英晶体的频率若为12MHz，这其振荡周期就是1/12微秒。机器周期：单片机完成一次完整的具有一定功能的动作所需的时间周期。如一次完整的读操作或写操作对应的时间。一个机器周期12个时钟周期。如外接石英晶体的频率若为12MHz，这其

7、机器周期就是1微秒。指令周期： 执行完某条指令所需要的时间周期，一般需要14个机器周期，如MUL  AB指令是四机器周期指令。一个指令周期14个机器周期。如外接石英晶体的频率若为12MHz，这其指令周期就是14微秒。六、自我检查题21.学了第l单元，你认为微型计算机的结构应包含有哪些部件?学了第2单元，你认为单片机至少包含有哪些部件?22.什么是ALU?简述MCS一5l系列单片机ALU的功能与特点。23.程序计数器的符号是什么?MCS一51系列单片机的程序计数器有几位?它的位置在哪里?24.综述MCS一51系列单片机其内存可由哪几部分组成?其编址与访问的规律是怎样的?25.MCS一5l怎样实现上电复位与操作复位?并请综述各专用寄存器复位后的状态。提示：上电复位利用单片机第9脚上所接的RC电路，电容有一个特性，就是两端的电压不能突变，上电前电容两端电压差为零，上电瞬间在第9脚上的电容一端，马上会