第02章_MCS-51单片机的结构

1、 单片机最小系统单片机最小系统 存多储器存多储器 中央处理单元（中央处理单元（CPU） MCS-51单片机的组成和总体结构单片机的组成和总体结构 并行并行I/O接口接口 ：均由：均由CPU(包括运算器和控制器包括运算器和控制器)、存储器、输入设备、存储器、输入设备、输出设备组成输出设备组成：单片机是将：单片机是将CPU、RAM、ROM、定时计数器，以及、定时计数器，以及输入输出（输入输出（I/O）接口电路等计算机的主要部件集成在一小块）接口电路等计算机的主要部件集成在一小块硅片上的单片微型计算机硅片上的单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)。 体积小、可靠性高、性

2、价比高等体积小、可靠性高、性价比高等工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器、机电一体化产品等领域。通讯设备、家用电器、机电一体化产品等领域。2.1 MCS-51单片机的组成和总体结构单片机的组成和总体结构 发送数据发送数据接收数据接收数据外部计数脉冲外部计数脉冲输输入入输输出出设设备备MCS-MCS-5151系列单片机系列单片机系列片内存储器（字节）定时器定时器计数器计数器并行并行I/OI/O串行串行I/OI/O中中断断源源片内片内ROMROM片内片内RAMRAM无有ROM有EPROMIntelMCS-51子系列803180C31

3、805180C51(4K字节)875187C51(4K字节)128字节2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字节)875287C52(8K字节)256字节3x164x8位16注意：今后将会经常提到注意：今后将会经常提到ATMELATMEL的的AT89C2051/51/52AT89C2051/51/52等等MCUMCU！ATEMLATEML89C89C系列系列( (常用型常用型) )1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K)（20条引脚DIP封装）1281282 215151 15 589C51(4K)/ 89C52(8K)（40

4、条引脚DIP封装）128128/25/256 62/32/332321 15/65/62.1.1 MCS-51单片机内部结构框图80518051单片机在一块芯片中集成了：单片机在一块芯片中集成了：一个面向控制的一个面向控制的8 8位位CPUCPU 一个片内振荡器及时钟电路一个片内振荡器及时钟电路 256B256B片内片内RAM(RAM(低低128B128B作数据存储器，高作数据存储器，高128128位包含位包含2l2l个特殊功能寄存器个特殊功能寄存器SFR)SFR) 4KB4KB片内程序存储器片内程序存储器ROMROM。 4 4个个8 8位并行位并行I/OI/O接口接口 l l个全双工作串行个

5、全双工作串行I/OI/O接口。接口。 2 2个个1616位定时器位定时器/ /计数器计数器T0/TlT0/Tl。 为五个中断源配套的两级优先级嵌套的中断结构为五个中断源配套的两级优先级嵌套的中断结构 有位寻址功能、适于布尔处理的位处理机有位寻址功能、适于布尔处理的位处理机 4040个引脚个引脚双排直插双排直插DIPDIP封装封装, ,分为分为4 4类：类：电源、电源、时钟、控制和时钟、控制和I/OI/O引脚。引脚。 2.1.2 MCS-51单片机引脚功能单片机引脚功能 电源电源: : VCCVCC - - 芯片电源，接芯片电源，接+5V/3.3V/2.7V+5V/3.3V/2.7V； VSSV

6、SS - - 接地端；接地端； 2.2.输入输入/ /输出引脚输出引脚(32(32条条) )P.0-P0.7:P.0-P0.7: 在不接片外存储器与不扩展在不接片外存储器与不扩展I/OI/O接口时，接口时，作准双向输入作准双向输入/ /输出接口。在接片外存储器或扩展输出接口。在接片外存储器或扩展I/OI/O接口时接口时，分时复用为低分时复用为低8 8位地址总线和双向数据总线。位地址总线和双向数据总线。P1.0-P1.7:P1.0-P1.7:作为准双向通用作为准双向通用I/OI/O接口使用。接口使用。P2.0-P2.7:P2.0-P2.7: 作为准双向作为准双向I/OI/O接口；当接有片外存储器

7、接口；当接有片外存储器或扩展或扩展I/OI/O接口且寻址范围超过接口且寻址范围超过256256个字节时，个字节时，P2P2口用口用作高作高8 8位地址总线。位地址总线。 P3.0-P3.7P3.0-P3.7: :有两种功能。有两种功能。 第一，做准双向通用第一，做准双向通用I/OI/O口使用；口使用； 第二，用于串行口、中断源输入、计数器、第二，用于串行口、中断源输入、计数器、片外片外RAMRAM选通等功能。选通等功能。 注意：注意： 由于第二功能信号都是单片机的重要控由于第二功能信号都是单片机的重要控制信号，因此在实际使用时，总是先按需制信号，因此在实际使用时，总是先按需要优先选用它的第二功

8、能，剩下不用的才要优先选用它的第二功能，剩下不用的才作为通用作为通用I/OI/O接口线使用。接口线使用。 RST/VPD:复位复位/备用电源。备用电源。 RST（Reset）功能：）功能：复位信号输入端。复位信号输入端。 当该引脚上至少保持连续两个机器周期当该引脚上至少保持连续两个机器周期(24个振个振荡器周期荡器周期)的高电平就可实现系统复位。复位期间的高电平就可实现系统复位。复位期间不产生不产生ALE及及PSEN信号。信号。 VPD功能：功能：在在Vcc掉电时，接备用电源。掉电时，接备用电源。 VPD:对对HMOS芯片为片内芯片为片内RAM掉电保护备用电掉电保护备用电源源，Vcc掉电期间掉

9、电期间，该引脚如接备用电源，该引脚如接备用电源VPD（5V0.5V）复位后单片机内寄存器的状态PCPC： 0000H0000H TMOD TMOD： 00H00HAccAcc： 00H00H TCON TCON： 00H00HB B： 00H00H TH0 TH0： 00H00HPSWPSW： 00H00H TL0 TL0： 00H00HSPSP： 07H07H TH1 TH1： 00H00HDPTRDPTR：0000H 0000H TL1 TL1： 00H00HP0P0P3P3：FFHFFH SCON SCON： 00H00HIPIP：00000B00000B SBUF SBUF： 不定不定

10、IEIE：0 000000B PCON00000B PCON： 0 00000B0000B图图2-4(a) 加电自动复位电路加电自动复位电路 图图2-4(b) 按键手动复位电路按键手动复位电路 EA/Vpp EA/Vpp: :内外内外ROMROM选择选择/ /片内片内EPROMEPROM编程电源。编程电源。 EA EA功能：内外功能：内外ROMROM选择端。选择端。 80C5180C51单片机单片机ROMROM寻址范围为寻址范围为64KB64KB，其中，其中4KB4KB在片在片内，内，60KB60KB在片外在片外(80C31(80C31芯片无内芯片无内ROMROM，全部在片外，全部在片外) )

11、。 当当EAEA保持高电平时保持高电平时，先访问内先访问内ROMROM；当；当PC(PC(程序程序计数器计数器) )值超过值超过4KB(0FFFH)4KB(0FFFH)时，自动转向执行外时，自动转向执行外ROMROM中的程序。中的程序。 当当EAEA保持低电平时保持低电平时，则只访问外则只访问外ROMROM，不管芯片，不管芯片内有否内内有否内ROMROM。对。对80C3180C31芯片，芯片，片内无片内无ROMROM，EAEA接地。接地。 Vpp Vpp功能：功能：片内有片内有EPROMEPROM的芯片，在的芯片，在EPROMEPROM编编程期间，施加编程电源程期间，施加编程电源VppVpp。

12、 2.2 中央处理单元中央处理单元 80518051的内部结构展开图的内部结构展开图1281288 8RAMRAMRAMRAM地址寄存器地址寄存器P3P3口口P1P1口口P2P2口口P0P0口口锁存器锁存器锁存器锁存器锁存器锁存器锁存器锁存器中断控制中断控制定时定时/ /计数器计数器串行串行I/OI/O口口SPSP寄存器寄存器B B累加器累加器A A暂存器暂存器1 1 暂存器暂存器2 2程序状态程序状态字字PSWPSW指令寄存器指令寄存器IRIR指令译码器指令译码器IDID数据指针数据指针DPTRDPTR缓冲器缓冲器程序计数器程序计数器PCPC增增1 1程序地址寄存器程序地址寄存器ARAR定时

13、与控制定时与控制4K4K8 8ROMROMALUALUCPUCPUl中央处理器中央处理器CPUCPUl程序存储器程序存储器ROMROM l数据存储器数据存储器RAMRAM l接口控制电路接口控制电路 算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元ALU ALU 运算器运算器 累加器累加器ACCACC、 寄存器阵列、寄存器阵列、PSW 栈指针栈指针SP栈区、数据指针栈区、数据指针DPTR 程序指针程序指针PC、控制器控制器 指令寄存器和指令译码逻辑指令寄存器和指令译码逻辑 内部时钟振荡器及时序控制逻辑内部时钟振荡器及时序控制逻辑并行输入输出接口：并行输入输出接口：4 4个个8 8位位I/OI/O接口接口 串行

14、输入输出接口：串行输入输出接口：1 1个个UART UART 复位逻辑复位逻辑RSTRST：高电平复位（：高电平复位（10ms10ms） 中断控制逻辑：中断控制逻辑：2 2个外部和个外部和3 3个内部中断个内部中断 内部中断：内部中断：1 1个串行口中断、个串行口中断、2 2个计数器中断个计数器中断 外部中断：外部中断：2 2个外部中断个外部中断INT0INT0、INT1INT1 内部组成内部组成 内部最多内部最多4KB ROM4KB ROM或或EPROMEPROM 内部内部128B RAM128B RAM以及特殊寄存器以及特殊寄存器SFRSFR块块 CPUCPU包括运算器和控制器二大部分。包

15、括运算器和控制器二大部分。2.2.12.2.1运算器运算器 功能：功能：进行算术运算和逻辑运算。可以进行算术运算和逻辑运算。可以对半字节（对半字节（4 4位）、单字节（位）、单字节（8 8位）等数据位）等数据进行操作。进行操作。 组成：组成：由由8 8位位ALUALU、两个、两个8 8位的暂存器位的暂存器TMP1TMP1和和TMP2TMP2、8 8位累加器位累加器ACCACC、寄存器、寄存器B B和和PSWPSW组成。组成。1). ALU:可对可对4位、位、8位数据进行操作和处理。位数据进行操作和处理。 如加、减、乘、除、增量、减量、十进制数如加、减、乘、除、增量、减量、十进制数调整、比较、逻

16、辑与、或、异或、求补循环移调整、比较、逻辑与、或、异或、求补循环移位等操作。位等操作。2). 累加器累加器A：累加器（累加器（Accumulator）是使）是使用最频繁的寄存器，它既可用于存放操作数，用最频繁的寄存器，它既可用于存放操作数，也可用来存放运算的中间结果。也可用来存放运算的中间结果。指令系统中字节操作指令一般用指令系统中字节操作指令一般用A作为累加器作为累加器的助记符，的助记符，当进行位操作时，一般用当进行位操作时，一般用ACC表示。表示。 3). 通用寄存器通用寄存器B：8位位，主要用于乘除运算。，主要用于乘除运算。乘法运算时，乘法运算时，B是乘数。乘法操作后是乘数。乘法操作后，

17、乘积的高，乘积的高8位存于位存于B中。除法运算时中。除法运算时，B是除数是除数;除法操作后除法操作后，余数存于余数存于B中。不作乘除用时中。不作乘除用时，可作为一般数据可作为一般数据寄存器使用。寄存器使用。 4). PSW：8位寄存器位寄存器，用于反映程序执行的，用于反映程序执行的状态信息。在状态字中，有些位状态是根据指令状态信息。在状态字中，有些位状态是根据指令执行结果，由硬件自动完成设置的，而有些状态执行结果，由硬件自动完成设置的，而有些状态位则必须通过软件方法设定。位则必须通过软件方法设定。表表2-3 PSW的各位定义的各位定义位位 序序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3

18、PSW.2PSW.1PSW.0位标位标志志CYACF0RS1RS0OV/P CYCY：进位标志。用于表示用于表示Acc.7有否向更高位进位。有否向更高位进位。 加减运算时，保存最高位进位、借位状态。 AC：半进位标志。用于表示用于表示Acc.3有否向有否向Acc.4进位。进位。 例：78H+97H 0111 1000 +1001 0111 1 0000 1111 D7H D6H D5H D4HD3HD2HD1H D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW位地址有进位CY=1没有半进位AY=0 RS1RS1、RS0RS0：工作寄存器组选择位。：工作寄存器组选择位。 P P：奇偶校验

19、位，它用来表示累加器奇偶校验位，它用来表示累加器A A内容中二进制内容中二进制数位数位“1”1”的个数的奇偶性。若为奇数，则的个数的奇偶性。若为奇数，则P=1P=1，否，否则为则为0 0。 例：某运算结果是例：某运算结果是78H78H（0111100001111000），），P=0P=0。D7H D6H D5H D4HD3HD2HD1H D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW位地址位地址RS1 RS0 寄存器组寄存器组 片内片内RAM地址地址0 0第第0组组00H07H0 1第第1组组08H0FH1 0第第2组组10H17H1 1第第3组组18H1FHF0F0：用户标志位。作

20、为软件标志，由编程人员决：用户标志位。作为软件标志，由编程人员决定何时使用。定何时使用。 F0 F0 、F1 F1 用户标志用户标志OVOV：溢出标志位。：溢出标志位。 有符号数运算时，如果发生溢出，有符号数运算时，如果发生溢出，OVOV置置“1”1”，否则清，否则清“0”0”。D7H D6H D5H D4HD3HD2HD1H D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW位地址 执行调用子程序或发生中断时，执行调用子程序或发生中断时，CPU会自动将当前会自动将当前 PC值压入堆栈，将子程序入口地址或中断入口地址装入值压入堆栈，将子程序入口地址或中断入口地址装入PC；子程序返回或中断

21、返回时，恢复原有被压入堆栈的；子程序返回或中断返回时，恢复原有被压入堆栈的PC值，继续执行原顺序程序指令。值，继续执行原顺序程序指令。1)1)程序计数器程序计数器PCPC PCPC不属于特殊功能寄存器，不可访问，在物理结构不属于特殊功能寄存器，不可访问，在物理结构上是独立的。上是独立的。 16 16位的地址寄存器，用于存放将要从位的地址寄存器，用于存放将要从ROMROM中读出的下中读出的下一字节指令码的地址，可寻址一字节指令码的地址，可寻址64KB64KB的程序存储器空间。的程序存储器空间。 PC PC的基本工作方式有：的基本工作方式有： 自动加自动加1 1。CPUCPU从从ROMROM中每读

22、一个字节，自动执行中每读一个字节，自动执行 PC+1PCPC+1PC； 执行转移指令时，执行转移指令时，PCPC会根据要求修改地址；会根据要求修改地址；1XTAL1XTAL2C1C2晶振8051至内部时钟电路外部方式时钟外部方式时钟电路电路如图如图 2-5(b)所示，所示，主要用于多单主要用于多单片机系统。引入唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机系统。引入唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。这时外部的脉冲信号是经片机的振荡脉冲。这时外部的脉冲信号是经XTAL2引脚注入引脚注入，而将，而将XTAL1接地接地。8051XTAL1XTAL2VSSTTL1外部时钟信号VC C 图图 2-5(a

23、) 内部方式时钟电路内部方式时钟电路 图图 2-5(b) 外部方式时钟电路外部方式时钟电路 时序时序 时序就是进行某种操作时，各种数据、控时序就是进行某种操作时，各种数据、控制信号先后出现的顺序。时序是用定时单位来制信号先后出现的顺序。时序是用定时单位来描述的，描述的，MCS51系列单片机的时序定时单系列单片机的时序定时单位共有四个，从小到大依次是振荡周期，状态，位共有四个，从小到大依次是振荡周期，状态，机器周期，指令周期。机器周期，指令周期。 80C5180C51振荡器产生的时钟脉冲频率的倒数，是振荡器产生的时钟脉冲频率的倒数，是最基本最小的定时信号。最基本最小的定时信号。时钟周期时钟周期:

24、状态周期状态周期: 它是将时钟脉冲二分频后的脉冲信号。状态周它是将时钟脉冲二分频后的脉冲信号。状态周期是时钟周期的两倍。状态周期期是时钟周期的两倍。状态周期又称又称S S周期。在周期。在S S周期内有两个时钟周期，即分为两拍，分别称为周期内有两个时钟周期，即分为两拍，分别称为P1P1和和P2P2 指令周期指令周期: 指指CPU执行一条指令占用的时间执行一条指令占用的时间(用机器周期用机器周期表示表示)。80C51指令可分为三类：单机周指令、双指令可分为三类：单机周指令、双机周指令和四机周指令。机周指令和四机周指令。 MCS-51典型的指令周期为一个机器周期，少典型的指令周期为一个机器周期，少数

25、是单字节双周期、双字节双周期指令，只有乘数是单字节双周期、双字节双周期指令，只有乘法和除法指令占用法和除法指令占用4个机器周期。个机器周期。单周期指令：单周期指令：当操作码被送入指令寄存器时，便当操作码被送入指令寄存器时，便从从S1P2开始执行指令。开始执行指令。A.双字节单机器周期指令双字节单机器周期指令，在同一机器周期的，在同一机器周期的S4期间读入第二个字节期间读入第二个字节B.单字节单机器周期指令单字节单机器周期指令，在，在S4期间仍进行读，期间仍进行读，但所读的这个字节操作码被忽略，程序计数器也不但所读的这个字节操作码被忽略，程序计数器也不加加1，在，在S6P2结束时完成指令操作。结

26、束时完成指令操作。C.双字节单机器周期指令双字节单机器周期指令，在一个机器周期内从，在一个机器周期内从程序存储器中读入两个字节，唯有程序存储器中读入两个字节，唯有MOVX指令例外。指令例外。在执行在执行MOVX指令期间，外部数据存储器被访问且指令期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作被选通时跳过两次取指操作 80C51的存储器配置方式属的存储器配置方式属哈佛结构哈佛结构 哈佛结构：哈佛结构：程序存储器和数据存储器分开，程序存储器和数据存储器分开，各有自己的寻址系统、控制信号和功能。各有自己的寻址系统、控制信号和功能。 普林斯顿结构：普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器程序和数据

27、共用一个存储器逻辑空逻辑空 间，统一编址。间，统一编址。 80C51的存储器配置的存储器配置片内程序片内程序存储器存储器4KB（ROM 0000H0FFFH）片内数据片内数据存储器存储器128B（RAM 00H7FH） 2.3 存储器存储器 8051在物理结构上有四个存储空间： 片内程序存储器、片外程序存储器、 片内数据存储器、片外数据存储器。64KBROMEA=0EA=10000H0FFFH1000HFFFFH4KBROMFFH80H7FH00H SFRRAM64KBRAM(I/O)0000HFFFFH片内片内片外片外片外片外程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器 80518051在逻辑在

28、逻辑( (组织结构组织结构) )上，即从用户角度上上，即从用户角度上80518051有三个存储空间：有三个存储空间： 64KB64KB程序存储器程序存储器(ROM),(ROM),包括片内包括片内ROMROM和片和片外外ROMROM； 256B256B内部数据存储器内部数据存储器( (内内RAM) (RAM) (包括特殊包括特殊功能寄存器）。功能寄存器）。 64KB64KB外部数据存储器（外外部数据存储器（外RAMRAM）；）；2.3.1 程序存储器作用作用: :用于存放编好的程序和表格、常数。用于存放编好的程序和表格、常数。容量：容量：80518051片内有片内有4K4K字节字节ROM.ROM

29、.片外用片外用1616位地址线最位地址线最多可扩展多可扩展64K64K字节字节ROMROM，两者是统一编址的。，两者是统一编址的。地址范围地址范围：0000H0000HFFFFHFFFFH，共，共64KB64KB。其中。其中: : 低段低段4KB4KB：0000H0000H0FFFH ,80C510FFFH ,80C51和和87C5187C51在片内，在片内， 80C31 80C31在片外。在片外。 高段高段60KB60KB：1000H1000HFFFFHFFFFH。在片外。在片外。访问：访问：用用MOVCMOVC指令指令空间指针：空间指针：以以PCPC作为作为1616位地址指针，每读一个字节

30、，位地址指针，每读一个字节，PC+1PCPC+1PC，这是，这是CPUCPU自动自动形成的。形成的。控制信号控制信号: :PSENPSEN和和EAEA。 选择方法选择方法: : 如果如果EAEA端保持端保持高高电平，电平，80518051执行片内前执行片内前4KB 4KB ROMROM地址地址(0000H(0000H0FFFH) 0FFFH) 中的程序。当寻址范围超中的程序。当寻址范围超过过4KB4KB（1000H1000HFFFFHFFFFH）时，则从片外存储器取指）时，则从片外存储器取指令。令。 当当EAEA端保持端保持低低电平时，电平时，80518051的所有取指令操作的所有取指令操作均

31、在均在片外片外程序存储器中进行，这时片外存储器可以程序存储器中进行，这时片外存储器可以从从 0000H 0000H开始编址。开始编址。特殊单元特殊单元: :是是5 5个中断源中断服务程序入口地址个中断源中断服务程序入口地址0003H0003H：外部外部中断中断0 0入口。入口。000BH000BH：定时器：定时器0 0溢出中断入口。溢出中断入口。0013H0013H：外部中断：外部中断1 1入口。入口。001BH001BH：定时器：定时器1 1溢出中断入口。溢出中断入口。0023H0023H：串行口中断入口。：串行口中断入口。 使用时，通常在这些入口地址处存放一条绝对使用时，通常在这些入口地址

32、处存放一条绝对跳转指令，使程序跳转到用户安排的中断程序起始跳转指令，使程序跳转到用户安排的中断程序起始地址，或者从地址，或者从0000H0000H起始地址跳转到用户设计的初始起始地址跳转到用户设计的初始程序上。程序上。地址范围：地址范围：00H00HFFHFFH 共共128B128B。访问访问: :MOVMOV指令指令空间分配空间分配: : 工作寄存器区工作寄存器区 位寻址区位寻址区 数据缓冲区数据缓冲区1. 1. 内部数据存储器内部数据存储器 80C51内内RAM的三个物理空间：工作寄存器的三个物理空间：工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲区。区、位寻址区和数据缓冲区。 地址区域地址区域 功能名

33、称功能名称 00H 00H 1FH1FH00H00H07H 07H 工作寄存器工作寄存器0 0区区 08H08H0FH 0FH 工作寄存器工作寄存器1 1区区 10H10H17H 17H 工作寄存器工作寄存器2 2区区 18H18H1FH 1FH 工作寄存器工作寄存器3 3区区 20H20H2FH 2FH 位寻址区位寻址区 30H30H7FH7FH数据缓冲区数据缓冲区 内部128B RAM地址分配寄存器寄存器区区布布尔尔区区片内数据存储器空间分布图通用RAM区 (80B) 位地址区 (16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组位地址区20H20H21H21H22H22H23H

34、23H24H24H25H25H26H26H27H27H28H28H29H29H2AH2AH2BH2BH2CH2CH2DH2DH2EH2EH2FH2FH00H00H01H01H02H02H03H03H04H04H05H05H06H06H07H07H08H08H0FH0FH10H10H7FH7FH78H78H70H70H68H68H60H60H58H58H50H50H48H48H40H40H38H38H30H30H28H28H20H20H77H77H6FH6FH67H67H1FH1FH5FH5FH57H57H4FH4FH47H47H3FH3FH37H37H2FH2FH27H27H1FH1FH17H

35、17H.D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0. . . . . . . . . .00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH. . . . 3).3).数据缓冲区数据缓冲区( (字节寻址区字节寻址区) ) 范围：范围：内内RAM中中30H7FH 功能：功能：存放各种数据和中间结果，起到存放各种数据和中间结果，起到数据缓冲的作用。数据缓冲的作用。 堆栈也建立在其中堆栈也建立在其中4 4).).内部数据存储器高内部数据存储器高128128单元单元范围范围 ：80H80HFFH FFH 功能：功能：供给专用寄存器使用供给专用寄

36、存器使用， 地址范围：地址范围：80HFFH。不连续地分。不连续地分散在内部散在内部RAM高高128单元之中单元之中 数目数目：21个。个。 使用使用：对特殊功能寄存器只能使用直：对特殊功能寄存器只能使用直接寻址方式，书写时既可使用寄存器符号，接寻址方式，书写时既可使用寄存器符号，也可使用寄存器单元地址。也可使用寄存器单元地址。2.3.3 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）1、数据指针寄存器、数据指针寄存器DPTR 宽度：宽度：1616位位 功能：功能：通常在访问外部数据存储器时作地址指针通常在访问外部数据存储器时作地址指针使用使用 使用：使用：既可作一个既可作一个1616位寄存器用，也

37、可作两个位寄存器用，也可作两个8 8位位寄存器来用，即：寄存器来用，即： DPH DPH： DPTR DPTR高位字节，地址为高位字节，地址为83H83H DPL DPL： DPTR DPTR低位字节，地址为低位字节，地址为82H82H 与程序计数器与程序计数器PCPC的对比：的对比：PCPC虽为虽为1616位，但在物理位，但在物理上是独立的，不属上是独立的，不属SFRSFR的范畴，没有对应的的范畴，没有对应的RAMRAM地址，地址，不可寻址。不可寻址。2.2.堆栈指针堆栈指针SPSP 宽度：宽度：8 8位位 功能：功能：用来用来指定堆栈的栈顶位置，初值为指定堆栈的栈顶位置，初值为07H07H

38、。它是加它是加1 1计数计数. .（向上生长）（向上生长） 堆栈中数据存取按堆栈中数据存取按先进后出、后进先出先进后出、后进先出的原则。的原则。用用PUSHPUSH和和POPPOP指令操作指令操作 MCS-51 MCS-51单片机堆栈单片机堆栈最大深度为最大深度为8080个个字节（字节（30307FH)7FH)堆栈的功能主要有以下三点：堆栈的功能主要有以下三点： 保护断点。保护断点。 保护现场。保护现场。 用于数据的临时存放。用于数据的临时存放。 基本情况：基本情况：MCS-51单片机单片机有有4个个8位并行位并行I/O口口 P0、P1、P2和和P3口口,共共32条端线：条端线： 每一个每一个

39、I/OI/O口都能用作输入或输出。口都能用作输入或输出。2.4.1 2.4.1 并行输入并行输入/ /输出口电路结构输出口电路结构 共同点共同点：4个个8位并行位并行I/O口中口中，每个口的每一，每个口的每一位口线都包含一个锁存器，一个输出驱动器和输位口线都包含一个锁存器，一个输出驱动器和输入缓冲器。入缓冲器。 引脚引脚P0.X21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据控制控制34VccV1V2P0口的某位口的某位P0.n(n=07)结构图结构图1、P0口口1)、组成结构、组成结构：它由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器：它由一个输出锁存器、

40、两个三态输入缓冲器和输出驱动电路及控制电路组成和输出驱动电路及控制电路组成2. P12. P1口口 P1P1口的一位由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器口的一位由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器和输出驱动电路组成和输出驱动电路组成-准双向口。准双向口。D QD QCLK QCLK QP1.nP1.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写写锁存器锁存器读读引脚引脚VCCRT TP1P1口引脚口引脚 8位准双向位准双向I/O口，具有两种功能。一是作通用口，具有两种功能。一是作通用I/O口用，与口用，与P1口相同。二是作扩展系统的高口相同。二是作扩展系统的高8位地址总位地址总线。输出高线。输出高8位地

41、址，与位地址，与P0口一起组成口一起组成16位地址总位地址总线。线。3、P2口D QCLK QMUXP2.n读锁存器读锁存器内部总线内部总线写锁存器写锁存器读引脚读引脚地址地址控制控制VCCRTP2口引脚 2).P2 2).P2口作为地址总线口作为地址总线 在系统扩展片外在系统扩展片外程序存储器程序存储器扩展数据存储器且容量超扩展数据存储器且容量超过过256B 256B ( (用用MOVX DPTRMOVX DPTR指令指令) )时，时，CPUCPU发出控制电平发出控制电平“1”“1”，使，使多路开关多路开关MUXMUX倒内部地址线。此时，倒内部地址线。此时，P2P2输出高输出高8 8位地址。

42、位地址。D QCLK QMUXP2.n读锁存器读锁存器内部总线内部总线写锁存器写锁存器读引脚读引脚地址地址控制控制VCCRTP2P2口引脚口引脚4 4、P3P3口口1)1)、作为通用、作为通用I/OI/O口与口与P1P1口类似口类似-准双向口准双向口(W=1)(W=1)D QD QCLK QCLK QP3.nP3.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写锁存器写锁存器读读引脚引脚VCCRT TP3P3口引脚口引脚第二第二输入功能输入功能第二第二输出功能输出功能W 四个接口四个接口工作在一般工作在一般I/OI/O方式方式时，具有以下时，具有以下基本相同的特性：基本相同的特性： 1 1作为输出口用时，

43、内部带锁存器，故可作为输出口用时，内部带锁存器，故可以直接和外设相连，不必加锁存器。以直接和外设相连，不必加锁存器。2 2作为输入口用时，有读锁存器和读引作为输入口用时，有读锁存器和读引脚两种读方式。读锁存器的指令称为脚两种读方式。读锁存器的指令称为读读修改修改写写指令。而读引脚时才真正地把外部的数据指令。而读引脚时才真正地把外部的数据读入到内部总线。读入到内部总线。2.4.2 2.4.2 并行并行I/OI/O口的特点总结口的特点总结 3 3当端口做输入口使用时，要先将端口锁当端口做输入口使用时，要先将端口锁存器存器置置1 1。 4. 4.当扩展有外部存储器时，当扩展有外部存储器时，P0P0口

44、作为低口作为低8 8位位地址和地址和8 8位数据分时使用口，是真正的双向口，位数据分时使用口，是真正的双向口，三态，负载能力为三态，负载能力为8 8个个LSTTLLSTTL电路；电路；P1P1口仍作为口仍作为准双向口，连接一般的准双向口，连接一般的I/OI/O设备。设备。P2P2口则根据需口则根据需要全部或部分作为高要全部或部分作为高8 8位地址输出口。位地址输出口。P3P3口优先口优先使用其第二功能。使用其第二功能。2.5.1 单片机最小系统概念单片机最小系统概念 概念：概念： 指能满足单片机基本应用的最简单而又是必不指能满足单片机基本应用的最简单而又是必不可少的基本电路。可少的基本电路。 组成：组成： 由三片集成块组成，它们是由三片集成块组成，它们是CPU(8031)、8位位3态态D锁存器、锁存器、ROM或或RAM。还要加上一个时钟电路。还要加上一个时钟电路和复位电路和复位电路 2.5.2 2.5.2 单片机最小系统分析单片机最小系统分析 1. 81. 8位位3 3态态D D锁