微机原理及应用课件：第2章 MCS-51系列单片机的结构1

1、第2章 MCS-51系列单片机的结构2.1 MCS-51系列单片机的结构和引脚2.2 8051单片机存储器结构及其用途2.3 并行I/O端口2.4 时钟电路2.5 复位电路2.1 MCS-51系列单片机的结构和引脚2.1.1 MCS-51系列单片机的基本组成2.1.2 引脚定义及功能返回本章首页SFR和RAM ROMCPU系 统 总 线定时/计数器T0 T1并行端口P0 P1 P2 P3串行端口TXD RXD中断系统 INT0 INT1时钟电路时钟源2.1.1 MCS-51系列单片机的基本组成图2-1 MCS-51系列单片机基本结构示意图表2-1 MCS-51单片机存储器容量返回 8031掩膜

2、ROMEPROMRAMMCS-5151子系列/128B80514KB/128B8751/4KB128B52子系列8032/256B80528KB/256B8752/8KB256B 存储器类型单片机系列通道0驱动器通道2驱动器RAM地址锁存器RAM通道0锁存器通道2锁存器ROM/EPROMB寄存器程序地址寄存器缓冲器PC递增器程序计数器PC驱动器DPTR指针VCCGNDP1.0P1.7堆栈指针SPACCTMP2PSW通道3锁存器通道1锁存器通道1驱动器通道3驱动器TMP1SCONTMODPCONTCONTL0TH1TH0TL1IESBUF(TX/RX)IP中断、串行口和定时器逻辑振荡器P3.0P

3、3.7RSTALEEAPSENXTAL2XTAL1(+5V)指令寄存器定时和控制逻辑指令译码器P0.0P0.7P2.0P2.7图2-2 MCS-51片内总体结构框图ALU2.1.2 引脚定义及功能VCCVSSPSENALE/PROGEA/Vpp 图2-3 MCS-51单片机的引脚配置图P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL11234567891011121314151617181920803180518751403

4、9383736353433323130292827262521222324P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 返回本节MCS-51单片机的片外总线结构 P3.2P3.3地址锁存器CBI/OA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0DBABP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESET P3.0 P3.1 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7VSSVCC P0.0P0.1P0.2P0.3P0.5P0.6P0.

5、7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0图2-4 MCS-51片外总线结构示意图 微型计算机中的总线通常分为：（1）地址总线（AB）：地址总线宽度为16位，由P0口经地址锁存器提供低8位地址（A0-A7）；P2口直接提供高8位地址（A8A15）。地址信号是由CPU发出的，故地址总线是单方向的。（2）数据总线（DB）：数据总线宽度为8位，用于传送数据和指令，由P0口提供。（3）控制总线（CB）：控制总线随时掌握各种部件的状态，并根据需要向有关部件发出命令。 返回本节2.2 8051单片机存储器结构及其用途2.2.1 片内数据存储器2.2.2 片外数据存

6、储器2.2.3 程序存储器2.2.1 片内数据存储器 片内数据存储器结构如图2-5（a）所示；其具体位地址单元如表2-2所示；专用寄存器的地址映像如表2-3所示。 特殊功能寄存器 通用RAM区位寻址区 00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位寻址外部ROM内部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH外 部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH内部数据存储器（a）外部数据存储器（b）程序存储器（c）工作寄存器区图2-5 MCS-51单片机存储

7、器结构表2-2 内部数据存储器中的位地址表2-3 特殊功能寄存器地址及功能表表2-3 特殊功能寄存器地址及功能表SFR中的主要专用寄存器 1累加器 累加器是一个最常用的专用寄存器，其自身带有全零标志Z，若A=0则Z=1；若A0则Z0。该标志常用作程序分支的判断条件。2寄存器（1）PSW：程序状态字寄存器。定义格式如右上边。其中，CY：进借位标志；AC：辅助进借位标志； F0：用户标志； RS1、RS0：工作寄存器组选择（如表2-4所示）。（2）SP：堆栈指针。（3）DPTR：数据地址指针寄存器。 D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OVXPRS1 RS0选择工作寄存器组0

8、00组（00H07H）0 11组（08H0FH）1 02组（10H17H）1 13组（18H1FH）表2-4 工作寄存器组选择控制表返回2.2.2 片外数据存储器 外部数据存储器又称外部RAM，当片内RAM不能满足数量上的要求时，可通过总线端口和其他I/O口扩展外部数据RAM，其最大容量可达64K字节，其结构如图2-5（b）所示。在片外数据存储器中，数据区和扩展的I/O口是统一编址的，使用的指令也完全相同，因此，用户在应用系统设计时，必须合理地进行外部RAM和I/O端口的地址分配，并保证译码的唯一性。返回2.2.3 程序存储器 程序存储器的结构如图2-5（c）所示，包括片内和片外程序存储器两个

9、部分。其主要用来存放编好的用户程序和表格常数，它以16位的程序计数器PC作为地址指针，故寻址空间为64KB。返回2.3 并行I/O端口 MCS-51单片机有 4 个双向并行的 8 位I/O口P0P3，P0口为三态双向口，可驱动8个TTL电路，P1、P2、P3口为准双向口（作为输入时，口线被拉成高电平，故称为准双向口），其负载能力为4个TTL电路。2.3.1 P0口的结构VCCP0。X锁存器读锁存器地址/数据控制D读引脚写锁存器内部总线QQMUXT2P0。XJT1CP图2-6 P0口的一位结构图P0口作为I/O使用VCCP0。X锁存器读锁存器地址/数据控制D读引脚写锁存器内部总线QQMUXT2T

10、1CP图2-6 P0口的一位结构图T1P0。XJ输出 MOV P0, AVCCP0。X锁存器读锁存器地址/数据控制D读引脚写锁存器内部总线QQMUXT2T1CP图2-6 P0口的一位结构图T1P0。XJ输入VCCP0。X锁存器读锁存器地址/数据控制D读引脚写锁存器内部总线QQMUXT2T1CP图2-6 P0口的一位结构图T110悬浮状态（高阻态）P0。XJ输入 1. 读引脚 MOV A, P0VCCP0。X锁存器读锁存器地址/数据控制D读引脚写锁存器内部总线QQMUXT2T1CP图2-6 P0口的一位结构图T110悬浮状态（高阻态）三态门缓冲器P0。XJD1输入 读改写指令：ORL P0, A

11、VCCP0。X锁存器读锁存器地址/数据控制读引脚写锁存器内部总线QQMUXT2T1CP图2-6 P0口的一位结构图T10悬浮状态（高阻态）P0。XJ扩展系统中 P0口的使用输出VCCP0。X锁存器读锁存器地址/数据控制D读引脚写锁存器内部总线QQMUXT2T1CP图2-6 P0口的一位结构图P0。XJVCCP0。X锁存器读锁存器地址/数据控制D读引脚写锁存器内部总线QQMUXT2T1CP图2-6 P0口的一位结构图三态门缓冲器P0。XJ扩展系统中 P0口的使用输入2.3.2 P1口的结构 VCCP1.X锁存器读锁存器D读引脚写锁存器内部总线QQTP1。X内部上拉电阻CP 图2-7 P1口的一位结构图P1口 输入 VCCP1.X锁存器读锁存器D读引脚写锁存器内部总线QQTP1。X内部上拉电阻CP 图2-7 P1口的一位结构图10P1口 输出 VCCP1.X锁存器读锁存器D读引脚写锁存器内部总线QQTP1。X内部上拉电阻CP 图2-7 P1口的一位结构图3P2口的结构图2-8 P2口的一位结构图VCCP2.X锁存器读锁存器地址控制D读引脚 写锁存器内部总线QQMUXTP2。X内部上拉电阻CP4P3口的结构图2-9 P3口的一位结构图VCCP3.X锁存器读锁存器第二输出功能D读引脚 写锁存器内部总线Q