MCS-51单片机组成原理课件

§1.MCS-51引脚描述与内部结构

◆HMOS工艺的51单片机，40引脚双列直插PDIP封装，如8051◆CHMOS工艺的51单片机，44脚方型塑封结构PLCC封装，如80C51一、封装形式

★PDIP封装，引脚数40、24、20、8★

PLCC封装，68脚、44脚PDIPPLCC§1.MCS-51引脚描述与内部结构◆HMOS工艺的51PDIP封装HMOS工艺的51单片机PDIP封装HMOS工艺的51单片机2二、引脚定义

8051单片机的引脚定义：◆2条电源线◆2条外接晶体振荡器◆4条控制和电源复用线◆32条I/O引脚详细引脚描述参见表2－1－1二、引脚定义 8051单片机的引脚定义：详细引脚描述参见表23电源：VCC、VSS复位：RST，高电平复位

时钟：XTAL1、XTAL2

存储器接口信号I/O接口外部结构/EA：低电平从外部程序存储器取指令/PESN：取指令选通信号ALE：外部地址锁存信号

/WR：外部数据写选通信号

/RD：外部数据读选通信号

P0口：外部数据总线和地址总线低8位或I/O口P1口：I/O口P2口：外部地址总线高8位或I/O口

P3口：I/O口或特殊端口

串行口：RXD、TXD

特殊端口中断接口：INT0、INT1计数器：T0、T1

电源：VCC、VSS外部结构/EA：低电平从外部程序存储器取4三、单片机的内部结构CPUROM存储器时钟RAM存储器SFR特殊寄存器定时/计数器并行I/O接口串行I/O接口P0P1P2P3TXDRXD计数输入T0T1中断系统INT0INT1外扩展部分三、单片机的内部结构CPU时钟定时/计数器并行串行P0P5MCS-51单片机内部结构MCS-51单片机内部结构6中央处理器CPU程序存储器ROM

数据存储器RAM

时序控制逻辑

接口控制电路

算术逻辑运算单元ALU累加器ACC寄存器阵列、栈区状态标志PSW程序指针PC、栈指针SP、数据指针DPTR指令译码逻辑

并行输入输出接口：4个8位I/O接口串行输入输出接口：1个UART复位逻辑RST：高电平复位（＞10ms）中断控制逻辑：2个外部和3个内部中断

内部中断：1个串行口中断、2个计数器中断

外部中断：2个外部中断INT0、INT1

内部组成

——内部最多4KBROM或EPROM

——内部128BRAM以及特殊寄存器SFR块

——内部时钟振荡器及时序控制逻辑

算术逻辑运算单元ALU并行输入输出接口：4个8位I/O接口7四、主要性能

◆CPU：8位；◆存储器：片内128BRAM、4KBROM，片外可扩展64KBRAM、64KBROM；◆4个8位I/O口，共32条I/O口线；◆2个16位定时／计数器；◆1个全双工通用异步串行通信端口；◆2个外部、3个内部共5个中断源，2个中断优先级；◆内部RAM以及特殊寄存器SFR可以位寻址，即拥有布尔操作区；◆乘除指令、布尔操作指令。

小结四、主要性能◆CPU：8位；小结8§2.MCS-51存储器配置一、地址空间

1、程序存储器空间

内部ROM+外部ROM的总空间=64KB

4个物理存储器空间：内部ROM、外部ROM内部RAM、外部RAM。

（c）内部+外部 内部4KB：0000H——0FFFH

外部60KB：1000H——FFFFH

三种程序存储器配置情况：（a）内部ROM（或PROM、EPROM、EEPROM、FLASHROM）4KB：0000H——0FFFH（b）外部ROM（或PROM、EPROM、EEPROM、FLASHROM）64KB：0000H——FFFFH§2.MCS-51存储器配置一、地址空间1、程序存储器空9内部ROM（4KB）0FFFH:::0000H外部ROM（60KB）内部or外部ROM（4KB）0FFFH:::0000HFFFFH:::1000HEA=1时，访问内部程序存储器，超出内部地址范围时，自动指向外部；EA=0时，强行访问外部程序存储器,不管内部是否有程序存储器。

EA管脚的作用?0FFFH0FFFHFFFFHEA=1时，访问内部程序存储器102、数据存储器空间★★MCS-51的程序寻址范围为：0000HFFFFHMCS-51的内部RAM寻址范围为：00H7FH

内部SFR寻址范围为：80HFFHMCS-51的外部RAM寻址范围为：0000HFFFFH◆内部RAM空间=256B，低128B为数据存储器RAM，另128B空间作为特殊寄存器SFR使用

◆外部RAM空间=64KB2、数据存储器空间★★◆内部RAM空间=256B，低128113、MCS—51单片机的分类

◆MCS—51单片机泛制8031、8051、8751等型号，其主要型号区别在于其内部ROM的类型◆MCS—52系列单片机泛指8032、8052、8752等型号,它是对应MCS—51系列单片机的加强型或称double型,主要是存储器加倍存储器类型单片机内部ROM内部EPROM内部RAM其它MCS—518031//128B4个8位可编程并行接口2个16位定时/计数器1个串行通信接口URAT2个外部中断源

80514KB/8751/4KBMCS—528032//256B4个8位可编程并行接口3个16位定时/计数器1个串行通信接口URAT2个外部中断源

80528KB/8752/8KB★一般MCS—51单片机不加特别说明就指80313、MCS—51单片机的分类◆MCS—51单片机泛制80312普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻辑空 间，统一编址。MCS—514、存储器结构

哈佛结构：程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间, 分开编址。普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻辑空 间，13二、7个入口地址

入口地址用途0000H复位入口0003HINT0中断入口000BHCTC0中断入口0013HINT1中断入口001BHCTC1中断入口0023H串行口中断入口002BHCTC2中断入口（52系列）入口地址是硬件自动引导的程序跳转入口何谓入口地址？二、7个入口地址入口地址用途0000H复位入口0014

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP SUB-IT0

ORG 000BH AJMP SUB-CT0 ORG 0013H AJMP SUB-IT1 ORG 001BH AJMP SUB-CT1 ORG 0023H AJMP SUB-UT

ORG 0050H；INT0中断SUB-IT0：… ；服务子程序 RETI ORG 0100H ；CTC0中断SUB-CT0：… ；服务子程序 RETI ORG 0500H ；RST复位入口MAIN：

…

；主程序 END例2－1：程序入口引导 ORG 0000H ORG 0050H；INT0中断15三、内部128BRAM

◆128BRAM①00H1FH：分成4个快速定位寄存器区，每个区中有R0R7共8个寄存器

②20H2FH：除正常作为RAM单元外，还可“位寻址”。共128位单元，位地址00H7FH

③30H7FH:

一般RAM区/栈区。理论上说00H7FH均可作为一般RAM和堆栈使用◆51系列单片机内部RAM总寻址空间为256B其中，低128B—RAM，内存高128B—SFR，内部特殊寄存器三、内部128BRAM◆128BRAM◆51系列单片机16内部128BRAM地址分配寄存器区？布尔区？内部128BRAM地址分配寄存器区？布尔区？17四、128BSFR特殊功能寄存器符号地址功能符号地址功能BF0HB寄存器

TH18DH定时器/计数器1(高8位)

ACCE0H累加器

TH08CH定时器/计数器1(低8位)

PSWD0H程序状态字

TL18BH定时器/计数器0(高8位)

IPB8H中断优先级控制寄存器

TL08AH定时器/计数器0(低8位)

P3B0HP3口锁存器

TMOD89H定时器/计数器方式控制寄存器

IEA8H中断允许控制寄存器

TCON88H定时器/计数器控制寄存器

P2A0HP2口锁存器

PCON87H电源控制寄存器

SBUF99H串行口锁存器

DPH83H数据地址指针(高8位)

SCON98H串行口控制寄存器

DPL82H数据地址指针(低8位)

P190HP1口锁存器

SP81H堆栈指针

P080HP0口锁存器

▲51系列有20个专用寄存器属于SFR块，共占用21个字节▲PC程序地址指针独立存在，不属于SFR区▲SFR区中的专用寄存器在单片机编程中具有重要意义

四、128BSFR特殊功能寄存器符号地址功能符号地址功能18五、位寻址单元▲有12个单元可以位寻址它们是……其字节地址可被8整除哪些单元可以位寻址？五、位寻址单元▲有12个单元可以位寻址哪些单元可以位寻址？19六、专用寄存器

◆程序计数器PC存放下一条要执行的指令的地址,又称程序指针,共16位。PC实际上是程序地址计数器,PC中的内容是将要执行的下一条指令的地址。改变PC的内容就可改变程序执行的方向。PC可对64KB程序存储器ROM直接寻址。

◆累加器A

累加器A是最常用的专用寄存器。进入ALU中进行算术运算和逻辑运算的操作数大多来自累加器A，其操作的结果也常送回累加器A。有许多单操作数指令都是直接通过累加器A完成的。◆寄存器B乘除运算时使用，其它情况可作为普通内部RAM单元使用◆栈指针SP

表示堆栈的起始地址,可由用户自定义。例如设置SP=30H,则内部RAM的30H-7FH均被设置为栈区。

◆数据指针DPTR

16位专用寄存器，可表示对外部数据寄存器的操作地址。可分解为DPH、DPL两个部分分别使用。

◆端口P0-P3

端口P0～P3的镜像寄存器，内部RAM单元的读/写操作就等效为进行（输入/输出）操作。

◆其它寄存器

1、与串行口、定时/计数器、中断相关的寄存器：SBUF、TH0、TL0、TH1、TL1、IP、IE、TMOD、SCON、PCON等六、专用寄存器◆程序计数器PC存放下一条要执行的指令的地址20七、程序状态字PSW

CYACF0RS1RS0OV—PPSW.7——————PSW.0★CY(PSW.7)：进位标志许多算术、逻辑运算指令均影响CYCY还用作为布尔处理机的累加器。使用率高。★AC(PSW.6)：辅助进位(半进位）

用于十进制运算调整，参见DA指令。★F0(PSW.5)：用户自定义标志位

★OV(PSW.2):溢出标志

用于算术运算时指示结果是否溢出。

★P(PSW.0):奇偶标志

P=1表示累加器A中的“1”的位数为奇数,否则,为偶数。主要用于数据传输时进行校验

七、程序状态字PSWCYACF0RS1RS0OV—PPSW21★RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：寄存器区选择

RS1RS0寄存器区内部RAM地址00000H～07H01108H～0FH10210H～17H11318H～1FHPSW？PSW是可以位寻址的，其作用是监测、控制程序状态如何选择寄存器区？系统复位时，自动指向0区★RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：寄存器区选择22例2－2解释以下程序执行完后,内部RAM中00H1FH各单元的数值为多少? CLR A MOV R0,#31 MOV R1,#16LOOP: MOV R0,A DEC R0 DJNZ R1,LOOP SETB PSW.4 SETB PSW.3 MOV R7,#45 CLR PSW.3

MOV R7,#33；A清0；(00H)=1FH(01H)=16；(1FH)～(10H)=0(00H)=0FH(01H)=0；选择寄存器区为3区；(1FH)=45

；选择寄存器区为2区；(17H)=33

例2－2解释以下程序执行完后,内部RAM中00H1FH各单231.MCS—51存储结构分配是怎样的？2.SFR中各寄存器的名称？

3.程序状态寄存器PSW中各位的含义?

思考题 1.8051单片机内部RAM可划分为几个区域?各个区域的特点? 2.MCS—51单片机内部的特殊功能寄存器有哪些?它们的功能?

寻址方式有何特点？ 3.怎样进行工作寄存器区的选择?作业1.MCS—51存储结构分配是怎样的？思考题 1.805124§3.时钟、复位、时序

晶体振荡电路为计算机提供基准时序，MCS-51单片机的基准时钟可采用2种方法：

一、时钟2）、外接时钟。通过OC门外接

1）、石英晶体振荡电路。C1、C2起抗扰动作用，取值一般为530pF；3）、时钟范围：1.2MHz～12MHz§3.时钟、复位、时序 晶体振荡电路为计算机提25二、复位

RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。输入＞10ms的高电平脉冲，单片机复位。VPD使用后备电源，可实现掉电保护。复位电路：1）上电复位 2）外部同步复位二、复位 RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。输26三、时序思考题：设应用单片机晶振频率分别为6MHz、8MHz、12MHz，问机器周期分别为多少？指令周期分别为多少？1、机器周期、机器状态、时钟节拍

1个时钟节拍周期=1/Φ（假定晶体振荡器＝ΦMHz）1个机器周期TCY包含6个机器状态：S1、S2、S3、S4、S5、S61个机器状态包含2个时钟节拍：P1、P21个机器周期TCY包含12个时钟节拍：S1P1～S6P2机器周期TCY

＝12/Φ，是指令执行的最小时间指令周期:一条指令的执行时间，以机器周期为单位，则指令可分为：单周期、双周期和四周期指令三、时序思考题：设应用单片机晶振频率分别为6MHz、8MH27外部RAM读写MOVX指令时序

外部RAM读写MOVX指令时序28例1-3：如图所示MCS-51单片机系统。要求检测到X为高电平时，继电器吸合2秒后断开。试编制程序。

▲注意：尽量使用内部定时器而不要采用纯粹的软件延时程序。▲思考题：假定12MHz时钟改成6MHz，如何设计？

解：例1-3：如图所示MCS-51单片机系统。要求检测到X为高电29§4.输入输出端口一、P0口

P0口结构图功能：DB0－7、I/O、AB0－71、当控制信号=“0”时，——I/O

开关位置如图示→与门输出“0”→FET1截止→输出级为开漏输出

◆CPU向端口写数据

写脉冲加到CL端,内部总线上数据由D端锁存到D触发器,经反相端输出,再经输出级FET2反相，送到引脚。引脚上出现的数据恰好是内部总线上的数据。

◆CPU从端口引脚读数据

读脉冲→读引脚

→缓冲器B1通→P0.X引脚信号到达内部总线

◆CPU从端口寄存器读数据

读脉冲→“读锁存器”

→缓冲器B2通→寄存器Q端数据→内部总线

§4.输入输出端口一、P0口P0口结构图功能：DB0－7302、当控制信号=“1”时，——

AB0－7、DB0－7这时，与门开通，FET2接到反相器输出端。CPU输出的地址/数据同时经FET1和FET2实现“推拉”输出。另一种情况，数据总线输入数据时，仍经由缓冲器B1进入内部总线。

说明1：作为普通I/O口使用时,P0口为输出开漏电路,内部无上拉电阻,必须外接上拉电阻。作为地址/数据总线使用时,内部由上下2个FET推拉驱动,不得外接上拉电阻

说明2：在一个系统中P0口只能被定义为一种模式，要么作为普通I/O口，要么作为总线，一旦系统设计完成，则不能互换。

说明3：作为普通I/O口使用时,若要从引脚读取数据,应先向该端口写入“1”,然后再读取。写入“1”后,端口2个FET均截止,处于高阻悬浮状态,便于数据的可靠采集

说明4：端口引脚和端口寄存器不一定一致，直接从端口引脚取数据则其结果则是无法预料的。“读—修改—写”指令实际读的是端口寄存器2、当控制信号=“1”时，——AB0－7、DB0－7这时，31二、P1口——I/OP1口的内部寄存器与P0相似。耗尽型FET1提供固定上拉电阻,但是这个上拉电阻阻值较大。当Q从“1”

→“0”时,

FET2由导通→截止,但是由于FET1的阻值较大,动态特性差。

P1、P2、P3口的输出级结构相同。

改善端口动态特性的方法是引入附加上拉电阻。当Q从“1”

→“0”时,或门输出产生“

”过程,高电平持续时间2个振荡周期,此间,FET3导通,FET3的导通电阻远小于FET1,可很好地改善端口的动态特性。二、P1口——I/OP1口的内部寄存器与P032三、P2、P3口

P2功能：I/O、AB0－7；P3功能：I/O、特殊端口当控制信号为低电平时,多路开关接到左端,P2口作为通用I/O口使用,其功能和使用方法与P1口相同。当控制端输出高电平时,多路开关接到右端,地址信号经反相器从引脚输出。这时P2口输出地址总线高8位,供系统扩展使用。对8051、8751单片机,P2口能作为I/O口或地址总线。对于8031单片机，P2口只能用作地址总线。

P3口有一套替代功能转换逻辑电路，可实现普通I/O或特殊端口三、P2、P3口P2功能：I/O、AB0－7；P3功能：33四、P0、P1、P2、P3口的负载能力

◆P0口的输出能驱动8个LSTTL负载,输出电流不小于800μA（通常把100μA输入电流定义为一个TTL负载输人电流）,P1～P3口的输出能驱动4个LSTTL负载。

◆对于MOS型负载,P1、P2、P3无须外加电阻就可以直接驱动。P0口作I/O口使用时需外加上拉电阻,P0口用作地址/数据线时,它可以直接驱动MOS型负载,而不必加上拉电阻。

◆不同厂家的单片机的驱动能力可能不同,特别是一些MCS—51兼容型单片机,在负载能力、速度、功耗等方面均比标准51单片机有很大改进

。四、P0、P1、P2、P3口的负载能力◆P0口的输出能341、P0口：地址低8位与数据线分时使用端口或通用I/O2、P1口：按位可编址的通用I/O端口3、P2口：地址高8位输出口或按位可编址的通用I/O口4、P3口：双功能口。若不用第二功能，也可作按位可编址的通用I/O口5、按三总线划分：

地址线AB：P0低八位地址，P2高八地址数据线DB：P0输入输出8位数据控制线CB：P3口的8位加上/PSEN、ALE共同完成控制总线小结1、P0口：地址低8位与数据线分时使用端口或通用I/O35布置作业1.简述80C51单片机的4个I/O口在使用上有哪些分工和特点？

2.

P0口作普通I/O口使用时，应注意什么？3.设单片机的晶振频率为6MHz时，试求机器周期和ALE引脚的信号周期。4.单片机复位的作用是什么？复位操作对内部寄存器有哪些影响?布置作业1.简述80C51单片机的4个I/O口在使用上有哪36§5.工作方式

MCS—51单片机的工作方式有四种：◆复位。复位脉冲自动引导系统进入复位入口，即使程序指针PC=0000H,取指令,进入程序执行方式◆程序执行。正常工作方式，运行编制好的程序◆低功耗。这是MCS—51单片机在系统休闲时为降低功耗采取的工作方式。电池供电系统经常采用。低功耗方式又分：休眠、掉电保护两种工作方式。◆单步执行。系统调试时采用的工作方式。按一次按钮就执行一条用户指令。§5.工作方式

MCS—51单片机的工作方式有四种：◆复371、低功耗方式◆掉电保护方式

单片机运行过程中如果断电，CPU内部数据RAM、SFR以及PC、SP等中的数据将丢失。这时如将备用电源加到RST/VPD引脚上，只要VCC上的电压低于VPD上的电压，备用电源就通过VPD端给内部RAM供电，系统以低功耗的工作方式保持内部RAM中的数据，以便再加电时能继续原来工作。能实现掉电保护的电路称为掉电保护电路，现场应用系统必备。

对于CHMOS型工艺的MCS—51单片机来说,PCON.0（IDL）=“1”,进入待机方式。只由中断和系统复位才能解脱这种状态。IDL置“1”时,单片机进人待机方式。这时振荡器仍然运行。并向中断逻辑、串行口和定时器/计数器电路提供时钟,CPU停止工作,中断功能继续有效。但CPU中PC、SP、ACC等停止在原状态。◆待机方式HMOS型51单片机只有掉电保护方式。CHMOS型51单片机的低功耗方式则有待机方式和掉电保护两种方式。在待机方式下,若中断请求有效,单片机响应中断,同时PCON.0被硬件自动清“0”,单片机退出待机方式进人正常工作方式。这种方式主要用来设计一些平时只走时钟不工作的应用系统，对用电池作电源的系统是很有意义的。

注意1、低功耗方式◆掉电保护方式单片机运行过程中如果断38本章小结 本章主要介绍单片机的内外部结构，包括引脚描述、内部结构与基本工作原理、程序存储器ROM、数据存储器RAM及其使用区域划分、特殊功能寄存器SFR、端口功能与结构、时序、复位、单片机工作方式等内容。 通过对本章的学习，读者应对单片机的内部结构、内部资源的功能与使用方法有一个较为具体的认识和了解。本章小结 本章主要介绍单片机的内外部结构，包括引脚描述、内39MCS—51单片机组成原理课件40MCS—51单片机组成原理课件41§1.MCS-51引脚描述与内部结构

◆HMOS工艺的51单片机，40引脚双列直插PDIP封装，如8051◆CHMOS工艺的51单片机，44脚方型塑封结构PLCC封装，如80C51一、封装形式

★PDIP封装，引脚数40、24、20、8★

PLCC封装，68脚、44脚PDIPPLCC§1.MCS-51引脚描述与内部结构◆HMOS工艺的542PDIP封装HMOS工艺的51单片机PDIP封装HMOS工艺的51单片机43二、引脚定义

8051单片机的引脚定义：◆2条电源线◆2条外接晶体振荡器◆4条控制和电源复用线◆32条I/O引脚详细引脚描述参见表2－1－1二、引脚定义 8051单片机的引脚定义：详细引脚描述参见表244电源：VCC、VSS复位：RST，高电平复位

时钟：XTAL1、XTAL2

存储器接口信号I/O接口外部结构/EA：低电平从外部程序存储器取指令/PESN：取指令选通信号ALE：外部地址锁存信号

/WR：外部数据写选通信号

/RD：外部数据读选通信号

P0口：外部数据总线和地址总线低8位或I/O口P1口：I/O口P2口：外部地址总线高8位或I/O口

P3口：I/O口或特殊端口

串行口：RXD、TXD

特殊端口中断接口：INT0、INT1计数器：T0、T1

电源：VCC、VSS外部结构/EA：低电平从外部程序存储器取45三、单片机的内部结构CPUROM存储器时钟RAM存储器SFR特殊寄存器定时/计数器并行I/O接口串行I/O接口P0P1P2P3TXDRXD计数输入T0T1中断系统INT0INT1外扩展部分三、单片机的内部结构CPU时钟定时/计数器并行串行P0P46MCS-51单片机内部结构MCS-51单片机内部结构47中央处理器CPU程序存储器ROM

数据存储器RAM

时序控制逻辑

接口控制电路

算术逻辑运算单元ALU累加器ACC寄存器阵列、栈区状态标志PSW程序指针PC、栈指针SP、数据指针DPTR指令译码逻辑

并行输入输出接口：4个8位I/O接口串行输入输出接口：1个UART复位逻辑RST：高电平复位（＞10ms）中断控制逻辑：2个外部和3个内部中断

内部中断：1个串行口中断、2个计数器中断

外部中断：2个外部中断INT0、INT1

内部组成

——内部最多4KBROM或EPROM

——内部128BRAM以及特殊寄存器SFR块

——内部时钟振荡器及时序控制逻辑

算术逻辑运算单元ALU并行输入输出接口：4个8位I/O接口48四、主要性能

◆CPU：8位；◆存储器：片内128BRAM、4KBROM，片外可扩展64KBRAM、64KBROM；◆4个8位I/O口，共32条I/O口线；◆2个16位定时／计数器；◆1个全双工通用异步串行通信端口；◆2个外部、3个内部共5个中断源，2个中断优先级；◆内部RAM以及特殊寄存器SFR可以位寻址，即拥有布尔操作区；◆乘除指令、布尔操作指令。

小结四、主要性能◆CPU：8位；小结49§2.MCS-51存储器配置一、地址空间

1、程序存储器空间

内部ROM+外部ROM的总空间=64KB

4个物理存储器空间：内部ROM、外部ROM内部RAM、外部RAM。

（c）内部+外部 内部4KB：0000H——0FFFH

外部60KB：1000H——FFFFH

三种程序存储器配置情况：（a）内部ROM（或PROM、EPROM、EEPROM、FLASHROM）4KB：0000H——0FFFH（b）外部ROM（或PROM、EPROM、EEPROM、FLASHROM）64KB：0000H——FFFFH§2.MCS-51存储器配置一、地址空间1、程序存储器空50内部ROM（4KB）0FFFH:::0000H外部ROM（60KB）内部or外部ROM（4KB）0FFFH:::0000HFFFFH:::1000HEA=1时，访问内部程序存储器，超出内部地址范围时，自动指向外部；EA=0时，强行访问外部程序存储器,不管内部是否有程序存储器。

EA管脚的作用?0FFFH0FFFHFFFFHEA=1时，访问内部程序存储器512、数据存储器空间★★MCS-51的程序寻址范围为：0000HFFFFHMCS-51的内部RAM寻址范围为：00H7FH

内部SFR寻址范围为：80HFFHMCS-51的外部RAM寻址范围为：0000HFFFFH◆内部RAM空间=256B，低128B为数据存储器RAM，另128B空间作为特殊寄存器SFR使用

◆外部RAM空间=64KB2、数据存储器空间★★◆内部RAM空间=256B，低128523、MCS—51单片机的分类

◆MCS—51单片机泛制8031、8051、8751等型号，其主要型号区别在于其内部ROM的类型◆MCS—52系列单片机泛指8032、8052、8752等型号,它是对应MCS—51系列单片机的加强型或称double型,主要是存储器加倍存储器类型单片机内部ROM内部EPROM内部RAM其它MCS—518031//128B4个8位可编程并行接口2个16位定时/计数器1个串行通信接口URAT2个外部中断源

80514KB/8751/4KBMCS—528032//256B4个8位可编程并行接口3个16位定时/计数器1个串行通信接口URAT2个外部中断源

80528KB/8752/8KB★一般MCS—51单片机不加特别说明就指80313、MCS—51单片机的分类◆MCS—51单片机泛制80353普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻辑空 间，统一编址。MCS—514、存储器结构

哈佛结构：程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间, 分开编址。普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻辑空 间，54二、7个入口地址

入口地址用途0000H复位入口0003HINT0中断入口000BHCTC0中断入口0013HINT1中断入口001BHCTC1中断入口0023H串行口中断入口002BHCTC2中断入口（52系列）入口地址是硬件自动引导的程序跳转入口何谓入口地址？二、7个入口地址入口地址用途0000H复位入口0055

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP SUB-IT0

ORG 000BH AJMP SUB-CT0 ORG 0013H AJMP SUB-IT1 ORG 001BH AJMP SUB-CT1 ORG 0023H AJMP SUB-UT

ORG 0050H；INT0中断SUB-IT0：… ；服务子程序 RETI ORG 0100H ；CTC0中断SUB-CT0：… ；服务子程序 RETI ORG 0500H ；RST复位入口MAIN：

…

；主程序 END例2－1：程序入口引导 ORG 0000H ORG 0050H；INT0中断56三、内部128BRAM

◆128BRAM①00H1FH：分成4个快速定位寄存器区，每个区中有R0R7共8个寄存器

②20H2FH：除正常作为RAM单元外，还可“位寻址”。共128位单元，位地址00H7FH

③30H7FH:

一般RAM区/栈区。理论上说00H7FH均可作为一般RAM和堆栈使用◆51系列单片机内部RAM总寻址空间为256B其中，低128B—RAM，内存高128B—SFR，内部特殊寄存器三、内部128BRAM◆128BRAM◆51系列单片机57内部128BRAM地址分配寄存器区？布尔区？内部128BRAM地址分配寄存器区？布尔区？58四、128BSFR特殊功能寄存器符号地址功能符号地址功能BF0HB寄存器

TH18DH定时器/计数器1(高8位)

ACCE0H累加器

TH08CH定时器/计数器1(低8位)

PSWD0H程序状态字

TL18BH定时器/计数器0(高8位)

IPB8H中断优先级控制寄存器

TL08AH定时器/计数器0(低8位)

P3B0HP3口锁存器

TMOD89H定时器/计数器方式控制寄存器

IEA8H中断允许控制寄存器

TCON88H定时器/计数器控制寄存器

P2A0HP2口锁存器

PCON87H电源控制寄存器

SBUF99H串行口锁存器

DPH83H数据地址指针(高8位)

SCON98H串行口控制寄存器

DPL82H数据地址指针(低8位)

P190HP1口锁存器

SP81H堆栈指针

P080HP0口锁存器

▲51系列有20个专用寄存器属于SFR块，共占用21个字节▲PC程序地址指针独立存在，不属于SFR区▲SFR区中的专用寄存器在单片机编程中具有重要意义

四、128BSFR特殊功能寄存器符号地址功能符号地址功能59五、位寻址单元▲有12个单元可以位寻址它们是……其字节地址可被8整除哪些单元可以位寻址？五、位寻址单元▲有12个单元可以位寻址哪些单元可以位寻址？60六、专用寄存器

◆程序计数器PC存放下一条要执行的指令的地址,又称程序指针,共16位。PC实际上是程序地址计数器,PC中的内容是将要执行的下一条指令的地址。改变PC的内容就可改变程序执行的方向。PC可对64KB程序存储器ROM直接寻址。

◆累加器A

累加器A是最常用的专用寄存器。进入ALU中进行算术运算和逻辑运算的操作数大多来自累加器A，其操作的结果也常送回累加器A。有许多单操作数指令都是直接通过累加器A完成的。◆寄存器B乘除运算时使用，其它情况可作为普通内部RAM单元使用◆栈指针SP

表示堆栈的起始地址,可由用户自定义。例如设置SP=30H,则内部RAM的30H-7FH均被设置为栈区。

◆数据指针DPTR

16位专用寄存器，可表示对外部数据寄存器的操作地址。可分解为DPH、DPL两个部分分别使用。

◆端口P0-P3

端口P0～P3的镜像寄存器，内部RAM单元的读/写操作就等效为进行（输入/输出）操作。

◆其它寄存器

1、与串行口、定时/计数器、中断相关的寄存器：SBUF、TH0、TL0、TH1、TL1、IP、IE、TMOD、SCON、PCON等六、专用寄存器◆程序计数器PC存放下一条要执行的指令的地址61七、程序状态字PSW

CYACF0RS1RS0OV—PPSW.7——————PSW.0★CY(PSW.7)：进位标志许多算术、逻辑运算指令均影响CYCY还用作为布尔处理机的累加器。使用率高。★AC(PSW.6)：辅助进位(半进位）

用于十进制运算调整，参见DA指令。★F0(PSW.5)：用户自定义标志位

★OV(PSW.2):溢出标志

用于算术运算时指示结果是否溢出。

★P(PSW.0):奇偶标志

P=1表示累加器A中的“1”的位数为奇数,否则,为偶数。主要用于数据传输时进行校验

七、程序状态字PSWCYACF0RS1RS0OV—PPSW62★RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：寄存器区选择

RS1RS0寄存器区内部RAM地址00000H～07H01108H～0FH10210H～17H11318H～1FHPSW？PSW是可以位寻址的，其作用是监测、控制程序状态如何选择寄存器区？系统复位时，自动指向0区★RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：寄存器区选择63例2－2解释以下程序执行完后,内部RAM中00H1FH各单元的数值为多少? CLR A MOV R0,#31 MOV R1,#16LOOP: MOV R0,A DEC R0 DJNZ R1,LOOP SETB PSW.4 SETB PSW.3 MOV R7,#45 CLR PSW.3

MOV R7,#33；A清0；(00H)=1FH(01H)=16；(1FH)～(10H)=0(00H)=0FH(01H)=0；选择寄存器区为3区；(1FH)=45

；选择寄存器区为2区；(17H)=33

例2－2解释以下程序执行完后,内部RAM中00H1FH各单641.MCS—51存储结构分配是怎样的？2.SFR中各寄存器的名称？

3.程序状态寄存器PSW中各位的含义?

思考题 1.8051单片机内部RAM可划分为几个区域?各个区域的特点? 2.MCS—51单片机内部的特殊功能寄存器有哪些?它们的功能?

寻址方式有何特点？ 3.怎样进行工作寄存器区的选择?作业1.MCS—51存储结构分配是怎样的？思考题 1.805165§3.时钟、复位、时序

晶体振荡电路为计算机提供基准时序，MCS-51单片机的基准时钟可采用2种方法：

一、时钟2）、外接时钟。通过OC门外接

1）、石英晶体振荡电路。C1、C2起抗扰动作用，取值一般为530pF；3）、时钟范围：1.2MHz～12MHz§3.时钟、复位、时序 晶体振荡电路为计算机提66二、复位

RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。输入＞10ms的高电平脉冲，单片机复位。VPD使用后备电源，可实现掉电保护。复位电路：1）上电复位 2）外部同步复位二、复位 RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。输67三、时序思考题：设应用单片机晶振频率分别为6MHz、8MHz、12MHz，问机器周期分别为多少？指令周期分别为多少？1、机器周期、机器状态、时钟节拍

1个时钟节拍周期=1/Φ（假定晶体振荡器＝ΦMHz）1个机器周期TCY包含6个机器状态：S1、S2、S3、S4、S5、S61个机器状态包含2个时钟节拍：P1、P21个机器周期TCY包含12个时钟节拍：S1P1～S6P2机器周期TCY

＝12/Φ，是指令执行的最小时间指令周期:一条指令的执行时间，以机器周期为单位，则指令可分为：单周期、双周期和四周期指令三、时序思考题：设应用单片机晶振频率分别为6MHz、8MH68外部RAM读写MOVX指令时序

外部RAM读写MOVX指令时序69例1-3：如图所示MCS-51单片机系统。要求检测到X为高电平时，继电器吸合2秒后断开。试编制程序。

▲注意：尽量使用内部定时器而不要采用纯粹的软件延时程序。▲思考题：假定12MHz时钟改成6MHz，如何设计？

解：例1-3：如图所示MCS-51单片机系统。要求检测到X为高电70§4.输入输出端口一、P0口

P0口结构图功能：DB0－7、I/O、AB0－71、当控制信号=“0”时，——I/O

开关位置如图示→与门输出“0”→FET1截止→输出级为开漏输出

◆CPU向端口写数据

写脉冲加到CL端,内部总线上数据由D端锁存到D触发器,经反相端输出,再经输出级FET2反相，送到引脚。引脚上出现的数据恰好是内部总线上的数据。

◆CPU从端口引脚读数据

读脉冲→读引脚

→缓冲器B1通→P0.X引脚信号到达内部总线

◆CPU从端口寄存器读数据

读脉冲→“读锁存器”

→缓冲器B2通→寄存器Q端数据→内部总线

§4.输入输出端口一、P0口P0口结构图功能：DB0－7712、当控制信号=“1”时，——

AB0－7、DB0－7这时，与门开通，FET2接到反相器输出端。CPU输出的地址/数据同时经FET1和FET2实现“推拉”输出。另一种情况，数据总线输入数据时，仍经由缓冲器B1进入内部总线。

说明1：作为普通I/O口使用时,P0口为输出开漏电路,内部无上拉电阻,必须外接上拉电阻。作为地址/数据总线使用时,内部由上下2个FET推拉驱动,不得外接上拉电阻

说明2：在一个系统中P0口只能被定义为一种模式，要么作为普通I/O口，要么作为总线，一旦系统设计完成，则不能互换。

说明3：作为普通I/O口使用时,若要从引脚读取数据,应先向该端口写入“1”,然后再读取。写入“1”后,端口2个FET均截止,处于高阻悬浮状态,便于数据的可靠采集

说明4：端口引脚和端口寄存器不一定一致，直接从端口引脚取数据则其结果则是无法预料的。“读—修改—写”指令实际读的是端口寄存器2、当控制信号=“1”时，——AB0－7、DB0－7这时，72二、P1口——I/OP1口的内部寄存器与P0相似。耗尽型FET1提供固定上拉电阻,但是这个上拉电阻阻值较大。当Q从“1”

→“0”时,

FET2由导通→截止,但是由于FET1的阻值较大,动态特性差。

P1、P2、P3口的输出级结构相同。

改善端口动态特性的方法是引入附加上拉电阻。当Q从“1”

→“0”时,或门输出产生“

”过程,高电平持续时间2个振荡周期,此间,FET3导通,FET3的导通电阻远小于FET1,可很好地改善端口的动态特性。二、P1口——I/OP1口的内部寄存器与P073三、P2、P3口

P2功能：I/O、AB0－7；P3功能：I/O、特殊端口当控制信号为低电平时,多路开关接到左端,P2口作为通用