第二章--MCS-51单片机的结构

本章主要介绍了MCS-51系列单片机的内部硬件结构,从怎样应用单片机的角度考虑,详细地叙述了单片机的硬件结构、性能、各个引脚的功能、存储器配置、时钟电路与时序及工作原理等。

2.1 MCS-51单片机的基本组成 单片机的基本组成 2.2 I/O端口结构 端口结构 2.3 MCS-51单片机的引脚功能 单片机的引脚功能 2.4 时钟电路及工作方式

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教学目的和要求本章主要介绍了MCS-51系列单片机的内部 系列单片机的内部 本章主要介绍了 硬件结构，从怎样应用单片机的角度考虑， 硬件结构，从怎样应用单片机的角度考虑，详 细地叙述了单片机的硬件结构、性能、 细地叙述了单片机的硬件结构、性能、各个引 脚的功能、存储器配置、时钟电路与时序及工 脚的功能、存储器配置、 作原理等。 作原理等。

本章主要介绍了MCS-51系列单片机的内部硬件结构,从怎样应用单片机的角度考虑,详细地叙述了单片机的硬件结构、性能、各个引脚的功能、存储器配置、时钟电路与时序及工作原理等。

MCS-51单片机芯片有许多种，其典型产品有 单片机芯片有许多种， 单片机芯片有许多种 8031、8051、8751等 。下面以 、 、 等 下面以8051芯片为例说 芯片为例说 系列单片机的基本组成。 明MCS-51系列单片机的基本组成。 系列单片机的基本组成外时钟源 外部事件计数 程序存储器 4KB ROM 数据存储器 256B RAM/SFR 2×16位 × 位 定时器/计数器 定时器 计数器

振荡器和时序 OSC

8051 CPU

内中断

64KB总线 总线 扩展控制器

可编程I/O 可编程

可编程全 双工串行口

外中断

控制

并行口

串行通信

基 本 组 成

图2-1 8051单片机功能框图 单片机功能框图

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8051单片机内部结构和功能 单片机内部结构和功能1.中央处理器CPU .中央处理器 中央处理器CPU是单片机内部的核心部件，它决定了 是单片机内部的核心部件， 中央处理器 是单片机内部的核心部件 单片机的主要功能特性，由运算器和控制器两大部分组成。 单片机的主要功能特性，由运算器和控制器两大部分组成。 (1)运算器 运算器是计算机的运算部件，用于实现算术逻辑运算、 运算器是计算机的运算部件，用于实现算术逻辑运算、 位变量处理、移位和数据传送等操作。 位变量处理、移位和数据传送等操作。它是以算术逻辑单 ALU为核心 加上累加器ACC 寄存器B 程序状态字PSW 为核心， ACC、 元ALU为核心，加上累加器ACC、寄存器B、程序状态字PSW 以及十进制调整电路和专门用于位操作的布尔处理器等组 成的。 成的。 (2)控制器 控制器是计算机的控制部件，它包括程序计数器PC PC、 控制器是计算机的控制部件，它包括程序计数器PC、 指令寄存器IR 指令译码器ID 数据指针DPTR IR、 ID、 DPTR、 指令寄存器IR、指令译码器ID、数据指针DPTR、堆栈指针 SP以及定时控制与条件转移逻辑电路等 以及定时控制与条件转移逻辑电路等。 SP以及定时控制与条件转移逻辑电路等。它对来自存储器 中的指令进行译码， 中的指令进行译码，并通过定时和控制电路在规定的时刻 发出各种操作所需要的控制信号，使各部件协调工作， 发

出各种操作所需要的控制信号，使各部件协调工作，完 成指令所规定的操作。 成指令所规定的操作。

基 本 组 成

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运算器1) 算术逻辑单元 算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit) 算术逻辑单元ALU(8位)用来完成二进制数的四则运算 算术逻辑单元 位 用来完成二进制数的四则运算 和布尔代数的逻辑运算。此外， 和布尔代数的逻辑运算。此外，通过对运算结果的判断影 响程序状态标志寄存器的有关标志位。 响程序状态标志寄存器的有关标志位。 2) 累加器 累加器ACC (Accumulator) 累加器ACC为8位寄存器，是CPU中使用最频繁的寄 位寄存器， 累加器 为 位寄存器 中使用最频繁的寄 存器。它既可用于存放操作数， 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。 结果。 3) 寄存器 寄存器B 寄存器B是一个 位寄存器，是为ALU进行乘除运算设 是一个8位寄存器 寄存器 是一个 位寄存器，是为 进行乘除运算设 置的。在执行乘法运算指令时,寄存器 寄存器B用于存放其中一个 置的。在执行乘法运算指令时 寄存器 用于存放其中一个 乘数和乘积的高8位数 在执行除法运算时，寄存器B用于 位数； 乘数和乘积的高 位数；在执行除法运算时，寄存器 用于 存放除数和余数。此外， 寄存器也可作为一般的数据寄 存放除数和余数。此外，B寄存器也可作为一般的数据寄 存器使用。 存器使用。

基 本 组 成

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