单片机教案第二章小学教育小学学案_高等教育-大学课件.pdf

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1、学习好资料 欢迎下载 第二章 MCS51系列单片机组成及工作原理 第一节 MCS51系列单片机的内部组成 MCS 51 系列单片机的典型芯片是 8051，所以以 8051 为例来介绍MCS 51 系列单片机。一、8051 单片机的内部组成 图 21 画出了 8051 单片机的内部系统组成的基本框图：图 21（a）MCS 51 单片机系统组成基本框图 CPU 时钟电路 中断控制 RAM ROM 定时/计数器 64KB 总线 扩展控制器 并 行 接 口 串行接 口 XTAL1 XTAL2 T0 T1 INT0 INT1 P0 P1 P2 P3 TXD RXD 学习好资料 欢迎下载 图 21（b）M

2、CS 51 单片机内部方框图 由图 21（a）可以看出，MCS 51 系列单片机 8051 是由中央处理器CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、输入/输出（I/O）口电路、定时器/计数器等若干部件组成，再配置一定的外围电路，如时钟电路、复位电路等，即可构成一个基本的微型计算机系统。下面简要介绍各个组成部件：1中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和控制功能，MCS 51单片机的 CPU 能处理 8 位二进制数或代码，故称为 8 位机。2内部数据存贮器（内部 RAM）8051 芯片中共有 256 个内部 RAM 单元，但其中后 128 个单元被专用寄存器占用，

3、能作为存储器供用户使用的只有前 128 个单元，用于存储可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前 128 个单元，简称内部RAM。3内部程序存贮器（内部 ROM）8051 内共有 4KB 掩膜 ROM。由于 ROM 通常用于存放程序，原始数据，以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片

4、机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 表格等。所以称之为程序存贮器，简称内部 ROM。4并行 I/O 口 8051 中共有 4 个 8 位 I/O 口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输出输入等。5串行 I/O 口 MCS 51 单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机与其它设备之间的串行数据通信。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器

5、使用，也可作为同步移位器使用。6.定时器/计数器 8051 内共有 2 个 16 位的定时器/计数器，以实现硬件定时或计数功能，并可根据需要用定时或计数结果对计算机进行控制。7中断控制系统 MCS 51 系列单片机的中断功能较强，用以满足控制应用的需要。8051共有 5 个中断源，为外部中断 2 个，定时器/计数器溢出中断 2 个，串行口中断 1 个。分为高级和低级两个中断优先级。8时钟电路 MCS 51 系列单片机的内部有时钟电路，但晶振和微调电容需外接。系统允许最高频率为 12MHZ。第二节 8051的内部数据存储器（内部 RAM）一、存储器概述 存储器是储存二进制信息的数字电路器件。微型

6、机的存储器包括主存储器和外存储器。外存储器（外存）主要指各种大容量的磁盘存储器、光盘存储器等。主存储器（内存）是指能与 CPU 直接进行数据交换的半导体存储器。存储器是计算机中不可缺少的重要部件。半导体存储器具有存取速度快、集成度高、体积小、可靠性高、成本低等优点。单片机是微型机的一种，它的主存储器也采用半导体存储器。1 导体存储器的一些基本概念：位：信息的基本单位是位（Bit 或 b），表示一个二进制信息“1”或“0”。在存储器中，位信息是由具有记忆功能的半导体电路实现的，例如用触发器记忆一位信息。字节：在微型机中信息大多是以字节（Byte 或 B）形式存放的，一个字节由 8 个位信息组成（

7、1 Byte=8 Bit），通常称作一个存储单元。存储容量：存储器芯片的存储容量是指一块芯片中所能存储的信息位数，例如 8K8 位的芯片，其存储容量为 810248 位=65536 位信息。存储体的存储容量则是指由多块存储器芯片组成的存储体所能存储的信息量，一般以字节的数量表示。以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的

8、核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 地址：地址表示存储单元所处的物理空间的位置，用一组二进制代码表示。地址相当于存储单元的“单元编号”，CPU 可以通过地址码访问某一存储单元，一个存储单元对应一个地址码。例如 8051 单片机有 16 位地址线，能访问的外部存储器最大地址空间为 64K（65536）字节，对应的 16 位地址码

9、为 0000HFFFFH，第 0 个字节的地址为 0000H，第 1 个字节的地址为0001H，第 65535 个字节的地址为 FFFFH。存取周期：是指存储器存放或取出一次数据所需的时间。存储容量和存取周期是存储器的两项重要性能指标。2 导体存储器的分类 半导体存储器按读、写功能可以分为随机读/写存储器 RAM(Random Access Memory)和只读存储器 ROM(Read Only Memory)。随机读/写存储器 RAM 可以进行多次信息写入和读出，每次写入后，原来的信息将被新写入的信息所取代。另外，RAM 在断电后再通电时，原存的信息全部丢失。它主要用来存放临时的数据和程序。

10、RAM 按生产工艺分，又可以分为双极型 RAM 和 MOS RAM，而 MOS RAM又分为静态 RAM（SRAM）和动态 RAM（DRAM）。（1）双极型 RAM：是以晶体管触发器作为基本存储电路，存取速度快，但结构复杂、集成度较低，比较适合用于小容量的高速暂存器。（2）MOS RAM：是以 MOS 管作为基本集成元件，具有集成度高，功耗低，位价格便宜等优点，现在微型机一般都采用 MOS RAM。只读存储器 ROM 的信息一旦写入后，便不能随机修改。在使用时，只能读出信息，而不能写入，且在掉电后 ROM 中的信息仍然保留。它主要用来存放固定不变的程序和数据。ROM 按生产工艺分，又可以分为以

11、下几种：（1）掩膜 ROM：其存储的信息在制造过程中采用一道掩膜工艺生成，一旦出厂，信息就不可改变。（2）可编程只读存储器 PROM：其存储的信息可由用户通过特殊手段一次性写入，但只能写入一次。（3）可擦除只读存储器：其存储的信息用户可以多次擦除，并可用专用的编程器重新写入新的信息。可擦除只读存储器又可分为紫外线擦除的EPROM、电擦除的 EEPROM 和 Flash ROM。二、8051 的内部数据存储器 8051 内部 RAM 有 256 个单元，通常在空间上分为两个区；低 128 个单元（00H7FH）的内部数据 RAM 块和高 128 个单元（80H0FFH）的专用寄存器 SFR 块。

12、（一）内部 RAM 低 128 单元 以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内

13、部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 8051 低 128 个单元是真正的内部数据 RAM 区，是一个多功能复用性数据存储器，其按用途可分为三个区域。如图 22 所示：1 工作寄存器区（00H1FH）也称为通用寄存器，该区域共有 4 组寄存器，每组由 8 个寄存单元组成，每个单元 8 位，各组均以 R0R7 作寄存器编号，共 32 个单元，单元的00H1FH。在任一时刻，CPU 只能使用其中一组通用寄存器，称为当前通用寄存器组，具体可由程序状态寄存器 PSW 中 RS1，RS0 位的状态组合来确定。通用寄存器为 CPU 提供了就近存取数据的便利，提高了工作速度，也为

14、编程提供了方便。2 位寻址区（20H2FH）内部 RAM 的 20H2FH，共 16 个单元，计 168=128 位，位地址为00H7FH。位寻址区既可作为一般的 RAM 区进行字节操作，也可对单元的每一位进行位操作，因此称为位寻址区，是存储空间的一部分。表 21 列出了位寻址区的位地址：以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器

15、是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 表 21 位寻址区的位地址 单元地址 MSB 位 地 址 LSB 2FH 7FH 7EH 7DH 7CH 7BH 7AH 79H 78H 2EH 77H 76H 75H 74H 73H 72H 71H 70H 2DH 6FH 6EH 6DH 6CH 6BH 6AH 69H 68H

16、2CH 67H 66H 65H 64H 63H 62H 61H 60H 2BH 5FH 5EH 5DH 5CH 5BH 5AH 59H 58H 2AH 57H 56H 55H 54H 53H 52H 51H 50H 29H 4FH 4EH 4DH 4CH 4BH 4AH 49H 48H 28H 47H 46H 45H 44H 43H 42H 41H 40H 27H 3FH 3EH 3DH 3CH 3BH 3AH 39H 38H 26H 37H 36H 35H 34H 33H 32H 31H 30H 25H 2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 24H 27H 26H

17、25H 24H 23H 22H 21H 20H 23H 1FH 1EH 1DH 1CH 1BH 1AH 19H 18H 22H 17H 16H 15H 14H 13H 12H 11H 10H 21H 0FH 0EH 0DH 0CH 0BH 0AH 09H 08H 20H 07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00H 其中：MSB 最高有效位。LSB最低有效位。3 用户 RAM 区（30H7FH）所剩 80 个单元即为用户 RAM 区，单元地址为 30H7FH，在一般应用中把堆栈设置在该区域中。对内部 RAM 低 128 单元的使用作几点说明：（1）8051 的内部 RAM 0

18、0H7FH 单元可采用直接寻址或间接寻址方式实现数据传送。（2）内部 RAM 20H2FH 单元的位地址空间可实现位操作。当前工作寄存器组可通过软件对 PSW 中的 RS1，RS0 位的状态设置来选择。（3）8051 的堆栈是自由堆栈，单片机复位后，堆栈底为 07H，在程序运行中可任意设置堆栈。堆栈设置通过对 SP 的操作实现，例如用 指令 MOV SP，#30H 将堆栈设置在内部 RAM 30H 以上单元。（二）内部 RAM 高 128 单元 内部 RAM 高 128 单元是供给专用寄存器使用的，因此称之为专用寄存器区（也称为特殊功能寄存器区（SFR）区），单元地址为 80H0FFH。805

19、1共有 22 个专用寄存器，其中程序计数器 PC 在物理上是独立的，没有地址，故不可寻址。它不属于内部 RAM 的 SFR 区。其余的 21 个专用寄存器都属以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前

20、个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 于内部 RAM 的 SFR 区，是可寻址的，它们的单元地址离散地分布于 80H0FFH。表 22 为 21 个专用寄存器一览表。表 22 8051 专用寄存器一览表 寄存器符号 地 址 寄存器名称 ACC E0H 累加器 B F0H B 寄存器 PSW D0H 程序状态字 SP 81H 堆栈指示器 DPL 82H 数据指针低八位 DPH 83H 数据指针高八位 IE A8H 中断允许控制寄存器 IP B8H 中

21、断优先控制寄存器 P0 80H I/O 口 0 P1 90H I/O 口 1 P2 A0H I/O 口 2 P3 B0H I/O 口 3 PCON 87H 电源控制及波特率选择寄存器 SCON 98H 串行口控制寄存器 SBUF 99H 串行口数据缓冲寄存器 TCON 88H 定时器控制寄存器 TMOD 89H 定时器方式选择寄存器 TL0 8AH 定时器 0 低 8 位 TL1 8BH 定时器 1 低 8 位 TH0 8CH 定时器 0 高 8 位 TH1 8DH 定时器 1 高 8 位 注：带“”专用寄存器表示可以位操作。下面介绍有关专用寄存器功能。1 程序计数器 PC（Program C

22、ounter）PC 是一个 16 位计数器，其内容为单片机将要执行的指令机器码所在存储单元的地址。PC 具有自动加 1 的功能，从而实现程序的顺序执行。由于PC 不可寻址的，因此用户无法对它直接进行读写操作，但可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转移。PC 的寻址范围为 64KB，即地址空间为 00000FFFFH。2 累加器 ACC 或 A 累加器 ACC 是 8 位寄存器，是最常用的专用寄存器，功能强，地位重要。它既可存放操作数，又可存放运算的中间结果。MCS 51 系列单片机中许多指令的操作数来自累加器 ACC。累加器非常繁忙，是单片机的执行以以为例来介绍系列单片机一单

23、片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载

24、程序瓶颈，制约了单片机工作效率的提高，现在已经有些单片机用寄存器阵列来代替累加器 ACC。3 寄存器 B 寄存器 B 是 8 位寄存器，主要用于乘、除运算。乘法运算时，B 中存放乘数，乘法操作后，高 8 位结果存于 B 寄存器中。除法运算时，B 中存放除数，除法操作后，余数存于寄存器 B 中。寄存器 B 也可作为一般的寄存器用。4 程序状态字 PSW 程序状态字是 8 位寄存器，用于指示程序运行状态信息。其中有些位是根据程序执行结果由硬件自动设置的，而有些位可由用户通过指令方法设定。PSW 中各标志位名称及定义如下：位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位标志 CY AC F0

25、 RS1 RS0 OV P CY进（借）位标志位，也是位处理器的位累加器 C。在加减运算中，若操作结果的最高位有进位或有借位时，CY 由硬件自动置 1，否则清“0”。在位操作中，CY 作为位累加器 C 使用，参于进行位传送、位与、位或等位操作。另外某些控制转移类指令也会影响 CY 位状态（第三章讨论）。AC辅助进（借）位标志位。在加减运算中，当操作结果的低四位向高四位进位或借位时此标志位由硬件自动置 1，否则清“0”。F0：用户标志位，由用户通过软件设定，用以控制程序转向。RS1，RS0：寄存器组选择位。用于设定当前通用寄存器组的组号。通用寄存器组共有 4 组，其对应关系如下：RS1 RS0

26、寄存器组 R0R7 地址 0 0 组 0 0007H 0 1 组 1 080FH 1 0 组 2 1017H 1 1 组 3 181FH RS1，RS0 的状态由软件设置，被选中寄存器组即为当前通用寄存器组。OV：溢出标志位。在带符号数（补码数）的加减运算中，OV=1 表示加减运算的结果超出了累加器 A 的八位符号数表示范围（128+127），产生溢出，因此运算结果是错误的。OV=0，表示结果未超出 A 的符号数表示范围，运算结果正确。乘法时，OV=1，表示结果大于 255，结果分别存在 A，B 寄存器中。OV=0，表示结果未超出 255，结果只存在 A 中。除法时，OV=1，表示除数为 0。

27、OV=0，表示除数不为 0。以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中

28、共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 P：奇偶标志位。表示累加器 A 中数的奇偶性，在每个指令周期由硬件根据 A 的内容的奇偶性对 P 自动置位或复位。P=1，表示 A 中内容有奇数个 1。5 数据指针 DPTR 数据指针 DPTR 为 16 位寄存器，它是 MCS 51 中唯一的一个 16 位寄存器。编程时，既可按 16 位寄存器使用，也可作为两个 8 位寄存器分开使用。DPH 为 DPTR 的高八位寄存器，DPL 为 DPTR 的低八位寄存器。DPTR通常在访问外部数据存储器时作为地址指针使用，寻址范围为 64KB。6 堆栈指针 SP SP 为 8 位寄存器，用于指示栈顶

29、单元地址。所谓堆栈是一种数据结构，它只允许在其一端进行数据删除和数据插入操作的线性表。数据写入堆栈叫入栈（PUSH），数据读出堆栈叫出栈（POP）。堆栈的最大特点是“后进先出”的数据操作原则。（1）堆栈的功用 堆栈的主要功用是保护断点和保护现场。因为计算机无论是执行中断程序还是子程序，最终要返回主程序，在转去执行中断或子程序时，要把主程序的断点保护起来，以便能正确的返回。同时，在执行中断或子程序时，可能要用到一些寄存器，需把这些寄存器的内容保护起来，即保护现场。（2）堆栈的设置 MCS 51 系列单片机的堆栈通常设置在内部 RAM 的 30H7FH 之间。（3）堆栈指示器 SP 由于 SP 的

30、内容就是堆栈“栈顶”的存贮单元地址，因此可以用改变 SP内容的方法来设置堆栈的初始位置。当系统复位后，SP 的内容为 07H，但为防止数据冲突现象发生，堆栈最好设置在内部 RAM 的 30H7FH 单元之间，例如使（SP）=30H。（4）堆栈类型 堆栈类型有向上生长型和向下生长型，MCS 51 系列单片机的堆栈是向上生长型的，如图 23 所示。操作规程是：进栈操作，先 SP 加 1，后写入数据。以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可

31、定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 出栈操作，先读出数据，后 SP 减 1。（5）堆栈使用方式 堆栈使用方式有两种：一种是自动方式，在调用子程序或中断时，返回地址自动进栈。程序返回时，断点再自动弹回 PC。这种

32、方式无需用户操作。另一种是指令方式。进栈指令是 PUSH，出栈指令是 POP，例如现场保护是进栈操作，现场恢复是出栈操作。7 电源控制及波特率选择控制寄存器 PCON PCON 为 8 位寄存器，主要用于控制单片机工作于低功耗方式。MCS51 系列单片机的低功耗方式有待机方式和掉电保护方式两种。待机方式和掉电保护方式都由专用寄存器 PCON 的有关位来控制。PCON 寄存器不可位寻址，只能字节寻址。其各位名称及功能如下：位 序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符号 SMOD GF1 GF0 PD IDL SMOD：波特率倍增位，在串行通信中使用。GF0，GF1：通用标志位，供

33、用户使用。PD：掉电保护位，（PD）=1，进入掉电保护方式。IDL：待机方式位，（IDL）=1，进入待机方式。（1）待机方式 用指令使 PCON 寄存器的 IDL 位置 1，则 80C51 进入待机方式。时钟电路仍然运行，并向中断系统、I/O 接口和定时/计数器提供时钟，但不向CPU 提供时钟，所以 CPU 不能工作。在待机方式下，中断仍有效，可采取中断方法退出待机方式。在单片机响应中断时，IDL 位被硬件自动清“0”。（2）掉电保护方式 单片机一切工作停止，只有内部 RAM 单元的内容被保存。以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中

34、断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 8 并行 I/O 端口 P0P3 专用寄存器 P0、P1、P2、P3 分

35、别是并行 I/O 口 P0P3 中的数据锁存器。在 MCS 51 系列单片机中，没有专门的 I/O 口操作指令，而采用统一的 MOV 指令操作，把 I/O 口当作一般的专用寄存器使用。9 串行数据缓冲器 SBUF 串行数据缓冲器（SBUF）是串行口的一个专用寄存器，由一个发送缓冲器和一个接受缓冲器组成。两个缓冲器在物理上独立，但共用一个地址（99H）。SBUF 是用来存放要发送的或已接收的数据。10定时器/计数器的专用寄存器 MCS 51 系列单片机中有二个 16 位的定时器/计数器 T0 和 T1，它们各由二个独立的 8 位计数器组成，T0 由专用寄存器 TH0、TL0 组成，T1 由专用寄

36、存器 TH1、TL1 组成。11控制类的专用寄存器 IE、IP、TMOD、TCON、SCON 寄存器是中断系统、定时器/计数器、串行口的控制寄存器，包含有控制位和状态位。控制位是编程写入的控制操作位，如 TCON 中的 TR1、TR0 位为定时器/计数器 T1、T0 的启、停控制位。状态位是单片机运行时自动形成的标志位，如 TCON 中的 TF1、TF0位为定时器/计数器 T1、T0 的计数溢出标志位。对专用寄存器的字节寻址作如下几点说明：（1）21 个可字节寻址的专用寄存器离散分散在内部 RAM 高 128 单元。其余的空闲单元为保留区，无定义，用户不能使用。（2）程序计数器 PC 是唯一不

37、能寻址的专用寄存器。PC 不占用内部 RAM单元，它在物理上是独立的。（3）对专用寄存器只能使用直接寻址方式，在指令中可写成寄存器符号或单元地址形式。（三）专用寄存器的位寻址 在 21 个可寻址的专用寄存器中，有 11 个专用寄存器（字节地址能被 8整除的）可以进行位寻址，即可对这些专用寄存器单元的每一位进行位操作，每一位有固定的位地址。表 23 列出了可位寻址的专用寄存器的每一位的位地址，表中字节地址带括号的专用寄存器不可位寻址。以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习

38、好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 表 23 可位寻址的专用寄存器的每一位的位地址 寄存器符号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字节地址 ACC E7 E6

39、 E5 E4 E3 E2 E1 E0 E0H B F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 F0H PSW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV P SP (81H)DPL (82H)DPH (83H)IE AF AE AD AC AB AA A9 A8 A8H EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 IP BF BE BD BC BB BA B9 B8 B8H PS PT1 PX1 PT0 PX0 P0 87 86 85 84 83 82 81 80 80H P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.

40、1 P0.0 P1 97 96 95 94 93 92 91 90 90H P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P2 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 A0H P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P3 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 B0H P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 PCON SMOD GF1 GF0 PD IDL(87H)SCON 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 98H SM0 SM1 SM2 REN TB

41、8 RB8 TI RI SBUF (99H)TCON 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 88H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TMOD GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0(89H)TL0 (8AH)TL1 (8BH)TH0 (8CH)TH1 (8DH)以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介

42、绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 第三节 8051内部程序存储器（内部 ROM）大多数51系列单片机内部都配置一定数量的程序存储器ROM，如8051芯片内有 4KB 掩膜 ROM 存贮单元，AT89C51 芯片内部配置了 4KB FlashROM，它们的地址范围均为 0000H0F

43、FFH。内部程序存储器有一些特殊单元，使用时要注意。其中一组特殊单元是 0000H0002H。系统复位后，（PC）=0000H，单片机从 0000H 单元开始执行程序。如果不是从 0000H 开始，就要在这三个单元中存放一条无条件转移指令，以便转去执行指定的应用程序。另外，在程序存储器中有各个中断源的入口向量地址，分配如下：0003H000AH：外部中断 0 中断地址区 000BH0012H：定时器/计数器 0 中断地址区 0013H001AH：外部中断 1 中断地址区 001BH0022H：定时器/计数器 1 中断地址区 0023H002AH：串行中断地址区 中断地址区首地址为各个中断源的入

44、口向量地址，每个中断地址区有 8个地址单元。在中断地址区中应存放中断服务程序，但 8 个单元通常难以存下一个完整的中断服务程序，因此往往需要在中断地址区首地址中存放一条无条件转移指令，转去中断服务程序真正的入口地址。从 002BH 开始的的单元才是用户可以随意使用的程序存储器。对程序存储器的操作作以下说明：（1）程序指令的自主操作。CPU 按照 PC 指针自动的从程序存储器中取出指令。（2）用户使用指令对程序存储器中的常数表格进行读操作，可用MOVC 指令实现。以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接

45、口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学习好资料 欢迎下载 第四节 MCS51 系列单片机典型芯片的外部引脚功能 MCS51 系列单片机的芯片一般都采用 40 个引脚

46、的双列直插式封装（DIP）方式。其中有些 CHMOS 制造工艺的单片机芯片还采用 44 个引脚的方形封装（LCC 或 QFP）方式，44 个引脚中标识有 NC 的 4 个引脚为空引脚。图 24 为 MCS 51 系列单片机的 LCC 及 QFP 封装引脚示意图。MCS 51 系列单片机的典型芯片 8051、8031、8751 采用 40 个引脚的双列直插式封装（DIP）方式，芯片的引脚图如图 25 所示：图 24 MCS 51 系列单片机的 LCC 及 QFP 封装引脚示意图 LCC QFP 6 1 40 7 17 18 28 39 1 29 11 44 34 12 22 33 23 以以为例

47、来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学习好资料欢迎下载图单片机内部方框图由图可定的外围电路如时钟电路复位电路等即可构成一个基本的微型计算机系统下面简要介绍各个组成部件中央处理器中央处理器是单片机的核心完成运算和控制功能单片机的能处理位二进制数或代码故称为位机内部数据存贮器内部芯片数据因此通常所的内部数据存储器就是指前个单元简称内部内部程序存贮器内部内共有掩膜由于通常用于存放程序原始数据学习好资料欢迎下载表格等所以称之为程序存贮器简称内部并行口中共有个位口以实现数据的并行输出输入学

48、习好资料 欢迎下载 图 25 MCS 51 系列单片机芯片的引脚图及逻辑图 一、引脚功能描述 1 主电源及地引脚 VCC（40 脚）：电源，正常操作时接+5V 电源。VSS（20 脚）：地线。2 外接晶振引脚 XTAL1（19 脚）：接外部晶振的一个引脚（内部反相放大器的输入端）。XTAL2（18 脚）：接外部晶振的一个引脚（内部反相放大器的输出端）。3 并行输入/输出引脚 P0.0P0.7（3932 脚）：8 位漏极开路的三态双向输入/输出口。P1.0P1.7（18 脚）：8 位带有内部上拉电阻的准双向输入/输出口。P2.0P2.7（2128 脚）：8 位带有内部上拉电阻的准双向输入/输出口

49、。P3.0P3.7（1017 脚）：8 位带有内部上拉电阻的准双向输入/输出口。4 控制类的引脚 RST/VPD（RESET，9 脚）：复位信号输入引脚，高电平有效。在该引脚上输入持续 2 个机器周期以上的高电平时，单片机系统复位。复位是单片机系统的初始化操作，系统复位后会对专用寄存器和单片机的个别引脚信号有影响，复位后对一些专用寄存器的影响情况如下：PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP 000000B SBUF 不定 IE

50、 0000000B PCON 00000B TMOD 00H 其中（PC）=0000H，系统复位后，使单片机从 0000H 单元开始执行程序。当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死循环状态时，可按复位电路以重新启动单片机。（SP）=07H，单片机自动把堆栈的栈底设置在内部 RAM 07H 单元，从08H 单元开始存储数据。（P0P3）=0FFH，系统复位后，对 P0P3 的内部锁存器置“1”，其余的专用寄存器在复位后都全部清“0”。以以为例来介绍系列单片机一单片机的内部组成图画出了单片机的内部系统组成的基本框图时钟电路定时计数器中断控制总线扩展控制器并行接口串行接口图单片机系统组成基本框图学