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第2章 MCS-51 单片机的结构与原理 第2章主要内容 2.1 MCS-51单片机的结构 2.2 MCS－51单片机引脚及功能 2.3 8051单片机存储器 2.4 CPU时序 2.5 复位及复位电路 2.6 输入/输出端口结构 2.1 MCS-51单片机的结构 2.1.1 MCS-51单片机主要组成 一个8位的微处理器（CPU） 片内数据存储器RAM（128B/256B） 片内程序存储器ROM/EPROM(4KB/8KB) 四个8位并行I/O接口P0~P3,每个口即可做输入也可做输出 2个定时器/计数器 五个中断源的中断控制系统 一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I/O口 片内振荡器和时钟产生电路,但石英晶体和微调电容需要外接. MCS-51系列单片机性能表 MCS-51单片机典型芯片的性能比较 2.1.2 MCS-51单片机内部结构 中央处理单元(CPU) CPU包括运算器和控制器二大部分： 1 、 运算器 运算器包括算术／逻辑部件(ALU)、累加器A、暂存寄存器、寄存器B、程序状态寄存器（PSW），十进制调整电路等。运算器主要用于实现算术/逻辑运算及位操作运算。下面介绍运算器的各组成部分。 a、算术／逻辑部件ALU b、累加器A c、寄存器B d、程序状态字寄存器PSW 2、控制器 控制器包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、振荡器及定时电路等。 a、程序计数器PC b、指令寄存器IR及指令译码器ID c、振荡器及定时电路 存储器 程序存储器（ROM） 8051及8751的片内程序存储器容量为4KB，地址从0000H开始，存放程序和表格常数。 数据存储器（RAM） 8051/8751/8031片内数据寄存器为128B,地址为00H~7FH,用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。 8051内部还有SP、DPTR、PCON…IE,IP等特殊寄存器,地址为80H~FFH。 I/O接口 8051由四个8位并行接口,即P0~P3，它们都是双向端口,每个端口有8条I/O线,均可输入/输出。P0~P3四个锁存器同RAM统一编址,可以把I/O口当作一般特殊寄存器来寻址。 2.2 MCS-51单片机引脚及其功能 MCS-51单片机芯片外形图 引脚功能 电源引脚 Vcc和Vss 时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL2:接外部晶体和微调电容的一端,在8051片内它是振荡电路反相放大的输出端,振荡电路的频率就是晶体固有频率.若需采用外部时钟电路时该引脚输入外部时钟脉冲。 要检查振荡电路是否正常,可以示波器查看XTAL2是否有脉冲输出。 XTAL1:接外部晶体和微调电容的另一端,在片内是振荡电路反相放大器输入端,在采用外部时钟输入时,该引脚必须接地。 3.控制信号引脚RST,ALE， (Program Store Enable):程序存储器允许输出信号端 4.输入/输出端口P0,P1,P2,P3 P0口(P0.0~P0.7):是一个漏极开路的8位准双向I/O端口,作为漏极开路的输出端口,每位能驱动8个LS型TTL负载.当P0口作为输入口使用时,应先向锁存器写入全1,此时P0口的全部引脚浮空,可作为高阻抗输入。 在CPU访问片外存储器时,P0口是分时提供8位地址和8位数据的复用总线。 P1口(P1.0~P1.7):是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口,每位能驱动4个LS型TTL负载。 当P1口作为输入口使用时,应先向锁存器写入全1,此时P1口的全部引脚由内部上拉电阻拉成高电平。 P2口(P2.0~P2.7):是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口, 每位能驱动4个LS型TTL负载。 在CPU访问片外存储器时,P2口输出高8位地址。 P3口(P3.0~P3.7):是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口, 每位能驱动4个LS型TTL负载。 P3口与其他I/O端有很大区别,它除作为一般准双向I/O外,每个引脚还具有第二功能。 2.3 存储器配置 一般微机:通常只有一个地址空间,ROM和RAM可以随意安排在这一地址范围内不同的空间,CPU访问存储器时,一个地址对应唯一的存储器单元,此类结构称为普林斯顿结构