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第二章 MCS-51单片机的硬件结构 2.1 MCS-51单片机的硬件结构 按功能划分，MCS-51的功能部件组成： （1）微处理器（CPU） （2）数据存储器（RAM） （3）程序存储器（ROM/EPROM） （4）4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3） （5）1个串行口 （6）2个别6位定时器/计数器 （7）中断系统 （8）特殊功能寄存器（SFR） 2、内部逻辑结构 （1）中央处理单元CPU CPU是单片机的核心，由运算器控制器组成，完 成运算和控制操作。 （2）内部数据存储器 内部数据存储器包括了128字节*8位的RAM和RAM地址寄存器，作用是存放运算的中间结果以及数据的暂存。地址为00H~7FH （3）内部程序存储器 8051/8751的内部程序存储器为4K容量，地址从0000H开始，用于存放程序代码和表格数据。 （4）定时/计数器 80C51片内有两个别6位的定时器/计数器，以实现定时功能和计数功能，并可以根据定时或计数的结果对单片机进行的控制。 （5）并行I/O口 MCS-51共有四个8位的并行I/O口，P0~P3，以实现单片机与外界交换信息。 （6）串行口 MCS-51具有一个全双工的串行口，以实现单片机与其它的数据设备如上位计算机之间的数据传送。 （7）中断系统 中断系统是为了使单片机具有实时控制能力而设计的内部电路。 中断源： 外部中断0（INT0） 定时器0（T0） 外部中断1（INT1） 定时器1（T1） 串行口 （8）时钟电路 产生时钟脉冲序列，是基本时序脉冲拍节，是一个外接的晶体振荡器，一般为1.2MHZ~12MHZ之间 （9）位处理器（包含在运算器内部） （10）总线 它减少了外部连接和引脚，增强了可靠性和集成度 2.2 MCS-51的引脚 40只引脚，按功能分为3类 （1）电源及时钟：Vcc、Vss、XTAL1、XTAL2 （2）控制引脚：PSEN、ALE、EA、RESET （3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3（8位） 2.2.1 电源及时钟引脚 1、电源引脚：接入单片机的工作电源 （1）Vcc（40#）：接+5V电源 （2）Vss（20#）：接地 2、时钟引脚：外接晶体与片内的反相放大器构成了1个振荡器，为单片机提供了时钟控制信号。 （1）XTAL1（19#） （2）XTAL2（18#） 2.2.2 控制引脚 （1）RST/VPD（9#） （2）ALE/PROG（30#） （3）PSEN（29#） （4）EA/VPP（31#） 2.2.3 I/O口引脚 （1）P0口 （2）P1口 （3）P2口 （4）P3口 2.3 MCS-51的CPU 2.3.1 运算器 1、算术逻辑运算单元ALU 不仅可对8位变量进行逻辑与、或、异或、循环、求补和清零等基本操作，还可以进行加、减、乘、除等基本算术运算。还具有位处理功能，可对位（bit）变量进行位处理，如置位、清零、求补、测试转移及逻辑与、或等操作。 2、累加器A 累加器A是1个8位的累加器，是CPU中使用最频繁的1个寄存器，也可写为Acc。 （1）它是数据处理源。 （2）由于信息量过大，所以加入某些特殊传送指令为其“减负”。 3、程序状态字寄存器PSW 是一个8位可读写寄存器，位于单片机片内的特殊功能寄存区。 2.3.2 控制器 1、程序计数器PC:16位，可寻址64K 工作方式：（1）自动加1 （2）置入新值可改名程序流向 （3）用于子程序调用或中断 2、指令寄存器IR、指令译码器ID 2.4 MCS-51存储器的结构 采用程序存储器空间和数据存储器空间各自独立的“哈佛”结构。 1、程序存储器 2、内部数据存储器 3、特殊功能寄存器 4、位地址空间 5、外部数据寄存器 2.4.1 程序存储器 用于存在放经调试正确的应用程序和表格之类的固定常数。采用16位地址总线，固最大可用空间为64K。 （1）空间可分为片内和片外两部分，由/EA上的电平来区分。 （2）程序存储器的某些单元被固定用于各中断源的中断服务程序的入口地址。 复位后，0000H将是PC的值，故其是系统程序的启动地址。 5个单元具有特殊用途： 2.4.2 内部数据存储器 共128单元（实质上是低128B和高128B） (1)寄存器区: 内部RAM的前32个单元作为寄存器使用,共分为四组,每组含8个寄存器,在组中按R7~R0编号. 地址:00H~1FH单元 注:某一时刻,CPU只能对四组中的某一组进行操作.把正在使用的叫做当前寄存器组.到底在使用那组,是由RS0,RS1决定的. 通用寄存器有两种使用方法: MOV A,R0与MOV A