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MCS-51 系列单片机的内部结构与时序 内容提要：本文先对 MCS-51 单片机的外部引脚及内部硬件结构作了简要介绍，再对单片机的 工作方式与工作时序作了详细的介绍。通过本文的学习，可以使读者对 MCS-51 单片机的硬件结构 以及工作原理有较为深刻的了解。 关键字：单片机结构、工作方式、工作时序 引言：尽管单片机的型号千差万别，但都无疑或多或少具有部分相同的特征。了解它们的原理 及分析方法对学习和使用其他系列的单片机都有极大的帮助，充分掌握它能使自己设计的单片机系 统处于最优的工作方式。 正文： 1 MCS-51 单片机结构 1.1 MCS-51 单片机的外部引脚及功能 制造工艺为 HMOS 的 MCS-51 都采用 40 引脚的双列直插式封装（DIP ），其外部引脚配置如图 l 所示。 图 1 MCS-51 单片机外部引脚图 CHMOS 制造工艺的 80C51/80C31 除采用 DIP 封装外，还采用方形封装（如 PLCC44 、QFP44 ）。 MCS-51 单片机的 40 条引脚按功能来分，可分为三部分。 1. 主电源及时钟引脚 包括主电源引脚 Vcc 、Vss 、时钟引脚 XTAL1 、XTAL2 。 Vcc （40 脚）：正常运行、对 EPROM 编程和验证时接+5V 电源。 Vss （20 脚）：接地。 XTAL1 （19 脚）：在单片机内部，它是一个反向放大器的输入端，该放大器构成了片内的振荡 器，可提供单片机的时钟控制信号。该时钟引脚也可接外部晶体振荡器的一个引脚，如果采用外部 振荡器时，对 HMOS 单片机，此引脚应接地；而对 CHMOS 单片机，此引脚作为驱动端。 XTAL2 （18 脚）：在单片机内部，接至上述振荡器的反向输出端。当采用外部振荡器时，对 HMOS 该引脚接收振荡器的信号，即把该信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对 CHMOS 工艺的，此 引脚应悬浮。 2. 控制或与其他电源复用引脚 包括 RESET （即RST/VPD ）、ALE/ PROG 、PSEN 、EA /Vpp ，这类引脚提供控制信号，有些有复 用的功能。 RST/VPD （9 脚）。当振荡器运行时，在此引脚加上两个机器周期的高电平将使单片机复位 （REST ）。复位后应使此引脚电平保持在不高于 0.5V 的低电平，以保证单片机正常工作。 掉电期间，此引脚可接上备用电源（VPD ），以保持内部 RAM 中的数据不丢失。当 Vcc 下降到 低于规定值，而 VPD 在其规定的电压范围内（5 ±0.5V ）时，VPD 就向内部 RAM 提供备用电源。 ALE/ PROG （30 脚）。当单片机访问外部存储器时，ALE （地址锁存允许）输出脉冲的下降沿用 于锁存 16 位地址的低 8 位。即使不访问外部存储器，ALE 端仍有周期性正脉冲输出，其频率为振 荡器频率的 1/6。但是，每当访问外部数据存储器时，在两个机器周期中 ALE 只出现一次，即丢失 ※ 1 ※ 一个 ALE 脉冲。ALE 端可以驱动 8 个 LS TTL 负载。对于片内具有 EPROM 型的单片机（如 8751 ）， 在 EPROM 编程期间，此引脚用于输人编程脉冲 PROG 。 PSEN （29 脚）。此输出为单片内访问外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指 令（或取常数）期间，每个机器周期均 PSEN 两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时， 这两次有效的 PSEN 信号将不会出现。 PSEN 同样可以驱动 8 个 LS TTL 负载。 EA /Vpp （31 脚）。当EA 端保持高电平时，单片机访问内部程序存储器（对 8051 、8751 来说）， 但在 PC （程序计数器）值超过0FFFH 时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。 当EA 端保持低电平时，则只访问外部程序存储器，而不管它是否有内部程序存储器。但对 8031 来说，因为其无内部程序存储器，所以该脚必须接地，只能选择外部程序存储器。 对于内有 EPROM 型的单片机 8751 ，在 EPROM 编程期间，此引脚用于施加+21V 的编程电源 Vpp 。 3. 输入/输出引脚 输人/