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第2章 MCS-51单片微型计算机结构 本章主要介绍MCS-51系列的8051的基本结构、 工作原理、存储器结构、P0、P1、P2、P3四个I/O口 的基本工作原理和操作特点。单片机的各种工作方 式、单片机的时序等。 MCS-51单片机的结构原理 一、计算机的经典组成 计算机的经典结构见图1.1 所示。这种结构是由计算机的开拓者——数学家约翰·冯·诺依曼最先提出的，所以就称之为冯·诺依曼计算机体系结构，也叫普林斯顿结构。 二、 MCS-51单片机的基本组成 (一) 8051单片机的结构 (二) MCS-51 系列简介 MCS-51 系列单片机是Intel 公司1980 年推出的高性能 8 位单片机。典型产品为8051，其内部资源分配和性能如 下： 1、8 位CPU,寻址能力达64KB； 2、4KB 的ROM 3、128 字节RAM； 4、4 个8 位I/O 并行接口电路； 5、一个串行全双工异步（串行）接口； 6、5 个中断源和两个中断优先级； 7、21个特殊功能寄存器 8、2个16位定时计数器 8051单片机的结构 (三) MCS-51单片机内部结构 1、中央处理器（CPU）:运算器、控制器 微处理器指挥机构 1）运算器：完成运算、位处理任务。 （1）8位算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit） （2）8位累加器ACC（Accumulator） ,简称 A （3）8位寄存器B （4）程序状态字寄存器PSW（Program Status Word） 2）控制器：完成状态检测、中断处理 （1）程序计数器PC:指令地址 （2）堆栈指针SP:要保护的指令、寄存器等地址 （3）数据指针DPTR:数据地址 （4）时钟发生器及定时控制逻辑等组成：工作时钟 (四) MCS-51单片机的存储器 1、存储器：用来存放数据和程序。 半导体存储器按其存取方式可分为两大类： 随机存储器RAM (Random Access Memory) 只读存储器ROM (Read Only Memory) RAM： 在程序运行过程中可读可写，但掉电后信息 丢失，常用来存放数据，因此也叫数据存储器。 ROM： 在程序运行过程中存储单元内的内容只能读 出而不能存入，但掉电后信息不丢失，常用来存放程 序,因此也叫程序存储器存储器：用来存放数据和程 序。 2、存储器结构： 至今为止,微型计算机的存储器有两种结构形式。一种是将程序存储器和数据存储器采取统一的地址编码结构，即传统微型计算机的存储器结构，称为冯·诺依曼结构，也叫普林斯顿结构。另一种是将程序存储器与数据存储器分开的地址编码结构，称为哈佛结构。所示。单片机通常采用哈佛结构。 ① 普林顿结构：程序、数据合用一个存储空间。(通用计算机) ② 哈佛结构：程序、数据存储空间截然分开。 (单片机) 3、 MCS-51单片机的数据存储器 片内数据存储器 片外数据存储器 片外数据存储器 外部数据存储器又称外部RAM，当片内RAM不能满足数量上的要求时，可通过总线端口和其他I/O口扩展外部数据RAM，其最大容量可达64K字节。 片内、片外数据存储器统一编址，片内、片外低256字节是重复的，但操作时使用的指令不同。所以不会发生数据读错现象。 内部RAM MOV A，30H 外部RAM MOVX A，30H ﹡ACC E0H ACC.7～ACC.0 E7H～E0H 累加器 ﹡B F0H B.7～B.0 F7H～F0H 寄存器 ﹡PSW D0H PSW.7～PSW.0 D7H～D0H 程序状态字 SP 81H 堆栈指针 DPH 83H 数据指针高8位 DPL 82H 数据指针低8位 ﹡P0 80H P0.7～P0.0 87H～80H I/O端口，P0口 ﹡P1 90H P1.7～P1.0 97H～90H I/O端口，P1口 ﹡P2 A0H P2.7～P2.0 A7H～A0H I/O端口，P2口 ﹡P3 B0H P3.7～P3.0 B7H～B0H I/O端口，P3口 ﹡IP B8H IP.7～IP.0 BFH～B8H 中断优先控制器 ﹡IE A8H IE.7～IE.0 AFH～A8H 中断允许控制器 TMOD 89H 定时器方式选择 ﹡TCON 88H TCON.7～TCON.0 8FH～88H 定时控制寄存器