单片机原理及应用：第二章 MCS－51单片机的硬件结构和工作原理

1、2021-9-241第二章第二章MCSMCS5151单片机的单片机的硬件结构和工作原理硬件结构和工作原理 2.12.1 MCSMCS5151的基本结构及外部引脚的基本结构及外部引脚 2.22.2存储器组织的特点存储器组织的特点 2.32.3输入输入/ /输出接口输出接口 2.42.4定时器定时器/ /计数器计数器 2.52.5中断系统中断系统2021-9-24280318031单片机构造原理示意图单片机构造原理示意图震荡与震荡与定时电路定时电路2121字节特殊字节特殊功能寄存器功能寄存器128128字节字节数据存储器数据存储器2 2个个1616位定位定时器时器/ /计数器计数器CPUCPU并行

2、端口并行端口存储器存储器扩展控制扩展控制串行端口串行端口时钟源时钟源计数信号计数信号外部中断信号外部中断信号控制信号控制信号地址地址/ /数据总线数据总线端口端口I/OI/O线线串行输入串行输入串行输出串行输出2021-9-2431 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6

3、RD/P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0805187518031外部管脚图外部管脚图2021-9-2442.1.12.1.1MCS-51MCS-51的结构特点的结构特点 单单+5V+5V供电，供电，4040脚封装；脚封装； 8 8位位CPUCPU； 片内有振荡器电路和时钟电路；片内有振荡器电路和时钟电路； 3232根根I IO O线；线； 64KB64KB外部数据存储器地址空间；外部数据存储器地址空间； 64KB64KB外部程

4、序存储器地址空间；外部程序存储器地址空间； 2 2个个1616位定时计数器位定时计数器(8032(803280528052为为3 3个个) )； 具有具有2 2个优先级别的个优先级别的5 5个中断源结构个中断源结构(8032(8032 80528052为为6 6个个) )； 可编程全双工串行通道；可编程全双工串行通道； 布尔处理器；布尔处理器； 128128个用户位可寻址单元。个用户位可寻址单元。2021-9-245外部管脚图外部管脚图1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2

5、319 2220 21P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0805187518031单单+5V供电，供电，40脚封装脚封装 8位位CPU；片内有振荡器电路和时片内有振荡器电路和时钟电路；钟电路； 32根根IO线；线； 64KB外部数据存储器

6、外部数据存储器地址空间；地址空间； 64KB外部程序存储器外部程序存储器地址空间；地址空间； 2个个16位定时计数器位定时计数器( (80328052为为3个个) )具有具有2个优先级别的个优先级别的5个个中断源结构中断源结构( (8032 8052为为6个个) )；可编程全双工串行通道可编程全双工串行通道布尔处理器；布尔处理器；C 128个用户位可寻址单个用户位可寻址单元。元。结构特点结构特点2021-9-246引脚按功能分三类：引脚按功能分三类： I/O口线口线：P0P3，个个位口位口 控制口线：控制口线：PSENALE/PROGEA/VPPRST/VPD 电源和时钟电源和时钟：VCC，V

7、SS正负电源正负电源 XTAL1，XTAL2时钟时钟2021-9-247外部管脚特点：外部管脚特点： IO口、口、控制口、控制口、电源和时钟电源和时钟1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P

8、0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0805187518031VPD备用备用电源输入电源输入端端RST复位信复位信号，高电平号，高电平有效有效（大于（大于2个机器期）个机器期）PSEN外部取指外部取指控制，低电平有控制，低电平有效。效。EA访问外部程序存储访问外部程序存储器的控制信号器的控制信号EA时，先內后外时，先內后外EA时，只外时，只外对对8031，此脚必须，此脚必须接低电平。接低电平。ALE地址锁地址锁存允许信号存允许信号时钟时钟输入输入8751EPROM编程编程2021-9-2482.1.22

9、.1.2MCS-51MCS-51的外部引脚的外部引脚 I IO O口线口线 具有具有P0、P1、P2、P3, 4个个8位口，但除位口，但除80518751外，真正可以完全为用户使用外，真正可以完全为用户使用 的的IO口线，口线，只有只有P1口以及部分作为第一功能使用时的口以及部分作为第一功能使用时的P3口。口。 控制口线控制口线 PSEN ：低电平有效。外部取指控制。在访问外部低电平有效。外部取指控制。在访问外部ROM时，用此信号选时，用此信号选 通。通。 PSEN信号会自动产生。信号会自动产生。 ALE PROG ：ALE是地址锁存允许信号。在访问外部存储器是地址锁存允许信号。在访问外部存储

10、器( (RAM或或ROM) ) 时，用它来锁存时，用它来锁存P0口送出的低口送出的低8位地址信号。位地址信号。 第二功能第二功能PROG是对是对8751的的EPROM编程时，编程脉冲的输入端。编程时，编程脉冲的输入端。 EAVpp ： EA是访问是访问外部程序存储器外部程序存储器的控制信号。的控制信号。 对对8051/8751, ,当当 EA时时，访问内部，访问内部ROM，超出内，超出内ROM范围时，自动转范围时，自动转 向外部向外部R ROM；当；当EA时时，则片内，则片内ROM失效，只访问外部失效，只访问外部ROM。 对对8031，此脚必须接低电平。，此脚必须接低电平。 第二功能第二功能V

11、pp为对为对8751 EPROM的的21V编程电源的输入。编程电源的输入。 RSTVPD：RST是复位信号输入端，是复位信号输入端， 第二功能第二功能VPD是备用电源输入端。当主电源发生故障而突然下降或断电是备用电源输入端。当主电源发生故障而突然下降或断电 时，时，VPD将为片内将为片内RAM提供备用电源，以保证储在提供备用电源，以保证储在RAM中的信息不至丢失。中的信息不至丢失。 电源及时钟电源及时钟 Vcc：电源端电源端Vss：接地端接地端 XTAL1，XTAL2时钟时钟2021-9-249引脚按功能分三类：引脚按功能分三类： I/O口线口线：P0P3，个个位口位口 控制口线：控制口线：P

12、SENALE/PROGEA/VPPRST/VPD 电源和时钟电源和时钟：VCC，VSS正负电源正负电源 XTAL1，XTAL2时钟时钟2021-9-2410引脚功能分类引脚功能分类P1.7P1.7P1.6P1.6P1.5P1.5P1.4P1.4P1.3P1.3P1.2P1.2P1.1P1.1P1.0P1.0P3.0P3.0P3.1P3.1P3.2P3.2P3.3P3.3P3.4P3.4P3.5P3.5P3.6P3.6P3.7P3.7PSENPSENEAEAALE/PROGALE/PROGRESETRESETP2.7P2.7P2.6P2.6P2.5P2.5P2.4P2.4P2.3P2.3P2.2

13、P2.2P2.1P2.1P2.0P2.0P0.7P0.7P0.6P0.6P0.5P0.5P0.4P0.4P0.3P0.3P0.2P0.2P0.1P0.1P0.0P0.0ALEALEVCCVCCVSSVSS805180518751875180318031锁锁存存器器A15A15A14A14A13A13A12A12A11A11A10A10A9A9A8A8A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0D7D0+5V用用户户I/OI/O控控制制总总线线CBCB地地址址总总线线ABAB数数据据总总线线DBDB2021-9-2411MCS-51MCS-51时钟接法时钟接法外部外部震荡器震

14、荡器R RVCCVCCXTAL2XTAL2XTAL1XTAL1VSSVSSXTAL2XTAL1a)a)内部振荡器方式内部振荡器方式b)b)外部时钟源方式外部时钟源方式1.2M12MHZ2021-9-24122.1.32.1.3MCS-51MCS-51的基本时序单位的基本时序单位 单片机以单片机以晶体振荡器的振荡周期晶体振荡器的振荡周期( (或外部或外部引入的时钟周期引入的时钟周期) )为最小的时序单位，为最小的时序单位，片内的各片内的各种微操作都以此周期为时序基准。种微操作都以此周期为时序基准。 2021-9-2413单片机以晶体振荡器的单片机以晶体振荡器的振荡周期为最小振荡周期为最小的时序单

15、位的时序单位，片内，片内的各种微操作都以此周期为时序基准。的各种微操作都以此周期为时序基准。 振荡频率振荡频率/ /2状态频率状态频率状态周期状态周期振荡周期振荡周期 振荡频率振荡频率/ /2机器频率机器频率机器周期机器周期振荡周期振荡周期 执行一条指令的时间叫执行一条指令的时间叫指令周期指令周期。（。（1 14 4个机器周期）个机器周期）单片机外接晶振频率分别为单片机外接晶振频率分别为12MHz12MHz和和6MHz6MHz的的种时序单位种时序单位的大小：的大小： 振荡周期振荡周期1/fosc=1/12MHz=0.0833s 1/6MHz=0.167s 状态周期状态周期2/fosc=2/12

16、MHz=0.167s 2/6MHz=0.334s 机器周期机器周期12/fosc=12/12MHz=1s 12/6MHz=2s 指令周期指令周期(14)机器周期机器周期=14s 2s ALEALE振荡频率振荡频率/ /2021-9-2414振荡周期振荡周期状态周期状态周期 S机器周期机器周期 M指令周期指令周期14机器周期机器周期 种时序单位的关系种时序单位的关系S1S2单片机以晶体振荡器的单片机以晶体振荡器的振荡周期为最小振荡周期为最小的时序单位的时序单位，片内的各种微，片内的各种微操作都以此周期为时序基准。操作都以此周期为时序基准。RSTRST复位信号，高电平复位信号，高电平有效有效（大于

17、（大于2 2个机器周个机器周期）期）2021-9-24152.1.42.1.4MCS-51MCS-51的片外三总线结构的片外三总线结构 地址总线地址总线(AB)(AB) 地址总线宽度为地址总线宽度为1616位，因此，外部存储器直接寻址范围为位，因此，外部存储器直接寻址范围为 64KB64KB。由。由P0P0口经地址锁存器提供口经地址锁存器提供1616位地址总线的低位地址总线的低8 8位地址位地址 (A7(A7A0)A0)，而由，而由P2P2口直接提供高口直接提供高8 8位地址位地址(A15(A15A8)A8)。 数据总线数据总线(DB)(DB) 数据总线宽度为数据总线宽度为8 8位，由位，由P

18、0P0口提供。口提供。 控制总线控制总线(CB)(CB) 控制总线由第二功能状态下的控制总线由第二功能状态下的P3P3口和口和4 4根独立控制线根独立控制线RSTRST、EAEA、ALEALE和和PSENPSEN组成。组成。 为系统扩展而设置的为系统扩展而设置的2021-9-2416外部管脚图外部管脚图1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1IN

19、T0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0805187518031地址总线地址总线(AB) (AB) 1616位位 P0P0低低8 8位地址位地址 P2P2高高8 8位地址位地址数据总线数据总线(DB) (DB) 8 8位，由位，由P0P0口口提供提供 控制总线控制总线(CB)(CB) RSTRST、EAEA、ALEALE和和PSENPSEN ； 第二功能

20、状态第二功能状态下的下的P3P3口口片外三总线结构特点片外三总线结构特点 为系统扩展而设置的为系统扩展而设置的2021-9-2417引脚功能分类：引脚功能分类：片外三总线结构特点片外三总线结构特点P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEAALE/PROGRESETP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEVCCVSS805187518031锁锁存存器器A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5

21、A4A3A2A1A0D7D0+5V用用户户I/I/OO控控制制总总线线CBCB地地址址总总线线ABAB数数据据总总线线DBDB最大寻址最大寻址216=64K2021-9-2418第二章第二章MCSMCS5151单片机的单片机的硬件结构和工作原理硬件结构和工作原理 2.1 MCSMCS5151的基本结构及外部引脚的基本结构及外部引脚 2.22.2存储器组织的特点存储器组织的特点 2.32.3输入输入/ /输出接口输出接口 2.42.4定时器定时器/ /计数器计数器 2.52.5中断系统中断系统2021-9-24192.22.2存储器组织的特点存储器组织的特点 有四种物理存储空间有四种物理存储空间

22、片内程序存储器片外程序存储器片内程序存储器片外程序存储器片内数据存储器片外数据存储器片内数据存储器片外数据存储器 地址空间划分成三种地址空间划分成三种 程序存储器与数据存储器严格分开程序存储器与数据存储器严格分开 专用寄存器当作内部数据存储器，与内专用寄存器当作内部数据存储器，与内 部数据存储器统一编址。部数据存储器统一编址。2021-9-242080518051存储器的存储器的地址空间地址空间分配分配划分成三种划分成三种EA=1EA=1片内片内4K4K片外片外60K60KEA=0EA=0片外片外4K4K片内片内RAMRAM专用存储器专用存储器64K64K程序程序存储器存储器片片内内数据数据存

23、储器存储器片片外数据外数据存储器存储器0000H0000H0FFFH0FFFH00H00H7FH7FH80H80HFFHFFH0000H0000H1000H1000HFFFFHFFFFHFFFFHFFFFH片内片内片外片外最大寻址最大寻址216=64K最大寻址最大寻址256字节字节2021-9-242180318031存储器的存储器的地址空间地址空间分配分配划分成三种划分成三种片内片内RAMRAM专用存储器专用存储器最大可达最大可达64KB64KB内部数据内部数据存储器存储器片外数据片外数据存储器存储器00H00H7FH7FH80H80HFFHFFH0000H0000HFFFFHFFFFHEA

24、=0最大可达最大可达64KB64KB片片外程序外程序存储器存储器0000H0000HFFFFHFFFFH最大寻址最大寻址216=64K最大寻址最大寻址256字节字节2021-9-2422MCS-51MCS-51存储器组织特点存储器组织特点 从实际的存储介质上看，从实际的存储介质上看，MCS51MCS51单片机有单片机有4 4种物理存储空间。种物理存储空间。它们是片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器以及它们是片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器以及片外数据存储器片外数据存储器 MCS-51MCS-51单片机片内程序存储器和片外程序存储器按统一地址单片机片内程序存储器和片外程序

25、存储器按统一地址编址，最大容量编址，最大容量64K64K个字节。片内和片外程序存储器在低个字节。片内和片外程序存储器在低4K4K字节字节出现重叠。这种重叠专门由管脚出现重叠。这种重叠专门由管脚 EA EA 进行控制。当进行控制。当EA EA 外接高电外接高电平时，内部平时，内部4KROM4KROM有效，外部从有效，外部从1000H1000H开始编址，当开始编址，当PCPC计数大于计数大于OFFFHOFFFH时，由芯片控制自动转向外部时，由芯片控制自动转向外部ROMROM，无须用户干预。若，无须用户干预。若EAEA外外接低电平时，内部低接低电平时，内部低4K ROM4K ROM失去作用，外接的低

26、失去作用，外接的低4K ROM4K ROM有效，所有效，所有指令都从外部取。外部程序存储器用有指令都从外部取。外部程序存储器用PSENPSEN信号选通信号选通 注意：注意：80318031内部没有内部没有ROMROM，它的，它的EAEA脚必须外接低电平脚必须外接低电平 程序存储器与数据存储器严格分开程序存储器与数据存储器严格分开 专用寄存器被当作内部数据存储器，与内部专用寄存器被当作内部数据存储器，与内部RAMRAM统一编址统一编址 2021-9-2423程序存储器与数据存储器严格分开程序存储器与数据存储器严格分开 程序存储器：程序存储器： 存储程序、表格、常数，存储程序、表格、常数，只读，只

27、读， 访问时，访问时，PSENPSEN信号有效信号有效 数据存储器：数据存储器： 能读，能写，能读，能写， 访问时，访问时，RDRD、WRWR信号有效信号有效2021-9-2424MCS-51MCS-51存储器组织特点存储器组织特点 专用寄存器被当作内部数据存储器，与内专用寄存器被当作内部数据存储器，与内部部RAMRAM统一编址统一编址片内片内RAMRAM专用存储器专用存储器00H00H7FH7FH80H80HFFHFFH内部数据存储器内部数据存储器低低128128字节字节高高128128字节字节2021-9-2425专用寄存器被当作内部数据存储器，专用寄存器被当作内部数据存储器，与内部与内部

28、RAMRAM统一编址统一编址 内部数据存储器共内部数据存储器共256256个单元个单元 低低128128字节单元供用户使用。分成个区域：字节单元供用户使用。分成个区域：通用寄存器区，通用寄存器区，位寻址区，用户位寻址区，用户RAMRAM区区 高高128128字节为专用寄存器区，有特定的用法。字节为专用寄存器区，有特定的用法。与单片机内部功与单片机内部功能部件相关。共能部件相关。共2222个。其中个。其中PCPC程序存储器不可寻址。程序存储器不可寻址。 2121个专用寄存器中，地址能被个专用寄存器中，地址能被8 8整除的寄存器可整除的寄存器可按位寻址按位寻址。 MCSMCS5151位寻址空间为部

29、分：位寻址空间为部分：内内RAMRAM低低128128字节中的字节中的20H2FH20H2FH区间（字节）区间（字节）内专用寄存器中，地址能被内专用寄存器中，地址能被8 8整除的寄存器（字节）整除的寄存器（字节）共字节共字节片内片内RAMRAM专用存储器专用存储器00H00H7FH7FH80H80HFFHFFH内部数据存储器内部数据存储器2021-9-24260区区1区区2区区3区区00H07H08H0FH10H17H18H1FH20H2FH30H7FHR7R0R0R7R0R7R0R7字节字节地址地址 片内片内RAMRAM符号符号地址地址通用寄存器区通用寄存器区 位寻址区位寻址区用户区用户区由

30、程序状态寄存器由程序状态寄存器PSWPSW中的中的RS1RS1，RS0RS0位选择位选择进行进行通用寄存器组选择通用寄存器组选择RS1RS1RS0RS0通用寄存器组通用寄存器组RS1RS1RS0RS0通用寄存器组通用寄存器组0 00 00 0区区（00H-07H00H-07H）0 01 11 1区区（08H-0FH08H-0FH）1 10 02 2区区（10H-17H10H-17H）1 11 13 3区区（18H-1FH18H-1FH）使用方法：使用方法：MOV A,R0MOV A,R0； 寄存器寄存器MOV A,00HMOV A,00H； 直接地址直接地址内部内部RAMRAM的的0 0313

31、1单元可用作通用寄存器单元可用作通用寄存器R0R0R7R7，被划分为被划分为4 4个寄存器块个寄存器块2021-9-2427程序状态字程序状态字PSW寄存器寄存器：包含程序运行状态信息。：包含程序运行状态信息。PSW CY AC F0 RS1 RS0 OV PD0CY 进位进位/借位标志；位累加器。借位标志；位累加器。AC 辅助进辅助进/借位标志；或半进位位。法时受影响。借位标志；或半进位位。法时受影响。F0 用户定义标志位；软件置位用户定义标志位；软件置位/清零。清零。OV 溢出标志；溢出标志； 硬件置位硬件置位/清零。（清零。（）P 奇偶标志；奇偶标志；A中中1的个数为奇数的个数为奇数 P

32、 = 1；否则；否则 P = 0。RS1、RS0 寄存器区选择控制位。寄存器区选择控制位。 0 0 ： 0区区 R0 R7 0 1 ： 1区区 R0 R7 1 0 ： 2区区 R0 R7 1 1 ： 3区区 R0 R72021-9-24280区区1区区2区区3区区20H070605040302010021H0F0E0D0C0B0A090822H171615141312111023H1F1E1D1C1B1A191824H272625242322212025H2F2E2D2C2B2A292826H373635343332313027H3F3E3D3C3B3A393828H4746454443424

33、14029H4F4E4D4C4B4A49482AH57565554535251502BH5F5E5D5C5B5A59582cH67666564636261602dH6F6E6D6C6B6A69682EH77767574737271702FH7F7E7D7C7B7A797800H07H08H0FH10H17H18H1FH20H2FH30H7FHR7R0R0R7R0R7R0R7字节字节地址地址 片内片内RAMRAM符号符号地址地址通用寄存器区通用寄存器区 位寻址区位寻址区用户区用户区00内部内部RAM块中的块中的(20H2FH)单元构成位寻址区单元构成位寻址区2021-9-2429专用寄存器被当作

34、内部数据存储专用寄存器被当作内部数据存储器，与内部器，与内部RAMRAM统一编址统一编址 高高128128字节为专用寄存器区，有特定的用法。字节为专用寄存器区，有特定的用法。与单片机内与单片机内部功能部件相关。共部功能部件相关。共2222个。其中个。其中PCPC程序存储器不可寻址。程序存储器不可寻址。 2121个专用寄存器中，地址能被个专用寄存器中，地址能被8 8整除的寄存器可按位寻址整除的寄存器可按位寻址（1111个）。个）。 MCSMCS5151位寻址空间为部分：位寻址空间为部分：内内RAMRAM低低128128字节中的字节中的20H2FH20H2FH区间（字节）区间（字节）内专用寄存器中

35、，地址能被内专用寄存器中，地址能被8 8整除的寄存器（字节）整除的寄存器（字节）共字节共字节 这些字节中的每一位都有专门的位地址，有的位还有符号这些字节中的每一位都有专门的位地址，有的位还有符号地址。地址。2021-9-243080H8786858483828180P0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT088H8F8E8D8C8B8A8988TCON90H9796959493929190P1SM0SM1SM2RENTB8RB3T1R198H9F9E9D9C9B9A9998SCONA0HA7A6A5A4A3A2A1A0P2EAESET1EX1ET0EX0A8HAF-ACABAAA9A

36、8IEB0HB7B6B5B4B3B2B1B0P3PSPT1PX1PT0PX0B8H-BCBBBAB9B8IPCYACF0RS1RS0OVPD0HD7D6D5D4D3D2D1D0PSWE0HE7E6E5E4E3E2E1E0ACCF0HF7F6F5F4F3F2F1F0B80H81H82H83H87H88H89H8AH8BH8CH8DH90H98H99HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0HP0SPDPLDPHPCONTCONTMODTL0TL1TH0TH1P1SCONSBUFP2IEP3IPPSWACCB专用寄存器区专用寄存器区21+1字节地址、符号地址字节地址、符号地址PC2021-9-24

37、31 MCSMCS5151位寻址空间为部分：位寻址空间为部分：内内RAMRAM低低128128字节中的字节中的20H2FH20H2FH区间（字节）区间（字节）内专用寄存器中，地址能被内专用寄存器中，地址能被8 8整除的寄存器（字节）整除的寄存器（字节）共字节共字节 这些字节中的每一位都有专门的位地址，有的位还有符号这些字节中的每一位都有专门的位地址，有的位还有符号地址。地址。2021-9-243280H8786858483828180P0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT088H8F8E8D8C8B8A8988TCON90H9796959493929190P1SM0SM1SM2RE

38、NTB8RB3T1R198H9F9E9D9C9B9A9998SCONA0HA7A6A5A4A3A2A1A0P2EAESET1EX1ET0EX0A8HAF-ACABAAA9A8IEB0HB7B6B5B4B3B2B1B0P3PSPT1PX1PT0PX0B8H-BCBBBAB9B8IPCYACF0RS1RS0OVPD0HD7D6D5D4D3D2D1D0PSWE0HE7E6E5E4E3E2E1E0ACCF0HF7F6F5F4F3F2F1F0B80H81H82H83H87H88H89H8AH8BH8CH8DH90H98H99HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0HP0SPDPLDPHPCONTCON

39、TMODTL0TL1TH0TH1P1SCONSBUFP2IEP3IPPSWACCB专用寄存器区专用寄存器区21+1字节地址、符号地址字节地址、符号地址PC2021-9-2433总结：存储器组织的特点总结：存储器组织的特点有四种物理存储空间有四种物理存储空间片内程序存储器片外程序存储器片内程序存储器片外程序存储器片内数据存储器片外数据存储器片内数据存储器片外数据存储器地址空间划分成三种地址空间划分成三种程序存储器与数据存储器严格分开程序存储器与数据存储器严格分开专用寄存器当作内部数据存储器，与内专用寄存器当作内部数据存储器，与内 部数据存储器统一编址。部数据存储器统一编址。2021-9-2434

40、小结小结 2.1 MCS51的基本结构及外部引脚的基本结构及外部引脚 2.2 存储器组织的特点存储器组织的特点 作业作业：2.12.22.32.4答疑：周答疑：周5 5下午，教下午，教2 2楼楼204204，王子鉴，王子鉴，13407114267134071142672021-9-2435第二章第二章MCSMCS5151单片机的单片机的硬件结构和工作原理硬件结构和工作原理 2.1 MCSMCS5151的基本结构及外部引脚的基本结构及外部引脚 2.22.2存储器组织的特点存储器组织的特点 2.32.3输入输入/ /输出接口输出接口 2.42.4定时器定时器/ /计数器计数器 2.52.5中断系统

41、中断系统2021-9-2436 2.32.3输入输入/ /输出接口输出接口 80318031有有4 4个个8 8位并行位并行I IO O口口: P0: P0、P1P1、P2P2、P3P3 它们是特殊功能寄存器中的它们是特殊功能寄存器中的4 4个个 每个每个I IO O口口既可以作输入，也可以作输出既可以作输入，也可以作输出 每一条每一条I IO O线线也可以独立地用作输入或输出也可以独立地用作输入或输出 作输出时数据可锁存，作输入时数据可缓冲作输出时数据可锁存，作输入时数据可缓冲 可完全自由使用的只有可完全自由使用的只有P1P1口口功能、使用不同功能、使用不同结构各有特点：设计巧妙结构各有特点

42、：设计巧妙2021-9-2437I/OI/O口的字节地址和位地址口的字节地址和位地址接口名称接口名称字节地址字节地址位地址位地址P080H80H-87HP190H90H-97HP2A0HA0H-A7HP3B0HB0H-B7H 80318031有有4 4个并行个并行I IO O口，分别命名为口，分别命名为P0P0、P1P1、P2P2和和P3P3，它们，它们是特殊功能寄存器中的是特殊功能寄存器中的4 4个。每个个。每个I IO O口既可以作输入，也可以作口既可以作输入，也可以作输出。每一条输出。每一条I IO O线也可以独立地用作输入或输出。作为输出时数线也可以独立地用作输入或输出。作为输出时数据

43、可以锁存，作为输入时数据可以缓冲。据可以锁存，作为输入时数据可以缓冲。 4 4个并行个并行I IO O口的字节地址和位地址如表口的字节地址和位地址如表 功能、使用不同功能、使用不同结构各有特点结构各有特点2021-9-2438 P0P0口口的功能和结构的功能和结构 字节地址字节地址80H,80H,位地址位地址8087H8087H P0P0口口是一个是一个漏极开路漏极开路的的准双向准双向I/OI/O口口，同时，同时，它也是一个低位地址总线和数据总线的它也是一个低位地址总线和数据总线的复用口复用口。2021-9-2439P0P0口一位的结构口一位的结构P0.n 引脚引脚D Q P0.n 锁存器锁存

44、器CL Q MUXT1T2Vcc读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线地址地址/ /数据数据控制控制输入缓输入缓冲器冲器输出锁输出锁存器存器输入缓输入缓冲器冲器多路多路开关开关控制控制电路电路输出输出驱动驱动2021-9-2440P0P0口一位的结构口一位的结构P0.n 引脚引脚D Q P0.n 锁存器锁存器CL Q MUXT1T2Vcc读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线地址地址/ /数据数据控制控制=0作输出口时：作输出口时：从内部总线向端口发从内部总线向端口发“”或或“”若想出若想出“”，则内部总线，则内部总线，Q=1,/Q=0,T2Q=1,

45、/Q=0,T2止；止；控制端控制端=0=0，则则T1T1 止。此时止。此时T2T2漏极开路。若要在输出引脚，漏极开路。若要在输出引脚，则需外加上拉电阻；则需外加上拉电阻；若想输出若想输出“0”0”，则内部总线，则内部总线0 0，Q=0,/Q=1,T2Q=0,/Q=1,T2通，输出引脚通，输出引脚0 0 ；P0P0口作为通用口作为通用I/OI/O口时，口时，控控制端，多制端，多路开关接路开关接/Q/Q：R110止止止止12021-9-2441P0P0口一位的结构口一位的结构P0.n 引脚引脚D Q P0.n 锁存器锁存器CL Q MUXT1T2Vcc读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内

46、部总线内部总线地址地址/ /数据数据控制控制=0作输出口时：作输出口时：从内部总线向端口发从内部总线向端口发“”或或“”若想出若想出“”，则内部总线，则内部总线，Q=1,/Q=0,T2Q=1,/Q=0,T2止；止；控制端控制端=0=0，则则T1T1 止。此时止。此时T2T2漏极开路。若要在输出引脚，漏极开路。若要在输出引脚，则需外加上拉电阻；则需外加上拉电阻；若想输出若想输出“0”0”，则内部总线，则内部总线0 0，Q=0,/Q=1,T2Q=0,/Q=1,T2通，输出引脚通，输出引脚0 0 ；P0P0口作为通用口作为通用I/OI/O口时，口时，控控制端，多制端，多路开关接路开关接/Q/Q：R0

47、01通通止止02021-9-2442P0P0口一位的结构口一位的结构P0.n 引脚引脚D Q P0.n 锁存器锁存器CL Q MUXT1T2Vcc读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线地址地址/ /数据数据控制控制=0作输入口时：作输入口时：即引脚上电平经下面的通道进入内总线即引脚上电平经下面的通道进入内总线应先向端口锁存器写应先向端口锁存器写“”，使使T2T2截止，截止，-准双向准双向 读端口引脚读端口引脚P0P0口作为通用口作为通用I/OI/O口时，口时，控控制端，多制端，多路开关接路开关接/Q/Q：截止截止12021-9-2443P0P0口一位的结构口一位的结构P0

48、.n 引脚引脚D Q P0.n 锁存器锁存器CL Q MUXT1T2Vcc读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线地址地址/ /数据数据控制控制=0另：另：ANL P0，#10111010B（ P0#10111010B P0 ） 在输出情况下，对端口进行在输出情况下，对端口进行“读改写读改写”操作操作。读端口锁存。读端口锁存器器。 锁存器电平经上面的通道进入内总线。锁存器电平经上面的通道进入内总线。否则可能出错。否则可能出错。P0P0口作为通用口作为通用I/OI/O口时，口时，控控制端，多制端，多路开关接路开关接/Q/Q：2021-9-2444P0P0口一位的结构口一位的结

49、构P0.n 引脚引脚D Q P0.n 锁存器锁存器CL Q MUXT1T2Vcc读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线地址地址/ /数据数据控制控制=0P0P0口作为通用口作为通用I/OI/O口时，口时，控控制端，多制端，多路开关接路开关接/Q/Q：R另：另：ANL P0，#10111010B（ P0#10111010B P0 ） 在输出情况下，对端口进行在输出情况下，对端口进行“读改写读改写”操作操作。读端口锁存。读端口锁存器器。 锁存器电平经上面的通道进入内总线，否则可能出错。锁存器电平经上面的通道进入内总线，否则可能出错。2021-9-2445P0P0口一位的结构口

50、一位的结构P0.n 引脚引脚D Q P0.n 锁存器锁存器CL Q MUXT1T2Vcc读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线地址地址/ /数据数据控制控制=1作位地址总线和数据总线的复用口时，作位地址总线和数据总线的复用口时，控制端，多路开关控制端，多路开关接反向器的输出接反向器的输出送出送出“”：经非门，：经非门，T2T2通，此时通，此时T1T1止，止，T2T2源极送到端口源极送到端口送出送出“”：经非门，：经非门，T2T2止，此时止，此时T1T1通，通，1 1经经T T漏极送到端口漏极送到端口由由P0P0入数据，经下方通道竟如内部总线入数据，经下方通道竟如内部总线1

51、0截止截止导通导通12021-9-2446P0P0口一位的结构口一位的结构P0.n 引脚引脚D Q P0.n 锁存器锁存器CL Q MUXT1T2Vcc读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线地址地址/ /数据数据控制控制=1作位地址总线和数据总线的复用口时，作位地址总线和数据总线的复用口时，控制端，多路开关控制端，多路开关接反向器的输出接反向器的输出送出送出“”：经非门，：经非门，T2T2通，此时通，此时T1T1止，止，T2T2源极送到端口源极送到端口送出送出“”：经非门，：经非门，T2T2止，此时止，此时T1T1通，通，1 1经经T T漏极送到端口漏极送到端口由由P0P

52、0入数据，经下方通道竟如内部总线入数据，经下方通道竟如内部总线10截止截止导通导通02021-9-2447P0口一位的结构口一位的结构P0口作为通用口作为通用I/O口时，控制端，多路开关接口时，控制端，多路开关接/Q： 作输出口时：即从内部总线向端口发作输出口时：即从内部总线向端口发“”或或“”若想输出若想输出“”，则内部总线，则内部总线，Q=1,/Q=0,T2截截止；控制端止；控制端=0,则则T1截止。此时截止。此时T2漏极开路。若要在输出引漏极开路。若要在输出引脚，脚，则需外加上拉电阻；则需外加上拉电阻；若想输出若想输出“0”，则内部总线，则内部总线0，Q=0,/Q=1,T2通，输出引通，

53、输出引脚脚0 ； 作输入口时：作输入口时：即引脚上电平经下面的通道进入内总线即引脚上电平经下面的通道进入内总线应先向端口锁存器写应先向端口锁存器写“”，使使T2截止截止读引脚读引脚，准双向准双向 在输出情况下，对端口进行在输出情况下，对端口进行“读改写读改写”操作操作。读锁器读锁器。锁存器电平经上面的通道进入内总线。锁存器电平经上面的通道进入内总线。作位地址总线和数据总线的复用口时，控制端，多路开作位地址总线和数据总线的复用口时，控制端，多路开关接反向器的输出关接反向器的输出送送“”：经非门，：经非门，T2通，此时通，此时T1止，止，T2源极送到端口源极送到端口送送“”：经非门，：经非门，T2

54、止，此时止，此时T1通，通，VCC经经T漏极送到端漏极送到端口口由由P0入数据，经下方通道进入内部总线入数据，经下方通道进入内部总线2021-9-2448 P1P1口口的功能和结构的功能和结构 字节地址字节地址90H,90H,位地址位地址9097H9097H P1P1口口是是带有上拉电阻带有上拉电阻的位的位准双口准双口。 作输出口时作输出口时：即从内部总线向端口发：即从内部总线向端口发“”或或“”若想输出若想输出“”，则内部总线，则内部总线，Q=1,/Q=0,TQ=1,/Q=0,T截截止；输出引脚；止；输出引脚；若想输出若想输出“0”0”，则内部总线，则内部总线0 0，Q=0,/Q=1,TQ=

55、0,/Q=1,T通，输通，输出引脚出引脚0 0 ； 作输入口时作输入口时：即引脚上电平经下面的通道进入内总线：即引脚上电平经下面的通道进入内总线应先向端口锁存器写应先向端口锁存器写“”，使，使T T截止截止读引脚，读引脚，准双向准双向 在输出情况下，对端口进行在输出情况下，对端口进行“读改写读改写”操作操作。读锁。读锁器。器。锁存器电平经上面的通道进入内总线。锁存器电平经上面的通道进入内总线。2021-9-2449P1口一位的结构D Q P1.n 锁存器锁存器CL Q P1.n引脚引脚T读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线内部上拉电阻内部上拉电阻VccP1P1口口是是带

56、有上拉电阻带有上拉电阻的位的位准双口准双口。作输出口时：即从内部总线向端口发作输出口时：即从内部总线向端口发“”或或“”若想输出若想输出“”，则内部总线，则内部总线，Q=1,/Q=0,TQ=1,/Q=0,T止；输出引脚；止；输出引脚；若想输出若想输出“0”0”，则内部总线，则内部总线0 0，Q=0,/Q=1,TQ=0,/Q=1,T通，输出引脚通，输出引脚0 0 ；110止止12021-9-2450P1口一位的结构D Q P1.n 锁存器锁存器CL Q P1.n引脚引脚T读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线内部上拉电阻内部上拉电阻VccP1P1口口是是带有上拉电阻带有上拉

57、电阻的位的位准双口准双口。作输出口时：即从内部总线向端口发作输出口时：即从内部总线向端口发“”或或“”若想输出若想输出“”，则内部总线，则内部总线，Q=1,/Q=0,TQ=1,/Q=0,T止；输出引脚；止；输出引脚；若想输出若想输出“0”0”，则内部总线，则内部总线0 0，Q=0,/Q=1,TQ=0,/Q=1,T通，输出引脚通，输出引脚0 0 ；001通通02021-9-2451P1口一位的结构D Q P1.n 锁存器锁存器CL Q P1.n引脚引脚T读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线内部上拉电阻内部上拉电阻Vcc作输入口时：作输入口时：即引脚上电平经下面的通道进入内

58、总线即引脚上电平经下面的通道进入内总线应先向端口锁存器写应先向端口锁存器写“”，使，使T T截止截止读引脚，读引脚，准双向准双向在输出情况下，对端口进行在输出情况下，对端口进行“读改写读改写”操作操作。读锁器。读锁器。锁存器电平经上面的通道进入内总线。锁存器电平经上面的通道进入内总线。截止截止2021-9-2452 P2口的功能和结构口的功能和结构（A0H,A0A7H)P2P2口是一个口是一个带上拉电阻带上拉电阻的的准双向准双向I/OI/O口口，同时，它也是一个高位地址，同时，它也是一个高位地址总线口总线口。有二个功能，所以接多路开关，有二个功能，所以接多路开关，与与P0P0似，但简似，但简准

59、双向准双向I/OI/O口：同其它口口：同其它口外扩程序存储器时，为高位地址总线口。外扩程序存储器时，为高位地址总线口。对程序存储器的访问是连续的，所以此时不能作通用对程序存储器的访问是连续的，所以此时不能作通用I/OI/O口口当不外扩程序当不外扩程序ROMROM，只外扩数据，只外扩数据RAMRAM时时外外RAM256RAM256RAM256字节直至字节直至K K时，需高位地址线，此时当外时，需高位地址线，此时当外RAMRAM读写时，读写时，P2P2口口保持外保持外RAMRAM端口数据，当读写完成后，多路开关自动转向端口数据，当读写完成后，多路开关自动转向Q Q端，可作通用端，可作通用I/OI/

60、O口口( (可分时做不同功能可分时做不同功能) )2021-9-2453P2P2口一位的结构口一位的结构D Q P2.n 锁存器锁存器CLP2.n引脚引脚MUXTVcc读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线地址地址控制控制内部上拉电阻内部上拉电阻准双向准双向I/OI/O口：口：同其它口：同其它口： 输出输出1 1，0 0 输入输入 读改写读改写2021-9-2454P2P2口一位的结构口一位的结构D Q P2.n 锁存器锁存器CLP2.n引脚引脚MUXTVcc读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线地址地址控制控制内部上拉电阻内部上拉电阻外扩程序存储器