第一章单片机结构与时序

1、单片机原理与应用单片机原理与应用安徽科技学院数理与信息工程学院安徽科技学院数理与信息工程学院 刘纯利刘纯利 手机号码：手机号码一章 MCS-51单片机结构与时序 学习目的学习目的 （1）了解单片机的概念，常用单片机的种类、）了解单片机的概念，常用单片机的种类、型型 号和生产厂家。号和生产厂家。 （2）掌握单片机的开发思路和开发方法）掌握单片机的开发思路和开发方法 （3）了解）了解80C51的内部结构的内部结构 。 （4）掌握）掌握80C51引脚信号功能定义。引脚信号功能定义。 （5）掌握）掌握80C51的存储器空间分配及各的存储器空间分配及各I/O口的口的特点。特点。

2、 （6）掌握）掌握80C51的复位电路、时钟电路及指令时的复位电路、时钟电路及指令时序。序。第一章 MCS-51单片机结构与时序 学习重点和难点学习重点和难点 （1）单片机应用系统开发方法。）单片机应用系统开发方法。 （2） 80C51的结构特点。的结构特点。 （3） 80C51存储器配置与空间的分布。存储器配置与空间的分布。 （4） 系统扩展的原理和方法。系统扩展的原理和方法。 （5）80C51的指令时序。的指令时序。第一章 MCS-51单片机结构与时序 第一节 绪 论 一、单片机：一、单片机： single chip microcomputer ，又称单片又称单片微型计算机，其微型计算机，

3、其实质实质仍然是仍然是计算机计算机。 主要用于工业控制，而不是像通用计算机主要用于海量数据计算，故在内部结构和功能上，它与通用计算机有一定的区别。如功能简单，存储容量小，自身不能进行的开发，要借助开发机进行硬件测试和软件修正以及程序的固化。第一章 MCS-51单片机结构与时序二、计算机的经典结构 在设计计算机时匈牙利籍数学家冯.诺依曼提出的“二进制运算二进制运算”和“程序存储程序存储”的思想。1、二进制运算决定了计算机的硬件结构2、程序存储决定了软件控制硬件工作原理。 第一章 MCS-51单片机结构与时序因此，计算机的基本结构包括硬件硬件和软件软件两部分。计算机的工作原理：计算机的工作原理：

4、由输入设备将软件送入存储器，然后由控制器逐条取出存储器中的控制软件，并运行（运算器），再将运行结果送到输出设备。第一章 MCS-51单片机结构与时序 3、计算机的经典结构 根据以上思路，计算机由运算器运算器、控制器控制器、存储器存储器和输入设备输入设备、输出设备输出设备组成。第一章 MCS-51单片机结构与时序第一章 MCS-51单片机结构与时序三、微型计算机（Microcomputer）组成及应用形态1、微型计算机组成 将经典结构中的运算器运算器、控制器控制器组合在一起，再增加一些寄存器寄存器等，集成为一个芯片，这个芯片称为微处理器微处理器（Microcontroller），即CPU(Cen

5、ter Processing Unit )。这样微型计算机就由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口组成。再配以输入/输出（I/O）设备和软件，就构成了微型计算机应用系统微型计算机应用系统，简称微型计算微型计算机机。第一章 MCS-51单片机结构与时序第一章 MCS-51单片机结构与时序2、应用形态（1）系统机（多板机） 微处理器CPU、存储器、I/O端口电路和总线接口等组装在一块主板主板上，再通过系统总线和外设适配卡连接键盘、显示器、打印机等，再配上系统软件就构成了一个完整的计算机系统。第一章 MCS-51单片机结构与时序第一章 MCS-51单片机结构与时序 这就是办公室、家庭使用的PC机

6、的典型形态。 软、硬件齐全齐全，且由于较大较大的存储容量（存储器、硬盘、软盘、光盘等），输入、输出设备齐全齐全，而且软件丰富丰富（系统软件和应用软件），能够进行海量计算能够进行海量计算和应用应用系统开发系统开发。第一章 MCS-51单片机结构与时序 (2)单板机 将CPU、存储器、I/O接口芯片和简单的I/O设备等装配在一块一块线路板上，再配上监控程序（固化在ROM中）就构成了单板机。第一章 MCS-51单片机结构与时序第一章 MCS-51单片机结构与时序 实验室用的实验开发系统就是单板机的典型形态： 由于单板机系统有硬件和软件，所以能能独立运行。 但I/O设备简单简单，特别是软件资源少少（只

7、有监控程序），不能不能应用于海量计算和大型应用程序的开发，主要用于主要用于计算机原理教学和简单的测试（调试）系统。第一章 MCS-51单片机结构与时序 （3）单片机 将CPU、存储器、I/O接口电路集成到一块一块芯片上，这个芯片称为单片机。第一章 MCS-51单片机结构与时序第一章 MCS-51单片机结构与时序 单片机作为一片集成了微型计算机基本部件的集成电路芯片，与通用计算机相比： a、自身不不带软件，不能不能独立运行； b、没有没有输入、输出设备，而且存储容量较小较小，不能不能将系统软件和应用软件存储到自身的存储器中并加以运行，它自身没有没有开发功能。 第一章 MCS-51单片机结构与时序

8、 单片机必须借助开发机（一种特殊的计算机系统）来完成开发任务。 即完成完成相应的软、硬件设计和调试以及将调试好的程序固化到自身的存储器中。 第一章 MCS-51单片机结构与时序 完成单片机的硬件和软件设计、调试，把硬件和软件设计、调试，把软件固化（下载）到单片机应用系统中软件固化（下载）到单片机应用系统中，是单片机原理与应用课程的主要学习任务，也是检查这门课程学习效果的基本标准。第一章 MCS-51单片机结构与时序四、单片机应用系统开发1、单片机开发系统和单片机应用系统开发（单片机开发系统又称为开发机或仿真机）第一章 MCS-51单片机结构与时序 在设计计算机应用系统时，完成软件、硬件设计后，

9、必须使用开发系统（其它设备）完成软件、硬件的测试和程序写入。完成这一目标的过程过程，称为单片机应用系统的开发。完成开发的设备设备，称开发系统（仿真器）第一章 MCS-51单片机结构与时序2、单片机应用系统开发方式 （1）、仿真：利用开发机的资源（CPU、存储器、I/O设备等）来模拟欲开发的单片机应用系统（即目标机）的CPU、存储器和I/O操作，并跟踪目标机的运行情况。然后再将调试好的程序固化到目标机中。 即把开发机上的单片机出借给目标机，因为开发机本身具有开发能力，通过开发机调试目标机，调试完成后，再把程序固化到目标机，目标机就可以独立运行了。第一章 MCS-51单片机结构与时序 1）、独立型

10、仿真机开发 独立型仿真器采用与单片机应用系统相同类型的单片机做成单板机形式，板上配有LED显示器和简单键盘，并装有单片机运行的监控程序，故可以进行源程序的编辑、汇编、运行调试。第一章 MCS-51单片机结构与时序 2）利用非独立型仿真器开发 独立式仿真器还配有串行按口，能与普通微机系统连接，利用普通微机系统配备的组合软件进行源程序的编辑、汇编和联机仿真器，用仿真器进行程序固化。第一章 MCS-51单片机结构与时序 （2）在系统与在应用仿真 将单片机先安装到印制线路板上，然后通过PC机将程序下载到目标系统，实现在系统和在应用编程功能。 具有这种功能的单片机内部必须具有EPROM或FLAS侦测逻辑

11、电路，调试器和烧写器。如：SST公司的SST89E54， 89E58；MICROCHIP公司PIC16F87X；ATMEL公司的AT89S5X等单片机芯片均有此功能。第一章 MCS-51单片机结构与时序 3、常用开发工具 1）硬件仿真平台 如：DVCC 598JH+，编程器，烧写器；仿真实验板等。 第一章 MCS-51单片机结构与时序 2）仿真软件 仿真设备自带软件；Keil uvision3 ；Protel 99se；Proteus等。 重点学习和掌握利用Keil uvision3和Proteus进行单片机应用系统开发方法。第一章 MCS-51单片机结构与时序 4、常用的编程语言 1）汇编语

12、言课程中将要学习的。第一章 MCS-51单片机结构与时序 org 0000h; 程序放入ROM中的起始地址 ljmp main; 跳转到主程序 org 0030h; 主程序从30H开始 main:mov sp,#70h; 设置堆栈栈顶地址 loop2:mov a,#0eh; 控制信号送A loop1:mov p1,a; 累加器内容送P1口显示 lcall del; 调用延时子程序 rl a; 显示位左移一位 cjne a,#0fh,loop1; 若4位没显示完转到loop1 ljmp loop2; 若4位显示完转到loop2 end； 程序结束第一章 MCS-51单片机结构与时序 2）Keil

13、 C51（C、C+）自己练习掌握的。第一章 MCS-51单片机结构与时序/*C51程序*/#include#define p1=0 x90sbit p10=p10void del(void)void main(void) int i; while(1) for(i=0;i=3;i+) p10=0; del(5000); p101; del(5000); 第一章 MCS-51单片机结构与时序 五、参考文献 1胡汉才.单片机原理及其接口技术(第二版) M.北京：清华大学出版社，2004.2 2李全利.单片机原理与接口技术（第2版）M.北京：高等教育出版社，2009.1 3杨居义.单片机原理与工程应

14、用M.北京：清华大学出版社，2009.3 4周德明.单片机原理与技术M.北京：人民邮电出版社，2008.4 5许爱钧, 彭秀华. Keil Cx51 V7.0单片机高级语言编程与u Vison2应用实践M.北京：电子工业出版社，2004.6 6林军 .单片微型计算机原理与接口技术试验指导与实训 M.北京：中国水利水电出版社 ，2004.10第一章 MCS-51单片机结构与时序 第二节 MCS51单片机的结构和引脚功能 概述：MCS51是美国INTEL公司生产的一个高档8位位单片机系统的总称总称。属于这一系列，即以51为核心的单片机芯片主要有：8031/8051，8751；8032/8052；8

15、0C51/87C51/80C31；还有ATMEL公司的AT89S51，AT89S52等品种，它们的工作原理工作原理和内部架构内部架构（内核内核）相同相同，引脚引脚和指指令系统令系统相互兼容兼容，主要在内部功能单元数量功能单元数量，存存储器类型储器类型和容量容量以及应用应用上有些区别区别。第一章 MCS-51单片机结构与时序 一、单片机内部结构 从功能上划分，MCS51内部结构可以分为5个个部分：CPU、存储器、存储器、I/O端口、定端口、定时时/计时器、中断系统计时器、中断系统。 第一章 MCS-51单片机结构与时序1、CPU结构8051内部CPU是一个字长为8位位的中央处理单元（center

16、 processing unit）它对数据的处理是按字节字节为单位进行的。 CPU包括三三部分：（1）运算器；）运算器；（2）控制器；）控制器；（3）专用寄存器。）专用寄存器。第一章 MCS-51单片机结构与时序（1）运算器：由一个一个算术逻辑单元算术逻辑单元ALL、一个一个布尔处理器布尔处理器和两个两个8位暂存器暂存器组成。能给实现数据的四则运算四则运算（加、减、乘、除），逻辑运算逻辑运算（与、或、非、异或等），数据传递，移位，判断，程序转移等功能。第一章 MCS-51单片机结构与时序（2）控制器：由指令寄存器指令寄存器IR，指令译指令译码器码器ID，定时及控制逻辑定时及控制逻辑电路等组成。

17、指令寄存器IR保存当前当前正在执行正在执行的一条指令。指令的内容含指令操作码指令操作码和地址码地址码。操操作码作码送往指令译码器指令译码器ID，经译码后形成相应的微操作信号微操作信号，地址码地址码送往操作数地址操作数地址形成电路形成电路，以形成实际的操作数地址操作数地址。定定时与控制部件时与控制部件完成取指令取指令、执行指令执行指令、存存取操作数取操作数和运算结果运算结果，向其它部件发出各种控制信号，协调各部件的工作。第一章 MCS-51单片机结构与时序 （3）专用寄存器：主要用来指示当前当前要执行指令的内存地址内存地址，存放操作数存放操作数和指示指指示指令执行后的状态令执行后的状态。包括程序

18、计数器计数器PC、累累加器加器A、程序状态字程序状态字PSW寄存器，堆栈指堆栈指示器示器SP。数据指针数据指针DPTR寄存器和通用寄通用寄存器存器B。第一章 MCS-51单片机结构与时序 1）程序计数器PC（ program counter） a)定义： 程序计数器PC是一个二进制二进制16位位的程程序地址寄存器序地址寄存器，是由16个个触发器触发器构成的计计数器数器。 是是MCS-51单片机单片机唯一唯一一个一个16位位的寄存器。的寄存器。第一章 MCS-51单片机结构与时序 b）功能： 用来存放将将要执行执行指令（程序）的地址地址，CPU既可以对它并行存取，又可自动加自动加“1”。计算机、

19、单片机系统自行自行运行工作原理：第一章 MCS-51单片机结构与时序 C）使用： 寻址范围 64K。 由于单片机复位复位时，PC0000H，所以通常情况下，程序的存储应从0000H单元开始。汇编语言的格式： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN:162第一章 MCS-51单片机结构与时序 2）累加器（accumulator） a)定义： 累加器A又记作ACC，是一个具有特殊用途的二进制二进制8位位寄存器。 b)功能： 专门用来存放操作数操作数和运算结果运算结果。第一章 MCS-51单片机结构与时序 3)通用寄存器B（General Purpose Registe

20、r） a)定义： 通用寄存器B也是一个8位二进制位二进制的寄存器，是专门为乘法乘法和除法除法设置的寄存器，但也也是可以作为普通寄存器使用。 b)功能： 在做乘法和除法之前之前，用来存放乘数乘数和除数除数，在乘法和除法完成后后，用来存放积积的高八位高八位和除法除法的余数余数。第一章 MCS-51单片机结构与时序 4）程序状态字PSW(program status word) a)定义： 程序状态字PSW也是8位位二进制寄存器 b)功能： 用来存放指令执行后后的状态状态（程序设计中，可以根据状态来控制程序执行）。PSW中有的位的值（状态），通常是在执行指令的过程中由硬件电路自动形成的，如：CY,A

21、C,OV,P位，有的也可以根据需要采用位送指令加以改变，如：FO,RSI,RSO位。各位的定义如下：第一章 MCS-51单片机结构与时序123456ABCD654321DCBA图纸名称图纸大小C设计单位地址绘制校对审核图纸号0版本日期 7-Oct-2010 时间11:36:03CYACF0 RS1 RS0 OV-P第一章 MCS-51单片机结构与时序 其中： CY(carry)：进位标志位进位标志位，用于表示加减运算过程中累加累加器器最高最高位（A7）有无进位或借位。有有进位进位或借位借位CY=1,否否则则CY=0。 AC(auxiliary carry)：辅助进位标志位，用于表示加减运算中累

22、加器累加器低四低四位的最高位（A3）有无向高四位高四位(A4)进位或借位，有：有：AC=1,无：无：AC=0。 F0（FLAG ZERO）：用户标志位用户标志位。它是用户根据需要需要通过传送指令确定的，用于决定用户程序的流向。 RS1,RS0：寄存器组寄存器组选择位选择位，即它控制（选择）了当前使当前使用用的寄存器组，也就是它确定了当前使用当前使用寄存器组寄存器组的物理物理地址地址。第一章 MCS-51单片机结构与时序 OV（overflow）溢出标志位溢出标志位：提示运算结结果果是否发生了溢出溢出，即累加器累加器A中运算结果是否超出了其能表示的数的范围范围，即128127，由机器执行过程中自

23、动形成。溢出溢出OV=1,否则否则OV=0。人们可以根据OV的状态判断结果是否正确。 OVCP CS 其中CP为最高最高进位位，CS是次高次高进位位。第一章 MCS-51单片机结构与时序 P(Pority):奇偶标志位奇偶标志位。用于指示运算结果中“1”的个数个数的奇偶。机器执行中自动形成。若“1”的个数个数为奇数奇数，则则P=1 ，为偶偶，P=0。第一章 MCS-51单片机结构与时序 5）堆栈指针SP(stack pointer) a)定义： SP是一个8位位寄存器，能自动加“1”或减减“1” b)功能： 专门用来寄放堆栈的栈顶栈顶地址地址。第一章 MCS-51单片机结构与时序 6）数据指针

24、DPTR(data pointer) a)定义： DPTR是一个16位位寄存器，由两个两个8位位寄存器DPH和DPL拼接而成。 b)功能： 用来存放片内片内ROM的地址地址，也可用来存放片内内外外RAM和和ROM的地址地址。 C)数据存储器最大范围： 64K。162第一章 MCS-51单片机结构与时序2、存储器 MCS-51的存储器不仅有ROM和RAM之分，而且有片内片内和片外片外之分。 MCS-51片内存储器片内存储器集成在芯片内部芯片内部，是MCS-51的一个组成部分； 片外存储器片外存储器是单片机芯片外接芯片外接的专用存储专用存储器芯片器芯片。MCS-51只提供地址和控制命令，需要通过印

25、刷电路板上三总线三总线才能联机工作。第一章 MCS-51单片机结构与时序 在物理上设有4个个存储空间（又称物理空间P60 图310） 片内程序存储器 程序存储空间ROM 片外程序存储器 片内数据存储器 数据存储空间RAM 片外数据存储器第一章 MCS-51单片机结构与时序 MCS-51对这些空间的存取（访问）是通过不同不同的指令指令和不同不同的控制信号控制信号进行的。故这4个个物理空间物理空间在逻辑上，又可以划分为3个个逻辑空间逻辑空间，即： 片内，片外片内，片外统一编址统一编址的64K程序程序存储空间 片内片内128B数据数据存储空间，SFR 片外片外，64K数据数据存储空间 （P61 图3

26、11）第一章 MCS-51单片机结构与时序 片内RAM：80C51片内RAM共有128B存储单元，分为工作寄存器区工作寄存器区 （00H1FH ）,位寻地址位寻地址（20H2FH）和通用寄存器区通用寄存器区（30H7FH）。 （P62 图312） 工作寄存器用Rn(R0-R7)进行逻辑区分，再配合RS1,RS0 （P62 表表38）第一章 MCS-51单片机结构与时序 位寻地址：20H2FH的16个单元个单元具有双重功能，它们既既可以进行字节存取字节存取，又又可以进行位存取位存取。进行位存取时，位地址位地址的表示方法有两种两种，一种就是直接分配直接分配给每一位一个特定的地址特定的地址（1681

27、28位）故其地址范围为00H7FH,见P63表3-9；另一种方法是采用字节地址和位数相结合字节地址和位数相结合的方法表示某一位地址，如09H这个位可以表示成21H.1。第一章 MCS-51单片机结构与时序 在MCS-51单片机中，还设置21个个特殊功能寄存器(Special function register，简写SFR)。 SFR是MCS-51的各功能部件的状态状态及控制控制寄存器。SFR综合的，实际的反映了整个单片机的基本系统内部的工作状态及工作方式。它们与片内RAM统一编址统一编址，它们离散离散地分布在80H-FFH的地址空间中，字节地址能被能被8整除整除的（即十六进制的地址码尾数为0或

28、8的）单元 可以进行字节寻址字节寻址或位寻位寻址址。 （P64 表310）第一章 MCS-51单片机结构与时序 访问SFR只只允许用直接寻址方式直接寻址方式，而且地址的表示方法也只能用符号地址符号地址或物理地物理地址址（即要用寄存器的名称符号，而不是寄存器号。如累加器的名称符号为ACC,它的寄存器号为A）。第一章 MCS-51单片机结构与时序3、I/O端口I/O端口，也称为I/O接口或I/O通路通路 功能：是MCS-51与外部外部实现控制和交换的通道，分为并行端口并行端口和串行端口串行端口。第一章 MCS-51单片机结构与时序 （1）并行I/O端口 80C51有4个个I/O端口，分别为P0P3

29、,它们都有双向功能 每个端口每个端口都有一个8位位数据输出锁存器输出锁存器和一个8位位的数据输入缓冲器数据输入缓冲器。4个锁存器与端口名称相同，皆为SFR中的一个。由于4个端口的结构结构不同不同，它们的功能和作用也不同功能和作用也不同，通常P0口作为口作为低低8位地址输出口位地址输出口，同时又可以用作数据输入同时又可以用作数据输入/输输出口出口，故其后一般跟一个地址锁存器对低位地址一般跟一个地址锁存器对低位地址锁存锁存。P2口作为高高8位地址输出口位地址输出口，还可以用作还可以用作译码控制信号译码控制信号。P1口常用作通用通用I/O口口，为CPU传送用户数据。P3口除作为通用通用I/O端口外，

30、还具还具有第二功能有第二功能。P55表3-4第一章 MCS-51单片机结构与时序 当4个口作为通用的作为通用的I/O口口是，共有三种三种操作方式，其含义为： 写端口写端口：即写到到端口，就是把CPU中的A或其它寄存器或其它寄存器中的数据传送传送到端口锁存器端口锁存器中，然后由端口自动输出到引脚线上。 读端口读端口：即读出出端口，就是把端口锁存器端口锁存器中的数据输输送送到累加器A中。 读引脚读引脚：即读出出引脚，就是把引脚上引脚上的外部数据输送送到内内部部累加器A。 读引脚时一定要先关断端口读引脚时一定要先关断端口，即先将端口锁存器置位，这样锁存器的输出使驱动器T3截止，引脚上的信号就可以通过

31、三态缓冲器输入到内部总线上。故读引脚时，必须同时故读引脚时，必须同时有两条指令有两条指令： ORL P1,#0FFH MOV A,P1第一章 MCS-51单片机结构与时序 （2）串行I/O端口 80C51是具有一个一个全全双工、可编程双工、可编程串行串行I/O端口。故可以由TXD串行发出发出，又可以由RXD串行接收接收。它们都利用了P3口口的第二第二功功能：RXD（P3.0）,TXD(P3.1)。第一章 MCS-51单片机结构与时序注：串行通信的三种方式： 1）单工方式单工方式：数据只能只能向一个一个方向传输。 第一章 MCS-51单片机结构与时序 2）半双工方式半双工方式：允许数据向两个两个

32、方向传输，但不能不能同时同时传输，只能交替交替进行。因此，可以利用一条一条传输线进行两个两个反反方向方向的数据传送。 第一章 MCS-51单片机结构与时序3）全双工方式：数据可以同时同时向两个相两个相反方向反方向传输，因此，需要两条两条独立独立的数据通道分别传送两个相反方向数据。第一章 MCS-51单片机结构与时序4、定时/计数器：80C51中有2个个16位位的定时/计数器T0,T1，它们有定时定时和计数计数两种两种模式。具体内容在第四章中专门讨论。第一章 MCS-51单片机结构与时序5、中断系统80C51可以处理5个个中断源发出的中断请求，其中2个个外部外部中断请求INT0,INT1，2个个

33、内部内部定时/计数器中断请求T0，T1，1个个内部内部串行口中断请求、其入口地址见P63.表3-7.具体内容将在第五章中专门讨论。第一章 MCS-51单片机结构与时序 总的内部结构见P57图3-9 RAM 地址寄存器 寄存器 RAM 128B RAM 程序地址 寄存器 P0 驱动器 P2 锁存器 P2 驱动器 P1 锁存器 暂存器 2 B 寄存器 4KB ROM 暂存器 1 ACC SP P0 锁存器 PC PC 增 1 缓冲器 P3 锁存器 OSC 中断、串行口及定时器 PSW ALU DPTR P1 驱动器 P3 驱动器 XTAL1 XTAL2 P0.0P0.7 P2.0P2.7 P3.0

34、P3.7 P1.0P1.7 RST ALE VCC VSS 定时控制 指令译码器 指令寄存器 PSEN EA 第一章 MCS-51单片机结构与时序 二、80C51引脚及功能 MCS51系列中，器件引脚的封装封装有双列双列直插式直插式和方型封装方型封装。 所谓“封装”是指元器件的外型尺寸外型尺寸以及它的引脚和排列引脚和排列。它是设计、制造印刷板电路图的重要参数之一。 80C51有40个个引脚，分为端口线端口线，电源线电源线和控制线控制线。第一章 MCS-51单片机结构与时序1、端口线（32条 )80C51有4个个并行并行I/O端口端口（P0P3），每个端口有8条条端口线，用于传送数据传送数据和地

35、地址址。见P144第一章 MCS-51单片机结构与时序（1）P0.7P0.0：为P0口。P1.7为最最高高位，P0.0为最最低低位。第一章 MCS-51单片机结构与时序 使用分两种两种情况： 第一种第一种情况80C51不带不带片外存储器片外存储器时，P0口作为通用通用I/O端口端口使用，传送数据。此时，输入数据得到缓冲，输出数据得到锁存。不需另接不需另接锁存器锁存器。 另一种另一种情况是80C51外接外接片外存储器片外存储器，当CPU访问片外存储器时，P0口先先传送传送片外存储器低低8位位地址地址，然后然后传送传送CPU对片外存储器的读写数据读写数据，此时需带需带地址锁存器锁存器。第一章 MC

36、S-51单片机结构与时序（2）P1.7P1.0：为P1口。用作通用通用I/O口，主要与除存储器以外的其它设备进行数据交换，如与数据采集卡等连接。第一章 MCS-51单片机结构与时序（3）P2.7P2.0：为P2口。传送片外高高8位位地址地址，或作为片选信号端片选信号端。第一章 MCS-51单片机结构与时序（4）P3.7P3.0：为P3口。除作为通用通用I/O口口外，还有第二功能第二功能。第一章 MCS-51单片机结构与时序 由于各端口的内部结构不同结构不同，除上述的用途不同外，其带负载能力带负载能力也不同不同，详见P34第一章 MCS-51单片机结构与时序2、电源线（2条条）VCC：5V；VS

37、S：接地。3、控制线（6条条）第一章 MCS-51单片机结构与时序（1）ALE/PROG： 地址锁存器允许信号地址锁存器允许信号输出输出引脚引脚/编程脉冲输入引脚。(只有8751一类的EPROM才会采用ALE/PROG这样的标记，其它类型器件记为ALE)第一章 MCS-51单片机结构与时序 在访问片外存储器在访问片外存储器时，CPU在P0引脚上输出低低8位地址位地址的同时同时，还还在ALE/线上输出一个脉冲输出一个脉冲，其下降沿下降沿用于选通选通片外专用地址锁存器地址锁存器，目的是将低8位地址锁存在专用地址锁存器中，以便空出P0.7P0.0引脚线去传送随后而来的片外存储器读写数据。在不访问片外

38、存储器时，在不访问片外存储器时，80C51自动自动在在ALE/线上输出频率为线上输出频率为fosc/6的脉冲序列的脉冲序列。该脉。该脉冲序列可以用作外部时钟或作为定时脉冲使用。冲序列可以用作外部时钟或作为定时脉冲使用。第一章 MCS-51单片机结构与时序 （2）EA/Vpp： 内部存储器选择选择引脚/片内EPROM编程电源输入引脚。 控制80C51使用片内片内ROM还是片外片外ROM。若EA1使用片内片内ROM，若片内片内ROM已满已满，自动转到自动转到片外片外ROM。若EA0，直接直接使用片外片外ROM。第一章 MCS-51单片机结构与时序 （3）PSEN： 片外ROM的选通选通信号输出引脚

39、。 在用在用MOVC指令访问片外指令访问片外ROM时时，80C51自动自动在线上产生一个负脉冲负脉冲，用于为片外ROM芯片的选通选通，其它情况下，线均为高高电平封锁状态。第一章 MCS-51单片机结构与时序 （4）RST/Vpd： 复位信号输入脚/备用电源输入脚。 当RST引脚引入2个个周期以上高高电平时，单片机内部就执行复位复位操作 （即：初始化初始化）。 (5)XTAL1和XTAL2：片内振荡电路接入引脚。第一章 MCS-51单片机结构与时序 4、80C51片外总线引脚结构见P15图2.4第一章 MCS-51单片机结构与时序 三、80C51的系统扩展 80C51系列单片机芯片内部集成了计算

40、机的基本功能部件，对小型的测试系统已经足够了。但对于较大的应用系统，往往还需要扩展外围芯片外围芯片，以弥补片内硬件资源的不知。系统扩展分两部分：片外存储器存储器扩展和外设外设扩展。第一章 MCS-51单片机结构与时序1、存储器的扩展80C51对外部存储器的扩展包括它对外部RAM和ROM的联接。这种联接是通过地地址总线址总线AB，数据总线数据总线DB和控制总线控制总线CB（称为三总线三总线）实现的。它是单片机硬件设计的一个重要组成部分。根据三总线给出一下8031对片外RAM和ROM 的扩展结构图A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20

41、CS26WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719U86264A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20OE22PGM27VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U72764XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67

42、P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20CS26WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719U26264A010A19A28A37A46A55A64A73A825

43、A924A1021A1123A122CE20CS26WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719U46264A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20OE22PGM27VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U52764D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U374LS37312U6:A74LS0434U6:B74LS04第一章 MCS-51单片机结构与时序123456ABCD65

44、4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:5-Feb-2009 Sheet of File:C:Program FilesDesign Explorer 99 SELibraryPcbGeneric Footprints单 片机 讲 义 插图 .ddbDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P25

45、26P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2AT89S51A2B3E1Y04Y15Y26Y37U1A74LS139D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U374LS373A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20OE22PGM27VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U82764A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CS120CS

46、226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719U76264A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CS120CS226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719U66264123U9ANDU4NOTU5NOTVCCR110KC310uFC122PFC222PFY1CRYSTALS1SW-PB第一章 MCS-51单片机结构与时序 3、MCS51对存储器容量的要求 MCS51应用系统应用系统所需要的存储容量和存储芯片存储芯片本身本身的存储容量存储容量不是不是同一概念。

47、MCS51所需的存储容量由实际单片机应用系统的实时数据和应用程序的数量决定，每个存储单元必须为二进制二进制8位位，而且受所选单片机寻址能力所制约；存储器芯片本身的存储容量由所选芯片的型号决定，且每个存储单元的二进制数位不一定是二进制8位。因此，必须从存储器单元的数量存储器单元的数量和位数位数两方面两方面同时满足系统要求。例如，系统要求32KRAM，若采用6264则要4块（64/88，8432K），若用2116则要16块。第一章 MCS-51单片机结构与时序4、MCS51对存储器地址的分配在确定外部RAM和ROM的容量容量以及存储存储器芯片的型号器芯片的型号和数量数量以后，还必须必须给每每块块芯

48、片划定一个地址范围地址范围。因为分给存储器的地址范围不同，它和地址译码的联接也不同。例如，1芯片的地址范围为：0000H1FFFH，若要使地址为6000H7FFFH则应接。地址分配也与软件编程地址分配也与软件编程相联系。相联系。第一章 MCS-51单片机结构与时序5、地址译码方式片内地址线片内地址线：单片机可以直接直接（或通过外部地址锁存器）和所选存储芯片地址对应联接的那部分地址线。片选地址线片选地址线：单片机除片内地址线以外的地址第一章 MCS-51单片机结构与时序 片选地址线通常与存储器芯片的直接相连直接相连或经过地址译码器输出后经过地址译码器输出后与它相连，也可以悬空悬空不用。 根据这三

49、种联接方式，单片机地址译码通常分为线选译码线选译码、全译码全译码和部分译码部分译码。第一章 MCS-51单片机结构与时序（1）全译码方式全译码方式：指所有的片选片选地址线全部全部参加译码译码的工作方式。其特点是存储器每个存储单元只有唯一唯一的一个CPU地址与它一一对应，只要单片机发出这个地址就可以选中存储单元工作，不存在地址重不存在地址重叠现象叠现象。但所需地址译码电路较高。第一章 MCS-51单片机结构与时序(2)部分译码方式部分译码方式：单片机选线中只有一部只有一部分分参加了译码译码，其余部分其余部分是悬空悬空的，在这种方式下，无论CPU使悬空悬空的片选地址线上的电平如何变化变化，都不会影

50、响都不会影响它对存储单元的选址选址，故存储器每个存储单元的地址不是不是唯一唯一的，即地址有重复。第一章 MCS-51单片机结构与时序 注：采用这种方式必须必须把程序和数据放在基本地址基本地址范围内（即悬空片选地址线全为低电平时的地址范围）以避免因地址重叠引起程序运行错误。第一章 MCS-51单片机结构与时序（3）线选法方式线选法方式：指片选片选地址线中的某某一条一条直接与存储芯片直接与存储芯片 （或 ）相连的工作方式。线选法可能可能存在地址重叠。第一章 MCS-51单片机结构与时序 （4）工作速度匹配 访问时间：MCS51对外部存储器进行读写所需要的时间。是指从它们向外部存储器发出地址码和读写信号到从P0口选通读出数据或保存写入数据所需要的时间。 存储器最大存取时间：是存储器固有的时间（从有关手册查阅或实际测量）。第一章 MCS-51单片机结构与时序 要求：访问时间要大于存储器最大存取时间。