MCS-51单片机的结构课件

1、MCS-51单片机存储器存储器工作寄存器工作寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器中央处理器中央处理器CPU：8位，位，运算和控制运算和控制功能功能内部内部RAM：共共256个个RAM单单元，用户使用元，用户使用前前128个单元，个单元，用于存放可读用于存放可读写数据，后写数据，后128个单元被个单元被专用寄存器占专用寄存器占用。用。内部内部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程序、用于存放程序、原始数据和表原始数据和表格。格。定时定时/计数器：计数器：两个两个16位的定位

2、的定时时/计数器，实计数器，实现定时或计数现定时或计数功能。功能。并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一个全一个全双工串行口。双工串行口。中断控制系统：中断控制系统：5个中断源（外个中断源（外部中断部中断2个，定个，定时时/计数中断计数中断2 个，串行中断个，串行中断1个）个）时钟电路：时钟电路：可可产生时钟脉冲产生时钟脉冲序列，允许晶序列，允许晶振频率振频率6MHZ和和12MHZ单片机的硬件结构 8051芯片引脚介绍 P1口：口：8位位既可以既可以8位一起位一起输入输出，也输入输出，也可以可以1位位1位地位地输入输出输入输出P0口：口：8位

3、位 既可以既可以8位一起位一起输入输出，也可以输入输出，也可以1位位1位地输入输出。位地输入输出。 在扩展外部存储在扩展外部存储器兼作低器兼作低8位地址。位地址。P2口：口：8位位 既可以既可以8位一起位一起输入输出，也可以输入输出，也可以1位位1位地输入输出。位地输入输出。 在扩展外部存储器在扩展外部存储器兼作高兼作高8位地址。位地址。P3口：口：8位位 既可以既可以8位一起输入输出，也可以位一起输入输出，也可以1位位1位地输入输出，同位地输入输出，同时，时，P3口作为第二功能时：口作为第二功能时：RXD：串行接收：串行接收 TXD：串行发送：串行发送INT0：外部中断：外部中断0 INT1

4、：外部中断：外部中断1 T0：T0计数输入计数输入 T1：T1计数输入计数输入 WR：写命令：写命令 RD：读命令：读命令单片机复位信号单片机复位信号输入输入电源电源电源地电源地XTAL1、XTAL2晶体振荡器接入晶体振荡器接入端端存储器选择：高电平存储器选择：高电平时访问片内程序存时访问片内程序存储器储器; 低电平时访低电平时访问片外程序存储器问片外程序存储器用于锁存地址的低位字用于锁存地址的低位字节节 （高有效）（高有效）外部程序存储器的选通外部程序存储器的选通信号信号 （低有效）（低有效）用于锁存用于锁存P0口数据口数据用于锁存用于锁存P2口数据口数据用于锁存用于锁存P1口数据口数据用于

5、锁存用于锁存P3口数据口数据128字节随机读写存储器字节随机读写存储器4KB只读存储器只读存储器 寄存器寄存器B：单片机做乘、：单片机做乘、除法时存放乘数除法时存放乘数/除数除数 累加器累加器A：它通过暂存：它通过暂存器器TMP2与与ALU相连，是单相连，是单片机中工作最忙的寄存器片机中工作最忙的寄存器 暂存器暂存器TMP1：存放另一个加数：存放另一个加数 程序地址寄存器程序地址寄存器PC：存放程序地址存放程序地址 堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器SP：存放堆栈指针存放堆栈指针 管理中断的寄存器、串口缓管理中断的寄存器、串口缓冲器、定时冲器、定时/计数器寄存器计数器寄存器 数据指针寄存器数据指针寄

6、存器程序状态寄存器程序状态寄存器程序寄存器：存放程序寄存器：存放程序代码程序代码单片机内部控制逻辑单片机内部控制逻辑单片机内部振荡器单片机内部振荡器外接振荡器外接振荡器1、根据你的理解，单片机由哪几部分组成。2、8051单片机随机存储器有多少字节。3、 8051单片机程序存储器有多少字节，它的用途是什么？4、程序地址存储器PC的用途是什么？5、堆栈指针寄存器SP的用途是什么？6、 8051单片机的输入输出线共有多少根？1 CPU,ROM,RAM,并行口，串行口，中断系统，定时计数器，时钟电路并行口，串行口，中断系统，定时计数器，时钟电路2 128字节字节3 4K字节，存放程序字节，存放程序4

7、指示当前指令地址指示当前指令地址5 指示栈顶地址指示栈顶地址6 32根根内部RAM内存介绍 第第0组地址为组地址为00H07H 第第1组地址为组地址为08H0FH 第第2组地址为组地址为10H17H 第第3组地址为组地址为18H1FH 选择哪一组作为当前工作寄存选择哪一组作为当前工作寄存器组，程序员可通过改写程序状器组，程序员可通过改写程序状态寄存器态寄存器PSW中的中的RS1、RS0来指定来指定RS1 RS0当前工作寄存当前工作寄存器器 0 0 第第0组组 0 1 第第1组组 1 0 第第2组组 1 1 第第3组组 单片机中将内部单片机中将内部RAM的一块作为四组工作寄存器，每组都以的一块作

8、为四组工作寄存器，每组都以R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7命名。命名。字节地字节地址址MSB（最高位）（最高位） 位地址位地址 （最低位）（最低位） LSB2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F077E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A6

9、25A524A423A322A221A120A02797169615951494139312921191109017870686058504840383028201810080080个随机数据存储器个随机数据存储器30H31H32H7CH7DH7EH7FH参与所有算术参与所有算术和逻辑和逻辑运运算并存放结果。同时还算并存放结果。同时还是数据输入输出的窗口是数据输入输出的窗口单片机做乘除法时存放单片机做乘除法时存放乘数和除数。还可以作乘数和除数。还可以作为一般的寄存器使用为一般的寄存器使用PSWCYACF0RS1RS0OVF1P进位进位位位辅助进位位辅助进位位用户标志位用户标志位当前工作寄存当前

10、工作寄存器选择位器选择位溢出标志位溢出标志位用户标志位用户标志位奇偶标志位奇偶标志位两字节二进制数据相加，当最高位产生进两字节二进制数据相加，当最高位产生进位时，该位被自动置成位时，该位被自动置成“1”。例如：例如： 10111001 + 10101011 CY=1 01100100两字节二进制数据相加，当低半字节产生两字节二进制数据相加，当低半字节产生进位时，该位被自动置成进位时，该位被自动置成“1”。例如：例如： 10111001 + 10101011 CY=1 01100100AC=1用户在执行程序用户在执行程序过程中做标记用过程中做标记用选择当前工作寄存器组选择当前工作寄存器组RS1、

11、RS0=0 0：当前工作寄存器指定为第：当前工作寄存器指定为第0组组RS1、RS0=0 1：当前工作寄存器指定为第：当前工作寄存器指定为第1组组RS1、RS0=1 0：当前工作寄存器指定为第：当前工作寄存器指定为第2组组RS1、RS0=1 1：当前工作寄存器指定为第：当前工作寄存器指定为第3组组溢出标志位主要用于有符号数加法时，由溢出标志位主要用于有符号数加法时，由于最高位为符号位。如果被加数和加数均于最高位为符号位。如果被加数和加数均为负数，在运算过程中会产生负数加负数为负数，在运算过程中会产生负数加负数结果为正数的错误结果，这时结果为正数的错误结果，这时OV=1例如：两个有符号数相加例如：

12、两个有符号数相加10110110 （0110110B54D）+ 10110110 （0110110B54D） OV=1 01101100 （1101100B+108D）用户在执行程序用户在执行程序过程中做标记用过程中做标记用结果中结果中“1”的个数为奇数时，的个数为奇数时，P=1。例如：例如： 11111111 + 01011001 CY=1 01011000P=1 为了在调用子程序时将某些寄存器的内容保存起来，在内部为了在调用子程序时将某些寄存器的内容保存起来，在内部RAM中指定一块存储单元作为堆栈，在中指定一块存储单元作为堆栈，在SP中存放该堆栈顶部存储单中存放该堆栈顶部存储单元地址。元地

13、址。 堆栈的操作规则是堆栈的操作规则是“先进后出先进后出”或或“后进先出后进先出” 该寄存器是中断管理中的一个重要寄存器，专门该寄存器是中断管理中的一个重要寄存器，专门负责各个中断的开与关。负责各个中断的开与关。 该寄存器是中断管理中的另一个重要寄存器，专该寄存器是中断管理中的另一个重要寄存器，专门负责各个中断的优先级别。门负责各个中断的优先级别。 注意在编程时注意在编程时P0和和P0.X的使用方法：前者是对的使用方法：前者是对P0口（即：口（即：8位或位或一个字节）；后者是对一个字节）；后者是对P0口的某一位。例如：口的某一位。例如：，；是将，；是将P0口的位数据送累加器口的位数据送累加器，

14、；是将，；是将P0口的位数据送进位位口的位数据送进位位 注意在编程时注意在编程时P和和P.X的使用方法：前者是对的使用方法：前者是对P口（即：口（即：8位或一个字节）；后者是对位或一个字节）；后者是对P口的某一位。例如：口的某一位。例如：，；是将，；是将P口的位数据送累加器口的位数据送累加器，；是将，；是将P口的位数据送进位位口的位数据送进位位 注意在编程时注意在编程时P和和P.X的使用方法：前者是对的使用方法：前者是对P口（即：口（即：8位或一个字节）；后者是对位或一个字节）；后者是对P口的某一位。例如：口的某一位。例如：，；是将，；是将P口的位数据送累加器口的位数据送累加器，；是将，；是将

15、P口的位数据送进位位口的位数据送进位位 注意在编程时注意在编程时P和和P.X的使用方法：前者是对的使用方法：前者是对P口（即：口（即：8位或一个字节）；后者是对位或一个字节）；后者是对P口的某一位。例如：口的某一位。例如：，；是将，；是将P口的位数据送累加器口的位数据送累加器，；是将，；是将P口的位数据送进位位口的位数据送进位位 该位该位“”时，串行通信的速度提高一倍时，串行通信的速度提高一倍该位该位“”时，串行通信的速度不变时，串行通信的速度不变 该寄存器为串行通信控制寄存器，它的作用是确定串行该寄存器为串行通信控制寄存器，它的作用是确定串行通信的工作方式、模式（单机多机、是否有第位、是否通

16、信的工作方式、模式（单机多机、是否有第位、是否允许接收）、提供中断信号查询信号。允许接收）、提供中断信号查询信号。 定时器控制寄存器定时器控制寄存器TCON 该寄存器用来对定时器该寄存器用来对定时器/计数器进行控制的专用计数器进行控制的专用8位寄存器，既可字节操位寄存器，既可字节操作又可位操作。字节操作的地址为作又可位操作。字节操作的地址为88H，位操作地址依次为（，位操作地址依次为（88H8FH） 该寄存器是专门为串行通信设置的一个缓冲寄存器，实质上是有该寄存器是专门为串行通信设置的一个缓冲寄存器，实质上是有输入和输出两个缓冲器，共用一个地址。如果是读该缓冲器就输入和输出两个缓冲器，共用一个

17、地址。如果是读该缓冲器就是指输入缓冲器；如果是写该缓冲器就是指输出缓冲器。这在硬件上是指输入缓冲器；如果是写该缓冲器就是指输出缓冲器。这在硬件上安排好了的，我们只管用。安排好了的，我们只管用。 这是定时计数控制寄存器，它兼顾有启动定时计数、中断触这是定时计数控制寄存器，它兼顾有启动定时计数、中断触发方式和形成中断请求信号三种功能。发方式和形成中断请求信号三种功能。 定时计数器方式定时计数器方式选择寄存器选择寄存器TMOD 该寄存器用来对定该寄存器用来对定时器时器/计数器的方式选择计数器的方式选择的的8位寄存器，只能字节位寄存器，只能字节操作，不能位操作。字操作，不能位操作。字节操作的地址为节操

18、作的地址为89H 该寄存器为定时计数器方式选择寄存器，该寄存器为定时计数器方式选择寄存器，单片机中单片机中T0、T1集定时器和计数器两种功能于一集定时器和计数器两种功能于一身，所以身，所以TMOD的作用是：的作用是：1、确定是定时还是计数器。、确定是定时还是计数器。 2、工作方式、工作方式 。 3、外部条件限制、外部条件限制定时器定时器/计数器计数器T0的初值锁存寄存器器（暂存器）的初值锁存寄存器器（暂存器）T0 该寄存器用来存放计数初值的该寄存器用来存放计数初值的16位寄存器，只能进行字节操作，位寄存器，只能进行字节操作，地址为地址为8A。 它还可以拆分成两个位寄存器它还可以拆分成两个位寄存

19、器TL0(地址为地址为8AH)和和TH0(地址为地址为8BH)单独使用。单独使用。 定时器定时器/计数器计数器T1的初值锁存寄存器器（暂存器）的初值锁存寄存器器（暂存器）T1 该寄存器用来存放计数初值的该寄存器用来存放计数初值的16位寄存器，只能进行字节操作，位寄存器，只能进行字节操作，地址为地址为8C。 它还可以拆分成两个位寄存器它还可以拆分成两个位寄存器TL1(地址为地址为8CH)、TH1(地址为地址为8DH)单独使用单独使用.1、简述、简述8051单片机内存的分区及其用途。单片机内存的分区及其用途。2、如何确定当前工作寄存器组？、如何确定当前工作寄存器组？3、 可位寻址区有多少字节？能否

20、作字节寻址操作？可位寻址区有多少字节？能否作字节寻址操作？4、堆栈应该设在内存的、堆栈应该设在内存的哪个区？哪个区？5、能否将特殊功能寄存器区作为随机存储器使用？、能否将特殊功能寄存器区作为随机存储器使用？1、1区 工作寄存器区 2区 位寻址区 3区 存储去 4区 特殊工作寄存器区2、RS1,RS0=00 第0组 RS1,RS0=01 第1组 RS1,RS0=10 第2组 RS1,RS0=11 第3组3、16字节，可以4、第3区5、不能P0口位结构图口位结构图0110在在“写锁存器写锁存器”的作用下，控制器将的作用下，控制器将“1”写入锁存器，在写入锁存器，在Q/端输出端输出“0”，使使T2截

21、止，在截止，在P0.X输出高电平。输出高电平。0110在在“写锁存器写锁存器”的作用下，控制器将的作用下，控制器将“0”写入锁存器，在写入锁存器，在Q/端输出端输出“1”，使使T2导通，在导通，在P0.X输出低电平。输出低电平。读锁存器读锁存器读引脚读引脚在在“读锁存器读锁存器”的作用下，的作用下，三态门打开，将三态门打开，将Q端的数端的数据送到内部数据总线据送到内部数据总线在在“读引脚读引脚”的作用下，的作用下，三态门打开，将引脚端的三态门打开，将引脚端的数据送到内部数据总线数据送到内部数据总线1、当控制信号为、当控制信号为“0”时，多路开时，多路开关关“MUL”接通锁存器，完成读接通锁存器

22、，完成读/写写2、当控制信号为、当控制信号为“1”时，多路开时，多路开关关“MUL”接通地址接通地址/数据，完成数据，完成地地址址/数据的传送数据的传送当控制信号为当控制信号为“1”时，多路开关时，多路开关“MUL”接通地址接通地址/数据数据 、当、当“地址地址/数据数据”端为端为“”时，非门输出时，非门输出“”使使T2截止。同时，截止。同时，控制控制=“1”、地址、地址/数据数据=“1”，与门输出，与门输出“1”使使T1导通，使导通，使P0.X输出输出“1” 2 、当、当“地址地址/数据数据”端为端为“0”时，非门输出时，非门输出“1”使使T2导导通。同时，控制通。同时，控制=“1”、地址、

23、地址/数据数据=“0”，与门输出，与门输出“0”使使T1截止，使截止，使P0.X输出输出“0”1、读引脚时，如果、读引脚时，如果Q/端为端为“1”，T2导导通，通，不管外部是否为不管外部是否为“0”，P0.X“箝位箝位”在在“0”，为了，为了P0.X处能真实反应外部信号，处能真实反应外部信号，所以在读引脚之前必须先向锁存器写所以在读引脚之前必须先向锁存器写“1”2、在控制、在控制=“0” （即单片机完成读（即单片机完成读/写操作）时，与门输出为写操作）时，与门输出为“0”使使T2截止，截止， P0.X处于处于“悬浮悬浮”状态，致使状态，致使输出的输出的“1”信号不能在信号不能在P0.X处实现。

24、为处实现。为此，此，在输出时在输出时P0.X处必须接处必须接“上拉电上拉电阻阻”。由于由于P1口的功能单一，只是一个口的功能单一，只是一个“I/O”口，只要完成读口，只要完成读/写。其读写。其读/写过程与写过程与P0口一样。口一样。P1口的每一位的内部已经接了口的每一位的内部已经接了上拉电阻，使用时不必外接。但读引脚上拉电阻，使用时不必外接。但读引脚时必须向锁存器写时必须向锁存器写“1”。P1口位结构图P2口位结构图0P3口位结构图上电复位：上电复位电路是一种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到Vcc，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST。 手动复位：手动复位需要人为在复位输端加高电平让系统复位。 一般采用的方法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按键，当按下按键后，Vcc和RST端接通，RST引脚处在高电平。而按键动作一般是数十毫秒，大于两个机器周期的时间，能够安全地让系统复位。专用寄存器专用寄存器复位值复位值专用寄存器专用寄存器复位值复位值PC0000HTMOD00HACC00HT2MO