单片机课件第1章MCS-51单片机结构

1、第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 MCS-51MCS-51单片机内部结构单片机内部结构存存 储储 器器特殊功能寄存器特殊功能寄存器时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路引脚功能引脚功能 内内内内内内 容容容容容容 提提提提提提 要要要要要要第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机

2、结构 1.1.1 概述概述MCS-51系列单片机有多种型号的产品：系列单片机有多种型号的产品： 普通型普通型（51子系列）子系列）8051、8031、8751、89C51、89S51等。等。增强型增强型（52子系列）子系列）8032、8052、8752、89C52、89S52等。等。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。8031片内没有程序存储器片内没有程序存储器8051内部设有内部设有4KB的掩模的掩模ROM程序存储器程序存储器8751是将是将8051片内的片内的ROM换成换成EPROM89C51则换成则换成4KB的闪速的闪速

3、EEPROM89S51结构同结构同89C51， 4KB的闪速的闪速EEPROM可在线编程可在线编程增强型的存储容量为普通型的一倍增强型的存储容量为普通型的一倍 本课以本课以 8XX51 代表这一系列的单片机。代表这一系列的单片机。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 51系列单片机内部结构如图系列单片机内部结构如图1-1所示。所示。图图图图图图1-1 ( 1-1 ( 1-1 ( 图中图中图中图中图中图中“/” /” /” 两边分别为基本型和增强型两边分别为基本型和增强型两边分别为基本型和增强型两边分

4、别为基本型和增强型两边分别为基本型和增强型两边分别为基本型和增强型 ) ) )P3P3P3P1P1P1P2P2P2 可编程可编程可编程 串行串行串行I/OI/OI/O口口口P0P0P0外部中断外部中断外部中断基准频率源基准频率源基准频率源控制控制控制 128/256B128/256B128/256B数据存储器数据存储器数据存储器 4KB/8KB4KB/8KB4KB/8KB程序存储器程序存储器程序存储器 2/3 2/3 2/3个个个161616位位位定时定时定时/ / /计数器计数器计数器 振荡器及振荡器及振荡器及 定时电路定时电路定时电路 CPUCPUCPU 64KB64KB64KB总线扩展控

5、制总线扩展控制总线扩展控制 可编程可编程可编程并行并行并行I/OI/OI/O口口口内部中断内部中断内部中断计数脉冲计数脉冲计数脉冲串行输出串行输出串行输出串行输入串行输入串行输入第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 1.1.2 CPU1.1.2 CPU CPUCPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1 1. 运算器运算器 运算器的功能是进行运算器的功能是进行算术运算算术运算：加、减、乘、除、加：加、减、乘、除、加1、减、减1、比较、

6、比较、BCD码十进制调整等码十进制调整等逻辑运算逻辑运算：与、或、异或、求反、循环等逻辑操作：与、或、异或、求反、循环等逻辑操作位操作位操作：内部有布尔处理器，它以进位标志位：内部有布尔处理器，它以进位标志位C C为位累加器，为位累加器，用来处理位操作。可对位置用来处理位操作。可对位置 “ “1”1”、对位清零、对位清零 、位判断等。、位判断等。 操作结果的状态信息送至状态寄存操作结果的状态信息送至状态寄存PSWPSW。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 2.2.程序计数器程序计数器PCPC 程序

7、计数器程序计数器PCPC是是1616位的寄存器，用来存放即将要执行的指位的寄存器，用来存放即将要执行的指令地址，可对令地址，可对64KB64KB程序存储器直接寻址。执行指令时，程序存储器直接寻址。执行指令时，PCPC内容内容的低的低8 8位经位经P0P0口输出，高口输出，高8 8位经位经P2P2口输出。口输出。3.3.指令寄存器指令寄存器 指令寄存器中存放指令代码。指令寄存器中存放指令代码。CPUCPU执行指令时，由程序存储执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令存储器，经指令译码器译码后由器中读取的指令代码送入指令存储器，经指令译码器译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令

8、功能。定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 1.2 存存 储储 器器 存储器用来存放程序和数据，半导体存储器由一个一个单元组成，每个存储器用来存放程序和数据，半导体存储器由一个一个单元组成，每个单元有一个编号（称为地址），一个单元存放一个单元有一个编号（称为地址），一个单元存放一个8 8位数据，当一个数据多于位数据，当一个数据多于8 8位就需要两个单元存放。计算机的存储器地址结构形式有两种位就需要两个单元存放。计算机的存储器地址结构形式有两种-普林斯顿

9、结普林斯顿结构和哈佛结构，见下图构和哈佛结构，见下图: :FFFFHFFFFHFFFFH0000H0000H0000HFFFFHFFFFHFFFFH0000H0000H0000HFFFFHFFFFHFFFFH0000H0000H0000HRAMRAMRAMROMROMROMROMROMROMRAMRAMRAM64KB64KB64KB(64KB)(64KB)(64KB)(64KB)(64KB)(64KB)图图图图图图1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 微机存储器地址结构的两种形式微机存储器地址结构的两种形式微机存储器地址结构的两种形式微机存储器地址结构的两种形式微机存储器地址结构的两

10、种形式微机存储器地址结构的两种形式 （a) a) a) a) a) a) 普林斯顿结构普林斯顿结构普林斯顿结构普林斯顿结构普林斯顿结构普林斯顿结构 (b)(b)(b)(b)(b)(b)哈佛结构哈佛结构哈佛结构哈佛结构哈佛结构哈佛结构 普林斯顿结构普林斯顿结构普林斯顿结构普林斯顿结构普林斯顿结构普林斯顿结构: RAM: RAM: RAM: RAM: RAM: RAM和和和和和和ROMROMROMROMROMROM连续编址在同一地址空间。连续编址在同一地址空间。连续编址在同一地址空间。连续编址在同一地址空间。连续编址在同一地址空间。连续编址在同一地址空间。 哈佛结构哈佛结构哈佛结构哈佛结构哈佛结构

11、哈佛结构: RAM: RAM: RAM: RAM: RAM: RAM和和和和和和ROMROMROMROMROMROM分别编址在不同一地址空间，分别编址在不同一地址空间，分别编址在不同一地址空间，分别编址在不同一地址空间，分别编址在不同一地址空间，分别编址在不同一地址空间，RAMRAMRAMRAMRAMRAM和和和和和和ROMROMROMROMROMROM可可可可可可以有相同的地址，以有相同的地址，以有相同的地址，以有相同的地址，以有相同的地址，以有相同的地址，CPUCPUCPUCPUCPUCPU靠不同的指令区别。靠不同的指令区别。靠不同的指令区别。靠不同的指令区别。靠不同的指令区别。靠不同的指

12、令区别。 第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 MCS-51的储存器采用哈佛结构，它将的储存器采用哈佛结构，它将ROM（程序（程序存储器）和存储器）和RAM (数据存储器数据存储器)分开编址分开编址,各有自己的寻各有自己的寻址方式、控制信号和指令。址方式、控制信号和指令。 程序存储器程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。用来存放程序和始终要保留的常数。 数据存储器数据存储器存放程序运行中所需要数据（常数和变量）或存放程序运行中所需要数据（常数和变量）或运算结果。运算结果。MCS-51单片机的存储

13、器地址结构：单片机的存储器地址结构： 从物理空间看从物理空间看,MCS-51有四个存储器地址空间：有四个存储器地址空间： 片内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 片内程序存储器片内程序存储器 片外程序存储器片外程序存储器 MCS-51存储器物理结构见下图存储器物理结构见下图1-3 (a)(b)所示：所示：第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 外外外外外外部部部部部部数数数数数数据据据据据据存存存存存存储储储储储储器器器器器器外外外外外外部部部部部部程程程程程程序序序序序序 存存存

14、存存存储储储储储储器器器器器器内部程序内部程序内部程序 存储器存储器存储器内部数据内部数据内部数据 存储器存储器存储器8XX518XX518XX51(a) EA=1 8XX51(a) EA=1 8XX51(a) EA=1 8XX51(a) EA=1 8XX51(a) EA=1 8XX51(a) EA=1 8XX51存储器的物理地址存储器的物理地址存储器的物理地址存储器的物理地址存储器的物理地址存储器的物理地址（EA=1)EA=1)EA=1)0000H0000H0000HFFFFHFFFFHFFFFH00H00H00H1000H1000H1000H0000H0000H0000HFFFFHFFFF

15、HFFFFH0FFFH0FFFH0FFFH7FH7FH7FH外外外外外外部部部部部部数数数数数数据据据据据据存存存存存存储储储储储储器器器器器器外外外外外外部部部部部部程程程程程程序序序序序序 存存存存存存储储储储储储器器器器器器内部数据内部数据内部数据 存储器存储器存储器8XX518XX518XX51(b) EA=0 8XX51(b) EA=0 8XX51(b) EA=0 8XX51(b) EA=0 8XX51(b) EA=0 8XX51(b) EA=0 8XX51存储器的物理地址存储器的物理地址存储器的物理地址存储器的物理地址存储器的物理地址存储器的物理地址（EA=0)EA=0)EA=0)

16、FFFFHFFFFHFFFFH00H00H00H0000H0000H0000H0000H0000H0000HFFFFHFFFFHFFFFH7FH7FH7FH第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 由于片内、片外程序存储器统一编址，因此由于片内、片外程序存储器统一编址，因此从逻辑上看从逻辑上看, 8XX51有三个存储器空间：有三个存储器空间： 片内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 片内、片外统一编址的程序存储器片内、片外统一编址的程序存储器 因此，引脚因此，引脚因此，引脚因此，引脚

17、因此，引脚因此，引脚EAEAEAEAEAEA的接法的接法的接法的接法的接法的接法(EA(EA(EA(EA(EA(EA引脚接地还是接引脚接地还是接引脚接地还是接引脚接地还是接引脚接地还是接引脚接地还是接+5V+5V+5V+5V+5V+5V）决定）决定）决定）决定）决定）决定了程序储存器的了程序储存器的了程序储存器的了程序储存器的了程序储存器的了程序储存器的0000000000000000000000000FFFH 4KB0FFFH 4KB0FFFH 4KB0FFFH 4KB0FFFH 4KB0FFFH 4KB地址范围是在单片机地址范围是在单片机地址范围是在单片机地址范围是在单片机地址范围是在单片

18、机地址范围是在单片机片内还是片外片内还是片外片内还是片外片内还是片外片内还是片外片内还是片外, , , , , ,如果接如果接如果接如果接如果接如果接+5V+5V+5V+5V+5V+5V（EA=1)EA=1)EA=1)EA=1)EA=1)EA=1)，程序从片内开始执，程序从片内开始执，程序从片内开始执，程序从片内开始执，程序从片内开始执，程序从片内开始执行，如果接地（行，如果接地（行，如果接地（行，如果接地（行，如果接地（行，如果接地（EA=0)EA=0)EA=0)EA=0)EA=0)EA=0)，程序从片外开始执行，而不管，程序从片外开始执行，而不管，程序从片外开始执行，而不管，程序从片外开始

19、执行，而不管，程序从片外开始执行，而不管，程序从片外开始执行，而不管 片内是否实际存在程序存储器。片内是否实际存在程序存储器。片内是否实际存在程序存储器。片内是否实际存在程序存储器。片内是否实际存在程序存储器。片内是否实际存在程序存储器。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 1.2.1 程序储存器程序储存器 程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序和表格常数。程序储存器以程序计数器程序和表格常数。程序储存器以程序计数器 PC PC 作为地址指针，通过作为地

20、址指针，通过1616位地址总线，可寻址的地位地址总线，可寻址的地址空间为址空间为64KB64KB。 在在8051/8751/89C51 8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地片内，分别内置最低地址空间的址空间的4KB ROM/EPROM4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序储程序储存器（内部程序储存器），而在存器），而在80318031片内，则无内部程序储存器，片内，则无内部程序储存器，必须外部扩展必须外部扩展EPROMEPROM。MCS-51MCS-51单片机中单片机中64KB64KB内、外内、外程序储存器的地址是统一编排的。程序储存器的地址是统一编排的。第第第第第第1

21、 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 8031 8031单片机无内部程序存储器，地址从单片机无内部程序存储器，地址从0000H0000HFFFFHFFFFH都是外部程序存储空间。都是外部程序存储空间。 应始终接地，应始终接地， 对于内部有对于内部有ROMROM的单片机（的单片机（5151、5252系列）系列） ， 引脚接高电平，使程序从内部引脚接高电平，使程序从内部ROMROM开始执行。当开始执行。当PCPC值超出内部值超出内部ROMROM的容量时，会自动转向外部程序存的容量时，会自动转向外部程序存储器空间。外部

22、程序存储器地址空间为储器空间。外部程序存储器地址空间为1000H1000HFFFFHFFFFH。 访问程序存储器使用访问程序存储器使用MOVC指令。指令。 单片机执行程序时由单片机执行程序时由PC 指示地址指示地址, 复位时复位时PC内内容为容为0000H, 由此由此, 程序必须从程序必须从0号单元开始存放号单元开始存放. EAEAEAEAEAEA第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 程序存储器中的几个特殊地址的使用：程序存储器中的几个特殊地址的使用： 地址地址 用途用途 0000H 0000H 复

23、位操作后的程序入口复位操作后的程序入口 0003H 0003H 外部中断外部中断0 0服务程序入口服务程序入口 000BH 000BH 定时器定时器0 0中断服务程序入口中断服务程序入口 0013H 0013H 外部中断外部中断1 1服务程序入口服务程序入口 001BH 001BH 定时器定时器1 1中断服务程序入口中断服务程序入口 0023H 0023H 串行口中断服务程序入口串行口中断服务程序入口 由于两入口地址之间的存储空间有限，因此在编程时，通常在这些由于两入口地址之间的存储空间有限，因此在编程时，通常在这些入口地址开始的两三个地址单元中，放入一条转移类指令，已使相应的入口地址开始的两

24、三个地址单元中，放入一条转移类指令，已使相应的程序转到指定的程序存储器区域中执行程序转到指定的程序存储器区域中执行。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 1.2.2 1.2.2 外部数据存储器外部数据存储器 用于存放随机读写的数据。用于存放随机读写的数据。 外部外部I/OI/O口地址影像区。口地址影像区。 MCS-51MCS-51单片机的外部数据存储器和外部单片机的外部数据存储器和外部I/OI/O口实行统一编口实行统一编址址 ，并使用相同的，并使用相同的 作选通控制信号，均使用作选通控制信号，均使用

25、 MOVXMOVX 指令访问。指令访问。 MCS-51 MCS-51 单片机最多可扩展单片机最多可扩展64KB64KB外部数据存储器外部数据存储器1.2.3 1.2.3 内部数据储存器内部数据储存器 内部数据存储器是使用最多的地址空间，内部数据存储器是使用最多的地址空间， 存放随机读写的数据存放随机读写的数据 通用寄存器区通用寄存器区 RD WRRD WRRD WR第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 堆栈区堆栈区 运算操作数存放区运算操作数存放区 指令（算术运算、逻辑运算、位操作运算等）的指令（算

26、术运算、逻辑运算、位操作运算等）的操作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间。操作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间。内部数据存储器和特殊功能寄存器（内部数据存储器和特殊功能寄存器（SFR)SFR)的地址分配见的地址分配见图图1-41-4：图图图图图图1-4 511-4 511-4 511-4 511-4 511-4 51单片机的内部单片机的内部单片机的内部单片机的内部单片机的内部单片机的内部RAMRAMRAMRAMRAMRAM和和和和和和SFRSFRSFRSFRSFRSFR地址地址地址地址地址地址 特殊功能特殊功能特殊功能特殊功能特殊功能特殊功能寄存器寄存器寄存器寄存器寄存器寄存

27、器SFRSFRSFR内部内部内部RAMRAMRAM7FH7FH7FH80H80H80H00H00H00HFFHFFHFFH( ( (b) b) b) 8XX528XX528XX52（增强型）增强型）增强型）增强型）增强型）增强型）地址重合地址重合地址重合地址重合地址重合地址重合内部内部内部RAMRAMRAM80H80H80HFFHFFHFFH内部内部内部RAMRAMRAM7FH7FH7FH80H80H80H00H00H00HFFHFFHFFH特殊功能特殊功能特殊功能特殊功能特殊功能特殊功能寄存器寄存器寄存器寄存器寄存器寄存器SFRSFRSFR( ( (a) a) a) 8XX518XX518X

28、X51（普通型）普通型）普通型）普通型）普通型）普通型）第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 51 51系列单片机内部数据存储器系列单片机内部数据存储器地址范围地址范围为为00007FH7FH。各区域地址。各区域地址见下表。见下表。（1 1）地址）地址 0 01FH1FH的前的前3232个单元称为寄存器区个单元称为寄存器区用途用途： 作通用寄存器作通用寄存器R0R0R7R7。 R0 R0与与R1R1可作间址寄存器使用。可作间址寄存器使用。 在基本型在基本型在基本型在基本型在基本型在基本型515151

29、515151子系列中只有子系列中只有子系列中只有子系列中只有子系列中只有子系列中只有128128128128128128字节字节字节字节字节字节RAM,RAM,RAM,RAM,RAM,RAM,占地址占地址占地址占地址占地址占地址00-7FH,SFR00-7FH,SFR00-7FH,SFR00-7FH,SFR00-7FH,SFR00-7FH,SFR占地址占地址占地址占地址占地址占地址80H-FFH,80H-FFH,80H-FFH,80H-FFH,80H-FFH,80H-FFH,在增强型在增强型在增强型在增强型在增强型在增强型525252525252子系列中有子系列中有子系列中有子系列中有子系列中

30、有子系列中有256256256256256256字节字节字节字节字节字节RAM,RAM,RAM,RAM,RAM,RAM,占地址占地址占地址占地址占地址占地址00-FFH,00-FFH,00-FFH,00-FFH,00-FFH,00-FFH,其中其中其中其中其中其中80H-FFH80H-FFH80H-FFH80H-FFH80H-FFH80H-FFH地址的地址的地址的地址的地址的地址的RAM RAM RAM RAM RAM RAM 和和和和和和SFR SFR SFR SFR SFR SFR 80H-FFH80H-FFH80H-FFH80H-FFH80H-FFH80H-FFH占的地址是重合的占的地址

31、是重合的占的地址是重合的占的地址是重合的占的地址是重合的占的地址是重合的,CPU,CPU,CPU,CPU,CPU,CPU访问内部访问内部访问内部访问内部访问内部访问内部RAMRAMRAMRAMRAMRAM和访问和访问和访问和访问和访问和访问SFRSFRSFRSFRSFRSFR的指令是相同的，所访问的地址究竟是的指令是相同的，所访问的地址究竟是的指令是相同的，所访问的地址究竟是的指令是相同的，所访问的地址究竟是的指令是相同的，所访问的地址究竟是的指令是相同的，所访问的地址究竟是RAMRAMRAMRAMRAMRAM还是还是还是还是还是还是SFRSFRSFRSFRSFRSFR呢，呢，呢，呢，呢，呢，

32、靠寻址方式区别，访问靠寻址方式区别，访问靠寻址方式区别，访问靠寻址方式区别，访问靠寻址方式区别，访问靠寻址方式区别，访问SFRSFRSFRSFRSFRSFR用直接地址（称为直接寻址）用直接地址（称为直接寻址）用直接地址（称为直接寻址）用直接地址（称为直接寻址）用直接地址（称为直接寻址）用直接地址（称为直接寻址）访问访问访问访问访问访问RAMRAMRAMRAMRAMRAM采用寄存器间接寻址。采用寄存器间接寻址。采用寄存器间接寻址。采用寄存器间接寻址。采用寄存器间接寻址。采用寄存器间接寻址。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机

33、结构单片机结构单片机结构 第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 使用时应注意使用时应注意： 3232个单元的寄存器区分为四组，使用时只能选其中一组寄个单元的寄存器区分为四组，使用时只能选其中一组寄存器。存器。寄存器的选组由程序状态字寄存器的选组由程序状态字PSWPSW的的RS1RS1和和RS0RS0位定。位定。 RS1 RS0 RS1 RS0 选寄存器组选寄存器组 0 0 00 0 0组组 0 1 10 1 1组组 1 0 21 0 2组组 1 1 31 1 3组组 初始化时或复位时，自动选中初始化

34、时或复位时，自动选中0 0组。组。 一旦选中一组，其它三组只能作为数据存储器使用，而不一旦选中一组，其它三组只能作为数据存储器使用，而不能作为寄存器使用。能作为寄存器使用。 设置多组寄存器可以方便保护现场。设置多组寄存器可以方便保护现场。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 （2 2）20H20H2FH2FH为位地址区为位地址区 共共1616个单元，每单元有八个位，每位有一个位地址，共个单元，每单元有八个位，每位有一个位地址，共128128位，位地址范围为位，位地址范围为00H00H7FH7FH，该

35、区既可位寻址，又可字节，该区既可位寻址，又可字节寻址。寻址。 如如 MOV 20HMOV 20H，C C ( (这里这里C C是是CyCy进位标志位），该指令是将进位标志位），该指令是将CyCy内内容送容送20H20H位位, ,如果如果CyCy1 1，位，位20H20H值为值为“1”1”。 （3 3）除选中的寄存组以外的存储器均可以作为通用）除选中的寄存组以外的存储器均可以作为通用RAMRAM区区。 （4 4）堆栈区）堆栈区 8XX518XX51单片机的堆栈设在内部单片机的堆栈设在内部RAMRAM区，深度不大于区，深度不大于128128字字节，初始化时节，初始化时SPSP指向指向07H07H。

36、 注：注： 对对5151基本型单片机只有基本型单片机只有00H-7FH00H-7FH单元单元128128字节的字节的RAMRAM区。对区。对5252增强型的单片机还有增强型的单片机还有80H-FFH80H-FFH组成的高组成的高128128字节字节RAMRAM区（共区（共256256字节字节RAM RAM ）。）。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 1.3 特殊功能寄存器特殊功能寄存器 MCS-51MCS-51单片机共有单片机共有2121个字节的特殊功能寄存器用英文缩个字节的特殊功能寄存器用英文缩

37、写写SFR SFR （Special FuctionSpecial Fuction Register Register）表示。）表示。1.1.用途：用途：A A 累加器、状态标志寄存器累加器、状态标志寄存器单片机内部各部件专用的控制、状态寄存器单片机内部各部件专用的控制、状态寄存器并行口、串行口影射寄存器并行口、串行口影射寄存器2.2.地址空间：地址空间：2121个特殊功能器不连续的分布在个特殊功能器不连续的分布在80H80HFFH 128FFH 128个字节地个字节地址空间，见表址空间，见表1-21-2。地址为地址为X0HX0H和和X8HX8H是可位寻址的寄存器，表是可位寻址的寄存器，表1-

38、21-2中用中用“* *”表示。表示。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 表表1-21-2中还标注了各中还标注了各SFRSFR的名称、字节地址、可寻的名称、字节地址、可寻址位的位地址和位名称。址位的位地址和位名称。 2121个特殊功能寄存器的名称及主要功能介绍如下，个特殊功能寄存器的名称及主要功能介绍如下，详细的用法见后面各节的内容。详细的用法见后面各节的内容。 A

39、 A累加器，自带有全零标志累加器，自带有全零标志Z Z，A=0A=0则则Z=1Z=1；A0A0则则Z=0Z=0。该标志常用于程序分支转移的判断条件。该标志常用于程序分支转移的判断条件。 B B寄存器，常用于乘除法运算（见第寄存器，常用于乘除法运算（见第2 2章）。章）。 PSWPSW程序状态字。主要起着标志寄存器的作用，程序状态字。主要起着标志寄存器的作用，其其8 8位定义见表位定义见表1-31-3。 第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 其中其中 CYCY：进：进/ /借位标志借位标志 反映最高位

40、的进位借位情况，加法为进位、减反映最高位的进位借位情况，加法为进位、减 法法为借位。为借位。 CY=1CY=1，有进，有进/ /借位借位 ； CY=0CY=0，无进，无进/ /借位。借位。 ACAC：辅助进：辅助进/ /借位标志借位标志 反映高半字节与低半字节之间的进反映高半字节与低半字节之间的进/ /借位，借位， AC=1AC=1有进有进/ /借位；借位； AC=0AC=0无进无进/ /借位借位 。 FOFO：用户标志位。可由用户设定其含义。：用户标志位。可由用户设定其含义。 RS1RS1，RS0RS0：工作寄存器组选择位。：工作寄存器组选择位。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D

41、0 CY AC F0RS1RS0OV P位地址位地址位地址位名称位名称位名称第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 OVOV：溢出标志：溢出标志 反映补码运算的运算结果有无溢出反映补码运算的运算结果有无溢出 有溢出有溢出 OV=1OV=1，无溢出，无溢出OV=0OV=0。 - -：无效位。：无效位。 P P：奇偶标志：奇偶标志 运算结果有奇个运算结果有奇个“1”1”，P=1P=1；运算结果有偶个；运算结果有偶个“1”1”，P=0P=0。 影响标志位的指令及其影响方式见第影响标志位的指令及其影响方式见第

42、2 2章。章。SPSP堆栈指针。堆栈指针。8XX518XX51单片机的堆栈设在片内单片机的堆栈设在片内RAMRAM， 对堆栈的操作包括压入（对堆栈的操作包括压入（PUSHPUSH）和弹出（）和弹出（POPPOP）两种方式，）两种方式，并且遵循后进先出的原则，但在堆栈生成的方向上，与并且遵循后进先出的原则，但在堆栈生成的方向上，与80868086正好相反正好相反8XX518XX51单片机的堆栈操作遵循先加后压，先弹单片机的堆栈操作遵循先加后压，先弹后减的顺序，按字节进行操作。后减的顺序，按字节进行操作。 第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构

43、单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 DPTRDPTR数据指针寄存器数据指针寄存器 用来存放用来存放1616位地址值，以便用间接寻址或变址寻址片位地址值，以便用间接寻址或变址寻址片外存储器。外存储器。DPTRDPTR可分成可分成DPLDPL和和DPHDPH两个两个8 8位寄存器分别使用。位寄存器分别使用。P0 P1 P2 P3P0 P1 P2 P3I/OI/O端口寄存器端口寄存器 是四个并行是四个并行I/OI/O端口映射入端口映射入SFRSFR中的寄存器。通过对该中的寄存器。通过对该寄存器的读寄存器的读/ /写，可实现从相应写，可实现从相应I/OI/O端口的输入端口的输入/ /输出。输出。

44、 例如：指令例如：指令 MOV P1MOV P1，A A实现了把实现了把A A累加器中的内容从累加器中的内容从P1P1端口端口输出的操作。指令输出的操作。指令MOV AMOV A，P3P3实现了把实现了把P3P3端口线上的信息输端口线上的信息输入到入到A A中的操作。中的操作。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 此外还有如下寄存器，它们将在后面章节介绍：此外还有如下寄存器，它们将在后面章节介绍：IPIP中断优先级控制寄存器。中断优先级控制寄存器。IEIE中断允许控制寄存器。中断允许控制寄存器。 T

45、MODTMOD定时器定时器/ /计数器方式控制寄存器。计数器方式控制寄存器。TCONTCON定时器定时器/ /计数器控制寄存器。计数器控制寄存器。TH0TH0，TL0TL0定时器定时器/ /计数器计数器0 0。TH1TH1，TH1TH1定时器定时器/ /计数器计数器1 1。SCONSCON串行端口控制寄存器。串行端口控制寄存器。SBUFSBUF串行数据缓冲器。串行数据缓冲器。PCONPCON电源控制寄存器。电源控制寄存器。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 注：注： 在在5252子系列中，高子系列

46、中，高128128字节字节RAMRAM和和SFRSFR的地的地址是重叠的，究竟访问哪一块可通过不同的寻址是重叠的，究竟访问哪一块可通过不同的寻址方式加以区分，访问高址方式加以区分，访问高128128字节字节RAMRAM采用寄存采用寄存器间址，访问器间址，访问SFRSFR则只能采用直接寻址，访问低则只能采用直接寻址，访问低128128字节字节RAMRAM时，两种寻址均可采用。时，两种寻址均可采用。 第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 1.4 时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路内部振荡方式：内部振荡

47、方式： 在引脚在引脚 XTAL1 1和和 XTAL2XTAL2外接晶体振外接晶体振荡器（简称晶振）如图荡器（简称晶振）如图1-31-3所示。所示。XTAL1XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2XTAL2GNDGNDGND8XX518XX518XX51C01C01C01C02C02C02图图图图图图1-3 1-3 1-3 1-3 1-3 1-3 内部振荡方式内部振荡方式内部振荡方式内部振荡方式内部振荡方式内部振荡方式 单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基单片机的时钟信号用来提供单片机内

48、各种微操作时间基单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基准，准，准，准，准，准，8XX518XX518XX51单片机的时钟信号通常有两种电路形式：单片机的时钟信号通常有两种电路形式：单片机的时钟信号通常有两种电路形式：单片机的时钟信号通常有两种电路形式：单片机的时钟信号通常有两种电路形式：单片机的时钟信号通常有两种电路形式：内部振荡方式内部振荡方式内部振荡方式内部振荡方式内部振荡方式内部振荡方式和和和和和和外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式。电容器电容器电容器电容器电容器电容器C01C01C01C01

49、C01C01、C02C02C02C02C02C02起稳定起稳定起稳定起稳定起稳定起稳定振荡频率、快速起振的作用。振荡频率、快速起振的作用。振荡频率、快速起振的作用。振荡频率、快速起振的作用。振荡频率、快速起振的作用。振荡频率、快速起振的作用。电容值一般为电容值一般为电容值一般为电容值一般为电容值一般为电容值一般为 5 5 5 5 5 530PF30PF30PF30PF30PF30PF。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 由于单片机内部有一个高增益运算放大器，当外接晶振后，就构成了由于单片机内部有一

50、个高增益运算放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。8XX518XX518XX51 外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式是是是是是是把已有的时钟信号引入把已有的时钟信号引入把已有的时钟信号引入把已有的时钟信号引入把已有的时钟信号引入把已有的时钟信号引入单片机。这种方式适宜单片机。这种方式适宜单片机。这种方式适宜单片机。这种方式适宜单片机。这种方式适宜单片机。这种方式适宜用于使单片机的时钟与用于使单片机的时钟与用于使单片机的时钟与用于使单片机的时钟与用于使单片机的时钟与用于使单片机的时钟与外部信号保持一致。外外

51、部信号保持一致。外外部信号保持一致。外外部信号保持一致。外外部信号保持一致。外外部信号保持一致。外部振荡方式如图部振荡方式如图部振荡方式如图部振荡方式如图部振荡方式如图部振荡方式如图1-41-41-41-41-41-4所所所所所所示。示。示。示。示。示。 对对对对对对HMOSHMOSHMOS的单片机（的单片机（的单片机（的单片机（的单片机（的单片机（803180318031、8031AH8031AH8031AH等）外部时钟信号由等）外部时钟信号由等）外部时钟信号由等）外部时钟信号由等）外部时钟信号由等）外部时钟信号由XTAL2XTAL2XTAL2引入，对于引入，对于引入，对于引入，对于引入，对

52、于引入，对于CHMOSCHMOSCHMOS的单的单的单的单的单的单片机（片机（片机（片机（片机（片机（8XCXX8XCXX8XCXX），外部时钟由），外部时钟由），外部时钟由），外部时钟由），外部时钟由），外部时钟由XTAL1XTAL1XTAL1引入。引入。引入。引入。引入。引入。外部外部外部时钟时钟时钟XTAL1XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2XTAL2GNDGNDGND8XX518XX518XX51悬空悬空悬空外部外部外部时钟时钟时钟XTAL1XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2XTAL2GNDGNDGND悬空悬空悬空CHMOSCHMOSCHMOSHMOSHMOSHMOS图图图

53、图图图1 1 1 1 1 14 4 4 4 4 4外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式8XX518XX518XX518XX518XX518XX51第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 1.4.2 基本时序单位基本时序单位单片机的时序单位有：单片机的时序单位有：振荡周期振荡周期：晶振的振荡周期，又称时钟周期，为最小的晶振的振荡周期，又称时钟周期，为最小的时序单位。时序单位。状态周期状态周期：振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供：振荡频率经单片机内的二分频器分频后提

54、供给片内给片内CPUCPU的时钟周期。因此，一个状态周期包含的时钟周期。因此，一个状态周期包含2 2个个振荡周期。振荡周期。机器周期（机器周期（MCMC）：1 1个机器周期由个机器周期由6 6个状态周期及个状态周期及1212个振个振荡周期组成。是计算机执行一种基本操作的时间单位。荡周期组成。是计算机执行一种基本操作的时间单位。第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 指令周期指令周期：执行一条指令所需的时间。一个指令周期由：执行一条指令所需的时间。一个指令周期由1 14 4个机器周期组成，依据指令不同而

55、不同个机器周期组成，依据指令不同而不同。 4 4种时序单位中，振荡周期和机器周期是单片机内计算种时序单位中，振荡周期和机器周期是单片机内计算其他时间值（例如，波特率、定时器的定时时间等）的基其他时间值（例如，波特率、定时器的定时时间等）的基本时序单位。本时序单位。 例例：单片机外接晶振频率：单片机外接晶振频率12MHZ12MHZ时的各种时序单位：时的各种时序单位： 振荡周期振荡周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us 状态周期状态周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us=2/fosc=2/12MHZ=0.167us 机器周期

56、机器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us=12/fosc=12/12MHZ=1us 指令周期指令周期=(1=(14)4)机器周期机器周期=1=14us4us 第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 1.4.3 1.4.3 复位电路复位电路 复位操作则使单片机的片内电路初始化，使复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的状态开始运行。单片机从一种确定的状态开始运行。 当当MCS-51MCS-51系列单片机的复位引脚系列单片机的复位引脚 RSTRST出现出现 5ms5ms以上的高电

57、平时，单片机就完成了复位操作。以上的高电平时，单片机就完成了复位操作。如果如果RSTRST持续为高电平，单片机就处于循环复位持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。状态。 复位操作通常有复位操作通常有2 2种基本形式：种基本形式： 上电复位上电复位 和和 开关复位开关复位 第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 上电后，由于电容充电，使上电后，由于电容充电，使 RSTRST持续一段高电平时间。当单片持续一段高电平时间。当单片 机已在运行过程中时，按下复位键机已在运行过程中时，按下复位键 也能使也能使

58、RSTRST持续一段时间的高电平，持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。从而实现上电且开关复位的操作。通常选择通常选择 C=10 f ,R=10K 。RSTRSTRST8XX518XX518XX51R R RC C CVCCVCCVCC 上电复位上电复位上电复位上电复位上电复位上电复位要求接通电源后，自动实现复位。要求接通电源后，自动实现复位。要求接通电源后，自动实现复位。要求接通电源后，自动实现复位。要求接通电源后，自动实现复位。要求接通电源后，自动实现复位。 开关复位开关复位开关复位开关复位开关复位开关复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期要求在电源接通的条件下，在单片机

59、运行期要求在电源接通的条件下，在单片机运行期要求在电源接通的条件下，在单片机运行期要求在电源接通的条件下，在单片机运行期要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用接钮开关操作使单片机复位。间，用接钮开关操作使单片机复位。间，用接钮开关操作使单片机复位。间，用接钮开关操作使单片机复位。间，用接钮开关操作使单片机复位。间，用接钮开关操作使单片机复位。 常用的上电且开关复位电路如常用的上电且开关复位电路如常用的上电且开关复位电路如常用的上电且开关复位电路如常用的上电且开关复位电路如常用的上电且开关复位电路如 图图图图图图1-51-51-51-51-51-5所示。所示。所示。所示。所示。所示。图图图

60、图图图1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 复位电路复位电路复位电路复位电路复位电路复位电路第第第第第第1 1 1章章章章章章 MCS-51MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构单片机结构 单片机的复位操作是使单片机的复位操作是使SFRSFR寄存器进入初始化，不改变片寄存器进入初始化，不改变片内内RAMRAM区中的内容。区中的内容。 几个主要特殊功能寄存器复位状态几个主要特殊功能寄存器复位状态归纳如下：归纳如下： PC=0000H 程序计数器为零表明单片机复位后程序从程序计数器为零表明单片机复位后程序从0000H0000H地址单元开始执行。地址单元