第一章MCS-51单片机的基本结构及工作原理

1、理论课上课时间表星期周次 一二三四五六日3878综41334综309注： 微型计算机的组成框图（由多个IC芯片组装在一个主电路板上）MCS-51单片机单片机所有单元都组装在一个IC芯片上数据数据RAMCPU并行并行I/O程序程序ROM定时定时/计数器计数器串行端口串行端口中断控制器中断控制器扩展扩展I/O端口端口系统总线（系统总线（DB、AB、CB）大而全大而全小而精小而精时钟电路时钟电路4KROM程序存储器程序存储器256BRAM数据存储器数据存储器2X16位位定时定时/计数器计数器CPU处理器处理器64KB总线总线扩展控制器扩展控制器可编程可编程I/O端口端口P0-3可编程可编程串行口串行

2、口中断控制中断控制返回返回VCCRSTXTAL1 P0口口XTAL2/EA/PSENALE P1口口P3口口RXDTXD/INT0/INT1 P2口口T0T1/WR/RDGND87C51EPROM型型AT89C51ATMELFLASH型型返回上一次电源及电源及控制控制P3口口P1口口P0口口P2口口引脚图P3P3口第二功能表口第二功能表引脚图返回引脚图自动上电复位电路自动上电复位电路具有手动复位功能具有手动复位功能 的复位电路的复位电路MCS-51RSTVccRCMCS-51RSTVcc51K1K1F为什么需为什么需要复位？要复位？时序图引脚图MCS-51单片机单片机片内片内RAM256B片外

3、片外RAM64K片外片外ROM64KEA=0或片内或片内溢出溢出000HFFFH0000HFFFFH0FFFH1000H片内片内ROM4K(EA=1)片外片外ROM64KEA=0或片内或片内溢出溢出片外片外ROM64KEA=0或片内或片内溢出溢出片内片内ROM4K(EA=1)返回第1章主菜单MCS-51单片机单片机片内片内ROM4K(EA=1)片内片内RAM256B片外片外RAM64K片外片外ROM64K(EA=0或片内或片内溢出）溢出）返回返回返回上一次000HFFFH0000HFFFFH0FFFH1000H0FFFH0000H0FFFH0000HFFFFH1000HEA=1时，时，ROM的

4、使用的使用片外程序存储器片外程序存储器（最大（最大64K）单片机内部单片机内部程序存储器程序存储器（4K）0FFFH0000H0FFFH0000HFFFFH1000HEA=1时，时，ROM的使用的使用片外程序存储器片外程序存储器（最大（最大64K）单片机内部单片机内部ROM（4K）返回可以加密可以加密无法加密无法加密返回ROM图存储结构图特殊功能特殊功能寄存器寄存器SFR通用数据通用数据存储器存储器80H7FH00HFFH片内片内RAM 片外片外RAM256B个字节个字节 64KB个字节个字节片外数据片外数据存储器存储器64KB0000HFFFFH注意：注意：1、访问片内、访问片内RAM20H

5、单元单元MOV A,20H2、访问片外、访问片外RAM20H单元单元 MOV R0, #20hMOVX A,R0back位寻址区位寻址区3区区2区区1区区0区区便笺区便笺区08H07H00H7FH30H2FH20H1FH18H17H10H0FH四个工作寄存器区四个工作寄存器区每个区中有每个区中有R0-R7八个工作寄存器八个工作寄存器位寻址区位寻址区16个单元个单元20H-2FH，共有共有128 可寻址位个位。可寻址位个位。位地址：位地址：00H-7FH注意：位地址与字节地址的区别注意：位地址与字节地址的区别通用的通用的RAM区区地址：地址：30H-7FH继续返回上一次2FH20H字节地址返回上

6、一次返回RAM地址07H06H05H04H03H02H01H00H返回上一次SFR高高128B低低128B0FFH80H7FH00H特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR在片内在片内RAM中的位置中的位置注注:表中表中黄色的单元黄色的单元为可按位寻址的字节为可按位寻址的字节RAM分配图07HSP07HRAMx累加器累加器A堆栈操作示意图08H08H07HRAM改变堆栈位置示意图61H60H7FH60HSP返回发送发送SBUF接收接收SBUF内内部部数数据据总总线线TXDRXD累加器累加器ATH0TL0返回P2.5 P2.4: : P2.0P0.7: : : P0.0ALE/RD/WRCEA12 :

7、 :A8A7 O7 : : : : : : A0 O0/OE /WED7 Q7 74LS373D0 Q0CPCP 6264 8K RAMMCS-51/CE = P2.5(A12)三态输出三态输出的数据口的数据口由由/OE控制控制A15A14 : :A8A7 O7 : : : : : : A0 O0OE64K ROM64K ROMMCS-51MCS-51完整的地址完整的地址信号信号三态输出三态输出的数据口的数据口由由/OE控制控制D7D7 Q7Q7 74LS37374LS373D0D0 Q0Q0 G /L G /L P2.7: : : P2.0P0.7: : : P0.0ALE/EA PSEN返

8、回第1章主菜单继续XTAL230pF805130pFXTAL21XTAL1至内部至内部时钟电路时钟电路XTAL2XTAL1NC外时钟外时钟使用外时钟时的电路连接使用外时钟时的电路连接1返回TTS1S6S5S4S3机器周期机器周期P1S1P2返回ROMROMROM单字节指令单字节指令双字节指令双字节指令三字节指令三字节指令机器周期机器周期读操作码一读操作码一读读操作无效操作无效ALE返回S1S2S6S5S4S3OP2-2OP2-1n+1n程序ROMPC返回S1S2S6S5S4S3机器周期机器周期读操作码读操作码1读读操作码操作码2ALE返回S1S2S6S5S4S3机器周期机器周期1读操作码读操作

9、码读无效读无效S1S2S6S5S4S3读无效读无效读无效读无效机器周期机器周期2ALE A15-A8(PC)A7-A0OPA7-A0常数常数/PsenP2口口P0 口口S1S2S6S5S4S3ALE A15-A8 (DPTR+A)返回前一次 /PSEN P2口口MCS- 51 P0口口 ALED7D0G/CSA15A8 64K ROMA7A0 D0D774LS373P0口输出口输出低低8位地址位地址P2口输出口输出高高8位地址位地址为什么为什么P2口不用锁存器而口不用锁存器而P0口必须用？口必须用？返回上一页返回 A15-A8(PC)A7-A0OPA7-A0常数常数/PsenP2口口P0 口口

10、S1S2S6S5S4S3ALE A15-A8 (DPTR+A)取外部取外部ROM中的指令中的指令执行指令执行指令（取常数）（取常数） /WR /RD P2口口MCS-51 P0口口 ALED7D0G/WR/RDA15A8 A7A064KRAMD0D7返回前一次S1S2S6S5S4S3S1S2S6S5S4S3ALEPsenA15-A8(PC)A15-A8(DPH)A7-A0指令指令A7-A0数据数据RDP2口P0口选中外部RAM上一页返回CPU输入输出输入输出端口端口外部设备外部设备内总线内总线输入输入/输出端口成为输出端口成为CPU与外部设备进行数据交换的桥梁与外部设备进行数据交换的桥梁MCS

11、-51继续MCS-51逻辑图D Q 锁存器CL /QP0.x引脚引脚Vcc地址/数据1/01/0控制(=0(=0时)读锁存器读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (控制=0时)Vcc返回前一次硬件组成：1，一个输出锁存器（，一个输出锁存器（D型触发器）型触发器）1，P0口的I/O操作（通用I/O端口）返回结构图返回结构图（2）输入操作返回结构图返回结构图返回返回结构图D Q 锁存器CL /QP1.x引脚引脚Vcc读锁存器读引脚内部总线写锁存器内部上拉电阻内部上拉电阻返回返回前一次P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7D Q 锁存器CL /QP2.x引脚Vcc地址/数据1/0控制读锁存器读引脚内部总线写锁存器MUX (地址