工学第2章MCS51系列单片机的结构和工作原理课件

第2章MCS51系列单片机

结构及原理2.1

微型计算机的组成2.2

MCS-51系列单片机组成原理2.3

MCS-51单片机引脚2.4

MCS－51单片机I/O接口2.5

MCS-51寄存器和存储器2.6单片机工作的基本时序第2章MCS51系列单片机

结构及原理2.1

2.1微型计算机的组成一、硬件结构

2.1微型计算机的组成一、硬件结构2[工学]第2章MCS51系列单片机的结构和工作原理课件31.中央处理器CPUCPU（CentralProcessingUnit）是计算机的核心部件,它由运算器、控制器和寄存器组成,完成计算机的运算和控制功能。运算器，又称算术逻辑部件（ALU,ArithmeticalLogicUnit）,主要完成对数据的算术运算和逻辑运算。控制器（Controller），RD,WR信号。寄存器（Register）,它们的作用是存放运算过程中的各种数据、地址或其它信息。寄存器种类很多,主要有:通用寄存器、累加器A、程序计数器PC等1.中央处理器CPU42.存储器M

存储器分为程序存储器和数据存储器，有8位和16位两种，以8位为主。

程序存储器：用来存放程序和常数的，在单片机执行期间其属于只读，不可写。地址总线的位数决定了可寻址的程序存储器的空间的大小。数据存储器

：用来存放程序在运行期间的变量的数据，空间位置由地址总线决定。其可读可写，有的在掉电后数据丢失，有的采用后备电源和FLASH技术可以实现数据的长期保存。2.存储器M53.输入/输出接口（I/O接口）输入/输出（I/O）接口由大规模集成电路组成的I/O器件构成,用来连接主机和相应的I/O设备（如:键盘、鼠标、显示器、打印机等）,使得这些设备和主机之间传送的数据、信息在形式上和速度上都能匹配。不同的I/O设备必须配置与其相适应的I/O接口。3.输入/输出接口（I/O接口）64.三总线地址总线数据总线控制总线地址总线（AddressBusAB）传输地址信号，用来选择存储器的地址和I/O口的地址，具有单向性，决定空间的寻址大小。2nn为地址总线宽度。数据总线（DataBusDB），用来传输数据信号，实现存储器或I/O口与CPU间数据的传递，具有双向性，其决定了CPU的位。控制总线（ControlBusCB），用来传输控制信号或状态信号，实现外围器件与CPU间数据的传递，具有双向性。控制总线的位数与CPU的位数无关，与外围的特性有关。4.三总线7系统总线的特点：a)在某一时刻只能有一个总线主控设备，否则出现竞争。b)在总线上的多个设备，可以同时从总线上下载数据，这叫广播功能。系统总线的特点：8二、存储器的分类

1、RAM

随机存储器，通常是指任何快速可写的易失存储器,常用来代表数据存储器。2、DRAM动态RAM，其需要周期性的动态数据刷新，负责存储数据。单元数据将因放电而丢失数据，特点是读写速度快。3、SRAM静态RAM，一旦数据被写入，只要保持供电，数据就可一直保存而不丢失，数据不需要刷新。二、存储器的分类1、RAM94、SDRAM

同步动态RAM，数据需要同步时钟信号来控制存取。5、NVRAM非易失性静态RAM，即使调电数据也不会丢失，一般是内置了电池的SRAM。6、FRAM铁电存储器，不用后备电池，在调电后数据永久保存，数据可擦写1亿次，速度快，功耗低（静态电流1μA，写操作150μA）.可代替SRAM、NVRAM、EEPROM、FLASH7、ROM

只读存储器，一旦写入，存储内容便不能再更改，且可掉电保持，常用来代表程序存储器。4、SDRAM108、EPROM电可编程ROM，可以采用特定的设备（烧录器）写入数据，并可用紫外线擦除，可重复使用。9、EEPROM电可擦除、可编程ROM，可以用电写入也可用电擦除，与EPROM的存储方式不同。10、FLASH闪速存储器，一种可用电写入和存储的存储器，但速度较慢。不用后备电池可实现数据保持。11、PROM可编程ROM，只可使用一次的ROM8、EPROM112.2

MCS-51系列单片机组成原理

目前51单片机的生产厂家有：Intel、Atmel、华邦、菲利普等；型号有：AT89C51,AT89C2051,AT89C52,AT89C55等，它们都有一个相同的C51内核，指令系统完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。2.2MCS-51系列单片机组成原理目前51单片机12[工学]第2章MCS51系列单片机的结构和工作原理课件13

AT89C51单片机的组成：8位CPU片内4KbytesFLASH128bytesRAM片内并行I/O接口P0、P1、P2、P3片内2个16位定时器/计数器片内5个中断处理系统片内全双工串行接口 AT89C51单片机的组成：14MCS-51单片机结构CPUMCS-51单片机结构CPU151、CPU（1）运算器电路运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。

（2）控制器电路控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。

1、CPU162、定时器/计数器

MCS－51单片机片内有两个16位的定时/计数器，即定时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。3、存储器

MCS－51系列单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器，程序存储器4KbytesFlash，数据存储器128bytes

RAM。4、并行I/O口

MCS－51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态准双向口，能带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双向口，负载能力为4个TTL门电路。

2、定时器/计数器175、串行I/O口

MCS－51单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。6、中断控制系统8051共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。7、时钟电路

MCS－51芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的频率范围为1.2MHz～24MHz，典型取值为12MHz。8、总线系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。

5、串行I/O口182.3MCS-51单片机引脚1、I/O口线功能4个8位并行I/O接口引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7为多功能引脚，可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线和或I/O接口外部引脚2、控制线ALE：地址锁存允许信号端PSEN：外部程序存储器读选通信号端EA/VPP：程序存储器选择信号端和编程电源输入端2.3MCS-51单片机引脚1、I/O口线功能193、复位

RST：复位信号端和后备电源输入端。输入10ms以上高电平脉冲，单片机复位。VPD使用后备电源，可实现掉电保护。4、电源工作电源：VCC=5V、VSS单片机RSTK+5V200Ω1K30μF复位后各个寄存器和I/O的状态：PC=0000H，PSW=00H,SP=07TH0=TL0=TH1=TL1=00H，P0=P1=P2=P3=0XFFH，IE=00H，A=B=00H3、复位 RST：复位信号端和后备电源输入端。输入10m205、时钟时钟频率:范围要求在1.2MHz～24MHz之间。一般从外部振荡器输入时钟信号。机器周期:完成一个基本操作所需要的时间。一个机器周期由12个振荡周期组成。指令周期:一条指令的执行时间。以机器周期为单位：单周期、双周期和四周期指令。思考题：设应用单片机晶振频率为12MHz，问机器周期为多少？单指令周期为多少？XTAL1

单片机

XTAL25、时钟时钟频率:范围要求在1.2MHz～24MHz之间。21[工学]第2章MCS51系列单片机的结构和工作原理课件222.4MCS－51单片机输入/输出（I/O）口2.4.1P0口下图给出了P0口的逻辑结构，它由一个锁存器、两个三态输入缓冲器、一个多路复用开关以及控制电路和驱动电路等组成。

图

P0口的逻辑结构012.4MCS－51单片机输入/输出（I/O）口图23

P0口可以作为输入输出口，在实际应用中它通常作为地址/数据复用总线。（1）I/O口使用：外部要加上拉电阻。输出 输入

准双向I/O口：先置1，再读。（2）地址/数据总线复用P0口可以作为输入输出口，在实际应用中它通常作为地24

P0口可以作为输入输出口，在实际应用中它通常作为地址/数据复用总线。作为通用I/O口使用时，P0口为准双向口。

2.4.2P1口

P1口是一个准双向口，通常作为I/O口使用，其位结构如图。由于在其输出端接有上拉电阻，故可以直接输出而无需外接上拉电阻。图P1口位结构图P0口可以作为输入输出口，在实际应用中它通常作为地252.4.3P2口

P2口位结构图如图。P2通用为一个准双向口，其位结构与P0口相似。对于8031单片机来说，P2口通常用作高8位地址信号输出。

图

P2口位结构图2.4.3P2口图P2口位结构图262.4.4P3口

P3口的位结构图如图。P3口为双功能口，当P3口作为通用I/O口使用时，它为准双向口，且每位都可定义为输入或输出口，其工作原理同P1口类似。

图

P3口的位结构图2.4.4P3口图P3口的位结构图27

P3口还具有第二功能，其引脚描述如表。表P3口特殊功能口线特殊功能信号名称P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2外部中断0输入口P3.3外部中断1输入口P3.4T0定时器0外部输入口P3.5T1定时器1外部输入口P3.6WR写选通输出口P3.7RD读选通输出口P3口还具有第二功能，其引脚描述如表。口线特殊功能信号名282.5

MCS-51寄存器和存储器MCS－51的存储器结构如图所示。存储器分为：程序存储器，数据存储器。另外它们分别又分为内部和外部。可寻址能力都为64Kbytes。内部2.5MCS-51寄存器和存储器MCS－29[工学]第2章MCS51系列单片机的结构和工作原理课件30一、内部数据存储器

2.5.1数据存储器

MCS－51数据存储器的寻址空间能够达到64K，它们内部数据存储器（RAM）空间一般为128，外部可扩展为64K。一、内部数据存储器2.5.1数据存储器311.内部数据存储器低128单元（00H~7FH） 工作寄存器区： 00H～1FH 位寻址区：

20H～2FH 用户RAM区： 30H～7FH2.

内部数据存储器高128单元（80H~FFH）专用寄存器区,也称作特殊功能寄存器区（SFR）,其它预留区。

1.内部数据存储器低128单元（00H~7FH）2.

32表专用寄存器区表专用寄存器区33累加器ACC

累加器为8位寄存器，助记符为A。加、减乘和除等算术运算指令的运算结果都存放在累加器A或AB寄存器中，在变址寻址方式中累加器被作为变址寄存器使用。

B寄存器

B寄存器为8位寄存器，主要用于乘除指令中。乘法指令的两个操作数分别取自累加器A和寄存器B，其中B为乘数，乘法结果的高8位存放于寄存器B中。除法指令中，被除数取自A，除数取自B，除法的结果商数存放于A，余数存放于B中。在其它指令中，B寄存器也可作为一般的数据单元来使用。程序状态字PSW

程序状态字是一个8位寄存器，它包含程序的状态信息。PSW的各位定义如表。

累加器ACC34表PSW的各状态位定义

(1)CY：进位标志位在执行某些算术和逻辑指令时，可以被硬件或软件置位或清零。在算术运算中它可作为进位标志，在位运算中，它作累加器使用，在位传送、位与和位或等位操作中，都要使用进位标志位。(2)

AC：辅助进位标志进行加法或减法操作时，当发生低四位向高四位进位或借位时，AC由硬件置位，否则AC位被置“0”。在进行十进制调整指令时，将借助AC状态进行判断。

位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0

RS1RS0

OV/ P表PSW的各状态位定义 (1)CY：进位标志35(3)用户标志位F0该位为用户定义的状态标记，用户根据需要用软件对其置位或清零，也可以用软件测试F0来控制程序的跳转。(4)RS1和RS0：寄存器区选择控制位该两位通过软件置“0”或“1”来选择R0~R7所在的当前工作寄存器区。

RS1RS0寄存器区地址00000～07H01108～0FH

10210～17H

11318～1FH(5)OV：溢出标志位OV＝1表示运算结果超出了累加器A所能表示的符号数有效范围（0～255），即运算结果是错误的，反之，OV＝0表示运算正确，即无溢出产生。OV=CY7CY6(3)用户标志位F036(6)P：奇偶标志位每个指令周期由硬件来置位或清零用以表示累加器A中1的个数的奇偶性，若累加器中1的个数为奇数则P＝1，否则P＝0。数据指针DPTR

数据指针DPTR为一个16位的专用寄存器，其高位用DPH表示，其低位用DPL表示，它即既可以作为一个16位的寄存器来使用，也可作为两个8位的的寄存器DPH和DPL使用。DPTR在访问外部数据存储器时既可用来存放16位地址，也可作地址指针使用。如MOVX@DPTR，A。I/O端口P0～P3

P0～P3为四个8位的特殊功能寄存器，分别是四个并行I/O端口的锁存器，当I/O端口的某一位用作输入时，对应的锁存器必须先置“1”。(6)P：奇偶标志位37

定时器/计数器在MCS－51中，除8032/8052外都只有两个16位定时器/计数器T0和T1，它们由两个相互独立的8位寄存器组成TH和TL，共有四个独立的寄存器TH0、TL0、TH1和TL1，只可对这四个寄存器独立寻址，而不能作为一个16位寄存器来寻址。

串行数据缓冲寄存器串行数据缓冲器SBUF用于存放将要发送或已接收的数据，它由发送缓冲器和接收缓冲器组成，将要发送的数据被送入SBUF时进入发送缓冲器，反之进入接收缓冲器。二、外部数据存储器在MCS－51中，其片外数据存储器和I/O口与片内数据存储器空间0000FH～FFFFH是重叠的。在8051单片机中采用MOV和MOVX两种指令来区分片内外RAM空间，其中片内RAM使用MOV指令，片外RAM和I/O口使用MOVX指令。定时器/计数器38在MCS－51系列中，程序存储器被用来存放程序、常数或表格等。在8051中，其片内有4K字节的ROM存储单元，地址为0000H～0FFFH。8751有4K字节的EPROM，而8052和8752则有8K字节的片内存储器。8031和8032无片内程序存储器，所以片内程序存储器的有无是区分芯片的主要标志。在程序存储器中，以下6个中断向量：0000H：单片机复位后，PC＝0000H，程序从0000H开始执行指令。0003H：外部中断0入口地址。000BH：定时器0中断入口地址。

0013H：外部中断1入口地址。

001BH：定时器1中断入口地址。

0023H：串行口中断入口地址。

2.5.2程序存储器

在系统中断相应之后，将自动跳转各中断入口地址处执行程序，而中断服务程序一般无法存放于几个单元之内，因此在中断入口地址处往往存放一条无条件转移指令进行跳转，以便执行中断服务程序。

在MCS－51系列中，程序存储器被用来存放程序、常数39一、程序存储器空间的分配EA（ExternalAccess）是用来选择片内还是片外程序存储器中执行程序。

1）EA＝1，

单片机复位后首先从片内执行，当PC执行到0XFFFH(4K)时，开始选择从外部执行程序。即从1000H开始都是从外部程序存储器中执行。如图EA＝1程序执行一、程序存储器空间的分配EA＝1程序执行40

2）EA=0,此时将不访问片内程序存储器，而只访问片外程序存储器。即0000～FFFFH都在片外。如图EA＝0程序执行2）EA=0,此时将不访问片内程序存储器，而只访问片412.6

单片机工作的基本时序

所谓时序就是CPU总线信号在时间上的顺序关系。

CPU控制器实际上是复杂的同步时序电路，所有的工作都是在时钟信号的控制下进行的。每执行一条指令，CPU控制器都要发出一系列特定的控制信号，这些控制信号在时间上的相互关系就是CPU的时序。一个单片机系统要想正常工作，除了要做到电平匹配、功率匹配外，还必须做到时序匹配。电路在硬件调试过程中大部分时间都是用在了时序调试上。2.6单片机工作的基本时序所谓时序就是CPU总线421、振荡周期振荡周期指为单片机提供定时信号的振荡源的周期或外部输入时钟的周期。2、时钟周期时钟周期又称作状态周期或状态时间S，它是振荡周期的两倍，它分为P1节拍和P2节拍，通常在P1节拍完成算术逻辑操作，在P2节拍完成内部寄存器之间的传送操作。3、机器周期一个机器周期由6个状态组成，如果把一条指令的执行过程分作几个基本操作，则将完成一个基本操作所需的时间称作机器周期。一个机器周期等于12个振荡周期，单片机的单周期指令执行时间就为一个机器周期。4、指令周期指令周期即执行一条指令所占用的全部时间，通常为1～4个机器周期1、振荡周期435、读写时序（1）访问外部ROM的时序图2.8读外部程序ROM时序5、读写时序图2.8读外部程序ROM时序44（2）读外部数据存储器RAM时序图读外部数据RAM时序（2）读外部数据存储器RAM时序图读外部数据RAM时序45（3）写外部数据存储器RAM时序图写外部数据RAM时序（3）写外部数据存储器RAM时序图写外部数据RAM时序46第2章MCS51系列单片机

结构及原理2.1

微型计算机的组成2.2

MCS-51系列单片机组成原理2.3

MCS-51单片机引脚2.4

MCS－51单片机I/O接口2.5

MCS-51寄存器和存储器2.6单片机工作的基本时序第2章MCS51系列单片机

结构及原理2.47

2.1微型计算机的组成一、硬件结构

2.1微型计算机的组成一、硬件结构48[工学]第2章MCS51系列单片机的结构和工作原理课件491.中央处理器CPUCPU（CentralProcessingUnit）是计算机的核心部件,它由运算器、控制器和寄存器组成,完成计算机的运算和控制功能。运算器，又称算术逻辑部件（ALU,ArithmeticalLogicUnit）,主要完成对数据的算术运算和逻辑运算。控制器（Controller），RD,WR信号。寄存器（Register）,它们的作用是存放运算过程中的各种数据、地址或其它信息。寄存器种类很多,主要有:通用寄存器、累加器A、程序计数器PC等1.中央处理器CPU502.存储器M

存储器分为程序存储器和数据存储器，有8位和16位两种，以8位为主。

程序存储器：用来存放程序和常数的，在单片机执行期间其属于只读，不可写。地址总线的位数决定了可寻址的程序存储器的空间的大小。数据存储器

：用来存放程序在运行期间的变量的数据，空间位置由地址总线决定。其可读可写，有的在掉电后数据丢失，有的采用后备电源和FLASH技术可以实现数据的长期保存。2.存储器M513.输入/输出接口（I/O接口）输入/输出（I/O）接口由大规模集成电路组成的I/O器件构成,用来连接主机和相应的I/O设备（如:键盘、鼠标、显示器、打印机等）,使得这些设备和主机之间传送的数据、信息在形式上和速度上都能匹配。不同的I/O设备必须配置与其相适应的I/O接口。3.输入/输出接口（I/O接口）524.三总线地址总线数据总线控制总线地址总线（AddressBusAB）传输地址信号，用来选择存储器的地址和I/O口的地址，具有单向性，决定空间的寻址大小。2nn为地址总线宽度。数据总线（DataBusDB），用来传输数据信号，实现存储器或I/O口与CPU间数据的传递，具有双向性，其决定了CPU的位。控制总线（ControlBusCB），用来传输控制信号或状态信号，实现外围器件与CPU间数据的传递，具有双向性。控制总线的位数与CPU的位数无关，与外围的特性有关。4.三总线53系统总线的特点：a)在某一时刻只能有一个总线主控设备，否则出现竞争。b)在总线上的多个设备，可以同时从总线上下载数据，这叫广播功能。系统总线的特点：54二、存储器的分类

1、RAM

随机存储器，通常是指任何快速可写的易失存储器,常用来代表数据存储器。2、DRAM动态RAM，其需要周期性的动态数据刷新，负责存储数据。单元数据将因放电而丢失数据，特点是读写速度快。3、SRAM静态RAM，一旦数据被写入，只要保持供电，数据就可一直保存而不丢失，数据不需要刷新。二、存储器的分类1、RAM554、SDRAM

同步动态RAM，数据需要同步时钟信号来控制存取。5、NVRAM非易失性静态RAM，即使调电数据也不会丢失，一般是内置了电池的SRAM。6、FRAM铁电存储器，不用后备电池，在调电后数据永久保存，数据可擦写1亿次，速度快，功耗低（静态电流1μA，写操作150μA）.可代替SRAM、NVRAM、EEPROM、FLASH7、ROM

只读存储器，一旦写入，存储内容便不能再更改，且可掉电保持，常用来代表程序存储器。4、SDRAM568、EPROM电可编程ROM，可以采用特定的设备（烧录器）写入数据，并可用紫外线擦除，可重复使用。9、EEPROM电可擦除、可编程ROM，可以用电写入也可用电擦除，与EPROM的存储方式不同。10、FLASH闪速存储器，一种可用电写入和存储的存储器，但速度较慢。不用后备电池可实现数据保持。11、PROM可编程ROM，只可使用一次的ROM8、EPROM572.2

MCS-51系列单片机组成原理

目前51单片机的生产厂家有：Intel、Atmel、华邦、菲利普等；型号有：AT89C51,AT89C2051,AT89C52,AT89C55等，它们都有一个相同的C51内核，指令系统完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。2.2MCS-51系列单片机组成原理目前51单片机58[工学]第2章MCS51系列单片机的结构和工作原理课件59

AT89C51单片机的组成：8位CPU片内4KbytesFLASH128bytesRAM片内并行I/O接口P0、P1、P2、P3片内2个16位定时器/计数器片内5个中断处理系统片内全双工串行接口 AT89C51单片机的组成：60MCS-51单片机结构CPUMCS-51单片机结构CPU611、CPU（1）运算器电路运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。

（2）控制器电路控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。

1、CPU622、定时器/计数器

MCS－51单片机片内有两个16位的定时/计数器，即定时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。3、存储器

MCS－51系列单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器，程序存储器4KbytesFlash，数据存储器128bytes

RAM。4、并行I/O口

MCS－51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态准双向口，能带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双向口，负载能力为4个TTL门电路。

2、定时器/计数器635、串行I/O口

MCS－51单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。6、中断控制系统8051共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。7、时钟电路

MCS－51芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的频率范围为1.2MHz～24MHz，典型取值为12MHz。8、总线系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。

5、串行I/O口642.3MCS-51单片机引脚1、I/O口线功能4个8位并行I/O接口引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7为多功能引脚，可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线和或I/O接口外部引脚2、控制线ALE：地址锁存允许信号端PSEN：外部程序存储器读选通信号端EA/VPP：程序存储器选择信号端和编程电源输入端2.3MCS-51单片机引脚1、I/O口线功能653、复位

RST：复位信号端和后备电源输入端。输入10ms以上高电平脉冲，单片机复位。VPD使用后备电源，可实现掉电保护。4、电源工作电源：VCC=5V、VSS单片机RSTK+5V200Ω1K30μF复位后各个寄存器和I/O的状态：PC=0000H，PSW=00H,SP=07TH0=TL0=TH1=TL1=00H，P0=P1=P2=P3=0XFFH，IE=00H，A=B=00H3、复位 RST：复位信号端和后备电源输入端。输入10m665、时钟时钟频率:范围要求在1.2MHz～24MHz之间。一般从外部振荡器输入时钟信号。机器周期:完成一个基本操作所需要的时间。一个机器周期由12个振荡周期组成。指令周期:一条指令的执行时间。以机器周期为单位：单周期、双周期和四周期指令。思考题：设应用单片机晶振频率为12MHz，问机器周期为多少？单指令周期为多少？XTAL1

单片机

XTAL25、时钟时钟频率:范围要求在1.2MHz～24MHz之间。67[工学]第2章MCS51系列单片机的结构和工作原理课件682.4MCS－51单片机输入/输出（I/O）口2.4.1P0口下图给出了P0口的逻辑结构，它由一个锁存器、两个三态输入缓冲器、一个多路复用开关以及控制电路和驱动电路等组成。

图

P0口的逻辑结构012.4MCS－51单片机输入/输出（I/O）口图69

P0口可以作为输入输出口，在实际应用中它通常作为地址/数据复用总线。（1）I/O口使用：外部要加上拉电阻。输出 输入

准双向I/O口：先置1，再读。（2）地址/数据总线复用P0口可以作为输入输出口，在实际应用中它通常作为地70

P0口可以作为输入输出口，在实际应用中它通常作为地址/数据复用总线。作为通用I/O口使用时，P0口为准双向口。

2.4.2P1口

P1口是一个准双向口，通常作为I/O口使用，其位结构如图。由于在其输出端接有上拉电阻，故可以直接输出而无需外接上拉电阻。图P1口位结构图P0口可以作为输入输出口，在实际应用中它通常作为地712.4.3P2口

P2口位结构图如图。P2通用为一个准双向口，其位结构与P0口相似。对于8031单片机来说，P2口通常用作高8位地址信号输出。

图

P2口位结构图2.4.3P2口图P2口位结构图722.4.4P3口

P3口的位结构图如图。P3口为双功能口，当P3口作为通用I/O口使用时，它为准双向口，且每位都可定义为输入或输出口，其工作原理同P1口类似。

图

P3口的位结构图2.4.4P3口图P3口的位结构图73

P3口还具有第二功能，其引脚描述如表。表P3口特殊功能口线特殊功能信号名称P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2外部中断0输入口P3.3外部中断1输入口P3.4T0定时器0外部输入口P3.5T1定时器1外部输入口P3.6WR写选通输出口P3.7RD读选通输出口P3口还具有第二功能，其引脚描述如表。口线特殊功能信号名742.5

MCS-51寄存器和存储器MCS－51的存储器结构如图所示。存储器分为：程序存储器，数据存储器。另外它们分别又分为内部和外部。可寻址能力都为64Kbytes。内部2.5MCS-51寄存器和存储器MCS－75[工学]第2章MCS51系列单片机的结构和工作原理课件76一、内部数据存储器

2.5.1数据存储器

MCS－51数据存储器的寻址空间能够达到64K，它们内部数据存储器（RAM）空间一般为128，外部可扩展为64K。一、内部数据存储器2.5.1数据存储器771.内部数据存储器低128单元（00H~7FH） 工作寄存器区： 00H～1FH 位寻址区：

20H～2FH 用户RAM区： 30H～7FH2.

内部数据存储器高128单元（80H~FFH）专用寄存器区,也称作特殊功能寄存器区（SFR）,其它预留区。

1.内部数据存储器低128单元（00H~7FH）2.

78表专用寄存器区表专用寄存器区79累加器ACC

累加器为8位寄存器，助记符为A。加、减乘和除等算术运算指令的运算结果都存放在累加器A或AB寄存器中，在变址寻址方式中累加器被作为变址寄存器使用。

B寄存器

B寄存器为8位寄存器，主要用于乘除指令中。乘法指令的两个操作数分别取自累加器A和寄存器B，其中B为乘数，乘法结果的高8位存放于寄存器B中。除法指令中，被除数取自A，除数取自B，除法的结果商数存放于A，余数存放于B中。在其它指令中，B寄存器也可作为一般的数据单元来使用。程序状态字PSW

程序状态字是一个8位寄存器，它包含程序的状态信息。PSW的各位定义如表。

累加器ACC80表PSW的各状态位定义

(1)CY：进位标志位在执行某些算术和逻辑指令时，可以被硬件或软件置位或清零。在算术运算中它可作为进位标志，在位运算中，它作累加器使用，在位传送、位与和位或等位操作中，都要使用进位标志位。(2)

AC：辅助进位标志进行加法或减法操作时，当发生低四位向高四位进位或借位时，AC由硬件置位，否则AC位被置“0”。在进行十进制调整指令时，将借助AC状态进行判断。

位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0

RS1RS0

OV/ P表PSW的各状态位定义 (1)CY：进位标志81(3)用户标志位F0该位为用户定义的状态标记，用户根据需要用软件对其置位或清零，也可以用软件测试F0来控制程序的跳转。(4)RS1和RS0：寄存器区选择控制位该两位通过软件置“0”或“1”来选择R0~R7所在的当前工作寄存器区。

RS1RS0寄存器区地址00000～07H01108～0FH

10210～17H

11318～1FH(5)OV：溢出标志位OV＝1表示运算结果超出了累加器A所能表示的符号数有效范围（0～255），即运算结果是错误的，反之，OV＝0表示运算正确，即无溢出产生。OV=CY7CY6(3)用户标志位F082(6)P：奇偶标志位每个指令周期由硬件来置位或清零用以表示累加器A中1的个数的奇偶性，若累加器中1的个数为奇数则P＝1，否则P＝0。数据指针DPTR

数据指针DPTR为一个16位的专用寄存器，其高位用DPH表示，其低位用DPL表示，它即既可以作为一个16位的寄存器来使用，也可作为两个8位的的寄存器DPH和DPL使用。DPTR在访问外部数据存储器时既可用来存放16位地址，也可作地址指针使用。如MOVX@DPTR，A。I/O端口P0～P3

P0～P3为四个8位的特殊功能寄存器，分别是四个并行I/O端口的锁存器，当I/O端口的某一位用作输入时，对应的锁存器必须先置“1”。(6)P：奇偶标志位83

定时器/计数器在MCS－51中，除8032/8052外都只有两个16位定时器/计数器T0和T1，它们由两个相互独立的8位寄存器组成TH和TL，共有四个独立的寄存器TH0、TL0、TH1和TL1，只可对这四个寄存器独立寻址，而不能作为一个16位寄存器来寻址。

串行数据缓冲寄存器串