第1章51单片机基础知识4

1.2.1MCS-51单片机的内部结构1.251单片机功能及引脚1.2.351单片机外部引脚VCCVSSXTAL2

XTAL1RSTP0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4MOSI/P1.5MISO/P1.6SCK/P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.72、时钟引脚：XTAL1、XTAL23、复位引脚：RST4、并行口：P0、P1、P2、P31、电源引脚：VCC(+5V)、VSS(地)EA/VppPSEN7、EA：外部程序存储器控制信号6、PSEN：外部ROM读选通信号RXD/

TXD/

INT0/INT1/

T0/

T1/

WR/

RD/1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

313029282726252424222180318051875189C5189S515、:地址锁存控制信号2.3MCS-51单片机的CPU2.1.289C51单片机内部结构运算器：ALU、和专用寄存器由定时和控制部件构成的控制器，包括定时控制逻辑、指令寄存器、指令译码器、数据地址指针DPTR、程序计数器PC、堆栈指针SP、ROM地址寄存器以及16位地址缓冲器等。ALU堆栈指针SP堆栈的作用

保护断点和保护现场。堆栈指示器操作：进栈和出栈；特点：向上增长型。进栈操作(PUSH)前SP自动加1，出栈操作(POP)后SP自动减1，因此SP内容始终为栈顶地址；原则：先进后出(后进先出)。堆栈的设置

通常情况下将堆栈区设在30H～7FH范围内。复位后SP的初值为07H，可在初始化程序时设定SP来具体确定堆栈区的范围。寄存器B主要用于乘除法运算的8位寄存器。

乘法运算时，B为乘数，乘积的高位存于B中。

除法运算时，B为除数，并将余数存于B中。此外寄存器B也可以作为一般数据寄存器来使用。1.3.2存储器结构普林斯顿（Princeton）结构：将程序和数据合用一个存储器空间的结构。哈佛（Harvard）结构：为绝大多数单片机所采用。程序存储器和数据存储器截然分开，ROM和RAM独立编址并分别寻址的结构，相互间不会冲突。在8051系列单片机中，不仅在片内预留了一定容量的程序存储器、数据存储器以及众多的特殊功能寄存器（SFR），而且还具有很强的外部存储器扩展能力，程序存储器和数据存储器的寻址能力均可达64KB，寻址和操作简单方便。

1.3.2存储器结构数据存储器RAM）（外部K64RAM

程序存储器ROM1EA内部ROM=外部ROM0EA外部ROM=特殊功能寄存器007FH0000H程序存储器地址空间分配程序存储器0000H(PC)中断5中断4中断3中断2中断10003H000BH0013H001BH0023H002AH外部中断0定时器0中断外部中断1定时器1中断串行口中断．．．0FFFH0FFEH内部外部0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)EA=1EA=0程序存储器资源分布0001H0002H引导程序存放单元数据存储器地址空间0000HFFFFH(64K)内部外部数据存储器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM专用

寄存器数据存储器地址空间0000HFFFFH(64K)内部外部数据存储器00HFFH7FH80HRAM专用

寄存器20H2FH00H1FH7FH30H普通RAM区位寻址区工作寄存器区内部RAM存储器R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器区3工作寄存器区2工作寄存器区10FH10H17H18H工作寄存器区0数据存储器地址空间0000HFFFFH(64K)内部外部数据存储器00HFFH7FH80HRAM专用

寄存器20H2FH00H1FH7FH30H普通RAM区位寻址区工作寄存器区内部RAM存储器27H22H21H20H26H24H25H23H28H2FH07H06050403020100H0F0E0D0C0B0A090817161514131211101F1E1D1C1B1A191827262524232221202F2E2D2C2B2A292837363534333231303F3E3D3C3B3A393847464544434241407FH7E7D7C7B7A7978位地址单元地址数据存储器地址空间0000HFFFFH(64K)内部外部数据存储器00HFFH7FH80HRAM专用

寄存器20H2FH00H1FH7FH30H用户RAM区位寻址区工作寄存器区内部RAM存储器堆栈或数据缓冲区3.特殊功能寄存器0000HFFFFH(64K)内部外部数据存储器00HFFH7FH80HRAM专用

寄存器特殊功能寄存器：包含有21个特殊功能寄存器(SFR),其中有11个可位寻址特殊功能寄存器(SFR)21个SFR按功能可分为5类：CPU：ACC、B、PSW、SP、DPTR（由两个8位寄存器DPL、DPH组成）并行口：P0、P1、P2、P3中断系统：IE、IP定时/计数器：TMOD、TCON、TH1、TL1、TH0、TL0串行口：SCON，SBUF，PCON位寻址寄存器：其字节地址可被8整除。特殊功能寄存器又称专用寄存器，统一编址(PC除外)，离散分布，用直接寻址方式寻址。9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HSCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI98H

97

96

95

94

93

92

91

90

P1

P1.7

P1.6

P1.5

P1.4

P1.3

P1.2

P1.1

P1.0

90H

TH1

8DH

TH0

8CH

TL1

8BH

TL0

8AH

TMOD

GATE

C/T

M1

M0

GATE

C/T

M1

M0

89H

8F

8E

8D

8C

8B

8A

89

88

TCON

TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

88H

PCON

SMOD

/

/

/

GF1

GF0

PD

IDL

87H

DPH

83H

DPL

82H

SP

81H

87

86

85

84

83

82

81

80

P0

P0.7

P0.6

P0.5

P0.4

P0.3

P0.2

P0.1

P0.0

80H

99HSBUFA0HA0HA1HA2HA3HA4HA5HA6HA7HP2EX0ET0EX1ET1ES--EAA8HA8HA9HAAHABHACHADHAEHAFHIEB0HB0HB1HB2HB3HB4HB5HB6HB7HP3PX0PT0PX1PT1PS---B8HB8HB9HBAHBBHBCHBDHBEHBFHIPP-OVRS0RS1F0ACCyD0HD0HD1HD2HD3HD4HD5HD6HD7HPSWE0HE0HE1HE2HE3HE4HE5HE6HE7HACCF0HF0HF1HF2HF3HF4HF5HF6HF7HB地址位地址/位定义SFR助记符位地址空间特殊功能寄存器位地址字节地址D7D6D5D4D3D2D1D0BF7HF6HF5HF4HF3HF2HF1HF0HF0HAccE7HE6HE5HE4HE3HE2HE1HE0HE0HPSWD7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HD0HIP———BCHBBHBAHB9HB8HB8HP3B7HB6HB5HB4HB3HB2HB1HB0HB0HIEAFH——ACHABHAAHA9HA8HA8HP2A7HA6HA5HA4HA3HA2HA1HA0HA0HSCON9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H98HP197H96H95H94H93H92H91H90H90HTCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H88HP087H86H85H84H83H82H81H80H80H单片机的存储器结构1.3.3I/O端口结构

I/O端口是单片机控制外围设备的重要接口，是和外设进行信息交换的主要途径。I/O端口有串行口和并行口之分。并行口一次可以传送一组二进制数据（如8位），而串行口一次只能传送一位二进制数，传送多位数据时要分段发送。1.3.3I/O端口结构（1）并行I/O端口8051有4个并行I/O端口，分别为P0、P1、P2、P3，每个端口都有双向I/O功能，可以从端口读取数据和向端口写入数据。（2）串行I/O端口8051具有一个全双工的可编程串行口，可以实现８位并行数据的串行发送和接收。在使用串行口之前必须对其初始化，即对PCON及SCON寄存器进行设置。1.3.4定时／计数器8051具有两个16位定时器/计数器T0和T1，分别与2个8位寄存器TL0、TH0及TL1、TH1对应。8051的定时器/计数器可以工作在定时方式和计数方式。定时方式

定时方式实现对单片机内部的时钟脉冲或分频后的脉冲进行计数。计数方式

实现对外部脉冲的计数。定时器/计数器将在以后的章节中具体讲解。1.3.5中断系统8051有5个中断源，有两个中断优先级控制，可实现中断服务嵌套。两个外部中断INT0、INT1，两个定时器中断T0、T1，还有一个串行口中断。中断的控制由中断允许寄存器IE和中断优先级寄存器IP实现。1.451单片机工作方式51单片机的工作方式有2种：复位方式程序执行方式复位方式当RST引脚为高电平，且有效时间持续2个机器周期以上，才能复位。复位方式主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序；复位有效期间，ALE和PSEN引脚均为高电平；复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表所列。8031单片机复位后特殊功能寄存器的初态特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0~P3FFHSBUF不定IPXXX00000BSCON00HIE0XX00000BPCON0XXX0000B程序执行方式连续执行方式连续执行方式是单片机执行的基本工作方式，所要执行的代码放在程序存储器ROM中（可以是片内或片外），CPU不断地从程序存储器中取指令、译码并执行。单步执行方式程序的执行处于外加脉冲（通常用一个按键产生）的控制下，一般利用中断来实现程序的单步执行。1.5单片机的工作时序

CPU的时序是指控制器在统一的时钟信号下，按照指令功能发出在时间上有一定次序的信号，控制和