第二章 单片机芯片的硬件结构

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单片机芯片的硬件结构

2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚 2.1.1 MCS-51单片机结构框图 2.1.2 MCS-51单片机芯片内部逻辑结构1. 中央处理器(CPU) 运算器 ：ALU(算术逻辑单元) 、ACC(累加器)

、B寄存器 、程序状态字 、暂存寄存器控制器 ：PC(程序计数器) 、PC加1寄存器 、指令寄存器 、指令译码器、定时与控制电路

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2.1.2 MCS-51单片机芯片内部逻辑结构1. 中央处理器(CPU)2. 内部数据寄存器 RAM(128*8) 、RAM地址寄存器 3. 内部程序寄存器 ROM(4K*8) 、程序地址寄存器

4. 定时器/计数器2个16位的定时器/计数器 5. 并行I/O口

4个8位的I/O口(P0、P1、P2、P3)

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2.1.2 MCS-51单片机芯片内部逻辑结构6. 串行口7. 中断控制系统 5个中断源：外中断2个、定时/计数中断2个、串行中断1个。 8. 时钟电路 9. 位处理器 10. 总线

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2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚2.1.1 MCS-51单片机结构框图 2.1.2 MCS-51单片机芯片内部逻辑结构 2.1.3 MCS-51的信号引脚40引脚双列直插式

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2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚2.1.1 MCS-51单片机结构框图 2.1.2 MCS-51单片机芯片内部逻辑结构 2.1.3 MCS-51的信号引脚40引脚双列直插式 1. 信号引脚介绍

输入/输出口线 P0.0—P0.7 P0口8位双向口线 P1.0—P1.7 P1口8位双向口线 P2.0—P2.7 P2口8位双向口线 P3.0—P3.7 P3口8位双向口线 ALE 地址锁存控制信号 (1) P0口输出的低8位地址锁存控制信号 (2) 作为外部时钟或外部定时脉冲

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2.1.3 MCS-51的信号引脚1. 信号引脚介绍

PSEN EA

外部程序存储器读选通信号 访问程序存储器控制信号 0:仅访问外部程序存储器 1:从内部程序存储器开始访问，并可 延续至外部程序存储器。

RST 复位信号：连续2个周期以上的高电平。 XTAL1、XTAL2 外接晶体引线端 VSS VCC 地线 +5V电源

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2.1.3 MCS-51的信号引脚1. 信号引脚介绍 2. 信号引脚的第二功能

P3口线的第二功能口线 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 信号名称 串行数据接受 串行数据发送 外部中断0申请 外部中断1申请 定时器/计数器0计数输入 定时器/计数器1计数输入 外部RAM写选通 外部RAM读选通

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2.1.3 MCS-51的信号引脚1. 信号引脚介绍 2. 信号引脚的第二功能

P3口线的第二功能 EPROM存储器程序固化所需要的信号 (1) 编程脉冲：30引脚(ALE/PROG) (2) 编程电压：31引脚(EA/VPP) 备用电源引入 9 引脚(RST/VPD)

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单片机芯片的硬件结构

2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚

2.2 MCS-51单片机的内部存储器以80C51为例 数据存储器 程序存储器 低128单元(单元地址00H-7FH)

高128单元(单元地址80H-FFH)

2.2.1 内部数据存储器低128单元1. 通用寄存器区 (00H-1FH) (1) 分成四组0,1,2,

3,每组8个寄存器(R7-R0),每个寄存 器为8位。 (2) 任意时刻，CPU只能使用其中的一组寄存器。(3) 运用通用寄存器，可以简化程序设计，提高运行速度。

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2.2 MCS-51单片机的内部存储器 2.2.1 内部数据存储器低128单元1. 通用寄存器区 (00H-1FH)

2. 位寻址区 3. 用户RAM区

(20H-2FH) (30H-7FH)

2.2.2 内部数据存储器高128单元专用寄存器(SFR)、特殊功能寄存器 1. 专用寄存器简介：22个，可寻址21个。 (1) 程序计数器(PC):16位，不可寻址。 (2) 累加器A(或ACC):8位，寻址地址0E0H。 (3) B寄存器：8位，寻址地址0F0H。 (4) 程序状态字(PSW):8位，寻址地址0D0H。

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2.2.2 内部数据存储器高128单元1. 专用寄存器简介

(4) 程序状态字(PSW):8位，寻址地址0D0H。位序位标志

PSW.7

PSW.6

PSW.5

PSW.4

PSW.3

PSW.2

PSW.1

PSW.0

CY

AC

F0

RS1

RS0

OV

/

P

CY: 进位标志位。 F0: 用户标志位。

AC: 辅助进位标志位。

RS1和RS0 : 寄存器组选择位。OV: 溢出标志位。 P: 奇偶标志位。 (5) 数据指针(DPTR):16位，寻址地址82H(DPL), 83H(DPH)。

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2.2.2 内部数据存储器高128单元1. 专用寄存器简介

2. 专用寄存器的字节寻址(21个) (1) 21个专用寄存器不连续分布在内部RAM的高128个单元， 空余单元不能使用。 (2) 程序计数器(PC)不可寻址。(3) 对专用寄存器采用直接寻址方式，指令中使用寄存器符 号或寄存器地址。

3. 专用寄存器的位寻址 (1) 11个专用寄存器可位寻址(83个寻址位)。(2) 与内部数据存储器低128单元中的位寻址区(20H-2FH),共 同组成数据位存储区。

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2.2 MCS-51单片机的内部存储器 2.2.1 内部数据存储器低128单元2.2.2 内部数据存储器高128单元

2.2.3 MCS-51的堆栈操作术语：出栈、入栈、栈底、栈顶、后入先出 1、堆栈的功能：保护断点、保护现场 2、堆栈的开辟：内部数据存储器 3、堆栈指示器：SP(复位后为07H, 初始化为30H) 4、堆栈类型：向上生长型 入栈(1) SP←SP+1

SP

30H或4AH或78H

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2.2 MCS-51单片机的内部存储器 2.2.1 内部数据存储器低128单元2.2.2 内部数据存储器高128单元

2.2.3 MCS-51的堆栈操作术语：出栈、入栈、栈底、栈顶、后入先出 1、堆栈的功能：保护断点、保护现场 2、堆栈的开辟：内部数据存储器 3、堆栈指示器：SP(复位后为07H, 初始化为30H) 4、堆栈类型：向上生长型 入栈(1) SP←SP+1

出栈

(2) 写入数据

SP

(1) 读出数据 (2) SP←SP-1

30H或4AH或78H

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2.2 MCS-51单片机的内部存储器 2.2.1 内部数据存储器低128单元2.2.2 内部数据存储器高128单元

2.2.3 MCS-51的堆栈操作术语：出栈、入栈、栈底、栈顶、后入先出 1、堆栈的功能：保护断点、保护现场 2、堆栈的开辟：内部数据存储器 3、堆栈指示器：SP(复位后为07

H, 初始化为30H) 4、堆栈类型：向上生长型 、向下生长型 (8086) 入栈(1) SP←SP+1

出栈(1) 读出数据 (2) SP←SP-1

(2) 写入数据

SP

30H或4AH或78H

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2.2 MCS-51单片机的内部存储器 2.2.1 内部数据存储器低128单元2.2.2 内部数据存储器高128单元

2.2.3 MCS-51的堆栈操作术语：出栈、入栈、栈底、栈顶、后入先出 1、堆栈的功能：保护断点、保护现场 2、堆栈的开辟：内部数据存储器 3、堆栈指示器：SP(复位后为07H, 初始化为30H) 4、堆栈类型：向上生长型 、向下生长型 (8086) 5、堆栈使用方式： 自动方式 指令方式

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2.2 MCS-51单片机的内部存储器 2.2.4 内部程序存储器80C51:4K ROM程序存储器，地址0000H-0FFFH 80C52:8K ROM程序存储器，地址0000H- 1FFFH启动单元： 0000H-0002H 中断地址区：0003H-002AH

2.2.5

MCS-51单片机系统的存储器结构特点

1. 数据存储器和程序存储器分开 2. 内部存储器和外部存储器分开 3. 存储器扩展 16位地址线-寻址范围 64KB 地址 0000H-FFFFH

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2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚 2.2 MCS-51单片机的内部存储器 2.3 MCS-51单片机并行输入/输出口电路P0.0—P0.7 P1.0—P1.7 P2.0—P2.7 P3.0—P3.7 P0口8位双向口线 P1口8位双向口线 P2口8位双向口线 P3口8位双向口线

2.3.1

P 0口位地址：80H-87H.2. 低8位地址接口 双向数据接口

字节地址：80H;

1. 双向I/0接口 输出(写):加上拉电阻 输入(读)

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