MCS51单片机基础知识
51单片机复习资料
1、IP、IE、TCON、TMOD、SCON其中每一位的具体含义是什么？ＩＰ：中断优先寄存器（Ｂ８Ｈ）；ＩＥ：中断允许寄存器（Ａ８Ｈ）；ＴＣＯＮ：控制寄存器，控制定时／计数器的启动和益处；ＴＭＯＤ：方式寄存器，设定定时／计数器Ｔ０和Ｔ１的工作方式；ＳＣＯＮ：串口控制寄存器ＰＣＯＮ：电源控制寄存器2、MCS-51系列单片机的时钟周期、位周期、机器周期、指令周期之间的关系是什么？12个时钟周期=6个位周期=1个机器周期，1至2个机器周期=一个指令周期3、MCS-51系列单片机的特殊功能寄存器复位后的初始内容是什么？单片机复位操作使单片机进入初始化状态，初始化后PC=0000H 特殊功能寄存器的状态。
P0~P3为FFH，SP=07H，SBUF不定，IP、IE和PCON的有效位为0，其余特殊功能寄存器的状态均为00H。
4、MCS-51系列单片机的I/O口除了可以做输入输出口外还可以充当什么接口？其中哪组I/O口必须外接上拉电阻？地址/数据复用线P0口5、MCS-51系列单片机RST、EA、ALE、RD、WR引脚作用是什么？RST即为RESET，复位信号线；EA：中断允许总控位。
EA=0（低电平），屏蔽所有中断请求，EA=1（高电平），开放中断；ALE：地址锁存有效输出端；RD：读信号线；WR：写信号线。
6、MCS-51系列单片机的复位电平是高电平还是低电平？其复位电路应怎样设计？51是高电平复位。
当上电一瞬间，电容需要充电，认为电流可以流过电容，所以电容相当于短路，这是复位脚相当于接入高电平，进入上电复位状态。
当电容电量充满以后，电容不再有电流流过，相当于短路，这时复位脚就相当于通过电阻接地（低电平），单片机进入正常状态。
7、MCS-51系列单片机有几级中断？几个中断源？其优先级排序是什么？二级中断；5个中断源；排列从高到低为外部中断0；定时/计数器0；外部中断1；定时/计数器1；串行口。
8、MCS-51系列单片机的中断源标志位分别是什么？清零方式是什么样的？外中断标志是IF0，IF1 ;定时器中断标志是TF0，TF1;串口中断标志是RI,TIＴI，ＲI软件清零，其余硬件清零。
MCS-51单片机实验基础知识介绍
MCS-51单片机实验基础知识介绍一、MCS-51单片机（51子系列） (2)1. 基本结构 (2)DIP封装管脚描述 (2)存储器 (3)输入/输出口 (4)中断系统 (4)定时器/计数器（T/C） (5)2．寻址方式 (5)3．指令系统（3大类共111条） (6)指令系统介绍要点 (7)助记符、操作数形式，对标志位的影响 (7)数据传送（两个操作数、源操作数不变） (8)数据传送（堆栈操作） (8)数据传送（交换） (9)算术运算 (9)逻辑运算 (10)控制程序转移 (10)4．汇编语言程序编程 (11)简单例程 (11)伪指令 (12)指令格式 (13)程序基本格式 (13)中断服务子程序格式 (14)5．源程序编译→机器语言目标程序 (14)二．EXP-51实验板 (15)三. 接口方法 (16)实验2 ADC/DAC (17)实验3 键盘与数码显示接口 (17)实验4 串行口通信 (18)四. 单片机开发系统 (19)1．单片机的开发 (19)2．单片机开发工具、AEDK (19)3．单片机开发系统组成 (20)4．AEDK使用方法简介 (21)5．程序编辑/调试主要步骤 (21)一、MCS-51单片机（51子系列）1.基本结构DIP封装管脚描述存储器包括程序存储器(内/外64K)、内RAM和专用寄存器（SFR）内部RAM128字节工作寄存器区1－3，由程序状态字（PSW）的RS1/RS0两位定义。
专用寄存器（不包括PC）专用寄存器复位状态：除Pn(n=0,3)寄存器和SP寄存器外，其它皆为00H输入/输出口中断系统定时器/计数器（T/C）2．寻址方式3．指令系统（3大类共111条）指令系统介绍要点助记符、操作数形式，对标志位的影响其中标志C（即CY）、OV、AC，均是程序状态字PSW中的位。
数据传送（两个操作数、源操作数不变）数据传送（堆栈操作）对DPTR的堆栈操作通过PUSH DPH 和PUSH DPL两条指令完成。
MCS51单片机
MCS51单片机简介MCS51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统开发的微控制器系列。
它是由英特尔公司于1981年推出的，并迅速成为行业领先的产品之一。
MCS51单片机以其稳定性、灵活性和易用性而受到广大开发者的青睐。
本文将介绍MCS51单片机的基本特性、应用范围以及其优势。
一、MCS51单片机的基本特性MCS51单片机是一种8位微控制器，它采用了哈佛结构，包含CPU、存储器、输入输出接口等核心模块。
以下是MCS51单片机的基本特性：1. CPU：MCS51单片机的CPU是一种高效、低功耗的8位中央处理器，具有高性能和高度集成的特点。
它能够处理包括算术、逻辑运算等多种任务。
2. 存储器：MCS51单片机内置ROM、RAM和EEPROM等存储器。
ROM用于存储程序代码，RAM可以存储中间数据和变量，EEPROM用于非易失性数据存储。
3. 输入输出接口：MCS51单片机具有多种输入输出接口，如并行输入输出口、串行通信口、定时器和计数器等。
这些接口能够将单片机与外部设备进行数据传输和通信。
二、MCS51单片机的应用范围MCS51单片机由于其强大的功能和良好的性能，被广泛应用于各个领域的嵌入式系统开发中。
以下是MCS51单片机的主要应用领域：1. 家电控制：MCS51单片机可以用于家电产品的控制，如空调、洗衣机、冰箱等。
通过单片机的智能控制，可以实现家电产品的功能增强和交互性改进。
2. 工业自动化：MCS51单片机在工业自动化领域的应用非常广泛。
它可以用于工业机器人、自动化生产线以及电力控制设备等，提高生产效率和产品质量。
3. 智能交通：MCS51单片机可以用于智能交通系统中的车辆控制、信号灯控制以及交通数据处理等。
通过单片机的智能化处理，可以提高道路交通的安全和效率。
4. 电子设备：MCS51单片机广泛应用于各类电子设备中，如数码相机、手机、电视机等。
它能够控制设备的各个功能模块，实现设备的智能化和多功能化。
第2章 MCS-51单片机
（4）可寻址外部程序存储器和数据存储器，各64KB；
（5）两个16位定时器／计数器； （6）32位可编程并行I／O口； （7）一个可编程全双工串行I／O口； （8）二十多个特殊功能寄存器； （9）5个中断源，两个优先级嵌套中断结构。
2. 微处理器 8051微处理器的组成如下所示：
累 加 器 ACC（ Accumulator） 程 序 状 态 字 寄 存 器 PSW（ Program Status Word） 运算器 暂存寄存器 CPU 寄存器B 指 令 寄 存 器 IR 控制器 指 令 译 码 器 ID 程 序 计 数 器 PC
(2)位寻址区
内部RAM的0x20～0x2F为位寻址区，这16个字节的每
一位都对应一个8位地址，位地址范围为0x00～0x7F。该区 域可按字节读写，也可按位读写，位地址从0x20单元最低位 开始，共有16×8位，即128个位地址。 如果系统需要位操作，最好保留0x20～0x2F单元的部分
或全部，作为位存储区，以支持位处理操作。位寻址区的每
一位都可以直接进行位操作。通常把各种程序状态标志位控 制变量，设在位寻址区内，同时，位寻址区的RAM单元也 可以作一般的数据缓冲器使用。RAM寻址区位地址映象如 表2-5所示。
位 寻 址 区 地 址 映 象
(3)缓冲器区
内部RAM的0x30～0x7F的地址区，可作为数据缓冲器 使用，存放数据，由于该区有丰富的操作指令，使用十分 方便。 2.外部数据存储器 在51系列中，允许用户扩展外部数据存储器和I/O接口， 用户可以通过P0、P2口最多扩展连接64K个外部单元（每
片机系统。
MCS-51的典型产品是8051、8031、8751。8051是ROM型单片 机，内部有 4KB 掩膜 ROM ； 8031 无片内 ROM ， 8751 片内有
MCS-51指令系统入门
含义 X的内容 以X的内容为地址的内容 加在位地址之前，表示对该位取反 立即数前缀 间址寄存器前缀 程序计数器PC的当前值 箭头右面的数据传送到箭头左面 逻辑与运算 逻辑或运算 逻辑异或运算 16位片外数据指针，范围为0000H～FFFFH
—6—
four
指令分类
指令格式 two
—4—
MCS-51系列单片机指令中常用助记符及含义
符号 A
累加器ACC
含义
B
寄存器B
Ri
寄存器间接寻址的寄存器（i=0或1）
Rn
当前工作寄存器R0～R7的一个
bit
具有位寻址功能的位地址
rel
用补码形式表示的偏移量，范围为 －128～ƐH～FFH
—3—
在MCS-51系统中采用变长指令，对于不同类型的指令，或
者相同指令的操作数类型不同，其长度是可变的，因此，MCS-51 指令为变长指令。大部分指令的长度为1～3个字节。
提示
对于双操作数指令来说，一般操作数1是目的操作数，操作数2是源操作数。 采用RISC的单片机，每条指令的长度相同，如ARM芯片全部指令都是32位的。
—9—
1）立即寻址
立即寻址是指在指令中直接给出参加运算的操作数的寻址方式。这种形式的操作数称为立即数。为了与 直接寻址指令中的直接地址相区别，立即数前面要加“#”标志。
【例3-1】 立即寻址方式如表所示：
编号
汇编语言指令
a
MOV A，#40H
b
MOV DPTR，#4000H
机器语言 7440H 904000H
机器语言 E560H E588H E588H
机器语言
第一章MCS-51系列单片机知识
单片机电子产品设计
主讲人：胡克满 2013年3月 E_mail：hukeman@ 办公室：3114（东校区） 电话：668181
第一章 MCS-51单片机基本知识
本章主要内容： 1.1 什么是单片机 1.2 单片微型计算机及单片微型计算机系统 1.3 MCS-51系列单片机分类 1.4 MCS-51系列单片机的内部结构及引脚 1.5 MCS-51系列单片机的内部数据存储器 本章重点： MCS-51系列单片机选型
单片机电子产品设计
1.5 MCS-51单片机内部数据存储器
MCS-51单片机的芯片内部有RAM和ROM两类存储器，
即所谓的内部RAM和内部ROM。
单片机电子产品设计
1.5.1内部数据存储器低128单元
30H ~7FH
20H ~2FH 18H ~1FH 10H ~17H 08H ~0FH 00H ~07H
单片机电子产品设计
微型计算机系统组成示意图如图所示。
微型计算机系统
输 入 设 备
输 入 接 口 电 路
CPU
运算器 控制器
输 出 接 口 电 路
输 出 设 备
+
存储器
软 件 系 统
硬件系统
单片机电子产品设计
（1）运算器 运算器是计算机的运算部件用于实现算术和逻辑运算。计算机的 数据运算和处理都在这里进行。 （2）控制器 控制器是计算机的指挥控制部件，使计算机各部分能自动协调地 工作。运算器和控制器是计算机的核心部分，常把它们合在一起称之 为中央处理器，简称CPU。 （3）存储器 存储器是计算机的记忆部件，用于存放程序和数据。存储器又分 为内存储器和外存储器。例如实训中使用的EPROM2764。 （4）输入设备 输入设备用于将程序和数据输入到计算机中，如键盘。 （5）输出设备 输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果，以用户需要的形 式显示或保存，如显示器、打印机。
第1章 MCS-51单片机结构
第1章 MCS-51单片机结构
1.2.2
外部数据存储器
用于存放随机读写的数据。 外部I/O口地址影像区。 MCS-51单片机的外部数据存储器和外部I/O口实行统一编址 ， 并使用相同的RD WR作选通控制信号，均使用 MOVX 指令访 问。 MCS-51 单片机最多可扩展64KB外部数据存储器
1.2.3 内部数据储存器
MCS-51仅能实现两个8位二进 制数的算术逻辑运算！
第1章 MCS-51单片机结构
2. 控制器
（1）组成： 定时与控制部件，复位电路，程序计数器 （PC），指令寄存器、指令译码器，数据指针 （DPTR）,堆栈指针（SP）等 （2）作用：产生计算机所需的时序，控制程序自动执行。
外RAM, EPROM, 外I/O CPU
第1章 MCS-51单片机结构
程序存储器中的几个特殊地址的使用：
地址
0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
用途
复位操作后的程序入口 外部中断0服务程序入口 定时器0中断服务程序入口 外部中断1服务程序入口 定时器1中断服务程序入口 串行口中断服务程序入口
串行口中断入口 T1中断入口 T0中断入口 中断入口 INT1
在8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地 址空间的4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序储 存器），而在8031片内，则无内部程序储存器， 必须外部扩展EPROM。MCS-51单片机中64KB内、外 程序储存器的地址是统一编排的。
第1章 MCS-51单片机结构
8031单片机无内部程序存储器，地址从0000H～ EA 应始终接地， FFFFH都是外部程序存储空间。 对于内部有ROM的单片机（51、52系列） ， EA 引脚接高电平，使程序从内部ROM开始执行。当PC 值超出内部ROM的容量时，会自动转向外部程序存 储器空间。外部程序存储器地址空间为1000H～ FFFFH。 访问程序存储器使用MOVC指令。 单片机执行程序时由PC 指示地址, 复位时PC内 容为0000H, 由此, 程序必须从0号单元开始存放.
51单片机基础知识 (问答题)
1、单片机的机器周期、状态周期、振荡周期和指令周期之间是什么关系？答：一个机器周期恒等于6个状态周期或12个振荡周期，即1M=6S=12P。
2、存储器中有几个保留特殊功能的单元用做入口地址？作用是什么？答：MCS-51系列单片机的存储器中有6个保留特殊功能单元；作用：0000H为复位入口、0003H为外部中断0入口、000BH为T0溢出中断入口、0013H为外部中断1入口、001BH为T1溢出中断入口、0023H为串行接口中断入口。
3、开机复位后，CPU使用是的哪组工作寄存器？它们的地址是什么？CPU如何确定和改变当前工作寄存器组？答：开机复位后，CPU使用的是第0组工作寄存器。
它们的地址是00H~07H。
CPU通过对程序状态字PSW中RS1、RS0的设置来确定和改变当前工作寄存器组。
如：RS1、RS0为00则指向第0组；为01则指向第1组；为10则指向第2组；为11则指向第3组。
4、MCS-51的时钟周期、机器周期、指令周期的如何分配的？当振荡频率为8MHz时，一个单片机时钟周期为多少微秒？答：MCS-51的时钟周期是最小的定时单位，也称为振荡周期或节拍。
一个机器周期包含12个时钟周期或节拍。
不同的指令其指令周期一般是不同的，可包含有1~4个机器周期。
当振荡频率为8MHz时，一个单片机时钟周期为0.125μs 。
5、EA/V引脚有何功用？8031的引脚应如何处理？为什么？PP答：EA/V是双功能引脚：PP（1）EA接高电平时，在低4KB程序地址空间（0000H~0FFFH），CPU执行片内程序存储器的指令，当程序地址超出低4KB空间（1000H~FFFFH）时，CPU将自动执行片外程序存储器的指令。
（2）EA接低电平时，CPU只能执行外部程序存储器的指令。
8031单片机内部无ROM，必须外接程序存储器。
因此，8031的EA引脚必须接低电平。
在对8751单片机内部的 EPROM编程时，此引脚V外接+12V电压，用于固化EPROM程PP序。
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核心部件：中央处理器（CPU）、ROM、RAM、振荡电路； 外部功能部件：I/O口、定时器、串口、中断控制器等。
MCS—51系列单片机的内部结构框图如图所示
④
①
③
②
⑥
⑤ I/O口
它是单片机最普通、最常用的部件，用来获取 外部的数字量，或者输出内部产生的数字量，从而 驱动连接在相应口线上的部件产生相应的动作。
⑥ 定时/计数器
➢ 定时：
如果有些功能，需要间隔某一定时间运行一次， 就需要用到定时器的定时功能。
➢ 计数：
当定时的计数源是从外部输入的时候，它就被 称为计数器。
⑦ 中断控制器
时钟周期：即振荡周期，由晶振决定。 状态周期：2个振荡周期； 机器周期：6个状态周期，12个振荡周期（时钟周期）； 指令周期：一、二、三、四个机器周期；
例如振荡脉冲频率12MHz，则振荡周期1/12µs，机器周期1µs，如 果振荡脉冲频率6MHz，则振荡周期1/6µs，机器周期2µs。
⑤ 输入输出口（I/O口）
代码是能够被识别的命令的序列，一般不可更 改。
③ RAM
程序执行的过程中－－就是单片机工作的过程 中，会有或多或少的新的数据生成，这些数据可以 随时读取和更改，放在RAM中。
特殊功能寄存器（SFR）就位于此。
④ 振荡电路
单片机中有很多部件，振荡电路产成时钟信号， 使得各个部件有条不紊的工作。
相关概念： 振荡周期、状态周期、机器周期、指令周期
VSS 20
80C51/89C51 89C2051
40 VCC
RST 1
20 VCC
39 P0.0
P3.0/RXD 2
19 P1.7
38 P0.1
P3.1/TXD 3
18 P1.6
37 P0.2
XTAL2 4
17 P1.5
36 P0.3
XTAL1 5
16 P1.4
35 P0.4
P3.2/INT0 6
15 P1.3
34 P0.5
P3.3/INT1 7
14 P1.2
33 P0.6
P3.4/T0 8
13 P1.1/AIN1
32 P0.7
P3.5/T1 9
12 P1.0/AIN0
31 EA/VPP
GND 10 11 P3.7
30 ALE/PROG
29 PSEN
28 P2.7
注：类似的还有Philips公司的
·4个8位并行输入输出I/O接口: P0口、 P1口、 P2口、 P3 口（共32线）, 用于并行输入或输出数据。 · 1个串行I/O接口。
·2个（MCS—52子系列为3个）16位定时器/计数器。
· 1个具有5个（MCS—52子系列为6个或7个）中断源, 可 编程为优先级的中断系统。 它可以接收外部中断申请, 定时器/计数器中断申请和串行口中断申请。
如有需要，在以后的学习和开发过程中，完 全可以参考其它讲解更为详细的资料。
1、MCS-51单片机的内部结构
2、MCS-51单片机的引脚定义与特性
专 题
3、MCS-51单片机存储器和寄存器
4、 MCS-51单片机的工作方式
5、 MCS-51单片机的最小系统
6、定时/计数器
7、MCS-51单片机的中断系统
第2章 MCS-51单片机的基础知识
教学内容和要求
本章系统的介绍51单片机 的内部结构、引脚定义和引脚 特性、存储器、寄存器等内容。
注意：本章内容不必很深入的去学习， 知道一些基本知识即可。
原因如下：
在起步阶段，不用过多的 了解单片机的内部结构、工作 原理的全部细节，这会阻碍学习 的进度。特别是在以高级语言为主的情况下。
27 P2.6
87LPC64，20引脚
26 P2.5
8XC748/750/（751），24引脚
25 P2.4
8X749（752），28引脚
24 P2.3
8XC754，28引脚
23 P2.2
等等
22 P2.1
21 P2.0 总线型
非总线型
目前很多厂商生产51单片机，从外观到内部 资源不完全一样，但是其MCU结构一致，都采用 了8051核。
⑦ 中断控制器
下面对上面的主要部件进行简单的说明。
① CPU
是单片机中最重要的部件，负责指令的读取、 译码、执行等内部控制核算术逻辑运算。
其结构复杂，但采用高级语言编写程序时，不 必对其作过多了解。
当然，如果采用汇编语言写程序就是另外一回 事了。
② ROM
用户程序编译成最终的目标代码，通过烧写， 被放在这里。
图2―1 MCS—51系列单片机内部结构框图
2、MCS-51单片机的引脚定义与特性
P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST/VPD 9 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.5/T1 15 P3.6/WR 16 P3.7/RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19
VSS 20
80C51/89C51 89C2051
40 VCC
RST 1
20 VCC
39 P0.0
P3.0/RXD 2
19 P1.7
38 P0.1
相关概念：中断，中断请求，中断响应，中断 优先级等等。
上图为按功能划分的MCS—51系列单片机内部结构简 化框图。分析上图, 并按其功能部件划分可以看出, MCS— 51系列单片机是由8大部分组成的。
这8大部分是: · 一个8位中央处理机CPU。
· 128个字节（MCS—52子系列为256字节）的片内数据存 储器RAM。 ·4 KB（MCS—52子系列为8 KB）的片内程序只读存储器 ROM或EPROM（8031和8032无）。 ·18个（MCS—52子系列为21个）特殊功能寄存器SFR。
1、MCS-51单片机的内部结构
展示实物
P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST/VPD 9 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.5/T1 15 P3.6/WR 16 P3.7/RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19