MC51单片机的硬件结构汇编
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单片机第二章MCS-51系列单片机硬件结构
3. P1口（P1.0~P1.7，1脚~8脚）
P1口仅用作I/O使用，它也是自带上拉电阻的8 位准双向I/O接口，每一位可驱动4个LSTTL负载。 当P1口作为输入接口时，应先向口锁存器写“1”。 4. P3口（P3.0~P3.7，10脚~17脚）
除了和P1口的功能一样外， P3口的每一引脚还具有第二功能。
第二章 单片机的硬件结构
2.1 MCS-51单片机的总体结构
2.2 微处理器 2.3 MCS-51存储器 2.4 MCS-51基本电路及引脚电路 2.5 实例演练
2.1MCS-51单片机的总体结构
一，8031芯片实照
二，MCS-51单片机外形是一个40脚的双列直插式集成块：
P10 P1.1 P12 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3 T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 Vss 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
ALE地址锁存使能信号输出端。存取 片外存储器时，用于锁存低8位地址。 PROG是对于EPROM型单片机，在 EPROM编程期间，此引脚用于输入编 程脉冲。
ALE/ PROG (30脚)
控制 引脚
第二章MCS-51单片机的硬件结构
2.3 MCS-51引脚功能描述
掩模MOS制造工艺的MCS-51单片机都采用40脚的 双列直插式封装(DIP)方式，CHMOS制造工艺的单片 机80C31/80C51除采用DIP封装外，还采用方形的封 装方式。方形封装的有44个引脚，标有NC的4个引脚 不连线。在40条引脚中有2条专用于主电源，2条外接 晶振，4条控制或与其它电源复用的引脚，32条I/O引 脚。下面分别叙述这40条引脚的功能。 ⒈ 主电源引脚
ALU
PSEN ALE EA RST
定时 指令 及控 寄存 制 器 内部 时钟
PSW
P1驱动器
P1锁存器
P1.0~P1.7
外接晶振
2.只读存储器
用于永久性地存储应用程序。 单片机中大量采用的是掩模式只读存储器MROM 和改写只读存储器EPROM，随着电子技术的发 展，已开始采用电可读写只读存储器EEPROM。
方形封装
P1.4 P1.2 P1.0 VCC P0.1 P0.3 P1.3 P1.1 NC P0.0 P0.2 6 5 4 3 2 1
44 43 42
41 40 38 37 36 35 34 33 32 31
39
P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA NC ALE PSEN P2.7 P2.6
MCS-51单片机的基本结构（8051）
T0
时钟电路 CPU T0 T1 串行口 64KB总 线扩展 控制器 并行 接口 串行 接口 ROM RAM
T1
定时/计数器
中断控制 INT0 INT1
MCS-51单片机的基本结构（8031）
无ROM T0 时钟电路 CPU T0 T1 串行口 64KB总 线扩展 控制器 并行 接口 串行 接口 RAM T1
第二章 MCS-51系列单片机硬件结构
作用： 控制
协调片内各部分的工作时序逻辑 控制和片外联络的时序逻辑
运算
加法运算 减法运算 乘法运算 除法运算 布尔逻辑运算(与、或、非、异或、移位等)
5
2.4 MCS-51存储器的结构
8051内部ROM ROM：Read Only Memory(只读存储器) 一般用于存放程序和表格等不常改变的数据 常见的ROM种类：
63H
Z Y 62H 61H
63H
62H 61H
栈底
X
60H
59H
栈底
60H
59H 内部RAM
先入后出 后入先出
内部RAM
24
2.4
MCS-51存储器的结构
标准51系列单片机的内部RAM ——特殊功能寄存器SFR
51单片机内部都含有128B的特殊功能寄存器区，其地址为80H—FFH。 但不同的单片机内部特殊功能寄存器的个数是不等的。 这些特殊功能寄存器用于存放单片机中相应功能部件的控制命令、状 态或数据。
0000 0000 0000 0000B ～ 1111 1111 1111 1111B（二进制）
0 0 0 0 H～ F F F F H（十六进制） （十进制） 0 ～ 65535
通常习惯说51系列单片机的ROM寻址范围是64K
PC的值是CPU根据用户程序的运行流程自动装载的，它的值代表单 片机下一条要执行的指令在ROM中的存放位置，用户不能直接对PC 进行操作
第二章
MCS-51系列单片机硬件结构
1
本章主要内容：
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 MCS-51单片机的硬件结构 MCS-51的引脚 MCS-51的CPU MCS-51存储器的结构 并行I/O端口 时钟电路与时序
协调片内各部分的工作时序逻辑 控制和片外联络的时序逻辑
运算
加法运算 减法运算 乘法运算 除法运算 布尔逻辑运算(与、或、非、异或、移位等)
5
2.4 MCS-51存储器的结构
8051内部ROM ROM：Read Only Memory(只读存储器) 一般用于存放程序和表格等不常改变的数据 常见的ROM种类：
63H
Z Y 62H 61H
63H
62H 61H
栈底
X
60H
59H
栈底
60H
59H 内部RAM
先入后出 后入先出
内部RAM
24
2.4
MCS-51存储器的结构
标准51系列单片机的内部RAM ——特殊功能寄存器SFR
51单片机内部都含有128B的特殊功能寄存器区，其地址为80H—FFH。 但不同的单片机内部特殊功能寄存器的个数是不等的。 这些特殊功能寄存器用于存放单片机中相应功能部件的控制命令、状 态或数据。
0000 0000 0000 0000B ～ 1111 1111 1111 1111B（二进制）
0 0 0 0 H～ F F F F H（十六进制） （十进制） 0 ～ 65535
通常习惯说51系列单片机的ROM寻址范围是64K
PC的值是CPU根据用户程序的运行流程自动装载的，它的值代表单 片机下一条要执行的指令在ROM中的存放位置，用户不能直接对PC 进行操作
第二章
MCS-51系列单片机硬件结构
1
本章主要内容：
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 MCS-51单片机的硬件结构 MCS-51的引脚 MCS-51的CPU MCS-51存储器的结构 并行I/O端口 时钟电路与时序
MCS51单片机的结构
MCS51单片机的结构MCS-51单片机是Intel公司设计开发的一种高度集成的8位微控制器（microcontroller），主要应用于嵌入式系统中。
它采用了Harvard 架构，包含一个CPU核心、片内存储器、外围接口和定时器/计数器等功能模块。
在本文中，我将详细介绍MCS-51单片机的结构。
MCS-51单片机的结构主要分为以下几个部分：1.中央处理器（CPU）核心：MCS-51单片机的CPU核心采用了8位的数据总线和地址总线，以及一组功能强大的指令集。
该CPU支持多种指令，包括数据传送指令、算术逻辑指令、位操作指令和条件跳转指令等。
它还包括一个累加寄存器和标志寄存器，用于存储操作数和标志位信息。
2.存储器部分：MCS-51单片机包含片内存储器和片外存储器。
片内存储器主要用于存储程序代码和数据，包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和临时变量。
片外存储器通过地址线和数据线与单片机连接，可以扩展存储器容量。
3.输入输出（I/O）接口：MCS-51单片机通过多个I/O口与外部世界进行数据交互。
每个I/O 口包含一组引脚，可以用作输入或输出。
这些引脚可以通过配置寄存器来选择其功能。
MCS-51单片机还支持中断输入，可以用于实现外部设备的中断功能。
4.定时器/计数器（Timer/Counter）：MCS-51单片机内置了多个定时器/计数器模块，用于生成精确的时间延迟或测量外部事件的时间间隔。
定时器可以产生周期性的中断信号，用于实现定时任务。
计数器可以计数外部事件的脉冲数量，用于测量时间间隔。
5.串行通信接口：MCS-51单片机内置了一个串行通信接口，可以用于与其他设备进行数据传输。
该接口支持异步串行通信协议，如UART（通用异步收发器）或SPI（串行外围接口）等。
它可以通过配置寄存器来设置通信参数，如波特率和数据格式等。
6.时钟电路：MCS-51单片机需要一个精确的时钟源来驱动内部运算和外设操作。
51单片机汇编语言4-MCS51硬件结构-2
第1章
单片机硬件系统
(2) PC的内容自动加1变为0001H，指向下一个指令字节。 (3) 地址寄存器中的内容0000H通过地址总线送到存储器，
经存储器中的地址译码选中0000H单元。 (4) CPU通过控制总线发出读命令。 (5) 被选中单元的内容74H送内部数据总线，该内容通过 内部数据总线送到单片机内部的指令寄存器。至此，取指令 过程结束，进入执行指令过程。
第1章
单片机硬件系统
MCS-51单片机片内有256B的数据存储器，它分为低
128B的片内RAM区和高128B的特殊功能寄存器区。低128B 的片内RAM又可分为工作寄存器区(00H～1FH)、位寻址区 (20H～2FH)和数据缓冲器(30H～7FH)。累加器A、程序状态 寄存器PSW、堆栈指针SP、数据存储器地址指针DPTR、程 序存储器地址指针PC，均有着特殊的用途和功能。 MCS-51单片机有4个8位的并行I/O口，它们在结构和特 性上基本相同。当需要片外扩展RAM和ROM时，P0口分时 传送低8位地址和8位数据，P2口传送高8位地址，P3口常用 于第二功能，通常情况下只有P1口用作一般的输入/输出引脚。
第1章
单片机硬件系统
图1.15 MCS-51单片机的取指/执行时序 (a) 单片机的机器周期；(b) 单字节单周期指令，如INC A；(c) 双字节单 周期指令，如ADD A，data；(d) 单字节双周期指令，如INC DPTR
第1章
单片机硬件系统
1.5 单片机的工作过程
单片机的工作过程实质上是执行用户编制程序的过程。 一般程序的机器码都已固化到存储器中，例如实训1中的步骤 (3)，因此开机复位后，就可以执行指令。执行指令又是取指 令和执行指令的周而复始的过程。 例如指令MOV A，#56H表示把立即数56H这个值送入A 累加器。该指令对应的机器码是74H、56H，假设它们已存在 0000H开始的单元中。下面我们来说明单片机的工作过程。 接通电源开机后，PC =0000H，取指令过程如下： (1) PC中的0000H 送到片内的地址寄存器。
MC51单片机的硬件结构整理资料
振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
运算器
最终结果
原始数据
输入设备 与程序
数
中间结果/
据
最后结果
存储器 最后
结果
输出设备
程 序
控制器
计算机系统的硬件组成框图
单片机 微机
CPU
w
存储器
DB
AB CB
P0
P0
P1
P1
节拍的信号、时序脉冲等执行此条 命令所需的全部控制P信SW号 。
P2
P2
P3
P3
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口 中断
定时
PSEN RST ALE EA
80C51单片机的内部结构
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
P0
P0
P1
P1
1、8位寄存器
PSW ALU
P2
P2
运算器最终结果最后结果原始数据与程序最后结果计算机系统的硬件组成框图存储器控制器输出设备输入设备单片机微机dbcpuabcb存储器微机的结构框图单片机计算机80c51单片机的内部结构tmppswspdptrrampcromp1p2p3p0定时中断串口irx1x2psenrstaleeap0p1p2p3alu22中央处理器cpu80c51单片机的内部结构tmppswspdptrrampcromp1p2p3p0定时中断串口irx1x2psenrstaleeap0p1p2p3alu算术逻辑运算部件主要用来完成数据的算术和逻辑运算
RAM ROM 定时计数器
MCS-51单片机的硬件结构
（1）一个8位微处理器CPU。 （ 2 ）数据存储器 RAM 和特殊功能寄存器 SFR 。 （3）内部程序存储器ROM。 （ 4 ）两个定时 / 计数器，用以对外部事件进行 计数，也可用作定时器。 （ 5 ）四个 8 位可编程的 I/O （输入 / 输出）并行 端口，每个端口既可做输入，也可做输出。 （6）一个串行端口，用于数据的串行通信。 （7）中断控制系统。 （8）内部时钟电路。
引 脚 配 置 51 图单 片 机 的
图 2 7
返回本节
MCS-
2.2.2 MCS-51单片机的片外总线结构
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 ALE EA RESET PSEN VSS VCC P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
2.1.3 MCS-51单片机内部结
2.1.4 输入/输出（I/O）端口结构
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2.1.1 MCS-51单片机的基本组成
时钟源
T0 T1
时钟电路
SFR和RAM
ROM
定时/计数器
CPU
系
统
总
线
并行端口
串行端口
中断系统
P0 P1 P2 P3
TXD RXD
INT0 INT1
图2-1 MCS-51单片机基本结构示意图
MC51单片机的硬件结构整理资料
I/O口
微机的结构框图
单片机 计算机
2.2 中央处理器CPU
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1
P1
P2
P2
P3
P3
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口
中断
定时
PSEN RST ALE EA
80C51单片机的内部结构
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
运算器
最终结果
原始数据
输入设备 与程序
数
中间结果/
据
最后结果
存储器 最后
结果
输出设备
程 序
控制器
计算机系统的硬件组成框图
单片机 微机
CPU
w
存储器
DB
AB CB
2.1 MCS-51系列单片机概述
2.1 MCS - 51系列单片机的基本结构
单片机和其他微机一样，也拥有一个中央处理 器（CPU）。
（单片机通过I/O口与外设打交道，单片机的程 序与数据保存在存储器中。）
它通过单片机的内部总线，将单片机内部的各个部分： 程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行 接口、串行接口和中断系统等联系在一起 。
中断
定时
4、PC的P值SE可N 以RS修T A改LE，E一A般程序是
按的顺值,序则执程行序指将令不的再.若按改顺变序89了执C的 行5P。C1单片机的内部结构
微机的结构框图
单片机 计算机
2.2 中央处理器CPU
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1
P1
P2
P2
P3
P3
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口
中断
定时
PSEN RST ALE EA
80C51单片机的内部结构
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
运算器
最终结果
原始数据
输入设备 与程序
数
中间结果/
据
最后结果
存储器 最后
结果
输出设备
程 序
控制器
计算机系统的硬件组成框图
单片机 微机
CPU
w
存储器
DB
AB CB
2.1 MCS-51系列单片机概述
2.1 MCS - 51系列单片机的基本结构
单片机和其他微机一样，也拥有一个中央处理 器（CPU）。
（单片机通过I/O口与外设打交道，单片机的程 序与数据保存在存储器中。）
它通过单片机的内部总线，将单片机内部的各个部分： 程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行 接口、串行接口和中断系统等联系在一起 。
中断
定时
4、PC的P值SE可N 以RS修T A改LE，E一A般程序是
按的顺值,序则执程行序指将令不的再.若按改顺变序89了执C的 行5P。C1单片机的内部结构
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1.单片机如何运行程序？ 单片机和其他微机一样，也拥有一个中央处理 器（CPU）。
（单片机通过I/O口与外设打交道，单片机的程 序与数据保存在存储器中。）
它通过单片机的内部总线，将单片机内部的各个部分： 程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行 接口、串行接口和中断系统等联系在一起 。
输出设备
程 序
控制器
计算机系统的硬件组成框图
单片机 微机 返回
CPU
存储器
DB
AB CB I/O口
微机的结构框图
单片机 计算机 返回
2.2 中央处理器CPU
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口
中断
定时
PSEN RST ALE EA
80C51单片机的内部结构
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
XX算 辑 端12接术运至逻 算累辑 。振荡加运AL器算U，部有ALP接件2个I收主D输由要I入R累用端加来和器完串2送成个口来数输的据出一的端个算中，操术其断作和中数逻一； 定时
2、用于存放数据 。 3、具有易失性：芯 片掉电后，其内的
信息消失。 CPU
T0 T1
RAM ROM 定时计数器
振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
返回
CPU
RAM
ROM
1T、0 ROT1M被称为只 读T存0 储器T1。
MC51单片机的硬件结构
硬件电路与工作原理
硬件电路
由该任务引出： 1.单片机如何运行程序？ 2.单片机的软件及数据如何存放？ 3.单片机程序运行的结果如何送给发光二极管？ 4.怎样保证CPU工作 ？ 5.发光二极管为何按一定频率闪烁？
相关知识
2.1 MCS-51系列单片机概述
2.1 MCS - 51系列单片机的基本结构
TXD SBU F
R XD SBU F
IE
IP
中断、串行口和定时器
缓冲器 PC增 1
PC DPT R
P1锁 存 器
P3锁 存 器
由定时和控制部件构成的控制器，包
P 1 驱 动 器 括定时控制逻辑P 3、驱 动指器 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、RAM地址寄存
P0锁 存 器
P2锁 存 器
4kB ROM
B寄 存 器
T M P1Leabharlann T M P2ACC
SP
程序地址寄 存器
定 时 控 制
指 令 译 码 器
指 令 寄 存 器
O SC
XT AL1
XT AL2
AALLUE PSW
PC运O N 算S C器O N （T MAO DLUT C、O N
专用寄存器） T H 0 T L 0 T H 1 T L 1
P2 P3
在存储器中的某个连续区域.每条
指令都有自己的地址,CPU根据PC
X1 X2
中要3一、的 执 条具指 行 将振荡有令 的 要自地 指 执动址令行ALP加从的. I1D存指功I储令能R器地,从中 址而取.串指出向口将下
中断
定时
4、PC的PS值EN可R以ST修A改LE，E一A 般程序是
按的顺 值序 ,则执程行序指将令不的再.按若顺改变序89了执C的行5。P1C单片机的内部结构
2、用于存放程序。 3定、时具计有数非器易失性： 掉电后其内的信息 依然存在。
振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
返回
运算器
最终结果
原始数据
输入设备 与程序
数
中间结果/
据
最后结果
存储器 最后
结果
P0 P1 P2 P3
返回
IR：用来存放当前正在执行的指令
代码 。 ID：用来对指D令P代TR码进R行A分M析、译PC ROM
码，根据指令译码的结果，输出相 应PL的A：控产制生信出号各。种S操P作电位A、不同TMP B
P0
P0
P1 P1
节拍的信号、时序脉冲等执行此条 命令所需的全部控制P信SW号 。
定时
3加、器由，于故PS所E累N有加R运ST器A算L在E的微E数A8处据0理C都器5要1中通单占过片有累机的内部结构
P 1 .0 ~P 1 .7
器以及16位P 3 地.0 ~ P址3 .7缓冲器等。
T0 T1
RAM ROM 定时计数器 CPU 振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
计算机 微机
1、RAM被称为随机 读写存储器。
P2
P2
P3
P3
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口 中断
定时
PSEN RST ALE EA
80C51单片机的内部结构
返回
DPTR RAM PC ROM
P0
SP
A TMP B
P1
P2
1、8位寄存器
PSW ALU
P3
2、累加器是一个特殊的寄存器，它
XX12的加微字器处长具理振荡和有器微输采ALP处入用I理／累D I器输加R的出器字和结串长移构口相位可同功以，能简中累，化断 某些逻辑运算。
种电信号，从而实现指令的各种功能。
取指令
分析
执行
2.1 MCS - 51系列单片机的基本结构
单片机是一个大规模集成电路芯片，其上集成有CPU、 存储器、I/O口(串行口、并行口)、其它辅助电路(如中断 系统，定时/计数器，振荡电路及时钟电路等)。
其基本结构框图如下：
RAM 地 址 寄存器
128B RAM
另一端接收TMP的第二个操作数。参加运算的操
作 一数方在 面将AL结UP果S中E送N进R至行ST累规A加定LE器的E，操A8同作0时运C将算5操，1单作运结算片果结的束机特后的， 内部结构
征状态送标志寄存器。
返回
DPTR RAM PC ROM
P0
SP
A TMP B
P1
1、16位寄存器
2址、.程存序放中下的一指条令将是要按执照行P顺的S序W指存令放地ALU
内部总线有三种
数据总线：专门用来传送数据信息 。
地址总线：专门用来传送地址信息，选中各操作单元。
控制总线：专门用来传送CPU各种控制命令，以便CPU 统一指挥协调工作。完成程序所要执行的各种功能。
CPU执行程序一般包括两个主要过程
第一，就是从程序存储器中取出指令，指令的地址由PC 指针提供。
第二，就是执指过程，取出的指令代码首先被送到CPU 中控制器中的指令寄存器，再通过指令译码器译码变成各
（单片机通过I/O口与外设打交道，单片机的程 序与数据保存在存储器中。）
它通过单片机的内部总线，将单片机内部的各个部分： 程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行 接口、串行接口和中断系统等联系在一起 。
输出设备
程 序
控制器
计算机系统的硬件组成框图
单片机 微机 返回
CPU
存储器
DB
AB CB I/O口
微机的结构框图
单片机 计算机 返回
2.2 中央处理器CPU
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口
中断
定时
PSEN RST ALE EA
80C51单片机的内部结构
DPTR RAM PC ROM
SP
A TMP B
PSW ALU
P0
P0
P1 P1
P2
P2
P3
P3
XX算 辑 端12接术运至逻 算累辑 。振荡加运AL器算U，部有ALP接件2个I收主D输由要I入R累用端加来和器完串2送成个口来数输的据出一的端个算中，操术其断作和中数逻一； 定时
2、用于存放数据 。 3、具有易失性：芯 片掉电后，其内的
信息消失。 CPU
T0 T1
RAM ROM 定时计数器
振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
返回
CPU
RAM
ROM
1T、0 ROT1M被称为只 读T存0 储器T1。
MC51单片机的硬件结构
硬件电路与工作原理
硬件电路
由该任务引出： 1.单片机如何运行程序？ 2.单片机的软件及数据如何存放？ 3.单片机程序运行的结果如何送给发光二极管？ 4.怎样保证CPU工作 ？ 5.发光二极管为何按一定频率闪烁？
相关知识
2.1 MCS-51系列单片机概述
2.1 MCS - 51系列单片机的基本结构
TXD SBU F
R XD SBU F
IE
IP
中断、串行口和定时器
缓冲器 PC增 1
PC DPT R
P1锁 存 器
P3锁 存 器
由定时和控制部件构成的控制器，包
P 1 驱 动 器 括定时控制逻辑P 3、驱 动指器 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、RAM地址寄存
P0锁 存 器
P2锁 存 器
4kB ROM
B寄 存 器
T M P1Leabharlann T M P2ACC
SP
程序地址寄 存器
定 时 控 制
指 令 译 码 器
指 令 寄 存 器
O SC
XT AL1
XT AL2
AALLUE PSW
PC运O N 算S C器O N （T MAO DLUT C、O N
专用寄存器） T H 0 T L 0 T H 1 T L 1
P2 P3
在存储器中的某个连续区域.每条
指令都有自己的地址,CPU根据PC
X1 X2
中要3一、的 执 条具指 行 将振荡有令 的 要自地 指 执动址令行ALP加从的. I1D存指功I储令能R器地,从中 址而取.串指出向口将下
中断
定时
4、PC的PS值EN可R以ST修A改LE，E一A 般程序是
按的顺 值序 ,则执程行序指将令不的再.按若顺改变序89了执C的行5。P1C单片机的内部结构
2、用于存放程序。 3定、时具计有数非器易失性： 掉电后其内的信息 依然存在。
振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
返回
运算器
最终结果
原始数据
输入设备 与程序
数
中间结果/
据
最后结果
存储器 最后
结果
P0 P1 P2 P3
返回
IR：用来存放当前正在执行的指令
代码 。 ID：用来对指D令P代TR码进R行A分M析、译PC ROM
码，根据指令译码的结果，输出相 应PL的A：控产制生信出号各。种S操P作电位A、不同TMP B
P0
P0
P1 P1
节拍的信号、时序脉冲等执行此条 命令所需的全部控制P信SW号 。
定时
3加、器由，于故PS所E累N有加R运ST器A算L在E的微E数A8处据0理C都器5要1中通单占过片有累机的内部结构
P 1 .0 ~P 1 .7
器以及16位P 3 地.0 ~ P址3 .7缓冲器等。
T0 T1
RAM ROM 定时计数器 CPU 振荡电路 并行口 串行口 中断系统
X1 X2
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
MCS - 51系列单片机的基本结构图
计算机 微机
1、RAM被称为随机 读写存储器。
P2
P2
P3
P3
X1 X2
振P 荡 L IDIR
A
串口 中断
定时
PSEN RST ALE EA
80C51单片机的内部结构
返回
DPTR RAM PC ROM
P0
SP
A TMP B
P1
P2
1、8位寄存器
PSW ALU
P3
2、累加器是一个特殊的寄存器，它
XX12的加微字器处长具理振荡和有器微输采ALP处入用I理／累D I器输加R的出器字和结串长移构口相位可同功以，能简中累，化断 某些逻辑运算。
种电信号，从而实现指令的各种功能。
取指令
分析
执行
2.1 MCS - 51系列单片机的基本结构
单片机是一个大规模集成电路芯片，其上集成有CPU、 存储器、I/O口(串行口、并行口)、其它辅助电路(如中断 系统，定时/计数器，振荡电路及时钟电路等)。
其基本结构框图如下：
RAM 地 址 寄存器
128B RAM
另一端接收TMP的第二个操作数。参加运算的操
作 一数方在 面将AL结UP果S中E送N进R至行ST累规A加定LE器的E，操A8同作0时运C将算5操，1单作运结算片果结的束机特后的， 内部结构
征状态送标志寄存器。
返回
DPTR RAM PC ROM
P0
SP
A TMP B
P1
1、16位寄存器
2址、.程存序放中下的一指条令将是要按执照行P顺的S序W指存令放地ALU
内部总线有三种
数据总线：专门用来传送数据信息 。
地址总线：专门用来传送地址信息，选中各操作单元。
控制总线：专门用来传送CPU各种控制命令，以便CPU 统一指挥协调工作。完成程序所要执行的各种功能。
CPU执行程序一般包括两个主要过程
第一，就是从程序存储器中取出指令，指令的地址由PC 指针提供。
第二，就是执指过程，取出的指令代码首先被送到CPU 中控制器中的指令寄存器，再通过指令译码器译码变成各