单片机第二章
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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
单片机原理 第2章 MCS-51单片机体系结构
8051单片机的内RAM共有128个单元，应用最为灵活，用于 存放变量的值、运算结果和标志位等信息。按其用途可分为三个 区域。
2.4.2 MCS-51单片机数据存储器
2.4.2 MCS-51单片机数据存储器
1. 工作寄存器区
字节地址为00H~1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每组占用8个 字节，都标记为R0~R7。在某一时刻，CPU只能使用其中的一组工作寄存 器，工作寄存器的选择由程序状态字寄存器PSW中RS1、RS0两位来确定 ，如表2-3所示。
2. 数据总线DB 数据总线宽度为8位（D0~D7），由P0提供。
3. 控制总线CB 控制总线由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、 和ALE组成。
2.3 MCS-51单片机的中央处理器
• 8051系列单片机的中央处理器CPU是单片机 的指挥中心和执行机构，它的作用是产生合适的 时序，读入和分析每条指令代码，根据每条指令 代码的功能要求，指挥并控制单片机的有关部件 和器件，具体执行指定的操作。
2.2.3 并行I/O引脚
3. P2口
P2口，为准双向I/O口，具有内部上拉电阻。一共8位，有P2.0～P2.7共8 条引脚。当8051系列单片机扩展外部存储器及I/O接口芯片时，P2口作为 地址总线（高8位），和P0输出的低8位地址一起构成16位地址，可以寻址 64KB的地址空间。
P2口位结构图如图2-3 （c）所示，它比P1口多了 一个转换控制部分，当P2 与P0配合作为“地址/数据总 线”方式下的高8位数据线 （A8~A15）时，CPU将写 控制信号“1”使MUX切换到 右边，在“地址/数据总线” 方式下，无论P2口剩余多 少地址线，均不能被用于 普通I/O操作。
（2）控制引脚—— 、
2.4.2 MCS-51单片机数据存储器
2.4.2 MCS-51单片机数据存储器
1. 工作寄存器区
字节地址为00H~1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每组占用8个 字节，都标记为R0~R7。在某一时刻，CPU只能使用其中的一组工作寄存 器，工作寄存器的选择由程序状态字寄存器PSW中RS1、RS0两位来确定 ，如表2-3所示。
2. 数据总线DB 数据总线宽度为8位（D0~D7），由P0提供。
3. 控制总线CB 控制总线由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、 和ALE组成。
2.3 MCS-51单片机的中央处理器
• 8051系列单片机的中央处理器CPU是单片机 的指挥中心和执行机构，它的作用是产生合适的 时序，读入和分析每条指令代码，根据每条指令 代码的功能要求，指挥并控制单片机的有关部件 和器件，具体执行指定的操作。
2.2.3 并行I/O引脚
3. P2口
P2口，为准双向I/O口，具有内部上拉电阻。一共8位，有P2.0～P2.7共8 条引脚。当8051系列单片机扩展外部存储器及I/O接口芯片时，P2口作为 地址总线（高8位），和P0输出的低8位地址一起构成16位地址，可以寻址 64KB的地址空间。
P2口位结构图如图2-3 （c）所示，它比P1口多了 一个转换控制部分，当P2 与P0配合作为“地址/数据总 线”方式下的高8位数据线 （A8~A15）时，CPU将写 控制信号“1”使MUX切换到 右边，在“地址/数据总线” 方式下，无论P2口剩余多 少地址线，均不能被用于 普通I/O操作。
（2）控制引脚—— 、
微电子技术单片机教程第二章
钟时，用于外接时钟脉冲信号。
89S51 时钟产生方式
内部时钟方式
C1
18（XTAL2）
外部时钟方式
悬空
18（XTAL2）
19（XTAL1）
C2
19（XTAL1）
外部时 钟
GND
AT89S51
GND AT89S51
3、I/O口引脚（32个引脚）
P0口（32脚～39脚）有两种使用方法：
作为普通I/O口使用，须外接上拉电阻
CPU总是按PC的指示读取程序。PC可自动加1。因此
CPU执行程序一般是顺序方式。当发生转移、子程序
调用、中断和复位等操作，PC被强制改写，程序执行
顺序也发生改变。
系统复位时，PC=0000H。
(7)程序状态寄存器PSW（Program Status Word）
位 PSW
位 7 6 5 4 3 2 1 0
单片机引脚说明
1、主电源引脚Vcc和 V ss VCC（40脚）: 接+4V~+5V电源正端;
VSS（GND 20脚）: 电源负极（接地）
2、振荡器外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1（19脚）、XTAL2（18脚）：当使用芯片内部时
钟时，此二引线用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时
中断 锁存器 定时/计数器 串行口
存储 器
锁存器
锁存器
控制 器
锁存器
B
SP
暂存器1
ACC
暂存器2
指令寄存器IR
运算 I/O 器 接口
缓冲器
双数据指针DPTR PC增量器
程序计数器PC
4K FLASH
指令译码器ID
PSW
单片机课件第二章 ARM体系结构
2.5
ARM微处理器指令系统
2.5.1 基本寻址方式
寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地 址的方式，ARM处理器有9 种基本寻址方式。
1.寄存器寻址
操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段给出的是寄存器编 号，指令执行时直接取出寄存器值操作。
例如指令： MOV R1,R2 SUB R0,R1,R2
11111
系统模式
PC，R14～R0，CPSR（ARM v4及以上版本）
并非所有的模式位组合都能定义一种有效的处理器模式。其他组合的 结果不可预知。
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
Thumb 状态的寄存器在ARM 状态的寄存器上的映射
在Thumb状态下，程序计数器PC（Program Counter）使用位[1]选 择另一个半字。ARM处理器在两种工作状态之间可以切换。
Thumb状态：当操作数PSR控制位T为1时，执行BX指令进入Thumb 状态。如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理（IRQ、 FIQ、Undef、Abort和SWI）返回时，自动转换到Thumb状态。（异 常都是在ARM 状态中执行） ARM状态：当操作数PSR控制位T为0时，执行BX指令进入ARM状态 ；处理器发生异常（IRQ、FIQ、Reset、Undef、Abort和SWI）。在 此情况下，把PC内容复制到异常模式的链接寄存器中，并且异常处 理将从异常向量地址开始。
sys（系统模式）：运行具有特权的操作系统任务。
und（未定义指令中止模式）：当未定义的指令执行时进入该 模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
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
单片机 第二章 80C51系列单片机内部结构与工作原理
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
③检查单片机芯片的好坏，可用示波器查看ALE端
是否有脉冲信号输出。
④ALE端的负载能力为8个LS型TTL。 ：对EPROM型单片机，如对87C51BH编程时 的编程脉冲输入端。 ⑵、 (29脚)：程序存储允许输出端。片外程
序存储器的读选通信号，低电平有效。
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
3、基本功能单元
功能： 满足单片机测控功能要求的基本计算机外 围电路，用来完善和扩大计算机的功能．
组成： 包括定时/计数器、中断系统、串行通信 接口等。 说明： (1)80C51有两个16位定时/计数器 (T0和T1)。 作用： 可以作为内部定时器或外部脉冲计数器使 用。作内部定时器时，是靠对时钟振荡器的12分频脉
2.1 2.2 2.3
2.4
2.5 2.6
2.7
2.8 2.9
80C51系列单片机简介 80C51单片机内部基本结构及引脚功能 80C51单片机CPU结构 80C51存储器结构 输入/输出（I/O）端口 单片机的工作过程 80C51的低功耗方式 本章小结 练习思考题
第二章
80C51系列单片机内部结构与工作原理
①CPU从外部ROM取指令时，在每个机器周期中两 次有效。但在访问片外RAM时，要少产生两次负脉冲信
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
号。有效时，将外部ROM中的指令读到数据总线上。
②检查单片机系统上电后，CPU能否正常到 EPROM/ROM中读取指令码，可用示波器查看该端有无负 脉冲信号输出。 ③可驱动8个LS型TTL门电路。
⑶、 (31脚)：内部/外部ROM地址选择信号/ 固化编程电压输入端。 ：①为高电平，CPU访问ROM有两种情况： 当PC中的值小于0FFFH时，执行片内ROM指令; 当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外 ROM指令。
单片机 第二章 习题参考答案
一、填空题：1、当MCS-51引脚ALE有效时，表示从P0口稳定地送出了低8位地址。
2、MCS-51的堆栈是软件填写堆栈指针临时在片内数据存储器内开辟的区域。
3、当使用8751且EA=1，程序存储器地址小于 1000H 时，访问的是片内ROM。
4、MCS-51系统中，当PSEN信号有效时，表示CPU要从外部程序存储器读取信息。
5、MCS-51有4组工作寄存器，它们的地址范围是 00H~1FH 。
6、MCS-51片内20H~2FH范围内的数据存储器，既可以字节寻址又可以位寻址。
7、PSW中RS1 RS0=10时，R2的地址为 12H 。
8、PSW中RS1 RS0=11时，R2的地址为 1AH 。
9、单片机系统复位后，（PSW）=00H，因此片内RAM寄存区的当前寄存器是第 0 组，8个寄存器的单元地址为 00H ~ 07H 。
10、PC复位后为 0000H 。
11、一个机器周期= 12 个振荡周期= 6 个时钟周期。
12、PC的内容为将要执行的的指令地址。
13、在MCS－51单片机中，如果采用6MHz晶振，1个机器周期为 2us 。
14、内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节的字节地址为 26H 。
15、若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为 0 。
16、8051单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为 04H ，因上电时PSW=00H 。
这时当前的工作寄存器区是第 0 工作寄存器区。
17、使用8031芯片时，需将/EA引脚接低电平，因为其片内无程序存储器。
18、片内RAM低128个单元划分为哪3个主要部分：工作寄存器区、位寻址区和用户RAM区。
19、通过堆栈操作实现子程序调用，首先就要把 PC 的内容入栈，以进行断点保护。
调用返回时，再进行出栈保护，把保护的断点送回到 PC 。
20、MCS－51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为MCS－51的PC是16位的，因此其寻址的范围为 64 KB。
单片机 第二章(1)
(13) 指令系统 (111条)
（二） MCS-51系列单片机的差异
系列 典型芯 片 80C31 80C51 51系列 I/O口 4x8位 4x8位 定时/计数 器 2x16位 2x16位 中断源 5 5 串行通信 口 1 1 片内 RAM 128字节 128字节 片内ROM 无 4kB掩膜 ROM
MCS-51的结构框图
⑺ 2个16位定时器/计数器T/C ⑻ 1个全双工串行口UART
通用异步收发器 可同时接收或发送 半双工 —— 即可接受又可发送，但不同时
单工 —— 只接收或只发送
⑼ 布尔处理机 —— 位处理机 (10) 64KB外部RAM地址空间 (11) 64KB外部ROM地址空间 (12) 片内时钟电路及振荡器 16条地址线
52系列
87C52 89C52
MCS-51单片机总体基本结构
T0 T1
ROM
RAM
定时/计数器
CPU
微处理器
内部总线
并行接口
时钟
P0 P1 P2 P3
串行接口
中断系统
TXD
RXD
INT0
INT1
1、中央处理器
由运算器和控制逻辑组成。主要功能是产生各种控制信 号，控制存储器、I/O端口的数据传送、数据运算、及位处 理等操作等。采用SFR集中控制
2、存储器
8051/8751
程序存储器ROM/ EPROM(8031中没有，需外接) ， 存放 程序和编好的表格及常数等。
数据存储器RAM：存放中间结果、数据暂存、缓冲、及 存放标志位等。
3、I/O口
MCS-51单片机有 4 个 8 位并行口，1 个全双工串行口 UART， 2 个 16 位的 T/C。
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功能：对来自存储器中的指令进行译码，通过定时控制电路， 在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部和外部控制信号， 协调各功能元件的工作，完成指令所规定的功能。
单片机第二章
1．程序计数器PC(Program Counter) 一个16位的专用寄存器，用来存放下一条(当前)
指令的地址。它具有自动加1的功能。
外接一个晶振两 个电容(10～30pF)
XTAL1
XTAL2 内部时钟方式
单片机的引脚（晶振端）
Vcc, GND:正电源端与接地端 XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端
◆时钟电路设计
2.外部时钟方式：外部振荡器输入时钟信号。
VCC
外部时钟
XTAL 2 XTAL 1
8051
外部时钟 NC
(一)运算器 组成：运算器由算逻运算部件ALU、累加器Acc、暂存器、程序 状态字寄存器PSW、BCD码运算调整电路等组成 。实现+、–、×、 ÷算术运算，与、或、非、异或 逻辑运算、循环移位、位处理。
(二)控制器
组成：由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、数据指 针DPTR、定时控制与条件转移逻辑电路等组成。
GND (引脚20）: 接地端
单片机的引脚（晶振端）
Vcc, GND:正电源端与接地端 (+5V/3.3V/2.7V)
☆ XTAL1, XTAL2（引脚19和
18）: 片内振荡电路输入/输出端 CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作：
时序：CPU在执行指令时所需控制信 号的时间顺序称为时序。
时序部件：时钟和内部分频电路。时钟信 号经过分频，与指令译码信号组合，形成 一定节拍的时序信号，控制各逻辑部件协 调工作。
单片机第二章
5.定时控制部件与时序
功能：在规定的时刻发出各种操作所需的全部内 部和外部的控制信号，协调各功能元件工作，完 成指令所规定的功能。 主要任务：产生一个工作时序，其工作需要时钟 电路提供一个工作频率。
单片机第二章
单片机的引脚定义
从一片集成电路的角度去认识单片机
认识单片机的引脚 MCS-51单片机40脚
XTAL1 XTAL2
80C51
单片机的引脚（晶振端）
Vcc, GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端
CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作：
8032 8052
8752
256
80C32 80C52 87C52 字节
(8K字节) (8K字节)
3x16
4x8位
1
6
1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K)
ATEML
（20条引脚DIP封装）
128
2
15
1
5
89C系列
(常用型)
89C51(4K)/ 89C52(8K) （40条引脚DIP封装）
3．指令译码器 对指令寄存器中的指令进行译码，分析它的功能，并根据
功能产生相应的电信号。
4．数据指针DPTR 是一个16位的专用地址指针寄存器。它主要用来存放16位
地址。DPTR也可以拆成两个独立8位寄存器，即DPH(高8位字 节)和DPL(低8位字节)，分别占据83H和82H两个地址。
数据指针可以用来访问外部数据存储器中的任一单元， 作间址寄存器使用，也可以作为通用寄存器来用，是 8051 单片机中唯一一个用户可使用的16位寄存器。
Vcc, GND
2
XTAL1, XTAL2 2
RST
1
EA/Vpp
1
ALE/PROG
1
PSEN
1
P0.0—P0.7 8 P1.0—P1.7 8 P2.0—P2.7 8 P3.0—P3.7 8
40个引脚双排直插DIP封装,大致可分为4类：电源、时钟、 控制和I/O引脚。
单片机的引脚（电源端）
Vcc (引脚40）: 正电源端 （+5V/3.3V/2.7V) 不同的单片机可以允许不同 的工作电压，不同的单片机 表现出的功耗也不同。
单片机的引脚（晶振端）
Vcc, GND:正电源端与接地端 XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端
◆时钟电路设计
1.内部时钟方式
单片机内有一高增益反相放大器， 但需在XTAL1和XTAL2脚外接石 英晶体或陶瓷谐振器（频率为 1.2～12MHz）和振荡电容，如 图示,即可构成自激振荡电路，振 荡频率取决于晶体振荡器的振荡 频率。
128/ 256
2/3
32
1 5/6
一、MCS-51内部结构
图2．1 8051的功能部件图
外部时钟
时钟电路
ROM4KB RAM256B 计数器/定时器
8051 CPU
控制逻辑
可编程 并行口
可编程全 双工串行口
并行口 串行通信
图2.2 MCS-51单片机内部结构
单片机第二章
二 CPU
主要功能：产生各种控制信号，去控制存储器、输入／输出端 口的数据传送、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等。
特点： ▼它是16位的按机器周期自动增1计数器
▼总指向下一条指令所在首地址(当前PC值)
▼一切分支/跳转/调用/中断/复位 等操作的本质 就是:改变 PC 值
单片机第二章
CPU执行程序的简要过程：
1) PC给出当前指令的存储地址。
程序存储器
地址 程序代码
2) CPU到存储器取指令， PC自动加1
PC= 0000H 指令代码1 PC= 0001H 指令代码2
3) 指令译码器对指令译码， CPU执行指令。
PC= 0002H
N
指令代码3 … 指令代码n
4)CPU到存储器取指令，PC=PC+1。
5)CPU执行下一条指令，…
单片机第二章
2．指令寄存器 一个8位的寄存器，用于暂存待执行的指令，等待译码。
系列
无
片内存储器（字节） 片内ROM 有ROM 有EPROM
片内 RAM
定时器 计数器
并行 串行 I/O I/O
中 断 源
Intel MCS-51 子系列
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8031 8051
8751
128
80C31 80C51 87C51 字节
(4K字节) (4K字节)
2x16
4x8位
1
5
Intel MCS-52 子系列
第二章 MCS-51单片机的基本结构及工作原理
教学目的 ：
●了解单片机内部基本结构 ●掌握单片机存储器分布和使用 ●掌握常用的特殊功能寄存器SFR的使用 ●了解单片机的工作方式 ●掌握单片机的引脚及引脚功能
学习重点和难点
的存储器结构 单片机的引脚及引脚功能
单片机第二章
MCS-51系列单片机配置一览表
单片机第二章
1．程序计数器PC(Program Counter) 一个16位的专用寄存器，用来存放下一条(当前)
指令的地址。它具有自动加1的功能。
外接一个晶振两 个电容(10～30pF)
XTAL1
XTAL2 内部时钟方式
单片机的引脚（晶振端）
Vcc, GND:正电源端与接地端 XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端
◆时钟电路设计
2.外部时钟方式：外部振荡器输入时钟信号。
VCC
外部时钟
XTAL 2 XTAL 1
8051
外部时钟 NC
(一)运算器 组成：运算器由算逻运算部件ALU、累加器Acc、暂存器、程序 状态字寄存器PSW、BCD码运算调整电路等组成 。实现+、–、×、 ÷算术运算，与、或、非、异或 逻辑运算、循环移位、位处理。
(二)控制器
组成：由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、数据指 针DPTR、定时控制与条件转移逻辑电路等组成。
GND (引脚20）: 接地端
单片机的引脚（晶振端）
Vcc, GND:正电源端与接地端 (+5V/3.3V/2.7V)
☆ XTAL1, XTAL2（引脚19和
18）: 片内振荡电路输入/输出端 CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作：
时序：CPU在执行指令时所需控制信 号的时间顺序称为时序。
时序部件：时钟和内部分频电路。时钟信 号经过分频，与指令译码信号组合，形成 一定节拍的时序信号，控制各逻辑部件协 调工作。
单片机第二章
5.定时控制部件与时序
功能：在规定的时刻发出各种操作所需的全部内 部和外部的控制信号，协调各功能元件工作，完 成指令所规定的功能。 主要任务：产生一个工作时序，其工作需要时钟 电路提供一个工作频率。
单片机第二章
单片机的引脚定义
从一片集成电路的角度去认识单片机
认识单片机的引脚 MCS-51单片机40脚
XTAL1 XTAL2
80C51
单片机的引脚（晶振端）
Vcc, GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端
CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作：
8032 8052
8752
256
80C32 80C52 87C52 字节
(8K字节) (8K字节)
3x16
4x8位
1
6
1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K)
ATEML
（20条引脚DIP封装）
128
2
15
1
5
89C系列
(常用型)
89C51(4K)/ 89C52(8K) （40条引脚DIP封装）
3．指令译码器 对指令寄存器中的指令进行译码，分析它的功能，并根据
功能产生相应的电信号。
4．数据指针DPTR 是一个16位的专用地址指针寄存器。它主要用来存放16位
地址。DPTR也可以拆成两个独立8位寄存器，即DPH(高8位字 节)和DPL(低8位字节)，分别占据83H和82H两个地址。
数据指针可以用来访问外部数据存储器中的任一单元， 作间址寄存器使用，也可以作为通用寄存器来用，是 8051 单片机中唯一一个用户可使用的16位寄存器。
Vcc, GND
2
XTAL1, XTAL2 2
RST
1
EA/Vpp
1
ALE/PROG
1
PSEN
1
P0.0—P0.7 8 P1.0—P1.7 8 P2.0—P2.7 8 P3.0—P3.7 8
40个引脚双排直插DIP封装,大致可分为4类：电源、时钟、 控制和I/O引脚。
单片机的引脚（电源端）
Vcc (引脚40）: 正电源端 （+5V/3.3V/2.7V) 不同的单片机可以允许不同 的工作电压，不同的单片机 表现出的功耗也不同。
单片机的引脚（晶振端）
Vcc, GND:正电源端与接地端 XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端
◆时钟电路设计
1.内部时钟方式
单片机内有一高增益反相放大器， 但需在XTAL1和XTAL2脚外接石 英晶体或陶瓷谐振器（频率为 1.2～12MHz）和振荡电容，如 图示,即可构成自激振荡电路，振 荡频率取决于晶体振荡器的振荡 频率。
128/ 256
2/3
32
1 5/6
一、MCS-51内部结构
图2．1 8051的功能部件图
外部时钟
时钟电路
ROM4KB RAM256B 计数器/定时器
8051 CPU
控制逻辑
可编程 并行口
可编程全 双工串行口
并行口 串行通信
图2.2 MCS-51单片机内部结构
单片机第二章
二 CPU
主要功能：产生各种控制信号，去控制存储器、输入／输出端 口的数据传送、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等。
特点： ▼它是16位的按机器周期自动增1计数器
▼总指向下一条指令所在首地址(当前PC值)
▼一切分支/跳转/调用/中断/复位 等操作的本质 就是:改变 PC 值
单片机第二章
CPU执行程序的简要过程：
1) PC给出当前指令的存储地址。
程序存储器
地址 程序代码
2) CPU到存储器取指令， PC自动加1
PC= 0000H 指令代码1 PC= 0001H 指令代码2
3) 指令译码器对指令译码， CPU执行指令。
PC= 0002H
N
指令代码3 … 指令代码n
4)CPU到存储器取指令，PC=PC+1。
5)CPU执行下一条指令，…
单片机第二章
2．指令寄存器 一个8位的寄存器，用于暂存待执行的指令，等待译码。
系列
无
片内存储器（字节） 片内ROM 有ROM 有EPROM
片内 RAM
定时器 计数器
并行 串行 I/O I/O
中 断 源
Intel MCS-51 子系列
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8031 8051
8751
128
80C31 80C51 87C51 字节
(4K字节) (4K字节)
2x16
4x8位
1
5
Intel MCS-52 子系列
第二章 MCS-51单片机的基本结构及工作原理
教学目的 ：
●了解单片机内部基本结构 ●掌握单片机存储器分布和使用 ●掌握常用的特殊功能寄存器SFR的使用 ●了解单片机的工作方式 ●掌握单片机的引脚及引脚功能
学习重点和难点
的存储器结构 单片机的引脚及引脚功能
单片机第二章
MCS-51系列单片机配置一览表