80C51 单片机的硬件结构 思考题及答案复习过程
80C51单片机的硬件结构之CPU与存储器
2.1 80C51系列单片机结构
2.1.1 内部结构框图
1．1个8位的CPU 2．1个片内振荡器和时钟电路 3．程序存储器 4 KB的掩膜ROM，用于存放程序、原始数 据或表格。 4．数据存储器 5．64KB总线扩展控制器 6．4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3）
7．1个全双工串行接口
堆栈指针SP：存放栈顶的地址，内容可软件设置初值，单片机 复位时SP = 07H。CPU每往堆栈中存放一个数，SP都会先自动 加1，CPU每从堆栈中取走一个数，SP都会自动减1，SP始终指向 堆栈最顶部的数据的地址。
（5）数据指针DPTR
分成DPL（低8位）和DPH（高8位）两个寄存器，用来存放16 位地址值。
P0.4 84H
P0.3 83H
P0.2 82H
P0.1 81H
P0.0 80H
（1）累加器Acc
最常用的寄存器，所有的运算类指令都要使用它。累加器 在指令中的助记符为A，自身带有全零标志Z，若A＝0则Z＝1； 若A≠0则Z＝0。该标志常用作程序分支转移的判断条件。
（2）B寄存器
80C51中，在做乘、除法时必须使用B寄存器，不做乘、除法 时，可作为一般的寄存器使用。
① 掩膜ROM。 ② 可编程的只读存储器（PROM）。 ③ 可改写的只读存储器EPROM。 ④ 可电改写只读存储器（EEPROM）。
随机存取存储器（RAM）
① 静态SRAM。 ② 动态DRAM。
可现场改写的非易失性存储器
① 快擦写存储器（FLASH）。 ② 铁电存储器FRAM。
2．存储单元和存储单元地址
1．80C51片内数据存储空间（低128B）
（1）工作寄存器区（00H～1FH） 作用：有专用于工作寄存器操作的指令，读写速度比一般内 RAM要快，指令字节比一般直接寻址指令要短，还具有间 址功能，能给编程和应用带来方便。 工作寄存器区分为4个区：0区、1区、2区、3区。每区有8 个寄存器：R0～R7，寄存器名称相同。但是，当前工作的 寄存器区只能有一个，由PSW中的D4、D3位决定。
80c51单片机习题与解答
2－9：8031单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为（），因上电时PSW=（）。这时当前的工作寄存器区是（）组工作寄存器区。
答：04H、00H、0
2－11：判断以下有关PC和DPTR的结论是否正确？（对应新教材P24 10）
A、DPTR是可以访问的，而PC不能访问。（PC是CPU内部自用寄存器，不开放）
答：2us。
析：机器周期为振荡周期的1/6。
2—5：程序存储器的空间里，有5个单元是特殊的，这5个单元对应MCS-51单片机5个中断源的入口地址，请写出这些中断源的地址以及对应的中断源。
答：在程序存储器的0003H~002FH是中断入口地址专用区，一定要记住！
INT0* 0003H
INT1* 0013H
PUSHA；(SP)+1→SP,(SP)=52H,50H→52H
RET；(52H) →PCH,（PCH）=50H;(SP)-1→SP, (SP)=51H
(51H) →PCL,（PCL）=30H;(SP)-1→SP, (SP)=50H
ORG4000H
DB10H,80H,30H,50H,30H,50H
请问：A=（），SP=（），（51H）=（），（52H）=（），PC=（）。
答：程序、数据
3－10：在寄存器间接寻址方式中，其“间接”体现在指令中寄存器的内容不是操作数，而是操作数的（）。
答：地址
3－11：下列程序段的功能是什么？
PUSHA
PUSHB
POPA
POPB
答：交换A、B的内容
3－12：已知程序执行前有A=02H，SP=52H，（51H）=FFH，(52H)=FFH。下述程序执行后：
CJNEA,#0AAH,NEXT；不等，修改ＲＡＭ地址值
80c51单片机复习习题
程序存储器
1、程序存储器为16位编址，由PC程序计数器寻址。 、程序存储器为 位编址 位编址， 程序计数器寻址。 程序计数器寻址 2、与程序存储器寻址有关的引脚 、与程序存储器寻址有关的引脚EA EA，访问内部或外部程序存储器选择信号。 ，访问内部或外部程序存储器选择信号。 高电平，访问内部程序存储器。 高电平，访问内部程序存储器。 低电平，直接访问外部程序存储器。 低电平，直接访问外部程序存储器。 3、0000H~0002H：程序的起始，一般存放一条绝对跳转指令 ：程序的起始， 、 例：LJMP 0050H 4、 0003H~002AH：5个中断服务程序 、 ： 个中断服务程序 0003H 外部中断 外部中断0 000BH 定时器 溢出中断 定时器0溢出中断 0013H 外部中断 外部中断1 001BH 定时器 溢出中断 定时器1溢出中断 0023H 串行口中断
五、I/O端口 端口
1、端口结构（了解） 、端口结构（了解） 2、第一功能，熟悉如何对I/O端口进行读、写操作。 、第一功能，熟悉如何对 端口进行读、写操作。 端口进行读 3、第二功能，各I/O端口的第二功能（掌握） 、第二功能， 端口的第二功能（ 端口的第二功能 掌握） 4、80C51的总线结构（掌握） 、 的总线结构（ 的总线结构 掌握）
操作数的寻址方式
7种寻址方式，名称、格式、寻址范围 种寻址方式，名称、格式、 种寻址方式 1、寄存器寻址 3、寄存器间接寻址 5、相对寻址 7、位寻址 2、直接寻址 4、立即寻址 6、变址寻址
操作数的寻址方式
写出以下指令源操作数的寻址方式： 写出以下指令源操作数的寻址方式： MOV A, R5 ;寄存器寻址 寄存器寻址 ADD A, @R0 ;寄存器间接寻址 寄存器间接寻址 SUBB A, #50H ;立即寻址 立即寻址 ADDC A, 50H ;直接寻址 直接寻址 MOV A, P0 ;直接寻址 直接寻址 MOVC A, @A+DPTR ;变址寻址 变址寻址 MOVX A, @R0 ;寄存器间接寻址 寄存器间接寻址 SETB 20H ;位寻址 位寻址 CLR P1.0 ;位寻址 位寻址 JC EXIT ;相对寻址 相对寻址
80C51单片机的硬件结构
作的执行部件。由加法器和其他逻辑电路（移位电
路和判断电路等）组成。完成算术加、减、乘、除
和逻辑“与”、“或”、“异或”等运算以及循环
移位操作、位操作等功能。
（3） 程序状态字寄存器PSW：是8位寄存器， 用来存放运算结果的一些特征。 （4） B寄存器：在进行乘法、除法运算时作 为ALU的输入之一，与ACC配合完成运算和并存 放运算结果。 （5） 暂存器：用以暂存进入运算器之前的数 据。
微机控制技术
主讲：
张 勤 工学博士 副教授
教材：单片机基础，航空航天大学出版
第2章 80C51单片机的硬件结构
2.1 单片机的概念及系列
2.2 80C51单片机内部结构 2.3 80C51系列单片机外引脚功能
2.4 80C51单片机的内部存储器
2.5 80C51单片机的并行I/O口
…
17H 18H 19H … 1FH
…
R7 R0 R1 … R7
工作寄存器3组
20H
21H 22H 23H 24H 25H 26H 27H 位 寻 28H
07H
0FH 17H 1FH 27H 2FH 37H 3FH 47H
06H
0E H 16H 1E H 26H 2E H 36H 3E H 46H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
05H
1．封装：80C51系列单片机常用的两种封装为双 列直插式DIP40，方形封装LCC44
2．80C51系列单片机外部引脚
3．80C51单片机逻辑符号
4．80C51系列单片机外部引脚说明
重要性：引脚表现出单片机的外部特性或硬
件特性，通过引脚连接和组建系统。 共有40个引脚，分为端口线（32条），电源 线（2条）和控制线（6条） 端口：4个并行I/O端口，每个端口有8条端口 线，用于传送数据或地址。每个端口结构各 不相同，因此功能和用途上的差别也较大。
第2章《单片机原理与C51基础》赵丽清(课后习题及答案)
思考题：【2-1】80C51单片机由哪几部分组成，试说明ROM和RAM的功能分别是什么?【2-2】在程序运行中，PC的值是。
（）A）当前正在执行指令的前一条指令的地址B）当前正在执行指令的地址C）当前正在执行指令的下一条指令的首地址D）控制器中指令寄存器的地址【2-3】判断下列说法是否正确。
（1）PC可以存放一个16位二进制数，因此其寻址范围为0000H~7FFFH。
（）（2）单片机系统复位时PC的内容为0000H，因此CPU从程序存储器0000H地址单元取指令，开始执行程序。
（）（3）PC可以看成是程序计时器（）（4）PC可以看成是程序存储器的地址指针。
（）【2-4】试计算当振荡频率为12 MHz和6 MHz时，一个机器周期的长度？试辨析振荡周期、状态周期、机器周期、指令周期之间的关系。
【2-5】单片机的ROM必须具有掉电存储功能，这句话是否正确？【2-6】单片机对RAM的根本要求是快，但掉电可丢失数据，这个表述正确吗？【2-7】试说出80C51的两种时钟电路模式，如果是只有一个单片机工作常使用的是哪一种？如果是两个以上的单片机工作使用哪一种？【2-8】80C51单片机的EA信号有何功能？在使用8031时，EA信号引脚应如何处理？现在使用的80C51系列单片机内部一般均含有ROM，其EA引脚应该怎么接？【2-9】80C51系列单片机的三总线结构包括哪三种？其中作地址总线指的是？作数据总线指的是？属于控制总线的有？P0口的分时复用功能需要依靠锁存器的锁存功能，试举1种常用的低功耗锁存器并将其与单片机正确连接？【2-10】片内RAM低128单元一般划分为哪三个主要部分？对应的字节地址空间是？内部RAM中，可作为工作寄存器区的单元地址为（）H～（）H。
【2-11】80C51单片机任何一个时间4组通用工作寄存器中只能有一组工作，具体哪一组工作由什么来决定？如何设置才能选用0组通用寄存器？【2-12】80C51单片机具有很强的位（布尔）处理功能，内部RAM中共有多少单元可以位寻址，试写出其字节范围和位地址范围？【2-13】位地址00H与字节地址00H在内存中的位置有什么区别？片内字节地址为2AH单元最低位的位地址是（）；片内字节地址为88H单元的最低位的位地址为（）。
(完整版)第二章MCS-51单片机的硬件结构答案
第二章MCS-51 单片机的硬件结构答案1 MCS-51 单片机的片内都集成了哪些功能部件？各个功能部件的最主要的功能是什么？答：功能部件如下：微处理器（CPU ）；数据存储器（RAM）；程序存储器（ROM/EPROM 8031 没有此部件），4 个8 位并行I/O 口（P0 口、P1 口、P2 口、P3 口）；1 个全双工的串行口；2 个16 位定时器/计数器；中断系统；21 个特殊功能寄存器（SFR）。
各部件功能：CPU （微处理器）包括了运算器和控制器两大部分，还增加了面向控制的处理功能，不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理；数据存储器（RAM）片内为128B （52系列的为256B）,片外最多可外扩64KB。
数据存储器来存储单片机运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等；程序存储器（ROM/EPROM 用来存储程序；中断系统具有 5 个中断源， 2 级中断优先权；定时器/计数器用作精确的定时，或对外部事件进行计数；串行口可用来进行串行通信，扩展并行I/O 口，还可以与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广；特殊功能寄存器用于CPU 对片内各功能部件进行管理、控制、监视。
2 说明MCS-51 单片机的引脚EA 的作用，该引脚接高电平和接低电平时各有何种功能？答：当该引脚为高电平时，单片机访问片内程序存储器，但在PC （程序计数器）值超过0FFFH （对于8051 、8751 ）时，即超出片内程序存储器的4KB 地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。
当该引脚为低电平时，单片机则只访问外部程序存储器，不论是否有内部程序存储器。
对于8031 来说，因其无内部程序存储器，所以该引脚必须接地，这样只能选择外部程序存储器。
3 MCS-51 的时钟振荡周期和机器周期之间有何关系？答：每12 个时钟周期为1 个机器周期。
3 在MCS-51 单片机中，如果采用6 MHZ 晶振，1 个机器周期为（2 微秒）。
02第二章 80C51单片机的硬件
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程序计数器PC 程序计数器PC
16位寄存器,用于存放将要执行的指令的地址, 16位寄存器,用于存放将要执行的指令的地址,
可寻址64K范围.PC在物理结构上相对独立,不 可寻址64K范围.PC在物理结构上相对独立,不 属于SFR,如将要执行的指令为多字节指令,则 属于SFR,如将要执行的指令为多字节指令,则 PC存放指令的第一个字节的地址. PC存放指令的第一个字节的地址. PC的功能: PC的功能: 复位功能 计数功能 直接置位功能
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表2-5 RS1,RS0与寄存器区的关系 , 与寄存器区的关系
RS1 RS0 当前区号(组 当前区号 组) R0～R7地址 ～ 地址
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 2 3
00H～07H ～ 08H～0FH ～ 10H～17H ～ 18H～1FH ～
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(2).位寻址区
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2,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ部数据存储器 ,
由于MCS-51子系列单片机内部数据存储器只有128个
字节,往往不够用,这就需要扩展外部数据存储器, 外部数据存储器最多可扩至64KB. 访问外部存储器需要利用外部总线进行地址和数据的 传输,此时用P0,P2口 P0 P2 访问外部数据存储器只能用间接寻址,两种方式: DPTR和Ri(i=0,1),并有专用指令
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2.3 MCS-51单片机的引脚功能 MCS-51单片机的引脚功能
MCS-51 单片机共有40 个引脚. MCS-51单片机共有 40个引脚 .
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2.4 MCS-51单片机存储器 MCS-51单片机存储器
80C51 单片机的硬件结构 思考题及答案
1 、如何理解51单片机存储空间在物理结构上可分为4个，而逻辑上又可划分为3个答：MCS-51在物理上有四个存储空间：1、片内程序存储器2、片外程序存储器、3、片内数据存储器4、片外数据存储器。
从逻辑上划分有三个存储器地址空间：1、片内外统一编址的64K字节程序存储器（0000H~0FFFFH）2、内部256字节数据存储器地址空间（包括128字节片内RAM和128字节的SFR）3、外部64K字节数据存储器地址空间（0000H~0FFFFH））2 、MCS-51片内RAM的容量8051最大可配置的RAM/ROM容量答：1）MCS-51片内RAM的容量：51子系列：128B52子系列：256B2）其ROM最大可扩展到64KB注：片内数据存储区=片内RAM+SFR，51和52子系列的SFR容量都是128B3 、8051的/PSEN、/RD、/WR的作用答：1）/PSEN（外部程序存储器读选通信号）: CPU访问片外ROM时，使/PSEN低电平有效，可实现片外ROM的读操作，其他情况下此引脚为高电平封锁状态。
·2）/RD：外部RAM读信号3）/WR：外部RAM写信号4 、ALE线的作用当8051不和RAM/ROM相连时，ALE线的输出频率是多少答：1）ALE（地址锁存控制信号）：访问片外ROM,RAM时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存，实现低位地址和数据的分时传送。
不访问片外存储器时，可做为外部时钟使用。
2）当8051不和RAM/ROM相连时，ALE线的输出频率等于时钟周期的倒数<5 、MCS-51的工作寄存区包含几个通用工作寄存器组每组的地址是什么如何选用开机复位后，CPU使用的是哪组工作寄存器答：1）MCS-51的工作寄存区包含4个通用工作寄存器组2）第0组通用寄存器区地址：00H~07H第1组通用寄存器区地址：08H~0FH第2组通用寄存器区地址：10H~17H第3组通用寄存器区地址：18H~1FH3）选择哪个工作寄存器组是通过软件对程序状态字寄存器PSW的第4、3位进行设置实现的4（6、MCS-51的内部RAM地址空间是如何安排的共有多少个单元可以位寻址位地址又是如何排列的答：1）MCS-51的内部RAM地址的空间安排：00H~1FH 寄存器区20H~2FH 位寻址区30H~7FH 数据缓冲区80H~FFH 专用寄存器区2）位寻址的单元个数：16B*8位/B=128位3）位地址排列方式：|位地址为：00H～7FH字节地址：20H～2FH7 、MCS-51的程序计数器PC是几位寄存器它是否为专用寄存器PC 的内容是什么信息答1）MCS-51的程序计数器PC是16位寄存器2）它不是专用寄存器3）PC的内容为将要执行的指令地址{8 、什么是堆栈堆栈指针SP的作用是什么在程序设计时，有时为什么要对SP重新赋值如果CPU在操作中要使用两组工作寄存器，SP 的初值应设为多少答：1）堆栈是一种数据结构,专门存放向上生长堆栈的栈顶位置。
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1 、如何理解51单片机存储空间在物理结构上可分为4个，而逻辑上又可划分为3个？
答：
MCS-51在物理上有四个存储空间：
1、片内程序存储器
2、片外程序存储器、
3、片内数据存储器
4、片外数据存储器。
从逻辑上划分有三个存储器地址空间：
1、片内外统一编址的64K字节程序存储器（0000H~0FFFFH）
2、内部256字节数据存储器地址空间（包括 128字节片内RAM和128字节的SFR）
3、外部64K字节数据存储器地址空间（0000H~0FFFFH）
2 、MCS-51片内RAM的容量？8051最大可配置的RAM/ROM容量？答：
1）MCS-51片内RAM的容量：
51子系列：128B
52子系列：256B
2）其ROM最大可扩展到64KB
注：片内数据存储区=片内RAM+SFR，51和52子系列的SFR容量都是128B
3 、8051的/PSEN、/RD、/WR的作用？
答：
1）/PSEN（外部程序存储器读选通信号）: CPU访问片外ROM时，使/PSEN低电平有效，可实现片外ROM的读操作，其他情况下此引脚为高电平封锁状态。
2）/RD：外部RAM读信号
3）/WR：外部RAM写信号
4 、ALE线的作用？当8051不和RAM/ROM相连时，ALE线的输出频率是多少？
答：
1）ALE（地址锁存控制信号）：
访问片外ROM,RAM时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存，实现低位地址和数据的分时传送。
不访问片外存储器时，可做为外部时钟使用。
2）当8051不和RAM/ROM相连时，ALE线的输出频率等于时钟周期的倒数
5 、MCS-51的工作寄存区包含几个通用工作寄存器组？每组的地址是什么？如何选用？开机复位后，CPU使用的是哪组工作寄存器？答：
1）MCS-51的工作寄存区包含4个通用工作寄存器组
2）第0组通用寄存器区地址：00H~07H
第1组通用寄存器区地址：08H~0FH
第2组通用寄存器区地址：10H~17H
第3组通用寄存器区地址：18H~1FH
3）选择哪个工作寄存器组是通过软件对程序状态字寄存器PSW的第
4、3位进行设置实现的
4
6、 MCS-51的内部RAM地址空间是如何安排的？共有多少个单元可以位寻址？位地址又是如何排列的？
答：
1）MCS-51的内部RAM地址的空间安排：
00H~1FH 寄存器区
20H~2FH 位寻址区
30H~7FH 数据缓冲区
80H~FFH 专用寄存器区
2）位寻址的单元个数：16B*8位/B=128位
3）位地址排列方式：
位地址为：00H～7FH
字节地址：20H～2FH
7 、MCS-51的程序计数器PC是几位寄存器？它是否为专用寄存器？PC的内容是什么信息？
答
1）MCS-51的程序计数器PC是16位寄存器
2）它不是专用寄存器
3）PC的内容为将要执行的指令地址
8 、什么是堆栈？堆栈指针SP的作用是什么？在程序设计时，有时为什么要对SP重新赋值？如果CPU在操作中要使用两组工作寄存器，SP的初值应设为多少？
答：
1）堆栈是一种数据结构,专门存放向上生长堆栈的栈顶位置。
是遵循“后进先出”的原则进行数据存取的一种工作方式。
2）堆栈指针SP的作用：指出当前堆栈顶部是片内RAM的哪一个单元。
3）80C51单片机系统复位后SP的初值为07H，则将从内部RAM的08H 单元开始堆放信息。
但是80C51系列的栈区不是固定的，只要通过软件改变SP寄存器的值便可更动栈区。
为了避开工作寄存器和位寻址区，SP的初值要重新赋值，可置为2FH或更大的地址值。
4）如果CPU在操作中要使用两组工作寄存器，则刨除掉00~07H第0组和08H~0FH两组，所以SP的初值至少为0FH。
9 、MCS-51单片机的时钟周期，机器周期，指令周期是如何设置的？当振荡频率为6MHZ时，计算一个机器周期和执行一条最长的指令各需多少时间？
答：
1）MCS-51单片机的时钟周期：振荡源信号经二分频后形成时钟脉冲信号，一个时钟周期是振荡周期的2倍
MCS-51单片机的机器周期：完成一个基本操作所需的时间。
MCS-51一个机器周期含6个时钟周期
MCS-51单片机的指令周期：是指CPU执行一条指令所需要的时间。
一个指令周期通常含有1or2or4个机器周期
2）当振荡频率为6MHZ时，机器周期={(1/6）*12}us=2us；执行一条最长的指令的指令周期=4*机器周期=8us
10、使单片机复位有几种方法？复位的条件是什么？复位后片内各寄存器及RAM的状态如何？
答：
1）使单片机复位有2种方法：上电自动复位和按键手动复位
2）复位的条件：在振荡器运行时，RST端至少保持2个机器周期的高电平。
3）程序计数器PC指向0000H
P0~P3：0FFH
SP：07H
其它专用寄存器都清0。