单片机原理及应用(第二讲)
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单片机原理及应用(课件)
输出接口
实现单片机向外部设备输出信号的功能。
输入输出接口的扩展
通过I/O口的扩展，可以实现更多设备的控 和信号的采集。
03 单片机编程语言与开发环 境
单片机编程语言概述
单片机编程语言分类
根据单片机的特性和应用需求，单片机编程语言可分为机器语言、汇 编语言和高级语言。
机器语言
机器语言是直接用二进制代码编写的语言，是单片机能够直接识别的 唯一语言。
物联网时代单片机的应用前景
1 2
智能感知
单片机作为物联网感知层的重要组件，能够实现 各种传感器数据的采集和处理，为上层应用提供 可靠的数据支持。
无线通信
单片机集成无线通信模块，可以实现远程数据传 输和控制，为物联网应用提供了便利的通信手段。
3
边缘计算
单片机具备强大的计算能力，可以实现边缘计算 功能，减轻云端负担，提高数据处理速度和实时 性。
汇编语言
汇编语言是一种低级语言，使用助记符表示指令，易于理解和记忆。
高级语言
高级语言是一种更接近自然语言的编程语言，如C、C等，具有更高 的编程效率和可移植性。
C语言在单片机开发中的应用
C语言的优势
C语言具有高效、可移植性强、易于维护等优点，适合用于单片 机开发。
C语言的移植性
由于C语言是一种高级语言，其代码可以在不同的单片机平台上 进行移植，提高了代码的可重用性。
按键输入是单片机应用中常 见的输入方式之一，通过按 键可以实现对单片机程序的
触发和控制。
具体实现方法：将按键的一 端连接到单片机的I/O端口，
另一端接地。当按键被按下 时，I/O端口会收到一个低电
平信号，单片机程序通过检 测这个信号的变化可以判断
《单片机原理及应用》PPT课件全集
化为机器码。
常用伪指令包括数据定义伪 指令、符号定义伪指令、段
定义伪指令等。
指令集是处理器可以识别和执 行的一组机器指令的集合，每 种处理器都有自己独特的指令
集。
顺序、分支和循环程序设计方法
顺序程序设计方法是指程序按照语句 的先后顺序逐条执行，不改变执行顺 序。
循环程序设计方法是指程序中某段代 码重复执行多次，直到满足退出条件 为止，常用的循环结构有for循环、 while循环和do-while循环。
分支程序设计方法是根据条件判断结 果来选择不同的执行路径，常用的分 支结构有if-else结构和switch-case结 构。
子程序设计和参数传递技巧
子程序是一段完成特定功能的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用 。
子程序设计需要注意参数传递、返回值处理、局部变量和全局变量的使用 等问题。
参数传递可以通过寄存器、堆栈或内存等方式实现，具体实现方式取决于 处理器架构和编程语言规范。
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
07
综合项目：智能小车控制系统设计
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
I/O接口
单片机与外部设备进行数据传输的通道， 包括并行接口、串行接口等。
指令系统与寻址方式
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传 送指令、控制转移指令等。
寻址方式
单片机在执行指令时确定操作数地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻 址、寄存器寻址等。不同的寻址方式可以实现对不同存储空间的访问，提高单片 机的灵活性和效率。
常用伪指令包括数据定义伪 指令、符号定义伪指令、段
定义伪指令等。
指令集是处理器可以识别和执 行的一组机器指令的集合，每 种处理器都有自己独特的指令
集。
顺序、分支和循环程序设计方法
顺序程序设计方法是指程序按照语句 的先后顺序逐条执行，不改变执行顺 序。
循环程序设计方法是指程序中某段代 码重复执行多次，直到满足退出条件 为止，常用的循环结构有for循环、 while循环和do-while循环。
分支程序设计方法是根据条件判断结 果来选择不同的执行路径，常用的分 支结构有if-else结构和switch-case结 构。
子程序设计和参数传递技巧
子程序是一段完成特定功能的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用 。
子程序设计需要注意参数传递、返回值处理、局部变量和全局变量的使用 等问题。
参数传递可以通过寄存器、堆栈或内存等方式实现，具体实现方式取决于 处理器架构和编程语言规范。
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
07
综合项目：智能小车控制系统设计
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
I/O接口
单片机与外部设备进行数据传输的通道， 包括并行接口、串行接口等。
指令系统与寻址方式
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传 送指令、控制转移指令等。
寻址方式
单片机在执行指令时确定操作数地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻 址、寄存器寻址等。不同的寻址方式可以实现对不同存储空间的访问，提高单片 机的灵活性和效率。
精品课件-单片机原理与应用技术(黄惟公)-第2章
第 2 章 MCS-51单片机基本结构
(4) 存储器的编程(烧录)方式，如ISP(在系统编程)和 IAP(在应用编程)，可以通过并口、串口或专门引脚烧录程序。
(5) 通信功能的增强，有2个串口、I2C总线、ISP、USB总 线、CAN总线、自带TCP/IP协议等。
(6) JTAG调试型。 目前在世界上较有影响、在国内市场份额较大的MCS-51系 列单片机有Intel、Atmel、Philips、Cygnal、SST、STC等公 司的产品，读者可以访问它们的网站，随时获取最新的 信息。
第 2 章 MCS-51单片机基本结构
2. 增强型 增强型有8032、8052、89C52等，此类型单片机内的ROM和 RAM容量比基本型增大了一倍，同时把16位定时/计数器增为3 个。增强型的代表产品是89C52，其基本配置如下： ● 8位CPU； ● 8 KB片内ROM； ● 256 B可使用的片内RAM； ● 26个特殊功能寄存器； ● 32线并行I/O接口； ● 3个16位定时/计数器； ● 1个全双工的串行接口； ● 6个中断源、2个中断优先级的中断结构。
第 2 章 MCS-51单片机基本结构
2.3 MCS-51存储器组织
存储器用于存放程序与数据。半导体存储器由一个个单元 组成，每个单元有一个编号(称为地址)，一个单元存放一个8 位的二进制数(一个字节)。
计算机的存储器地址空间有两种结构形式：普林斯顿结构 和哈佛结构，图2.4所示是具有64 KB地址的两种结构图。
16
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(a)
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用
P0.0
户
P0.1
I/O
单片机原理及应用电子版教材pptx
汇编语言指令集 详细讲解单片机常用的汇编语言指令，包括数据 传送、算术运算、逻辑运算、位操作等指令。
3
汇编语言编程实例
通过具体案例，演示如何使用汇编语言进行单片 机程序开发，包括程序结构、编程规范、调试技 巧等。
C语言编程
C语言在单片机中的应用
01
阐述C语言在单片机领域的优势以及适用场景。
单片机C语言编程基础
生产流程自动化
通过单片机控制电机、气缸、传 感器等设备，实现对生产流程的 自动化控制和优化。
数据采集与处理
通过单片机对生产线上的各种数 据进行实时采集和处理，提高生 产效率和产品质量。
故障诊断与预警
通过单片机对生产线上的设备进 行故障诊断和预警，减少故障停 机时间，提高生产效率。
汽车电子控制系统设计
发展历程
从20世纪70年代的第一代4位单片机，到80年代的8位单片机，再到90年代的 高性能16位和32位单片机，单片机的性能和功能不断提升，应用领域也不断扩 展。
单片机应用领域
智能家居
智能照明、智能安 防、智能家电等。
交通运输
汽车电子、航空航 天、轨道交通等。
工业控制
自动化生产线、机 器人控制、电机驱 动等。
定时/计数器编程方法
使用单片机的定时/计数器时，需要先进行初始化设置，包 括选择工作模式、设置计数值、启动定时/计数器等。然后， 在程序中编写相应的中断服务程序，以处理定时/计数器产 生的中断请求。
中断程序设计与实例分析
要点一
中断程序设计步骤
确定中断源及优先级 -> 编写中断服务程序 -> 在主程序中开 启中断 -> 运行并调试程序。
医疗设备
医疗仪器、健康监 测设备等。
3
汇编语言编程实例
通过具体案例，演示如何使用汇编语言进行单片 机程序开发，包括程序结构、编程规范、调试技 巧等。
C语言编程
C语言在单片机中的应用
01
阐述C语言在单片机领域的优势以及适用场景。
单片机C语言编程基础
生产流程自动化
通过单片机控制电机、气缸、传 感器等设备，实现对生产流程的 自动化控制和优化。
数据采集与处理
通过单片机对生产线上的各种数 据进行实时采集和处理，提高生 产效率和产品质量。
故障诊断与预警
通过单片机对生产线上的设备进 行故障诊断和预警，减少故障停 机时间，提高生产效率。
汽车电子控制系统设计
发展历程
从20世纪70年代的第一代4位单片机，到80年代的8位单片机，再到90年代的 高性能16位和32位单片机，单片机的性能和功能不断提升，应用领域也不断扩 展。
单片机应用领域
智能家居
智能照明、智能安 防、智能家电等。
交通运输
汽车电子、航空航 天、轨道交通等。
工业控制
自动化生产线、机 器人控制、电机驱 动等。
定时/计数器编程方法
使用单片机的定时/计数器时，需要先进行初始化设置，包 括选择工作模式、设置计数值、启动定时/计数器等。然后， 在程序中编写相应的中断服务程序，以处理定时/计数器产 生的中断请求。
中断程序设计与实例分析
要点一
中断程序设计步骤
确定中断源及优先级 -> 编写中断服务程序 -> 在主程序中开 启中断 -> 运行并调试程序。
医疗设备
医疗仪器、健康监 测设备等。
单片机原理与应用技术(第2版)电子课件
单片机汇编语言编程
01
单片机汇编语言是针对特定单片机的低级语言，可 以直接控制硬件。
02
单片机汇编语言具有执行速度快、代码效率高等优 点，但在可读性和可维护性方面较差。
03
单片机汇编语言适用于对硬件操作和控制要求较高 的场合，如底层驱动程序开发等。
单片机软件开发的工具与环境
单片机软件开发的工具与环境 包括集成开发环境（IDE）、编 译器、调试器等。
家电智能控制
通过单片机对家电设备进行智能化改造，实现语 音控制、手机APP控制等功能，提升用户的使用 体验。
智能环境监测
单片机可以与传感器配合，实时监测室内空气质 量、温湿度等环境参数，并根据用户设定自动调 节环境状态。
单片机在工业控制中的应用
01
02
03
自动化流水线控制
单片机可以用于自动化流 水线的控制系统中，实现 生产线的顺序控制和逻辑 控制。
02
单片机硬件结构
单片机的核心部件
中央处理器(CPU)
负责执行指令和控制单片机各部分协调工作 。
输入输出接口
实现单片机与外部设备的信息交互。
存储器
分为程序存储器和数据存储器，用于存储程 序和数据。
定时器/计数器
用于产生定时信号和控制外部事件计数。
单片机的存储器结构
ROM（只读存储器）：存储固定不变的程序和数 据。
发展趋势
随着嵌入式系统技术的不断发展，单片机在性能、集成度和智能化方面将不断提升，以满 足更复杂和多样化的应用需求。
物联网技术与单片机
物联网技术概述
物联网是指通过网络技术实现物品之间的互联互通，实现 智能化识别、定位、跟踪和管理等功能。
单片机在物联网中的应用
单片机原理及应用 第二章
寄存器
累加器ACC 累加器ACC，简称累加器A，它是一个8位寄存器，通 过暂存器与ALU相连，在算术运算和逻辑运算时，通常用 累加器A存放一个参加操作的数，作为ALU的一个输入，而 ALU的运算结果又存入累加器A中。
寄存器B 寄存器B一般用于乘、除法指令，它与累加器A配合使 用。运算前，寄存器B中存放乘数或除数；运算后，B中保
存了乘积的高位字节或商的余数部分。此外，寄存器B可 作为存放中间结果的暂存寄存器使用。
程序状态字寄存器PSW
运算操作过程中的一些状态信息存放在程序状态字寄存器PSW中，
PSW寄存器的字节地址是DOH，PSW各位的符号与定义如下：
C—进位标志（CY），有进位或借位时，C=1，否则C=0； Cy=1提示无符 号数运算超出范围。 在进行位操作时，CY作为位累加器C，也称为布尔累加器。此外， 循环移位指令和比较转移指令也会影响CY标志。 AC—辅助进位标志，当累加器中A3向A4有进位或错位时AC=1，否则AC=0；
7406
2 4 6 8 2 4 6 8
22
1
74ls08A
22
OE
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
19 18 17 16 15 13 12 11 27
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WE
19 18 17 16 15 13 12 11 27
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WE
ALE/PROG——地址锁存允许信号，输出。 在访问片外存储器或I/O时，用于锁存低八位地址，以 实现低八位地址与数据的隔离。由于ALE以1/6的振荡频率 固定速率输出，可作为对外输出的时钟或用作外部定时脉
《单片机原理及应用》第二章 89C51单片机的结构和原理2012
• 片内容量为4KB，地址范围为0000H～0FFFH。 • 片外最多可扩至64KB ROM/EPROM，地址范围为 1000H～FFFFH。 • 片内外统一编址。 • ROM的寻址方式： • 1）当 EA=“1”时：
– 在0000～0FFFH范围内执行片内ROM中的程序，当指令地址超 过0FFFH 后就自动转向片外ROM中取指令。
• 四个8位并行I/O（输入/输出）接口P0~P3 • 两个定时/计数器
– 每个定时/计数器都可以设置成计数或定时方式
• 一个全双工UART的串行I/O口
– 可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信
• 五个中断源的中断控制系统
MCS-51系列单片机的性能
表中型号带“C”表示所用的是CMOS工艺，具有功耗低的优点。
什么是入口地址？
0023H
2 数据存储器 • 一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空 间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部 分。片内、片外独立编址。 片外RAM： 最大范围：0000H～FFFFH， 64KB；用指令MOVX访问。 片内RAM： 最大范围：00H～FFH，256B； 用指令MOV访问。 又分为两部分：低128B（00～ 7FH）为真正的RAM区，高128B （80～FFH）为特殊功能寄存器 （SFR）区。如右图所示。
第二章 89C51单片机的结构和原理
• • • • • 2.1 89C51单片机的结构 2.2 89C51的引脚及其功能 2.3 CPU时序 2.4 复位操作 2.5 89C51单片机的低功耗工作方式
2.1 89C51单片机的结构
89C51单片机内部结构示意图如下所示： 外部时钟源 外部事件计数输入
振荡器和时序 OSC
单片机原理及应用第二版
单片机原理及应用第二版
单片机是一种集成了中央处理器、存储器和输入输出端口的微型计算机系统，
它广泛应用于各种电子设备中，如家用电器、汽车电子、工业控制等领域。
本文将从单片机的基本原理和应用方面进行介绍，帮助读者更好地理解和应用单片机技术。
首先，我们来了解一下单片机的基本原理。
单片机的核心是中央处理器（CPU），它负责执行程序指令和控制系统的运行。
单片机还包括存储器（RAM
和ROM）、定时器、串行通信接口、模拟数字转换器（ADC）等外设，这些外设
可以帮助单片机实现各种功能。
单片机通过输入输出端口与外部设备进行通信，实现对外部环境的监测和控制。
在单片机的应用方面，它可以用于各种控制系统中。
例如，我们可以利用单片
机设计一个智能家居系统，实现对灯光、空调、窗帘等设备的远程控制。
此外，单片机还可以应用于汽车电子系统中，如发动机控制单元（ECU）、车载娱乐系统等。
在工业控制领域，单片机也被广泛应用于自动化生产线、机器人控制等方面。
除了以上应用，单片机还可以用于各种嵌入式系统中。
嵌入式系统是一种特殊
的计算机系统，它通常被嵌入到其他设备中，用于控制和监测设备的运行。
单片机作为嵌入式系统的核心，可以帮助实现各种智能设备，如智能手表、智能家居、智能工业设备等。
总的来说，单片机作为一种微型计算机系统，具有广泛的应用前景。
通过学习
单片机的原理和应用，我们可以更好地理解和应用单片机技术，为各种电子设备的设计和开发提供技术支持。
希望本文能够帮助读者更好地了解单片机，并在实际应用中发挥其潜力。
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若按执行时间来分为单周期、双周期，只有乘、 除法为4个机器周期。
指令时序，分为取指令阶段和指令执行阶段。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
五、MCS-51的复位和复位电路
1、复位操作
在MCS-51单片机的RESET引脚上加2个以上机器周期 的高电平，即可达到复位。复位后PC值为0000H，单片 机从此单元开始执行程序，RAM内容不受影响，其他寄 存器内容见下表所示。
内外程序存储器选择控制端（片内程序存储器选择 引脚）。接高电平时，片内程序存储器为地址低端4KB ROM/EPROM（即0000H~0FFFH）；接低电平时，不使用片 内程序存储器（不管有无），只访问片外程序存储器， 8031此引脚接地。
2、通过堆栈操作实现子程序的调用，首先就要把
（
）的内容入栈，以进行断点保护。调用返回时，
（1）程序计数器PC 一个基本的寄存器，也是一个独立的计数器，存放着
下一条将要从程序存储器中取出的指令的地址。
（2）指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑电路 存放指令操作码的专用寄存器，输出给指令译码器进
行译码，译码结果送控制逻辑电路，发出各种控制信号。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
二、MCS-51存储器的结构
所选的4组工作寄存器 0组（内部RAM地址00H~07H） 1组（内部RAM地址08H~0FH） 2组（内部RAM地址10H~17H） 3组（内部RAM地址18H~1FH）
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
2、控制器
单片机运行的控制部件，由程序计数器、程序地址寄 存器、指令寄存器IR、指令译码器等逻辑控制电路组成。
MCS-51单片机定义每12个时钟周期为一个机器周期，并 将其分为6个状态（S1~S6），每个状态又分成2拍（P1、 P2）。
见书33页，图2-14 （3）指令周期
执行一条指令所需的时间。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
说明： MCS-51单片机指令按字节分为单字节、双字节、
三字节指令。MCS-51指令系统中大部分是单字节和双 字节指令。
中断源 外部中断0（INT0）
定时器0（T0） 外部中断1（INT1）
定时器1（T1） 串行口
入口地址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
注意：① MCS-51单片机复位后，PC值为0000H，因此 程序是从0000H开始执行的。
② 两条读程序存储器指令： MOVC A,@A+DPTR MOVC A,@A+PC
程序存储器
数据存储器
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
三、并行I/O端口
P0、P1、P2、P3，四个双向8位端口。
1、P0口： 字节地址：80H；位地址：80H~87H。 某位结构如下：
读锁存器
地址/数 据
控制
Vcc
内部总线
D 锁Q
存
写入
CP 器 Q
MUX
P0.X
读引脚
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
7、如果手中仅有一台示波器，可通过观察哪个 引脚的状态，来大致判断MCS-51单片机正在工作？
8、判断下列说法是否正确：
（1）、8031的CPU是由RAM和EPROM所组成。 （2）、区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可
靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端。 （3）、在MCS-51单片机中，为使准双向的I/O 口工作
2、内部数据存储器 片内数据存储器（RAM）共有128个字节，其结构
可用图示说明。
第二讲
片内地址： 30H~7FH 20H~2FH 18H~1FH 10H~17H 08H~0FH 00H~07H
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
用户RAM区 （堆栈、数据缓冲区）
可位寻址区
第3组工作寄存器区 R0~R7
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
四、时钟电路与时序
1、时钟电路 两种方式
（1）内部时钟方式 常用方式，晶振频率范围通常在1.2MHz~12MHz 之间。
XTAL1 C1
晶 振 C2
XTAL2
8031 8051 8751
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
（2）外部时钟方式 使用外部振荡脉冲信号，连接方式如下：
第2组工作寄存器区 R0~R7
第1组工作寄存器区 R0~R7
第0组工作寄存器区 R0~R7
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
3、特殊功能寄存器（SFR）
CPU对各种功能部件的控制是用特殊功能寄存器来实 现的。共有21个，其地址分布在80H~FFH范围内。
见书21~22页，各特殊功能寄存器符号、名称以及 地址。今后将逐步熟悉和应用这些寄存器。
IP
×××00000B SBUF ××××××××B
IE
0××00000B PCON 0×××0000B
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
2、复位电路
通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。 可见书35、36页几种常用简单的复位电路。
本章思考题
1、说明MCS-51单片机的引脚EA的作用，该引脚接 高电平和低电平时各有何种功能？
与程序存储器不同。
第二讲
FFFFH
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
FFFFH
EPROM
1000H
FFH
特殊 功能
80H 存储器
0FFFH
0FFFH
7FH
（EA=1）
（EA=0）
片内RAM
RAM （I/O）
0000H
0000H
00H
0000H
片内程序存储器 片外程序存储器 片内数据存储器 片外数据存储器
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
EA引脚接高电平，程序将从片内程序存储器开始执 行，当PC值超出片内容量时，自动转向片外程序存储器 空间。
EA引脚接低电平，只能用片外的程序存储器，即程 序将从片外程序存储器中开始执行。
（2）程序存储器的开始部分的一些单元固定用于中 断源的中断服务程序的入口地址，如下规定：
的内容。
（4）程序状态寄存器PSW 8位，属特殊功能寄存器。很重要，须牢记。格式如
下: (字节地址为 D0H)
D7 D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Cy Ac F0 RS1 RS0 OV -- P
PSW
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
RS1、RS0：4组工作寄存器区选择控制位。
RS1 RS0 00 01 10 11
（4）串行数据缓冲器SBUF 用于存放发送或接收的串行数据，实际上是两个寄存
器，一个为发送寄存器，一个为接收寄存器，共用一个地 址和符号。
（5）定时器/计数器 两个16位定时器/计数器T0、T1分别由四个8位SFR寄
存器TH1、TL1、TH0、TL0组成。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
TTL
外部时 钟信号
Vcc XTAL2
XTAL1 Vss
（3）时钟信号的输出 见书24页，图2.16
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
2、机器周期和指令周期 （1）时钟周期 晶体振荡频率fosc的倒数，即Tosc=1/ fosc
（2）机器周期 CPU完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
（1）堆栈指针SP MCS-51单片机的堆栈应用与一般微处理器一样。这
里堆栈区在片内RAM中，SP指向堆栈顶。SP的复位初始值 为07H。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
（2）数据指针DPTR 16位寄存器，由SFR中两个独立的8位寄存器DPH和
DPL组成。
（3）端口P0~P3 特殊功能寄存器P0~P3为I/O端口P0~P3对应的锁存器。
（10）、内部RAM的位寻址区，只能供位寻址使用，而 不能供字节寻址使用。
（11）、8031共有21个特殊功能寄存器，他们的位都 是可用软件设置的，因此，是可以进行位寻 址的。
（12）、PC的值是当前指令的前一条指令的地址。 （13）、PC的值是当前正在执行指令的地址。 （14）、PC的值是下一条指令的地址。 （15）、特殊功能寄存器SP内装的是栈顶首地址单元
或”、 循环、求补和清零以及算术加、减、乘、除等基本运算， 同时还可进行位处理，置位、清零、求补、“与”、 “或” 等（位2）操累作加。器A
8位，可写成Acc。使用最频繁的一个寄存器，进 位标志Cy，又是位处理器的累加器。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
（3）寄存器B 一般寄存器，常用于乘、除法操作中。 乘法：两数放于A、B中，运算结果存放在BA中。 除法：被除数放A中，除数放B中，其运算结果 商在A中，余数在B中。
再进行出栈保护，把保护的断点送回到（
）。
3、内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节 地址为：
26H
4、若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为： 0
5、在MCS-51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个 机器周期为：
12/6*106 = 2 u S
6、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个中断入口地址，请 写出这些单元的地址以及对应的中断源。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
复位时片内各寄存器的状态：
寄存器 复位状态 寄存器
复位状态
PC
0000H
指令时序，分为取指令阶段和指令执行阶段。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
五、MCS-51的复位和复位电路
1、复位操作
在MCS-51单片机的RESET引脚上加2个以上机器周期 的高电平，即可达到复位。复位后PC值为0000H，单片 机从此单元开始执行程序，RAM内容不受影响，其他寄 存器内容见下表所示。
内外程序存储器选择控制端（片内程序存储器选择 引脚）。接高电平时，片内程序存储器为地址低端4KB ROM/EPROM（即0000H~0FFFH）；接低电平时，不使用片 内程序存储器（不管有无），只访问片外程序存储器， 8031此引脚接地。
2、通过堆栈操作实现子程序的调用，首先就要把
（
）的内容入栈，以进行断点保护。调用返回时，
（1）程序计数器PC 一个基本的寄存器，也是一个独立的计数器，存放着
下一条将要从程序存储器中取出的指令的地址。
（2）指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑电路 存放指令操作码的专用寄存器，输出给指令译码器进
行译码，译码结果送控制逻辑电路，发出各种控制信号。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
二、MCS-51存储器的结构
所选的4组工作寄存器 0组（内部RAM地址00H~07H） 1组（内部RAM地址08H~0FH） 2组（内部RAM地址10H~17H） 3组（内部RAM地址18H~1FH）
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
2、控制器
单片机运行的控制部件，由程序计数器、程序地址寄 存器、指令寄存器IR、指令译码器等逻辑控制电路组成。
MCS-51单片机定义每12个时钟周期为一个机器周期，并 将其分为6个状态（S1~S6），每个状态又分成2拍（P1、 P2）。
见书33页，图2-14 （3）指令周期
执行一条指令所需的时间。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
说明： MCS-51单片机指令按字节分为单字节、双字节、
三字节指令。MCS-51指令系统中大部分是单字节和双 字节指令。
中断源 外部中断0（INT0）
定时器0（T0） 外部中断1（INT1）
定时器1（T1） 串行口
入口地址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
注意：① MCS-51单片机复位后，PC值为0000H，因此 程序是从0000H开始执行的。
② 两条读程序存储器指令： MOVC A,@A+DPTR MOVC A,@A+PC
程序存储器
数据存储器
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
三、并行I/O端口
P0、P1、P2、P3，四个双向8位端口。
1、P0口： 字节地址：80H；位地址：80H~87H。 某位结构如下：
读锁存器
地址/数 据
控制
Vcc
内部总线
D 锁Q
存
写入
CP 器 Q
MUX
P0.X
读引脚
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
7、如果手中仅有一台示波器，可通过观察哪个 引脚的状态，来大致判断MCS-51单片机正在工作？
8、判断下列说法是否正确：
（1）、8031的CPU是由RAM和EPROM所组成。 （2）、区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可
靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端。 （3）、在MCS-51单片机中，为使准双向的I/O 口工作
2、内部数据存储器 片内数据存储器（RAM）共有128个字节，其结构
可用图示说明。
第二讲
片内地址： 30H~7FH 20H~2FH 18H~1FH 10H~17H 08H~0FH 00H~07H
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
用户RAM区 （堆栈、数据缓冲区）
可位寻址区
第3组工作寄存器区 R0~R7
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
四、时钟电路与时序
1、时钟电路 两种方式
（1）内部时钟方式 常用方式，晶振频率范围通常在1.2MHz~12MHz 之间。
XTAL1 C1
晶 振 C2
XTAL2
8031 8051 8751
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
（2）外部时钟方式 使用外部振荡脉冲信号，连接方式如下：
第2组工作寄存器区 R0~R7
第1组工作寄存器区 R0~R7
第0组工作寄存器区 R0~R7
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
3、特殊功能寄存器（SFR）
CPU对各种功能部件的控制是用特殊功能寄存器来实 现的。共有21个，其地址分布在80H~FFH范围内。
见书21~22页，各特殊功能寄存器符号、名称以及 地址。今后将逐步熟悉和应用这些寄存器。
IP
×××00000B SBUF ××××××××B
IE
0××00000B PCON 0×××0000B
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
2、复位电路
通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。 可见书35、36页几种常用简单的复位电路。
本章思考题
1、说明MCS-51单片机的引脚EA的作用，该引脚接 高电平和低电平时各有何种功能？
与程序存储器不同。
第二讲
FFFFH
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
FFFFH
EPROM
1000H
FFH
特殊 功能
80H 存储器
0FFFH
0FFFH
7FH
（EA=1）
（EA=0）
片内RAM
RAM （I/O）
0000H
0000H
00H
0000H
片内程序存储器 片外程序存储器 片内数据存储器 片外数据存储器
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
EA引脚接高电平，程序将从片内程序存储器开始执 行，当PC值超出片内容量时，自动转向片外程序存储器 空间。
EA引脚接低电平，只能用片外的程序存储器，即程 序将从片外程序存储器中开始执行。
（2）程序存储器的开始部分的一些单元固定用于中 断源的中断服务程序的入口地址，如下规定：
的内容。
（4）程序状态寄存器PSW 8位，属特殊功能寄存器。很重要，须牢记。格式如
下: (字节地址为 D0H)
D7 D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Cy Ac F0 RS1 RS0 OV -- P
PSW
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
RS1、RS0：4组工作寄存器区选择控制位。
RS1 RS0 00 01 10 11
（4）串行数据缓冲器SBUF 用于存放发送或接收的串行数据，实际上是两个寄存
器，一个为发送寄存器，一个为接收寄存器，共用一个地 址和符号。
（5）定时器/计数器 两个16位定时器/计数器T0、T1分别由四个8位SFR寄
存器TH1、TL1、TH0、TL0组成。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
TTL
外部时 钟信号
Vcc XTAL2
XTAL1 Vss
（3）时钟信号的输出 见书24页，图2.16
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
2、机器周期和指令周期 （1）时钟周期 晶体振荡频率fosc的倒数，即Tosc=1/ fosc
（2）机器周期 CPU完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
（1）堆栈指针SP MCS-51单片机的堆栈应用与一般微处理器一样。这
里堆栈区在片内RAM中，SP指向堆栈顶。SP的复位初始值 为07H。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
（2）数据指针DPTR 16位寄存器，由SFR中两个独立的8位寄存器DPH和
DPL组成。
（3）端口P0~P3 特殊功能寄存器P0~P3为I/O端口P0~P3对应的锁存器。
（10）、内部RAM的位寻址区，只能供位寻址使用，而 不能供字节寻址使用。
（11）、8031共有21个特殊功能寄存器，他们的位都 是可用软件设置的，因此，是可以进行位寻 址的。
（12）、PC的值是当前指令的前一条指令的地址。 （13）、PC的值是当前正在执行指令的地址。 （14）、PC的值是下一条指令的地址。 （15）、特殊功能寄存器SP内装的是栈顶首地址单元
或”、 循环、求补和清零以及算术加、减、乘、除等基本运算， 同时还可进行位处理，置位、清零、求补、“与”、 “或” 等（位2）操累作加。器A
8位，可写成Acc。使用最频繁的一个寄存器，进 位标志Cy，又是位处理器的累加器。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
（3）寄存器B 一般寄存器，常用于乘、除法操作中。 乘法：两数放于A、B中，运算结果存放在BA中。 除法：被除数放A中，除数放B中，其运算结果 商在A中，余数在B中。
再进行出栈保护，把保护的断点送回到（
）。
3、内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节 地址为：
26H
4、若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为： 0
5、在MCS-51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个 机器周期为：
12/6*106 = 2 u S
6、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个中断入口地址，请 写出这些单元的地址以及对应的中断源。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
复位时片内各寄存器的状态：
寄存器 复位状态 寄存器
复位状态
PC
0000H