详解51单片机基本硬件结构
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
51单片机基础知识
51单片机基础知识单片机作为一种嵌入式微控制器，具有广泛的应用领域和技术需求。
本文将介绍51单片机的基础知识，包括其概述、硬件结构、编程语言和开发环境等内容。
通过本文的学习，读者可以对51单片机有初步了解，并为之后的学习和应用打下基础。
一、概述51单片机，是指Intel公司开发的一种8位微处理器。
它以其简单、稳定和可靠的特点，成为嵌入式系统开发中最常用的单片机之一。
51单片机由存储器、中央处理器、输入输出端口、计时器/计数器和各种外围设备组成。
二、硬件结构51单片机的硬件结构主要包括中央处理器、存储器、输入输出端口和计时器/计数器。
1.中央处理器51单片机的中央处理器是一种基于哈佛架构的8位微处理器，具有高性能和低功耗的特点。
它可以执行指令、进行算术逻辑运算和控制外围设备的工作。
2.存储器51单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用来存储运行的程序代码，而数据存储器用于存储程序需要的数据。
3.输入输出端口51单片机通过输入输出端口与外部设备进行通信。
输入端口用于接收外部信号，输出端口用于输出控制信号。
4.计时器/计数器51单片机内置了多个计时器/计数器，用于定时和计数应用。
它们可以实现精确的时间控制，并为系统提供准确的时间基准。
三、编程语言51单片机的常用编程语言有汇编语言和C语言。
汇编语言是51单片机最早的编程语言，它直接与硬件进行交互，执行效率高。
而C语言是一种高级编程语言，具有结构化、可移植等特点，编写的程序更加易读易维护。
1.汇编语言汇编语言是一种低级别的编程语言，需要程序员直接处理寄存器和内存地址。
它的语法相对复杂，但可以更直接地控制硬件资源，实现更高效的程序执行。
2.C语言C语言是一种结构化的高级编程语言，具有简洁、易读和可移植等特点。
C语言程序需要通过编译器将源代码转化为机器指令，然后才能在51单片机上运行。
四、开发环境51单片机的开发环境包括硬件开发工具和软件开发工具。
51单片机结构功能
51单片机结构功能51单片机是指基于Intel的8051微处理器为核心的单片机，其结构功能丰富，被广泛应用于各种嵌入式系统。
一、结构51单片机采用冯·诺依曼结构，具有指令存储器和数据存储器，其中程序存储器（ROM）用于存储程序和表格数据，而数据存储器（RAM）用于存储可变数据。
51单片机还具有特殊功能寄存器（SFR），这些寄存器专门用于控制和设置单片机的各种功能。
二、功能1、运算功能：51单片机具有8位运算器，可以进行算术、逻辑和位运算。
2、控制功能：51单片机具有丰富的控制指令，可以实现如条件转移、跳转、中断等功能，还可以进行定时器和计数器的控制。
3、通信功能：51单片机可以通过串行口实现串行通信，也可以通过并行口实现并行通信。
4、存储功能：51单片机内部具有少量的RAM和ROM存储器，同时还可以外接扩展存储器。
5、定时/计数功能：51单片机内部具有定时器和计数器，可以实现定时和计数的功能。
6、中断功能：51单片机具有多个中断源，可以实现多级中断控制。
7、输入/输出功能：51单片机具有多个输入/输出端口，可以实现多种输入/输出控制。
51单片机以其结构紧凑、功能丰富、易于使用等特点，被广泛应用于工业控制、智能家居、消费电子等领域。
C51单片机寄存器功能湖山网络广播系统设计方案一、概述随着科技的发展和数字化的普及，网络广播系统在各种场所扮演着越来越重要的角色。
湖山网络广播系统设计方案旨在满足湖山地区对高质量、高效的网络广播系统的需求。
该方案旨在构建一个稳定、可靠、易用的网络广播系统，以满足湖山地区在公共广播、紧急通知、日常资讯等方面的需求。
二、系统需求分析1、稳定性：系统应具备高度的稳定性，能够保证长时间的连续运行，避免因设备故障或网络问题导致的广播中断。
2、可靠性：系统应具备可靠的备份机制，确保在主设备出现问题时，备份设备能够迅速接管，保证广播的连续性。
3、易用性：系统应具备良好的用户界面，操作简单易懂，方便管理员进行配置和管理。
第二章--MCS-51单片机的结构
基 本 组 成
5)布尔处理器 MCS-51的CPU是8位微处理器，它还具有1位微处理器的 功能。布尔处理器具有较强的布尔变量处理能力，以位 (bit)为单位进行运算和操作。它以进位标志(Cy)作为累 加位，以内部RAM中所有可位寻址的位作为操作位或存储 位，以P0～P3的各位作为I/O位，同时布尔处理器也有自 己的指令系统。
FFFFH 片外ROM 1000H 0FFFH 0FFFFH
片外RAM或 I/O口
片内ROM
EA =1
片外ROM
EA =0
0000H
0000H
基 本 组 成
图2-2 8051存储器配置图
从用户使用的角度看，8051存储空间分为三类：片内、 片外统一编址0000H～0FFFFH的64KB的程序存储器地址 空间；256字节数据存储器地址空间，地址从00H～0FFH； 64KB片外数据存储器或I/O口地址空间，地址也从 0000H～0FFFFH。上述三个空间地址是重叠的，即程序 存储器中片内外低4KB地址重叠，数据存储器与程序存储 器64KB地址全部重叠，虽然地址重叠，但由于采用了不 同的操作指令及控制信号EA、PSEN的选择，因此不会发生 混乱。
基 本 组 成
在任一时刻，CPU只能使用其中的一组寄存器，并且 把正在使用的那组寄存器称为当前寄存器组。当前寄存器 组由程序状态寄存器PSW中RS1、RS0位的状态组合决定。 非当前寄存器组可作为一般的数据缓冲器使用。
基 本 组 成
图2-3 8051内部数据寄存器配置图
位寻址区(20H～2FH) 内部RAM的20H～2FH单元为位寻址区 ，这16个单元 (共计128位)的每一位都有一个8位表示的位地址，位寻址 范围为00H～7FH。位寻址区的每一个单元既可作为一般 RAM单元使用，进行字节操作，也可以对单元中的每一 位进行位操作。
MSC-51单片机基本结构——第3讲
当选择第二输出功能时，该位的锁存器需要置“1”， 使“与非门”为开启状态。当第二输出为1时，场效应管截 止，P3.x引脚输出为1；当第二输出为0时，场效应管导通， P3.x引脚输出为0。
当选择第二输入功能时，该位的锁存器和第二输出功能 端均应置1，保证场效应管截止，P3.x引脚的信息由输入缓 冲器BUF3的输出获得。
1.5 并行I/O端口
※ 有4个8位并行I/O口,共32条端线： P0、P1、P2和P3口。 每一个I/O口都能用作输入或输出。
※ 用作输入时，均须先写入“1”； 用作输出时，P0口应外接上拉电阻。
※ P0口的负载能力为8个LSTTL门电路； P1～P3口的负载能力为4个LSTTL门电路。
※ 在并行扩展外存储器或I/O口情况下， P0口用于低8位地址总线和数据总线(分时传送) P2口用于高8位地址总线， P3口常用于第二功能， 用户能使用的I/O口只有P1口和未用作第二功能 的部分P3口端线。
当P3口实现第一功能通用输入时，也可以执行“读锁 存器”操作，此时Q端信息经过缓冲器BUF1进入内部总线。
3．P3口的特点 P3口内部有上拉电阻，不存在高阻抗输入状态，为准双向口。 P3口作为第二功能的输出/输入，或第一功能通用输入，均须
将相应位的锁存器置1。实际应用中，由于复位后P3口锁 存器自动置1，满足第二功能条件，所以不需要任何设置 工作，就可以进入第二功能操作。 当某位不作为第二功能使用时，可作为第一功能通用I/O使用。 引脚输入部分有两个缓冲器，第二功能的输入信号取自缓冲 器BUF3的输出端，第一功能的输入信号取自缓冲器BUF2的 输出端。 P3口的第二功能定义（表2-1），读者应熟记。
51单片机最小系统及元件
51单片机最小系统及元件1. 前言51单片机是一款非常常见的单片机，广泛应用于嵌入式系统和智能控制领域。
在这个领域，最小系统是最基本的硬件。
本文将介绍51单片机最小系统以及必要的元件。
2. 51单片机最小系统51单片机最小系统是由单片机、晶振、电源和复位电路组成的。
其中，单片机是控制中心，晶振为单片机提供时钟信号，电源为完成单片机运算提供电能，而复位电路则保证单片机正常工作。
2.1 单片机51单片机一般使用的是AT89C51型号，别名为P89V51RD2。
它由8位CPU、ROM、RAM、I/O端口、计时器/计数器、串口和中断控制器等功能模块组成。
具体的，AT89C51单片机主要参数如下：参数描述CPU 8051指令集兼容的8位CPU，占据纯CPU面积的75%ROM 可重写/擦除1K~64K字节RAM 128~256字节I/O端口4个8位I/O端口，可映射到外部I/O空间计时器/计数器两个16位计时器，一个8位计时器/计数器串口一个全双工/半双工可编程串口中断控制器5个中断源，2个优先级2.2 晶振晶振是单片机最小系统中的另一个关键元件。
它为单片机提供时钟信号，控制单片机的运行。
在51单片机最小系统中，一般使用的是12MHz的晶振。
2.3 电源为单片机提供电能，一般使用的是7805型稳压电源。
在电路中配合一个电容，电容的充放电作用可以过滤电源噪声，提高电源稳定性。
2.4 复位电路复位电路起到保持单片机在一个已知状态的作用，保证程序的正常运行。
在51单片机最小系统中，均采用外部复位电路。
3. 元件使用51单片机最小系统还要添加其他必要元件，以满足特定的功能要求。
这里我们列出一些可能会用到的常用元件。
3.1 LEDLED为发光二极管，它是电子元器件的一种。
当施加电压时，LED会发出光信号。
通过选择不同颜色的LED来指示系统状态。
3.2 按钮开关按钮开关一般被用来实现系统的输入。
我们可以通过按下按钮来改变系统状态，使单片机进入不同的工作模式。
51单片机的结构及其组成
51单片机的结构及其组成在前面的五节课当中，我们讲述的都是一些基础概念的知识，从这节开始，我们就正式的切入到我们所在学习的对象--51单片机。
学习单片机的内部结构之前，我们先了解下我们现在正在使用的计算机的几大组成部份：计算机的五个组成部份：运算器：用于实现算术和逻辑运算。
计算机的运算和处理都在这里进行；控制器：是计算机的控制指挥部件，使计算机各部份能自动协调的工作；存储器：用于存放程序和数据；（又分为内存储器和外存储器，内存储器就如我们电脑的硬盘，外存储器就如我们的U盘）输入设备：用于将程序和数据输入到计算机（例如我们电脑的键盘、扫描仪）；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（例如我们的打印机）。
注：1、通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器（Central Processing Unit）,简称CPU。
2、通常把外存储器、输入设备和输出设备合在一起称之为计算机的外部设备。
上面讲的是我们的个人办公计算机，那么51单片机的内部又有些什么部件组成呢？1、中央处理单元（8位）数据处理、测试位，置位，复位位操作2、只读存储器（4KB或8KB）永久性存储应用程序，掩模ROM、EPROM、EEPROM3、随机存取内存（128B、128B SFR）在程序运行时存储工作变量和资料4、并行输入/输出口（I / O）（32条）作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片5、串行输入/输出口（2条）串行通信、扩展I / O接口芯片6、定时/计数器（16位、加1计数）计满溢出、中断标志置位、向CPU提出中断请求，与CPU之间独立工作7、时钟电路内振、外振。
8、中断系统五源中断、2级优先。
结构特点：MCS-51系列单片机为哈佛结构（而非普林斯顿结构）1）内ROM：4KB2）内RAM：128B3）外ROM：64KB4）外RAM：64KB5）I / O线： 32根（4埠，每埠8根）6）定时/计数器：2个16位可编程定时/计数器7）串行口：全双工，2 根8）寄存器区：工作寄存器区、在内128B RAM中，分4个区，9）中断源：5源中断，2级优先10）堆栈：最深128B11）布尔处理机：位处理机，某位单独处理12）指令系统：五大类，111条上图就是我们要研究学习的对象，51单片机摧部结构图了。
2.1 89C51单片机的内部结构
4. 数据存储器 (1) 功能： 用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、 标志位等。
(2) 编址：
FFH 52子系列才有 FFH
SFR分布在 80H-FFH
其中11个可 位寻址
的RAM区
80H 7FH 80H
普通RAM区
89C51 128字节
30H 2FH 20H 1FH 00H
位寻址区 工作寄存器区
片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H—1FH)
FFH 52子系列才有 的RAM区 1FH 18H 17H 10H 0FH 08H 07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00H
工作寄存器区3
工作寄存器区2
工作寄存器区1
R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0
80H 7FH
2
15
1
5
2/3
32
1
5/6
3. 程序存储器 (1) 功能： 用于存放编好的程序和表格常数。 (2) 编址：
0FFFFH
外部 ROM
1000H 0FFFH 内部 ROM 0000H (EA=1) 外部 ROM (EA=0) 0000H 0FFFH
片内ROM和片外ROM取指的速度相同
0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH
51系列单片机的存储器分为数据存储器和程序存储 器，其地址空间，存取指令和控制信号各有一套。
1. 物理结构
片内程序存储器
程序存储器ROM
89C51存储器
片外程序存储器 片内数据存储器 片外数据存储器
数据存储器ROM
2. 逻辑结构
FFH 特 殊 功 能 寄 存 器 80H 7FH 通用 RAM区 位寻址区 30H 2FH 20H 1FH 0FFFH 工作寄 存器区 0000H 0000H 1000H F0H E0H D0H B8H B0H A8H A0H 98H 90H 88H 80H 特 殊 FFFFH 功 能 寄 存 器 中 位 寻 址 F移位功能；位操作。
51单片机的组成
51单片机的组成51单片机的组成51单片机是一种非常普及的单片机，其名字来源于其指令集中的51条指令。
51单片机的组成主要包括芯片内部逻辑设计、存储、外设及与外部器件通信等几个部分。
1. 芯片内部逻辑设计51单片机内部逻辑设计是由微控制器内核、地址总线、数据总线、控制总线、时钟电路等几部分构成的。
微控制器内核是整个51单片机的核心。
它包含一个CPU及其指令集、寄存器、标志寄存器以及一些特殊功能寄存器。
地址总线用于指定程序和数据在存储器中的位置，地址总线的宽度为16位，最大抵达到2^16=65536，即可以对64K的存储空间进行寻址。
数据总线用于CPU与其他器件之间的数据传送，数据总线的宽度为8位，即每次可以传送一个字节大小的数据。
控制总线用于传送指南信号，包括读写控制信号、中断控制信号等。
时钟电路为51单片机提供了一个系统时钟，时钟的频率可以通过输入时钟信号的频率分频器来调节。
2. 存储51单片机中有很多存储器，比如程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）和非易失性存储器（EEPROM）等。
ROM是51单片机存储程序的地方，用于存放CPU指令和程序数据。
ROM一般是只读存储器，无法在运行中写入和修改。
程序存储器的大小为2K到64K。
RAM是51单片机存储数据的地方，用于存放程序运行中的数据、变量和寄存器的值等。
RAM的大小一般在128字节到8K之间，一般只存储运行时的数据。
EEPROM是一种非易失性存储器，用于持久存储用户程序和数据。
EEPROM可以使用电子擦除或编程器写入，而且数据不会因为断电而丢失。
3. 外设51单片机的外设包括IO口、定时器、串口、中断控制器、ADC、DAC等。
它们扩展了51单片机的应用。
IO口（Input Output Port）是外设中最简单也是最常用的一种外设，通过IO口，51单片机可以与外部器件进行交互，比如控制电器或读取传感器的值等。
定时器是一种定时功能外设，可以实现定时、计数和PWM等功能，用于控制系统时间和各种周期性动作。
mcs-51系列单片机基本结构与工作原理
▪
1）电源引脚VCC和VSS
▪
VCC：40脚，电源端，+5V
▪
VSS：20脚，接地端（GND）
▪
2）时钟电路引脚
▪
XTAL1：19脚，外接晶振输入引脚。
▪
XTAL2：18脚，外接晶振输出引脚。
▪
3）控制线引脚
▪
共4根，其中3根为双功能
▪
①RST/VPD ：9脚，复位/备用电源。
▪
RST---通过外接复位电路实现上电复位或按键复位。
直接寻址 寄存器寻址
(4)MOV 60H，@R1 直接寻址 寄存器间接寻址
表2-2 特殊功能寄存器SFR的名称及地址（一）
§ MCS-51的扩展应用
▪ 一、单片机Байду номын сангаас展的基本概念 ▪ 1、单片机最小系统：使单片机运行的最少器件构成的 ▪ 系统，就是最小系统。 ▪ 无ROM芯片：8031 必须扩展ROM，复位、晶振电路 ▪ 有ROM芯片：89C51等，不必扩展ROM，只要有复位、 ▪ 晶振电路 ▪ 2、扩展使用的三总线：
▪ 清零，用来选择8051的工作寄存器区。其选择方法见表2-1
▪ OV、（ PSW.2）溢出标志位。当带符号数运算（加法或减法）结果超 ▪ 出范围（-127-+127）时，有溢出，OV=1；否则OV=0。 ▪ --、（ PSW.1）用户定义标志位。 ▪ P、（ PSW.0）奇偶校验位。在每个指令周期由硬件按累加器A中“1”的 ▪ 个数为奇数或偶数而为“1”或“0”。因此，P可用指示操作结果（累加器
direct
8 位内部RAM单元的地址
＃data：
指令中的8 位常数。
＃data16
指令中的16位常数。
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详解51单片机基本硬件结构
51单片机是一种非常常见的单片机，其基本硬件结构包括中央处理器、存储器、输入/输出端口、定时器/计数器和串行通信接口等几个主要部分。
首先是中央处理器，它是整个单片机的核心部分，负责控制和执行指令。
51单片机采用的是基于哈佛结构的架构，具有8位宽的数据总线和16位宽的地址总线。
它包括一个累加器和一组通用寄存器，用于存储临时数据和运算结果。
中央处理器还包括指令寄存器和程序计数器，用于存储当前执行的指令和指向下一条指令的地址。
其次是存储器部分，51单片机包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储程序的指令，通常是只读存储器，常见的是闪存。
数据存储器则用于存储程序执行过程中的数据，可以是随机存取存储器（RAM）或者只读存储器（ROM）。
接下来是输入/输出端口，它是单片机与外部设备进行数据交换的接口。
51单片机通常有多个输入/输出端口，每个端口包含8个引脚，可以通过编程控制这些引脚的电平状态。
输入/输出端口可以连接各种外设，如按键、LED灯和液晶显示屏等。
定时器/计数器是51单片机中非常重要的功能模块之一。
它可以用来生成精确的时间延迟和周期性的定时信号。
定时器/计数器可以由中央处理器编程控制，通常用于实现各种定时、计数和脉冲宽度调
制等功能。
最后是串行通信接口，它是51单片机与外部设备进行串行数据传输的接口。
常见的串行通信接口有UART（通用异步收发器）和SPI （串行外设接口），它们可以实现单片机与计算机、传感器、显示器等设备之间的数据通信。
除了以上几个主要部分之外，51单片机还包括一些辅助功能模块，如时钟电路、复位电路和电源管理电路等。
时钟电路用于提供单片机的时钟信号，控制指令的执行速度。
复位电路用于将单片机恢复到初始状态，以便重新启动程序。
电源管理电路则用于提供稳定的电源电压，保证单片机正常工作。
51单片机的基本硬件结构包括中央处理器、存储器、输入/输出端口、定时器/计数器和串行通信接口等几个主要部分。
这些硬件模块相互配合，完成各种控制和数据处理任务，是单片机系统的重要组成部分。