第2章MCS51单片机结构及原理 本章内容: (1)MCS-51系列的8051的基本结构; (2)存储器结构及其配置; (3)P0、Pl、P2、P3四个IO口的基本工作原理和操作特点; (4)单片机的时序 (5)复位
1 第2章 MCS-51单片机结构及原理 本章内容： （1）MCS-51系列的8051的基本结构； （2）存储器结构及其配置； （3）P0、P1、P2、P3四个I/O口的基本工作原理和操作特点； （4）单片机的时序 （5）复位
21MCS51单片机组成及结构 2.1.1MCS-51的基本组成 MCS-51单片机(以8051为例,Intl产品) 1个8位CPU; 1个片内振荡器及时钟电路; 128字节RAM(数据存储器); 4K字节ROM(程序存储器) 2个16位定时器计数器; 32条可编程的IO线(四个8位并行IO端口); 1个全双工串行口; 5个中断源;
2 2.1.1 MCS-51的基本组成 MCS-51单片机（以8051为例，Intel产品） ⚫ 1个8位CPU； ⚫ 1个片内振荡器及时钟电路； ⚫ 128字节RAM（数据存储器）； ⚫ 4K字节ROM（程序存储器）； ⚫ 2个16位定时器/计数器； ⚫ 32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）； ⚫ 1个全双工串行口； ⚫ 5个中断源； 2.1 MCS-51单片机组成及结构
丰21MCS51单片机组成及结构 中断瘵统 数计数器输入 CPU 振荡电路 XTALI RXD
3 2.1 MCS-51单片机组成及结构 振荡电路 外部中断 CPU 中断控制 4K字节 ROM 128字节 RAM 定时/计数器1 定时/计数器0 总线控制 4个 I/0口 串行口 计数器输入 P0 P2 P1 P3 TXD RXD RESET XTAL1 OSC XTAL2 C1 C2 ALE 地址/数据 总线 存储器 CPU 输入输出口 中断系统 定时/计数器 总线
2MS51单片机组成及结构 2.1.2MCS-51单片机的引脚与功能 P039 P10 P11 Po1 P1.1凵2 39 PO O/ADO P12 P123 38P0.1AD1 P13 36日Po3AD3 P1.5 34P05/AD5 33日 INTI P202 32P07AD7 d INTO P21 RxD/P3.0 10 31 EANPP 15 P22 TXD/P3.1 30日 ALE/PROG 141T P23 P24 INTO/P32口12 29日萨sEN P25 INTi/P3.3d 28P27A15 TP3414 27口P26A14 T1P3.515 26P25A13 WR/P3.6D iP3717 24囗P23/A11 RESET RXDL 10 XTAL2 23P22/A10 XTAL1 22P21A9 ALEP 21P20A8 psen b 引脚分配 一逻辑符号
4 2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能 逻辑符号 2.1 MCS-51单片机组成及结构 引脚分配
212MCS51单片机的引脚与功能 (1)电源线+5V供电 P1.0 40凵vcc VCC(40)—+5V P1.12 P12 38 PO1/AD GND(20) 地 37口P02/AD P15囗6 AAD (2)晶体振荡器信号输入输出 P16 P17囗8 PO. 6/AD 32 PO.7/AD XTAL2(18) 体振荡器信号输出 RXD/P3.0 EAPP 日日 TxD/ P3.1 ALE/PI XTAL1(19) 体振荡器信号输入 NTP32日 PSEN 积日 P2.7A15 (3)输入输出线 T1/P35口 P25A13 WR/P3.6D 日款 P0.0~P0.7P0口 XTAL2 P22A10 XTALT P2.1/A9 P1.0~P1.7P1口 GND囗 P20A8 P20~P2.7P2口 引脚分配 P3.0~P37P3口 5
5 （1）电源线 ＋5V供电 VCC （40）——＋5V GND （20）—— 地 2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能 引脚分配 P0 （2）晶体振荡器信号输入输出 XTAL2（18）——晶体振荡器信号输出 XTAL1（19）——晶体振荡器信号输入 （3）输入/输出线 P0.0~P0.7 P0口 P1.0~P1.7 P1口 P2.0~P2.7 P2口 P3.0~P3.7 P3口 P1 P2 P3
212MCS51单片机的引脚与功能 (4)控制信号线 P1.0 40凵vcc P1.1 PO O/ADO ALE(30)—地址锁存控制信号 P12 38P01AD1 P13 37口P02/AD2 ( Address latch enable),ALE用于将地 PO3/AD3 35日P04AD4 址总线的低八位锁存。该信号频率为晶振 34P05/AD5 3日poAD6 频率的1/6,可作为外部定时或时钟使用。mm:目 32P07AD7 EAPP 30■ ALE/PROG INTO/P3.2[12 29■FsEN NT1/P33口13 28囗P27A1 27日P26A14 PSEN29)—外部程序存储器读选通信c=。日 26P25A13 25P24/A12 s( Program Store Enable) RD/P3717 23/A11 XTAL2 [18 23P22A10 XTAL1 [19 22∏P2.1A9 该信号为低电平时,CPU从外部程序存 GND口20 P20A8 储器单元读取指令。 引脚分配 6
（29）——外部程序存储器读选通信 号（ Program Store Enable） 该信号为低电平时，CPU从外部程序存 储器单元读取指令。 6 （4）控制信号线 ALE（30）——地址锁存控制信号 （Address Latch Enable）， ALE用于将地 址总线的低八位锁存。该信号频率为晶振 频率 的1/6，可作为外部定时或时钟使用。 2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能 引脚分配 PSEN
212MCS51单片机的引脚与功能 (4)控制信号线(续) P1.0 40凵vcc EA(31)—内外程序存储器选择控 P1.1 PO O/ADO P12 38P0.1AD1 制( External Access enable)。 P13 37口P02/AD2 P14 PO3/AD3 P15 35日P04AD4 EA=0,CPU对程序存储器的操作 P16 34P05/AD5 3日poAD6 RST 32P07AD7 仅限于单片机外部程序存储器。 芪6 31H EA/VPP TXD/P3.1[11 D ALE/PROG EA=1,CPU对程序存储器的操作m 29 PSEN 28囗P27A15 从单片机内部程序存储器开始,并可w:日 26P25A13 25P24/A12 延伸到单片机的外部程序存储器。 RD/P3717 23A11 XTAL2囗18 23日P22/A10 XTAL1 [19 22∏P2.1A9 RESET(9)—复位信号。 RESET持续 GND口20 P20A8 2个机器周期以上的高电平,单片机复位。列脚分配 7
＝1， CPU对程序存储器的操作 从单片机内部程序存储器开始，并可 延伸到单片机的外部程序存储器。 ＝0，CPU对程序存储器的操作 仅限于单片机外部程序存储器。 7 （31）——内外程序存储器选择控 制 （External Access Enable）。 EA 2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能 （4）控制信号线（续） 引脚分配 RESET（9）—— 复位信号。 RESET持续 2个机器周期以上的高电平，单片机复位。 EAEA
↓212MCS51单片机的引脚与功能 (5)部分引脚的第二功能(复用,同一个引脚被双重定义) 匚端口引脚 第二功能 P30RXD串行输入 P31TXD串行输出 P32NT0外部中断0,输入 P3.3NT1外部中断1,输入 P3.4 定时器0外部计数信号输入 P3.5 定时器1外部计数信号输入 P36W外部数据存储器写选通信号,输出」 P37R外部数据存储器读选通信号,输出
（5）部分引脚的第二功能(复用，同一个引脚被双重定义) 2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能 T1 定时器1外部计数信号输入 T0 定时器0外部计数信号输入 INT1 外部中断1，输入 INT0 外部中断0，输入 WR 外部数据存储器写选通信号，输出 第二功能 RXD 串行输入 端口引脚 P3.0 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RD 外部数据存储器读选通信号，输出 P3.1 TXD 串行输出
212MCS51单片机的引脚与功能 (5)部分引脚的第二功能 ●程序存储器固化所需的信号 编程脉冲ALE/PROG 编程电压EA/VPP ●备用电源引入 RESETVPD:当电源电压下降到某个给定下限时 备用电源由该引脚向单片机芯片内部RAM供电,以保 护内部RAM的内容不丢失
9 （5）部分引脚的第二功能 ⚫ 程序存储器固化所需的信号 编程脉冲 ALE/PROG 编程电压 /VPP ⚫ 备用电源引入 RESET/VPD： 当电源电压下降到某个给定下限时， 备用电源由该引脚向单片机芯片内部RAM供电，以保 护内部RAM的内容不丢失。 2.1.2 MCS-51单片机的引脚与功能
P20~P 23MCS51单片机的热部结构 GND 据脊儲器 RAN 序存储 程序地址 寄存器 悸器酃 TMPI TMP2 我算器 PC加1 SBUF 寄存器 串行口模块 定时器/计数器杉 PSW 控制 DPTR RES 控想 驱动 [P口掣动器 振荡器 O AL2 D20 10
10 TMP1 TMP2 ALU PSW 4K字节 ROM B寄存器 SP ACC RAM地 址寄存器 地址译码器 与 128字节 RAM P2口 锁存器 P2口驱动器 P3口 锁存器 P3口驱动器 P1口 锁存器 P1口驱动器 P0口 锁存器 P0口驱动器 程序地址 寄存器 PC PC加1 寄存器 缓冲器 DPTR PCON SCON TMOD TCON TH0 TL0 TH1 TL1 SBUF IE IP 中断模块 串行口模块 定时器/计数器模块 指 令 寄 存 器 定时 与 控制 电路 PSEN ALE RESET EA XTAL1 XTAL2 OSC C1 C2 P2.0~P2.7 P0.0~P0.7 P3.0~P3.7 P1.0~P1.7 Vcc GND 振荡器 控制器 特殊功能寄存器 运算器 I/O口 I/O口 2.1.3 MCS-51单片机的内部结构 数据存储器 程序存储器