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、P1、P2、P3四个ⅣO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
2.1MCS-51单片机组成及结构 2.1.1MCS-51的基本组 MCS-51单片机(以8051为例,Inte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ⅣO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
2.1MCS-51单片机组成及结构 外部中断 中断擦统 数器1 截⊥计数器输入 CPU 振荡电路 行口 XTALI RXD Cl= C2
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 定时/计数器 中断系统 总线
2.1MCS-51单片机组成及结构 2.1.2MCS-51单片机的引脚与功能 P10囗 40凵Vcc p10 P0/3 P11[2 9囗P0o/AD0 P12 F02 P123 38[P01AD1 F13 F03 P134 37日P02AD2 F14 F04 P14口5 36囗P0.3AD3 p15 POS P15囗6 35囗P04A 日P05A P17 F07 P17囗8 3口P06/AD6 21 RsT口 PO.7/AD7 INTO P22 P21 RXD/P3.0 10 31日EPP P22 TxDP31口1 30 ALE/PROG F23 NTP32囗12 29囗PsEN NTiP33口13 28囗P27A15 31EANP F26 T0P34囗4 27口P26/A1 TP3515 26P2.5A13 191 WRP36116 日P24A12 RDP37[17 4口P23A11 RESET RXD 10 XTAL2囗18 23口P22A10 TXD XTAL1囗19 22P2/A9 GND [20 2P20A8 psen b 引脚分配 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
2.1.2MCS-51单片机的引脚与功能 (1)电源线十5V供电 39日P00AD VCC(40) +5V P12凵3 38日P0.1AD 37 P0.2/AD GND(20)—地 16 34P05/AD (2)晶体振荡器信号输入输出 33山P06AD 32 PO. 7/AD XTA2(18)—晶体振荡器信号输出|: 31 EA/VPP 30O ALE/PROG XTAL(19)—晶体振荡器信号输入l日 290 PSEN 日P27A15 7P26A14 (3)输入输出线 T1/P3.5 6P25A13 WR/P3.60 12 P0.0~P0.7P0口 RD/P3.7 17 XTAL2 18 3bP22A10 P1.0~P1.7P1口 XTAL1 P21A9 GND I P20A8 P2.0~P27P2口 引脚分配 P3.0~P3.7P3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
2.1.2MCS-51单片机的引脚与功能 (4)控制信号线 P10凵1 40囗VCc P112 39 POO/ADO ALE(30)—地址锁存控制信号 P12|3 38日P0.1AD1 P13口4 37日P02/AD2 ( Address latch enable),ALE用于 囗Po3/AD3 将地址总线的低八位锁存。该信号频 16 34P05AD5 P17口8 33P06AD6 率为晶振频率的1/6,可作为外部定 RsT口9 32P07AD7 RDP30囗10 31 EANPP 时或时钟使用。 TxDP31囗 30 ALE/PROG NTP32囗2 9 PSEN NTiP33口13 8囗P27A15 PSEN(29)—外部程序存储器读选mH P26A14 6囗P25A13 通信号( Program Store Enable) WRP36[16 25P24A12 RD/P3.7 24囗P23A11 XTAL 2.2A10 该信号为低电平时,CPU从外部程序x~2 GND[20 2P20A8 存储器单元读取指令。 引脚分配
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 （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
2.1.2MCS-51单片机的引脚与功能 (4)控制信号线(续) P10凵1 40囗vcC P112 39 POO/ADO 8 PO1/AD1 EA(31)—内外程序存储器选 P13口4 37日P02/AD2 择控制( External Access enable)。 囗Po3/AD3 I PO4/AD4 16 34P05AD5 EA=0,CPU对程序存储器的操作 33P06AD6 RsT凵9 32P07AD7 仅限于单片机外部程序存储器。 RxD/P3.0[10 31囗EAPP TxDP31囗 30[ ALE/PROG EA=1,CPU对程序存储器的操作日 9日PsEN 8日P27A15 从单片机内部程序存储器开始,并可m:日2默 延伸到单片机的外部程序存储器。 WRP36[16 25P24A12 RD/P3.7 24囗P23A11 复位信号。 RESET XTA° 23bP22A10 reset (9) P21A9 持续2个机器周期以上的高电平,单片 GND[20 2P20A8 机复位。 引脚分配
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。 EA ＝0，CPU对程序存储器的操作 仅限于单片机外部程序存储器。 ＝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。 EA
2129C单片机的列脚与劲能 (5)部分引脚的第二功能(复用,同一个引脚被双重定义) 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 P3N1外部中断1,输入 P3.4 TO 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 P36WR外部数据存储器写选通信号,输出 P37RD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
2.1.2MCS-51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/PP 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
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 EA
P20~P2 24.2MCS51单芹种内部结均 址译码 GND 据嚥舞 4槿存储器 址寄存器 RAM 程序地址 寄存器 B寄存器 ACC PCON SCON TMOD TCON TMPI TMP2 特功m 算器」 TLI PC加1 寄存器F SBUFIEIP 中断模块 串行口模块 缓冲器K 定时器/计数器摸琰 ALE← 控制 指令寄存 DPTR Kr RESET 驱动器 P口驱动器 振荡器 O口 锁存器 XT P30-P3.7 PL.0-P1.7 Cl= C 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