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单片机的基本组成

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单片机的基本组成在讲单片机的组成之前我们先来说一下

大家都熟知的计算机一、计算机的经典结构在设计计算机时匈牙利籍数学家冯

?诺依曼提出的“程序存储”和“二进制运算”的思想。

1、二进制运算决定了计算机的硬件结构。

二进制运算包括二进制算术运算和逻辑运算（逻辑运算的基础是逻辑代数，又称布尔代数）逻辑量只表示两种不同的状态，可以对应电子线路中的电阻高低、二极管、三极管的通断等。因此，二进制运算决定了计算机可以由电子元器件，特别是集成电路组成。

2、程序存储决定了软件控制硬件工作。因此，计算机的基本结构包括硬件和软件两部分。

计算机的工作原理：由输入设备将软件送入存储器，然后由控制器逐条取出存储器中的控制

软件，并运行，再将运行结果送到输出设备。

3、计算机的经典结构

根据以上思路，计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备组成。

图1.1.1计算机经典结构图

对经典结构中各部分有机组合，

就构成了微型计算机。由于各部分的具体电路（元器件及元

器件的组合方式）不同，又形成了各种应用形态。二、微型计算机（Microcomputer ）组成及应用形态

1、微型计算机组成

将经典结构中的运算器、控制器组合在一起，再增加一些寄存器等，集成为一个芯片，

这个芯片称为微处理器（Microcontroller ），即CPU （Center Processing Unit ）。这样微型计算机就由CPU 、存储器、输入/输出（I/O ）接口组成。再配以输入 /输出（I/O ）设备和软件，就构成了微型计算机应用系统，简称微型计算机。

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图1.1.2

微型计算机系统结构图

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2、应用形态

（1）系统机（多版机）

微处理器CPU 、存储器、I/O 端口电路和总线接口等组装在一块主板上，再通过系统总线和外设适配卡连接键盘、显示器、打印机等，再配上系统软件就构成了一个完整的计算机系统。

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图1.1.3微型计算机结构图

这就是办公室、家庭使用的PC 机的典型形态。由于较大的存储容量光盘等），输入、输出设备齐全，而且软件丰富（系统软件和应用软件）和应用系统开发。

（2）单板机

将CPU 、存储器、I/O 接口芯片和简单的I/O 设备等装配在一块线路板上，再配上监控程序（固化在

ROM 中）就构成了单板机。

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图1.1.4单板机结构图

实验开发系统就是单板机的典型形态：由于有硬件和软件，能独立运行，但 I/O 设备简单,

特别是软件资源少（只有监控程序）

，不能应用于海量计算和大型应用程序的开发，主要用

于计算机原理教学和简单的测试（调试）系统。三单片机

将CPU 、存储器、I/O 接口电路集成到一块芯片上，这个芯片称为单片机。

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机

（存储器、硬盘、软盘、，能够进行海量计算

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图1.1.5单片机结构图

单片机作为一片集成了微型计算机基本部件的集成电路芯片，与通用计算机相比，自身不带软件，不能独立运行；存储容量小，没有输入、输出设备，不能将系统软件和应用软件存储到自身的存储器中并加以运行，它自身没有开发功能。所以，必须借助开发机

（一种特殊的计算机系统）来完成开发任务。即相应的软、硬件设计和调试以及将调试好的程序固化到自身的存储器中。

完成单片机的硬件和软件设计、调试，把软件固化（下载）到单片机应用系统中，是《单

片机原理与应用》课程的主要学习任务，也是检查这门课程学习效果的基本标准。

1、单片机开发系统和单片机应用系统开发

单片机开发系统又称为开发机或仿真机。

单片机的实质仍然是计算机，其工作的基本条件就是软件配合硬件才能正常工作。但单片机自身没有开发能力。即不能用自身系统检查硬件故障和软件错误；也不能用自身的系统将软件程序写入自己的存储器中。在设计计算机应用系统时，完成软件、硬件设计后，必须使用开发系统（其它设备）完成软件、硬件的测试和程序写入。完成这一目标的过程，称为单片机应用系统的开发。完成开发的设备，称开发系统（仿真器）

2、单片机应用系统开发方式

（1 ）、仿真：利用开发机的资源（CPU、存储器、I/O设备等）来模拟欲开发的单片机应用系统（即目标机）的CPU、存储器和I/O操作，并跟踪目标机的运行情况。然后再将调试好的程序固化到目标机中。即把开发机上的单片机出借给目标机，因为开发机本身具有开发能力，通过开发机调试目标机，调试完成后，再把程序固化到目标机，目标机就可以独立运行了。

1）、独立型仿真机开发

独立型仿真器采用与单片机应用系统相同类型的单片机做成单板机形式，板上配有LED显示器和简单键盘，，可以进行源程序的编辑、汇编、运行调试。

2）利用非独立型仿真器开发

独立式仿真器还配有串行按口，能与普通微机系统连接，利用普通微机系统配备的组合软件进行源程序的编辑、汇编和联机仿真器，用仿真器进行程序固化。

（2）在系统与在应用仿真

将单片机先安装到印制线路板上，然后通过PC机将程序下载到目标系统，实现在系统和在应用编程功能。具有这种功能的单片机内部必须具有EPROM或FLAS侦测逻

辑电路，调试器和烧写器。如：SST公司的SST89E54，89E58 ；MICROCHIP 公司

PIC16F87X ；ATMEL公司的AT89S5X等单片机芯片均有此功能。

3）MCS —51是美国INTEL公司生产的一个高档8位单片机系统的总称。属于这一系

列，即以51 为核心的单片机芯片主要有：8031/8051，8751 ；8032/8052；

80C51/87C51/80C31 ；

还有ATMEL公司的AT89S51，AT89S51等品种，它们的工作原理和内部构架相同，引脚和

指令系统相互兼容，主要在内部功能单元数量，存储器类型和容量以及应用上有些区别。

一、单片机内部结构

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从功能上划分，MCS — 51内部结构可以分为 5个部分：CPU 、存储器、I/O 端口、定时/计时器、中断系

统。概述：

MCS — 51结构图

1、CPU 结构

8051内部CPU 是一个字长为 8位的中央处理单元 (center processing unit )它对数据

的处理是按资字节为单位的。

CPU 包括三部分：运算器、控制器和专用寄存器。

(1) 运算器：由一个算术逻辑单元 ALL 、一个布尔处理器和两个 8位暂存器组成。能给

实现数据的四则运算(加、减、乘、除) ，逻辑运算(与、或、非、异或等)，数据

传递，移位，判断，程序转移等功能。

(2) 控制器：由指令寄存器 IR ，指令译码器ID ，定时及控制逻辑电路等组成。

指令寄存器IR 保存当前正在执行的一条指令。指令的内容含指令操作码和地址码。操作码送往指令译码器 ID ,经译码后形成相应的微操作信号，

地址码送往操作数地

址形成电路，以形成实际的操作数地址。定时与控制部件完成取指令、执行指令、存取操作数和运算结果，向其它部件发出各种控制信号，协调各部件的工作。

(3) 专用寄存器：主要用来指示当前要执行指令的内存地址，存放操作数和指示指令执

行后的状态。包括程序计数器

PC 、累加器A 、程序状态字PSW 寄存器，堆栈指示器

SP 。数据指针DPTR 寄存器和通用寄存器 B 。

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中断系统

1）程序计数器PC（program counter）

a）定义：程序计数器PC 是一个二进制16位的程序地址寄存器，是由16个触发器构成的计数器。寻址范围216= 64K。是MCS-51单片机中唯——个16位寄存器。

b）功能：用来存放将要执行指令的内存地址，CPU既可以对它并行存取，又可自动加“1”。

迄今为止，世界上的所有电子计算机仍然是冯?诺依曼式的。这就是说，计算机的程序是以二进制形式存放在内存储器中，CPU的任务是自动逐条执行已放入内存中的指令，以完成某项任务。为了确保CPU能自动连续执行程序，芯片设计师专门在CPU中集成了一个程序计数器PC,在程序执行前用来存放程序在内存中的起始地址。

CPU根据PC中的地址就可以到内存中取出第一条指令的第一个字节，PC随后加“ 1 ”,自动指向第一条指令的第二个字节；CPU再根据PC就可以取出第一个指令的第二个字节；PC再次自动加“ 1 ”指向第一个指令的下一个字节或第二条指令的第一个字节。

以此类推。这样，CPU在执行完第一条指令时，PC实际上已得到了第二条指令的起

始地址。因此，人们只要在程序执行前预先把要执行的程序的指令码按照顺序放到程序存储器中，并把要执行的程序的起始地址放入程序计数器PC, CPU就能让程序自

动执行。PC的自动加“1”功能确保了存储器中程序的连续执行。

在单片机设计中，在电路结构上设计成单片机复位时PC = OOOOh，故，程序的首起始地址通常OOOOh开始。

2）累加器（accumulator）

a）定义：累加器A又记作ACC，是一个具有特殊用途的二进制8位寄存器。

b）功能：专门用来存放操作数和运算结果。

操作码字段用于指示机器执行何种操作。第一操作数用于指示两个操作数中第一个操

作数在内存中的地址；第二操作数可以使机器找到参加运算的第二个操作数；结果操

作数用于存放操作结果。下一条指令地址，指示机器按此地址取出下一条要执行指令的指令码。这种指令格式的特点是层次、概念清楚，逻辑关系简单明了。缺点是指令码太长，严重影响了指令的执行速度。

MCS-51单片机采用了地址压缩技术，把四字段地址压缩到一个，故称单地址指令格式。

其中“操作数”相当与四地址中的“第一操作数”。“第二操作数”和“结果操作数”

合二为一，由累加器A充任。物理地址为E0H，且在操作码中隐含。在助记符中写有A等，只是为了便于理解，它的二进制代码是隐含在操作码中的。“下一条指令地

址由程序计数器PC充当。PC自动加“1”，就能使MCS-51连续按顺序执行程序。因此在指令执行前，用户通常必须要安排一条传送指令，预先把第二操作数传送到累

加器A。

3）通用寄存器B （General Purpose Register）

a）定义：通用寄存器B也是一个8位二进制的寄存器，是专门为乘法和除法设置的寄存器，但也是可以作为普通寄存器使用。

b）功能：在做乘法和除法之前，用来存放乘数和除数，在乘法和除法完成后，用来存放积的高八位和除法的余数。

4）程序状态字PSW（program status word）

a）定义：程序状态字PSW也是八位二进制寄存器

b）功能：用来存放指令执行后的状态（程序设计中，可以根据状态来控制程序执行）°PSW 中有的位的值（状态），通常是在执行指令的过程中由硬件电路自动形成的，如：

CY,AC,OV,P位，有的也可以根据需要采用位送指令加以改变，女口：FO,RSI,RSO位。各位的定义如下：

PSW

其中：

CY（carry）:进位标志位，用于表示加减运算过程中最高位（累加器Ai）有无进位或借

位。有进位或借位CY=1,否则CY=0。

AC（auxiliary carry）:辅助进位标志位，用于表示加减运算中累加器低四位（A3）有无向高四位（A4）进位或借位，有：AC=1,无：AC=0。

F o（FLA

G ZERO）:用户标志位。它是用户根据需要通过传送指令确定的，用于决定用户程序的流

向。

RS1,RS0 :寄存器组选择位，即它控制（选择）了当前使用的寄存器组，也就是它确定了当前使用寄存器组的物理地址。

在MCS-51的片内存储器中，有32个8位寄存器，但这32位寄存器只给出了8个寄存器的地址。

R o-----R7（通常用R n表示）。为了用这8个地址表示32个寄存器（存储空间），只能将这32个寄存器进行分组，即分成4组。这样，用R0-..R7，即R n就可以表示这4 组中的任意一组中的一个寄存器（均是8位的）。也就是说通过分组后，从逻辑上能用

R n把它们区分开来。如R0-代表（第0组的）第一个寄存器，则R5就表示（第0组的）第六个寄存器。故将R n称为这32个工作寄存器的逻辑地址。“逻辑”概念的实质就是各组之间相互区分与屏蔽，达到方便保护其中数据的目的。但是，用R n只能区分某一组中的8个寄存器，具体使用了哪一组，还要其他条件，即RS1 RS0。既然共有四组，可用22表达。故可以通过改变RS1和RS0的值决定哪一组的R O—R7。这对我们进行程序设计是非常有利的。

OV（overflow ）溢出标志位：提示运算结果是否发生了溢出，即累加器A中运算结果是否超出了其能表示的数的范围，即—128 ――+ 127，由机器执行过程中自动形成。溢出

OV=1,否则OV=0。人们可以根据OV的状态判断结果是否正确。

计算公式为：OV = CP CS= CP* CS + CP *CS

其中CP为最高进位位，CS是次高进位位。

P（Pority）:奇偶标志位。用于指示运算结果中“ 1 ”的个数的奇偶行。机器执行中自动形成。

若“1”的个数为奇数，则P=1，为偶，P=0。

5）堆栈指针SP（STACK POINTER）

a）定义：SP是一个8位寄存器，能自动加“ 1 ”或减“ 1”

b）功能：专门用来寄放堆栈的栈顶地址。

MCS —51中，在片内RAM中设置了一个特殊的存储区。CPU对这个区域的数据存取时必须按照“先进后出”或“后进先出”的原则进行。这样的特殊存储区域称为堆栈。为

了实现对堆栈中数据的操作，芯片设计者在CPU中设计了一个堆栈指示器SP存放堆栈元顶地址。SP具有自动加“ 1 ”或减“ 1”功能，使得SP中的数据始终是栈顶地址。

CPU根据SP中的地址对堆栈中的数据进行存取。在SP中地址的变化方向上，MCS-51采用的是上推堆栈的设计方案，即数据入栈时SP中地址增长，故当堆栈中没有数据时，

栈顶与栈底地址必定重合。

8051的片内共有128B的RAM存储单位，地址范围为00H?FFH，原则上，这个区域中

AT89C51单片机的基本结构和工作原理

（1）运算器运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。 ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。（2）控制器控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H. (3)存储器单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。（4）外围接口电路 AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 AT89C51的工作原理： 1.引脚排列及功能 AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。（1）I/O口线 ·P0口 8位、漏极开路的双向I/O口。当使用片外存储器及外扩I/O口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时，P0口可用于接收指令代码字节；程序校验时，可输出指令字节。P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉电阻。作为普通输入时，应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。 ·P1口 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。在编程和校验时，可用作输入低8位地址。用作输入时，应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4个TTL负载。 ·P2 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。当使用外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。在编程和校验时，P2口接收高字节地址和某些控制信号。 ·P3 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P3口可作为普通I/O口。用作输入时，应先将输出锁存器置1。在编程/校验时，P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。（2）控制信号线

8051单片机的内部结构

8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理 8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM)： 8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的的RAM 只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 ·程序存储器(ROM)： 8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 ·定时/计数器(ROM)： 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 ·并行输入输出(I/O)口： 8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口： 8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 ·中断系统： 8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。 ·时钟电路： 8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051 单片机需外置振荡电容。

单片机复习-单片机的基本概念

一、单片机的基本概念 1.51单片机的组成：P3 CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出接口电路（并行I/O口）、定时器/计数器，全双工串行口，中断系统，时钟电路。 2. 51单片机是几位机它识别的是几进制数据P34 中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码。 3. 51单片机的引脚及定义。P42-43 主电源引脚2根：VCC（Pin40）：电源输入，接直流5V电源； GND（Pin40）：电源地。外接晶振引脚2根：XTAL1:片内振荡电路输入端； XTAL2:片内振荡电路输出端。 ) 控制引脚4根：RST：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位； RSEN:外部存储器读选通信号。 ALE/PROG：地址锁存允许信号。 EA/VPP : 程序存储器的内外部选通脚。可编程输入/输出引脚32根： P0口：P0口为双向8位三态I/O口，名称为~,每个口可独立控制，无上拉电阻，为高阻状态，不能正常输出高/低电平，使用时务必外加上拉电阻，一般接入10KΩP1口：准双向8位I/O口，内部带上拉电阻，这种就扣输出没高阻态，输入不能锁存P2口：准双向8位I/O口，内部带上拉电阻 P3口：准双向8位I/O口，内部带上拉电阻。第一功能使用时当作普通I/O口与P1 口相似，第二功能时，各引脚定义如下： ①RXD 串行输入口 · ②TXD 串行输出口 ③INTO外部中断0输入 INT外部中断1输入 ④1 ⑤T0 定时器0外部输入 ⑥T1 定时器1外部输入 ⑦WR外部数据存储器写选同 ⑧RD外部数据存储器读选同 4. 51单片机内部RAM和ROM的作用。P35 数据存储器RAM：MCS-51单片机内部共有256个8位数据存储单元，高128个单元被专用寄存器占用，低128个单元供用户使用，用于存放可读/写的数据、运算的中间结果或

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、EEPROM 3、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。

51单片机的P0口工作原理详细讲解

51单片机的P0口工作原理详细讲解一、P0端口的结构及工作原理P0端口8位中的一位结构图见下图：由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边，标号为P0.X引脚的图标，也就是说P0.X引脚可以是P0.0到 P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成。下面，我们先就组成P0口的每个单元部份跟大家介绍一下：先看输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，在学数字电路时，我们已知道，三态门有三个状态，即在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态(或称为禁止状态)，大家看上图，上面一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端(上图中标号为‘读锁存器’端)有效。下面一个是读引脚的缓冲器，要读取P0.X引脚上的数据，也要使标号为‘读引脚’的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的部数据总线上。D锁存器：构成一个锁存器，通常要用一个时序电路，时序的单元电路在学数字电路时我们已知道，一个触发器可以保存一位的二进制数(即具有保持功能)，在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。大家看上图中的D 锁存器，D端是数据输入端，CP是控制端(也就是时序控制信号输入端)，Q是输出端，Q非是反向输出端。对于D触发器来讲，当D输入端有一个输入信号，如果这时控制端CP没有信号(也就是时序脉冲没有到来)，这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了，这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。数据传送过来后，当CP时序控制端的时序信号消失了，这时，输出端还会保持着上次输入端D的数据(即把上次的数据锁存起来了)。如果下一个时序控制脉冲信号来了，这时D端的数据才再次传送到Q端，从而改变Q端的状态。多路开关：在51单片机中，当部的存储器够用(也就是不需要外扩展存储器时，这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器)时，P0口可以作为通用的输入输出端口(即I/O)使用，对于8031(部没有ROM)的单片机或者编写的程序超过了单片机部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为‘地址/数据’总线使用。那么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为‘数据/地址’总线使用的选择开关了。大家看上图，当多路开关与下面接通时，P0口是作为普通的I/O口使用的，当多路开关是与上面接通时，P0口是作为‘地址/数据’总线使用的。输出驱动部份：从上图中我们已看出，P0口的输出是由两个MOS管组成的推拉式结构，也就是说，这两个MOS管一次只能导通一个，当V1导通时，V2就截止，当V2导通时，V1截止。前面我们已将P0口的各单元部件进行了一个详细的讲解，下面我们就来研究一下P0口做为I/O口及地址/数据总线使用时的具体工作过程。1、作为I/O端口使用时的工作原理P0口作为I/O端口使用时，多路开关的控制信号为0(低电平)，看上图中的线线部份，多路开关的控制信号同时与与门的一个输入端是相接的，我们知道与门的逻辑特点是“全1出1，

(完整版)单片机的基本组成

单片机的基本组成在讲单片机的组成之前我们先来说一下大家都熟知的计算机一、计算机的经典结构在设计计算机时匈牙利籍数学家冯.诺依曼提出的“程序存储”和“二进制运算”的思想。 1、二进制运算决定了计算机的硬件结构。二进制运算包括二进制算术运算和逻辑运算（逻辑运算的基础是逻辑代数，又称布尔代数）。逻辑量只表示两种不同的状态，可以对应电子线路中的电阻高低、二极管、三极管的通断等。因此，二进制运算决定了计算机可以由电子元器件，特别是集成电路组成。 2、程序存储决定了软件控制硬件工作。因此，计算机的基本结构包括硬件和软件两部分。计算机的工作原理：由输入设备将软件送入存储器，然后由控制器逐条取出存储器中的控制软件，并运行，再将运行结果送到输出设备。 3、计算机的经典结构根据以上思路，计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备组成。图1.1.1 计算机经典结构图对经典结构中各部分有机组合，就构成了微型计算机。由于各部分的具体电路（元器件及元器件的组合方式）不同，又形成了各种应用形态。二、微型计算机（Microcomputer）组成及应用形态 1、微型计算机组成将经典结构中的运算器、控制器组合在一起，再增加一些寄存器等，集成为一个芯片，这个芯片称为微处理器（Microcontroller），即CPU(Center Processing Unit )。这样微型计算机就由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口组成。再配以输入/输出（I/O）设备和软件，就构成了微型计算机应用系统，简称微型计算机。图1.1.2 微型计算机系统结构图

2、应用形态（1）系统机（多版机）微处理器CPU、存储器、I/O端口电路和总线接口等组装在一块主板上，再通过系统总线和外设适配卡连接键盘、显示器、打印机等，再配上系统软件就构成了一个完整的计算机系统。图1.1.3 微型计算机结构图这就是办公室、家庭使用的PC机的典型形态。由于较大的存储容量（存储器、硬盘、软盘、光盘等），输入、输出设备齐全，而且软件丰富（系统软件和应用软件），能够进行海量计算和应用系统开发。 (2)单板机将CPU、存储器、I/O接口芯片和简单的I/O设备等装配在一块线路板上，再配上监控程序（固化在ROM中）就构成了单板机。图1.1.4 单板机结构图实验开发系统就是单板机的典型形态：由于有硬件和软件，能独立运行，但I/O设备简单，特别是软件资源少（只有监控程序），不能应用于海量计算和大型应用程序的开发，主要用于计算机原理教学和简单的测试（调试）系统。三单片机将CPU、存储器、I/O接口电路集成到一块芯片上，这个芯片称为单片机。

单片机的组成结构及指令执行过程

单片机的组成结构及指令执行过程单片机结构单片机结构常用的单片机以MCS-51系列单片机为例，它的组成框图如图1-2所示。微处理器由运算器和控制器两个部分组成，还有包括相关的寄存器。 1.运算器运算器由运算部件——算术逻辑单元（Arithmetic & Logical Unit，简称ALU）、累加器和寄存器等几部分组成。ALU的作用是把传来的数据进行算术或逻辑运算，输入来源为两个8位数据，分别来自累加器和数据寄存器。ALU能完成对这两个数据进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。例如，两个数6和7相加，在相加之前，操作数6放在累加器中，7放在数据寄存器中，当执行加法指令时，ALU即把两个数相加并把结果13存入累加器，取代累加器原来的内容6。运算器有两个功能： (1) 执行各种算术运算。 (2) 执行各种逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较。运算器所执行全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，并且，一个算术操作产生一个运算结果，一个逻辑操作产生一个判决。 2.控制器控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个微机系统的操作。其主要功能有： (1) 从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置。 (2) 对指令进行译码和测试，并产生相应的操作控制信号，以便于执行规定的动作。 (3) 指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据流动的方向。微处理器内通过内部总线把ALU、计数器、寄存器和控制部分互联，并通过外部总线与外部的存储器、输入输出接口电路联接。外部总线又称为系统总线，分为数据总线DB、地址

80C51 单片机的硬件结构思考题及答案复习过程

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

单片机的基本组成

时磊5说- 单片机的基本组成在讲单片机的组成之前我们先来说一下大家都熟知的计算机一、计算机的经典结构在设计计算机时匈牙利籍数学家冯 ?诺依曼提出的“程序存储”和“二进制运算”的思想。 1、二进制运算决定了计算机的硬件结构。二进制运算包括二进制算术运算和逻辑运算（逻辑运算的基础是逻辑代数，又称布尔代数）逻辑量只表示两种不同的状态，可以对应电子线路中的电阻高低、二极管、三极管的通断等。因此，二进制运算决定了计算机可以由电子元器件，特别是集成电路组成。 2、程序存储决定了软件控制硬件工作。因此，计算机的基本结构包括硬件和软件两部分。计算机的工作原理：由输入设备将软件送入存储器，然后由控制器逐条取出存储器中的控制软件，并运行，再将运行结果送到输出设备。 3、计算机的经典结构根据以上思路，计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备组成。图1.1.1计算机经典结构图对经典结构中各部分有机组合，就构成了微型计算机。由于各部分的具体电路（元器件及元器件的组合方式）不同，又形成了各种应用形态。二、微型计算机（Microcomputer ）组成及应用形态 1、微型计算机组成将经典结构中的运算器、控制器组合在一起，再增加一些寄存器等，集成为一个芯片，这个芯片称为微处理器（Microcontroller ），即CPU （Center Processing Unit ）。这样微型计算机就由CPU 、存储器、输入/输出（I/O ）接口组成。再配以输入 /输出（I/O ）设备和软件，就构成了微型计算机应用系统，简称微型计算机。 r CPUS 臂!1 器］存储器晒牛j I I/O 彌徽计设备机统 ' 時图1.1.2 微型计算机系统结构图

80C51单片机的基本结构是由中央处理器CPU

80C51单片机的基本结构是由中央处理器CPU、存储器、输入/输出接口电路（I/O口）、定时和中断电路组成。 80C51的组成：微处理器、存储器、外部输入/输出接口电路（I/O接口）、中断系统、时钟电路、系统总线、 80C51的存储器内部数据存储器：实际上80C51芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。内部程序存储器：内部程序存储器是指ROM(4KB×8)。80C51共有4 KB掩膜ROM，用存放程序和原始数据。因此称之为程序存储器，简称“内部ROM”。 I/O口电路：80C51单片机共有4个8位的I／0口(P0-P3)，以实现数据的并行输入输出。还有一个可编程全双工的串行口，它功能强大，可做异步通信收发器使用，也可用作同步移位器使用。中断系统：80C51单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。80C51共有5个中断源。即外部中断2个，定时／计数中断2个，串行中断1个。全部中断分为高优先级和低优先级共两级。时钟电路：80C51单片机的内部具有时钟电路，但石英晶体振荡器和微调电容需外接。总线：上述这些部件都是通过总线连接起来，才能构成一个完整的单片机系统。总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。主电源引脚Uss和Ucc ：Vss（20脚）：接地Vcc（40脚）：正常操作、对EPROM编程和验证时为+5V电源。外接晶振引脚XTALl和XTAL2 XTALl（19脚）：内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚必须接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为驱动端。XTAL2（18脚）：内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的另一端。若使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬浮。控制和其它电源复用引脚RST／VPD（9脚）：复位信号输入引脚／备用电源输入引脚。ALE／PROG（30脚）：地址锁存允许信号输出引脚／编程脉冲输入引脚。当访问外部存储器时，ALE的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以不变的频率周期性的出现正脉冲信号，频率为振荡器频率的1/6。EA／VPP（31脚）：当EA端保持电平时，访问内部程序存储器。当PC值超过0FFFH时，将自动转向，执行外部程序存储器的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部数据存储器，不管是否有内部程序存储器。PSEN（29脚）：外部程序存储器读选通信号。在由外部程序存储器取指令期间，每个机器周期两次PSEN有效。并行I／O口引脚(32个，分成4个8位口) P0.0～P0.7：一般I／O口引脚或数据／低位地址总线复用引脚；P1.0～P1.7：一般I／O口引脚；P2.0～P2.7：一般I／O口引脚或高位地址总线引脚；P3.0～P3.7：一般I／O口引脚或第二功能引脚。 P3口的第二功能：P3.0：RXD 串行数据接收P3.1：TXD 串行数据接收P3.2：/INT0 外部中断0申请P3.3：/INT1 外部中断1申请P3.4：T0 定时器／计数器0计数输入P3.5：T1 定时器／计数器1计数输入P3.6：/WR 外部RAM写选通P3.7：/RD 外部RAM读选通 3.3.2引脚的复用对于各种型号的芯片，其引脚的第一功能信号是相同的，所不同的只在引脚的第二功能信号上。对于9、30和31各引脚，由于第一功能信号与第二功能信号是单片机在不同工作方式下的信号，因此不会发生使用上的矛盾。P3口线的情况却有所不同，它的第二功能信号都是单片机的重要控制信号。因此在实际使用时，总是先按需要优先选用它的第二功能，剩下不用的才作为口线使用。内部数据存储器80C51单片机的内部数据存储器在物理上分为两个区：00H～7FH单元组成的低128字节单元和高128字节的特殊功能寄存器区（SFR）低128字节单元如图所示。80C51片内RAM共有128 B，分成工作寄存器区、位寻址区、通用用户区。 PSW当前工作寄存器组的选择由特殊功能寄存器中的程序状态字寄存器PSW的RSl、RS0位来选定。程序状态字PSW 程序状态字是一个8位寄存器，它包含了程序状态信息。此寄存器各位的含义如表所示。其中PSW．1未用。程序状态字PSW 各位定义CY(PSW．7)进位标志。AC(PSW．6)辅助进位标志。F0(PSW．5)用户标志。RSl、RS0(PSW．4、PSW．3)寄存器区选择控制。OV(PSW．2)溢出标志。P(PSW.0)奇偶标志。栈指针栈指针SP是一个8位特殊功能寄存器。它指示出堆栈顶部在内部RAM中的位置。系统复位后，SP初始化为07H，使得堆栈的存放事实上由08H单元开始。数据指针数据指针DPTR是一个16位特殊功能寄存器，其高位字节寄存器用DPH表示，低位字节寄器用DPL表示，既可以作为一个16位寄存器DPTR来处理，堆栈的作用堆栈主要是为子程序调用和中断操作而设立的。其具体功能有两个：保护断点和保护现场。堆栈指针SP 堆栈共有两种操作：进栈和出栈。但不论是数据进栈还是数据出栈，都是对堆栈的栈顶单元进行的，堆栈使用方式堆栈的使用有两种方式。一种是自动方式,另一种是指令方式。

AT89C51单片机的基本结构

A T89C51单片机的主要工作特性： ·内含4KB 的FLASH 存储器，擦写次数1000次； ·内含28字节的RAM ； ·具有32根可编程I/O 线； ·具有2个16位可编程定时器； ·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构； ·具有1个全双工的可编程串行通信接口； ·具有一个数据指针DPTR; ·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式； ·具有可编程的3级程序锁定定位； AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V 且典型值为5V,最高工作频率为24MHz. AT89C51各部分的组成及功能： 1. 中央处理器 1.单片机的中央处理器（CPU ）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。振荡器和时钟电路数据存储器 128字节程序存储器 14KB CPU 两个16位定时器计数器中断控制总线扩展控制器并行可编程 I/O 口可编程串行口内部总线外部中断扩展控制 P0 P1 P2 P3 RXD TXD B 寄存AC 暂存器2 暂存器1 片内ROM 地址寄存器 PC 增量器程序计数器指令指令定时PSEN ALE

单片机的基本结构与工作原理

第二章单片机的基本结构与工作原理 2·1 80C51 系列单片机在片内集成了哪些主要逻辑功能都件?各个逻辑部件的主要功能是什么? 答:80C51 系列单片机在片内集成了以下主要逻辑功能部件及分别有如下的主要功能。 (l)CPU(中央处理器):8 位功能:中央处理器由中央控制器与运算器一起构成。中央控制器是识别指令，并根据指令性质控制计算机各组成部件进行工作的部件。 (2)片内RAM:128B 功能:在单片机中，用随机存取存储器(RAM)来存储程序在运行期间的工作变量和数据，所以称为数据存储器。一般，在单片机内部设置一定容量(64B 至256B)的RAM。这样小容量的数据存储器以高速RAM 的形式集成在单片机内，以加快单片机运行的速度。同时，这种结构的RAM 还可以使存储器的功耗下降很多。 (3)特殊功能寄存器:21 个功能:特殊功能寄存器(SFR)是80C51 单片机中各功能部件所对应的寄存器，用以存放相应功能部件的控制命令、状态或数据的区域。这是80C51 系列单片机中最有特色的部分。现在所有80C51 系列功能的增加和扩展几乎都是通过增加特殊功能寄存器(SFR)来达到的。 80C51 系列单片机设有128B 内部数据RAM 结构的特殊功能寄存器(SFR)空间区。除程序计数器PC 和 4 个通用工作寄存器组外，其余所有的寄存器都在这个地址空间之内。(4)程序存储器:4KB 功能:80C51 单片机的程序存储器用于存放经调试正确的应用程序和表格之类的固定常数。由于采用16 位的程序计数器PC 和16 位的地址总线，因而其可扩展的地址空间为 64KB，而且这64KB 地址空间是连续、统一的。 (5)并行I/O 口:8位，4 个功能:为了满足面向控制实际应用的需要，80C51 系列单片机提供了数量多、功能强、使用灵活的并行I/O 口。80C51 系列单片机的并行I/O 口，不仅可灵活地选作输人或输出，而且还具有多种功能。例如，它既是I/O 口，又是系统总线或是控制信号线等，从而为扩展外部存储器和I/O 接口提供了方便，大大拓宽了单片机的应用范围。 (6)串行接口:全双工，1 个功能:全双工串行I/O 口，提供了与某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相连的能力;甚至可用多个单片机相连构成多机系统，使单片机的功能更强和应用更广。 (7)定时器/计数器:16 位，2 个功能:在单片机的实际应用中，定时器/计数器提供精确的定时，或者对外部事件进行计数。为了减少软件开销和提高单片机的实时控制能力，因而均在单片机内部设置定时器/计数器电路，通过中断，实现定时/计数的自动处理。 (8)片内时钟电路:1 个功能:计算机的整个工作是在时钟信号的驱动下，按照严格的时序有规律地一个节拍一个节拍地执行各种操作的。各种计算机均有自己的固定时序和定时电路。同样，80C51 系

单片机结构以及开发设计流程

模块一单片机结构及开发设计流程课题一单片机结构 1、画出89C51单片机的引脚排列图。 2、画出89C51单片机的引脚功能图。 3、画出89C51单片机的基本组成框图。 4、叙述89C51单片机各部分的具体组成情况。课题二单片机工作条件 1、画出51系列单片机内部时钟和外部时钟电路接线图。 2、画出51系列单片机上电复位和按键复位电路接线图。 3、画出51系列单片机工作条件接线图。课题三单片机输入/输出端口结构 1、画出51系列单片机P0、P1、P 2、P3口位结构图。 2、叙述51系列单片机P0~P3口使用注意事项。课题四单片机开发设计流程 1、用Protel软件画出按键左移亮灯电路原理图。 2、用Protel软件设计出按键左移亮灯电路印制电路板图。 3、制作按键左移亮灯电路板。 4、连接仿真器。 5、运行仿真软件，输入按键左移亮灯程序，编译、调试及仿真运行程序。 6、连接编程器。 7、运行编程器软件，将调试通过的按键左移亮灯程序目标代码写入 89C51单片机。 8、将经过编程的89C51单片机插入电路板上的单片机IC插座中，脱机运行，观察电路运行情况。模块二单片机指令系统及汇编语言程序设计课题一程序设计基础 1、简述单片机存储器总体分配情况。

2、简述单片机片内数据存储器结构。 3、简述单片机七种寻址方式。 4、简述单片机不同存储器空间的寻址方式。 5、回答下列指令的寻址方式： (1) MOV A, #6AH (2) MOV A, #0E#H (3) MOV A, 3FH (4) MOV A, 7BH (5) MOV A, R1 (6) MOV A, R3 (7) MOV A, @R0 (8) MOV A, @R1 (9) MOVX A, @DPTR (10) MOVC A, @A+DPTR (11) MOV A, @A+PC (12) JZ 50H (13) SETB 01H 课题二延时程序 1、将本课题任务二中的R3的值改为01H、02H和08H，观察亮灯的间隔时间有何变化？ 2、将本课题任务二中的RL A指令改为RR A指令，观察亮灯的顺序有何变化？ 3、将本课题任务二中的亮灯数据初值改为03H、07H和55H，观察亮灯规律有何变化？ 4、设计一延时5S的延时程序，并替代任务二中的延时程序，观察亮灯间隔时间。 5、设单片机振荡频率为6MHz，试精确计算下列延时子程序的延时时间。 DEL: MOV R7, #0FAH

单片机io口工作原理及结构框图

单片机IO口工作原理及结构框图 8051单片机I/O引脚工作原理一、P0端口的结构及工作原理 P0端口8位中的一位结构图见下图：由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边，标号为P0.X引脚的图标，也就是说P0.X引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成。下面，我们先就组成P0口的每个单元部份跟大家介绍一下：先看输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，在学数字电路时，我们已知道，三态门有三个状态，即在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态（或称为禁止状态），大家看上图，上面一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数

据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端（上图中标号为‘读锁存器’端）有效。下面一个是读引脚的缓冲器，要读取P0.X引脚上的数据，也要使标号为‘读引脚’的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。 D锁存器：构成一个锁存器，通常要用一个时序电路，时序的单元电路在学数字电路时我们已知道，一个触发器可以保存一位的二进制数（即具有保持功能），在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。大家看上图中的D锁存器，D端是数据输入端，CP是控制端（也就是时序控制信号输入端），Q是输出端，Q非是反向输出端。对于D触发器来讲，当D输入端有一个输入信号，如果这时控制端CP 没有信号（也就是时序脉冲没有到来），这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了，这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。数据传送过来后，当CP时序控制端的时序信号消失了，这时，输出端还会保持着上次输入端D的数据（即把上次的数据锁存起来了）。如果下一个时序控制脉冲信号来了，这时D端的数据才再次传送到Q端，从而改变Q端的状态。多路开关：在51单片机中，当内部的存储器够用（也就是不需要外扩展存储器时，这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器）时，P0 口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（内部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为‘地址/数据’总线使用。那么这个多路选

单片机内部结构详解

单片机内部结构详解 MCS-51单片机结构 MCS-51系列单片机产品有8051，8031，8751，80C51，80C31等型号（前三种为CMOS芯片，后两种为CHMOS芯片）。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。8051内部设有4K字节的掩模ROM程序存储器，8031片内没有程序存储器，而8751是将8051片内的ROM换成EPROM。由ATMEL公司生产的89C51将EPROM改成了4K的闪速存储器，他们的结构大同小异，本章将对8051单片机的结构作一介绍。 MCS-51单片机组成 MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU，RAM，ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件。MCS-51单片机内包含下列几个部件： ◆ 一个8位CPU； ◆ 一个片内振荡器及时钟电路； ◆ 4K字节ROM程序存储器； ◆ 128字节RAM数据存储器； ◆ 两个16位定时器/计数器； ◆ 可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路； ◆ 32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）； ◆ 一个可编程全双工串行口； ◆ 具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。

8051单片机框图如图所示。各功能部件由内部总线联接在一起。图中4K（4096）字节的ROM存储器部分用EPROM替换就成为8751；图中去掉ROM部分就成为8031的结构图。 CPU CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1. 运算器运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。可以对半字节（4位）、单字节等数据进行操作。例如能完成加、减、乘、除、加1、减1、BCD码十进制调整、比较等算术运算和与、或、异或、求补、循环等逻辑操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器。 8051运算器还包含有一个布尔处理器，用来处理位操作。它是以进位标志位C为累加器的，可执行置位、复位、取反、等于1转移、等于0转移、等于1转移且清0以及进位标志位与其他可寻址的位之间进行数据传送等位操作。也能使进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻辑与、或操作。 2. 程序计数器PC 程序计数器PC用来存放即将要执行的指令地址，共16位，可对64K程序存储器直接寻址。执行指令时，PC内容的低8位经P0口输出，高8位经P2口输出。 ?指令寄存器指令寄存器中存放指令代码。CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，经译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。 ?定时与控制部件 ①时钟电路 8051片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，X TAL1和 X TAL2分别为振荡电路的输入和输出端，时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式时钟电路如图2-2所示。在X TAL1和 X TAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振可以在1.2MH z到12MH z之间选择，电容值在5-30P F之间选择，电容的大小可起频率微调作用。

8051单片机结构学习简说

8051单片机结构学习简说摘要：要学好用好单片机，就必须了解和掌握单片机的基本结构。本文以8051单片机为例简要说明单片机结构学习的几个基本要点。关键词：单片机结构单片机的学习对入门者而言有一定的难度。难度之一就在于学习者先要了解单片机的结构。尤其是单片机外部引脚和存储空间。 1 单片机引脚单片机引脚是单片机与外部连接的桥梁，不管是单片机与外部进行信息交互还是实施控制，单片机都要依靠引脚。因此必须掌握引脚名称、功能和使用方法。面对经典“DIP-40”封装的8051单片机，初学者总感到麻烦。实际上，8051单片机引脚分布很有规律。从类型上说，其管脚分为4类，一句话就可说明：8051单片机引脚包含”两个电源引脚、两个时钟引脚、四个控制引脚和四八三十二个IO引脚。” 两个电源引脚：如同常规集成电路一样，芯片右下角为电源负，左上角为电源正。两个时钟引脚：单片机依靠精确的时钟信号才能自动有序运行程序，协调各部件完成指定功能，没有时钟信号，单

片机无法工作。单片机内部有时钟电路，通过时钟引脚外接不同的晶振，就可设置出不同振荡频率的时钟信号。两个时钟引脚中有一个是单片机时钟电路的时钟信号输出端。多单片机系统中，可通过这个引脚也引入外部时钟信号保证多单片机系统的时序统一。四个控制引脚：EA引脚。PSEN引脚和ALE引脚都和存储扩展有关，存储器学习时了解较好。先了解复位引脚。必须明白单片机启动信号就是该引脚施加持续两个机器周期以上的高电平信号。基于此了解复位电路的构建才能明细根本。最后一句四八三十，是为方便初学者掌握剩余的32个引脚都是单片机的I/O引脚，且分布在四个I/O口中，每个I/O口分配8个引脚。这样做的一个主要原因是，这样可使I/O口以字节为信息单位输入或输出信息。单片机I/O口在构建三大总线时，应注意P0口用于充当数据口，P0和P2口构建16位地址总线。P3口和相关控制引脚构建控制总线。因此用户应合理进行I/O资源分配。 2 单片机的存储结构单片机的存储空间分为数据RAM和程序ROM两大部分。又都有片内片外之分。 2.1 程序存储空间程序存储空间的构建有三种形式：仅片内ROM构成；

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