1、第 2章 MCS-51系列单片机的结构及原理 教学目标：介绍 MCS51 系列单片机的内部结构与外部引脚功能介绍 MCS51 系列单片机输入输出端口的结构与功能介绍 MCS51 系列单片机的存储器组织介绍 MCS51 系列单片机的时序 学习要求：掌握 MCS51 系列单片机的内部结构与外部引脚功能掌握 MCS51 系列单片机存储器的构成与编址方法掌握输入输出端口的功能，了解输入输出端口的结构掌握振荡电路与复位电路的构成，了解单片机的 CPU时序2.1 MCS-51系列单片机的结构与引脚功能l MCS-51系列单片机是美国 Intel公司在1980年推出的 8位单片 微型计算机 ， 包含 51和
2、52两个子系列。l 51子系列的典型产品有 8031， 8051和 8751三种机型 l 52子系列包括 8032， 8052二种主要机型 l MCS-51系列单片机的结构框图见图 2-1。 MCS-51系列单片机的结构框图见图 2-1。 51子系列的配置如下：（ 1） 8位 CPU；（ 2） 振荡频率 1.2 12MHZ；（ 3） 128个字节的片内数据存储器（片内 RAM）；（ 4） 21个专用寄存器；（ 5） 4KB的片内程序存储器（ 8031无）；（ 6） 8位并行 I/O口 P0， P1， P2， P3；（ 7） 一个全双工串行 I/O口；（ 8） 2个 16位定时器 /计数器；（
3、9） 5个中断源，分为 2个优先级； 2图 2-1 MCS-51系列单片机的结构框图 图 2-1 MCS51 系列单片机的引脚功能 主电源引脚 Vss、 Vcc 外接晶振引脚 XTAL1、 XTAL2 输入 /输出引脚 P0、 P1、 P2、 P3P0.0 P0.7： P0口的 8个引脚， P0口是 8位漏极开路型双向 I/0端口，在接有片外存储器或 I/0扩展接口时， P0.0 P0.7分时复用，作低 8位地址总线与双向 8位数据总线P1.0 P1.7： P1口的 8个引脚， P1口是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O口，对于 52子系列， P1.0还可用于定时器 /计数器 2的计数脉冲
4、输入端 2， 1.1还可作定时器 /计数器 2的外部控制端 T2EX。P2.0 P2.7： P2口的 8个引脚， P2口也是一个带内部上拉电阻的双向 I/O口，在访问片外存储器或扩展 I/O接口时，还用于提供高 8位地址。P3.0 P3.7： P3口的 8个引脚， P3口也是一个带上拉电阻的 I/O口，除可以作双向的输入输出口外，还具有第 2功能，见表 2.1表 P3口第二功能表引脚 第二功能 P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7 RXD(串行口 输 入 )TXD(串行口 输 出 )INT0（ 外部中断 0输 入）INT1（ 外部中断 1输 入）T0（ 定 时 器
5、0的外部 输 入） T1（ 定 时 器 1的外部 输 入）WR （ 片外数据存 储 器写控制信号）RD （ 片外数据存 储 器 读 控制信号） （控制线（ 4条）：ALE/PROG： 双功能引脚。由于 P0口的 8个引脚是低 8位地址总线与数据总线分时复用，因此必须将 P0口输出的低 8位地址进行锁存。在访问片外存储器时，每机器周期该信号出现 2次。其下降沿用于控制锁存 P0口输出的低 8 位地址。即使不访问片外存储器，该引脚上仍出现上述频率的周期性信号，因此也可作为对外输出的时钟脉冲，频率为振荡器频率的 1/6，必须注意的是：在访问片内外存储器时， ALE脉冲会跳空 1个。对片内含有 EPR
6、OM的机型，此引脚在编程时可作为编程脉冲 PROG的输入端。 PSEN： 片外程序存储器读选通信号输出端，在 CPU从片外程序存储器取指期间，此信号每个机器周期两次有效，以通过P0口读入指令，在访问片外数据存储器时，该信号不出现。EA/Vpp： 双功能引脚，为片外程序存储器选用端。当该引脚信号有效时，选择片外程序存储器，即 EA/Vpp=1时，访问片内程序存储器。 对片内含有 EPROM的机型，此引脚在编程期间用于施加 +21v的编程电压。RST/VPO： 双功能引脚，在单片机工作期间，当此引脚上出现连接 2个机器周期的高电平时可实现复位操作，详见 2.4节。在 Vcc掉电期间，若该引脚接备用
7、电源（ +5v）， 可向片内 RAM供电，以保存片内 RAM中的信息。l 运算器由算逻运算单元 ALU、 累加器 A、 B寄存器、暂存器 1、暂存器 2、及程序状态字 PSW构成。程序状态字 PSW是 1个 8位的专用寄存器，用于存放程序运行中的各种状态信息，可进行位寻址，l PSW的各位定义见图 23 。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0l 图 2-1的虚框部分为微处理器 ,又分为控制器、运算器。 控制器 由指令寄存器、指令译码器、定时控制部分组成，可根据不同的指令产生相应的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的功能。图 23 程序状态字各位的含义C AC F0 RS1 RS0 OV F1 P2.2 MCS51 系列单片机的微处理器与 CPU时序
