第2章 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)教材

第2章MCS-51系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理MCS－51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS－51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置CPU的時(shí)序及輔助電路本章內(nèi)容學(xué)習(xí)目的了解MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)掌握MCS－51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置掌握MCS－51系列單片機(jī)各引腳的功能掌握CPU時(shí)序及看門狗電路的工作原理主要功能概述

MCS－51系列單片機(jī)是美國Intel公司在1980年推出的高性能8位單片機(jī)，包含51和52子兩個(gè)系列。51子系列中主要有8031、8051、8751三種機(jī)型，它們指令和引腳完全兼容，僅片內(nèi)ROM有所不同。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理2.1MCS-51系列單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.8位CPU2.片內(nèi)帶振蕩器，頻率fosc的范圍為1.2～12MHz3.128個(gè)字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM(用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù),工作變量,位標(biāo)志等,8052內(nèi)部有256字節(jié)的RAM)4.4K字節(jié)的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM(片外可擴(kuò)展到64K,8031無)51系列主要功能為：51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理5.程序存儲(chǔ)器的尋址范圍為64KB6.片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址范圍為64KB7.21個(gè)字節(jié)專用寄存器(18個(gè)特殊功能寄存器，其中3個(gè)為雙字節(jié)，共占用21個(gè)字節(jié)。用于CPU對(duì)片內(nèi)各功能部件進(jìn)行管理，控制，監(jiān)視—具有特殊功能的RAM區(qū)，是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器）。8.4個(gè)8位并行I/O口：P0、P1、P2、P3?？梢宰鳛椴⑿休斎?出口，其他復(fù)用功能。

51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理9.1個(gè)全雙工串行口，可實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信10.2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)有5

個(gè)中斷源11.111條指令，含乘、除法，有很強(qiáng)的位處理能力12.片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)，單一＋5V電源51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

52子系列主要有8032、8052兩種機(jī)型。與51子系列不同在于：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增至256個(gè)字節(jié)，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源。

51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理MSC51芯片的基本結(jié)構(gòu)芯片的封裝形式——40腳和44腳（其中4腳是無用的）。

MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示：2.2MCS-51單片機(jī)的CPU及其特點(diǎn)51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理P0驅(qū)動(dòng)器RAM地址寄存器RAMEPROM或ROMP2驅(qū)動(dòng)器P0鎖存器P2鎖存器B寄存器A暫存器2暫存器1SP16位地址寄存器緩沖器PSWALUP1鎖存器P1驅(qū)動(dòng)器振蕩器P3鎖存器P3驅(qū)動(dòng)器PC加1PCDPTR中斷系統(tǒng)串行口定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)及控制指令寄存器PSENALEEARSTVccVssP0.0～P0.7P2.0～P2.7P1.0～P0.7P3.0～P3.751單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理1.控制器:解釋(譯碼)指令，發(fā)出控制信號(hào)，協(xié)調(diào)工作，完成CPU給出的任務(wù)。程序計(jì)數(shù)器PC(ProgramCounter)

功能:用來存放下一條即將執(zhí)行指令的存儲(chǔ)單元的地址。系統(tǒng)自動(dòng)將PC的內(nèi)容送到指令寄存器IR中。開機(jī)或復(fù)位時(shí)，PC里的值被清零，計(jì)算機(jī)自動(dòng)從0000H地址開始執(zhí)行指令。當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，CPU將自動(dòng)修改PC,PC=PC+1。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理指令寄存器IR(InstructionRegister)

功能:用來存放從存儲(chǔ)器送來的即將執(zhí)行指令的地址。是一個(gè)9位的寄存器。指令譯碼器ID(InstructionDecoder)

功能:對(duì)指令寄存器的指令進(jìn)行譯碼，并將指令轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬰娐匪璧倪壿嬰娦盘?hào)。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理堆棧指示器SP(StackPointer)

功能:用來存放特殊數(shù)據(jù)的8位專用的片內(nèi)RAM存儲(chǔ)器空間。是計(jì)算機(jī)不可缺少的部件。又稱為堆棧指針。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理2、運(yùn)算器

它包含ALU、累加器A、暫存器、寄存器B、程序狀態(tài)字PSW等功能部件。PSW(程序狀態(tài)字)為8位D7D6D5D4D3D2D1D0CACF0RS1RS0OVF1P51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理C進(jìn)位標(biāo)志位

D7有進(jìn)位或借位時(shí)C＝1,否則C＝0AC輔助進(jìn)位標(biāo)志

D6有進(jìn)位或借位時(shí)AC＝1(包括半個(gè)字節(jié)進(jìn)位)，否則AC＝0，用于BCD碼運(yùn)算FOF1軟件標(biāo)志用戶定義，通過軟件置位或清零,在程序運(yùn)行中自己定義的標(biāo)志。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理RS1、RS0工作寄存器選擇位

選擇四個(gè)工作寄存器組中的一組投入工作(見后面內(nèi)容)OV溢出標(biāo)志

用于有符號(hào)數(shù)運(yùn)算，若結(jié)果超過

-128～+127，則OV＝1，否則OV＝0P奇偶標(biāo)志

A中1的個(gè)數(shù)若為奇數(shù)P=1,否則P=051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理例如：MOVA,#7FHADDA,#4FH0111,1111B+0100,1111B1100,0110B結(jié)果:(A)=C6H,C=0,AC=1,OV=0,P=051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

3.I/O接口：4個(gè)8位并行輸入輸出(I/O)接口，即P0,P1,P2和P3口，用來傳送數(shù)據(jù)或地址信號(hào)。它們是準(zhǔn)雙向輸出輸入口。P0和P2口除了可以傳送數(shù)據(jù)，還可以在擴(kuò)展存儲(chǔ)器系統(tǒng)時(shí)作為地址總線。

4.串行接口：集成了一對(duì)可編程全雙工串行通信接口?？梢詫?shí)現(xiàn)單片機(jī)的串行通信。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

5.定時(shí)/計(jì)數(shù)器：集成2個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1。其主要部件是一個(gè)16位加法計(jì)數(shù)器。計(jì)滿了就清零，再重新計(jì)數(shù)。

6.中斷系統(tǒng)

7.數(shù)據(jù)指針DPTR：16位，訪問片外ROM、

RAM和擴(kuò)展I/O時(shí)用51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理8.振蕩器

MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)含一個(gè)高增益反相放大器，外接晶體和微調(diào)電容，便成為自激振蕩器。其功能是為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)源。

30pF30pFC1C2XTAL1XTAL2單片機(jī)單片機(jī)外接晶體的接法51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

晶體與兩個(gè)電容C1、C2構(gòu)成并聯(lián)諧振。振蕩器頻率取決于晶體,電容微調(diào)，取30pF,電容應(yīng)盡量靠近單片機(jī)芯片安裝。頻率范圍是1.2-12MHz(與單片機(jī)芯片有關(guān))。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理VccP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.6P0.7P0.5EA/VDDALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.3P2.2P2.4P2.1P2.0P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.6P1.7P1.5RSTVPDRXDP3.0TXDP3.1INT0P3.2INT1P3.3T0P3.4WRP3.6RDP3.7T1P3.5XTAL2XTAL1Vss1220403921............51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理2.3MCS-51單片機(jī)的引腳圖

一般采用雙列直插式40引腳(DIP40)封裝，也有方形封裝，用HMOS工藝制造，也有低功耗CHMOS工藝制造，加“C”識(shí)別。部分引腳采用分時(shí)復(fù)用技術(shù)。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

MSC51芯片引腳的功能電源引腳——Vcc(40腳)；接＋5V電源正極，Vss(20腳)：接＋5V電源負(fù)極，系統(tǒng)數(shù)字地，GND；時(shí)鐘引腳——XTAL1(19腳)，XTAL2(18腳)：該兩腳連接外接晶體和補(bǔ)償電容的兩腳；51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

MSC51芯片引腳的功能控制引腳——PSEN，ALE，EA，RESET（RST）PSEN(29腳)——程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端；是片外取指令信號(hào)輸出端，僅對(duì)程序存儲(chǔ)器作用，一般連程序存儲(chǔ)器的OE端。ALE/PROG(30腳)——①ALE的作用是輸出地址鎖存允許信號(hào)。當(dāng)CPU訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE發(fā)出的信號(hào)的負(fù)跳沿控制鎖存器鎖存CPU發(fā)出的低8位地址信號(hào)。該引腳輸出頻率為振蕩頻率fosc的1/6。②PROG的作用是片內(nèi)含有EPROM的機(jī)型，該腳用作編程脈沖輸入端。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

MSC51芯片引腳的功能控制引腳——PSEN，ALE，EA，RESET（RST）EA/VPP(31腳)——①EA的作用是內(nèi)/片外程序存儲(chǔ)器選用端。當(dāng)EA=1時(shí)，訪問片內(nèi)存儲(chǔ)器，但當(dāng)PC溢出時(shí)（大于4K，即地址值為0FFFH），CPU自動(dòng)執(zhí)行外部存儲(chǔ)器程序。當(dāng)EA=0時(shí)，CPU只執(zhí)行外部存儲(chǔ)器程序；②Vpp的作用是對(duì)片內(nèi)含有EPROM的機(jī)型，該腳用作編程電壓輸入端。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

MSC51芯片引腳的功能控制引腳——PSEN，ALE，EA，RESET（RST）RST/VPD(9腳)——①RST是復(fù)位端RESET。即復(fù)位信號(hào)輸入端。只要在RST加上持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平，就可以對(duì)系統(tǒng)復(fù)位。②備用電源的接入端口。當(dāng)Vcc掉電期間，該腳接備用電源VPD，可保存片內(nèi)RAM的信息。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

MSC51芯片引腳的功能輸入輸出I/O端口引腳P0.0～P0.7:(32-39腳)可作為準(zhǔn)雙向I/O口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口分時(shí)復(fù)用為低8位地址總線和8位數(shù)據(jù)線。P1.0～P1.7:(1-8腳)可作為準(zhǔn)雙向I/O口。在52系列

中還有第二種功能(通用I/O接口功能)。P2.0～P2.7:(21-28腳)可作為準(zhǔn)雙向I/O口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P2口用作高8位地址總線。P3.0～P3.7:(10-17腳)可作為準(zhǔn)雙向I/O口。此外，還有特殊功能。第二種功能，如下圖所示：51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0請(qǐng)求輸入端）P3.3INT1（外部中斷1請(qǐng)求輸入端）P3.4T0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0脈沖輸入端）P3.5T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1脈沖輸入端）P3.6WR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出端）P3.7RD（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端）51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理引腳特點(diǎn)功能多/引腳少，許多引腳具有第二功能。AB總線(地址總線)由P0、P2組成16位DB總線(數(shù)據(jù)總線)由P0分時(shí)復(fù)用8位CB總線(控制總線)有ALE、PSEN、RST、

EA、INT0、INT1、T0、T1、WR、RD等10根。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理存儲(chǔ)器配置

MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)含的存儲(chǔ)器容量（字節(jié)數(shù)）如下表所示:51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理2.4MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)空間MCS-51系列單片機(jī)型號(hào)存儲(chǔ)器類型片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量(B)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量(B)掩膜ROMEPROMRAMSFR專用寄存器51子系列8031－－12812880514KB－1281288751－4KB12812852子系列8032－－25612880528KB－25612851單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

MCS-51系列單片機(jī)存儲(chǔ)空間可分為三大區(qū)域：程序存儲(chǔ)器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理1000HFFFFH片外ROM片外RAM0000HFFFFH7FH0000H0FFFH0000H0FFFH00H80HFFH片外ROM/EA=0SFR片內(nèi)ROM/EA=1片內(nèi)RAM存儲(chǔ)器編址圖如下圖所示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理MCS-51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)與常見的微機(jī)的配置方式不同。采用哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)。它們把程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開，各自獨(dú)立。各有自己的尋址系統(tǒng)、控制信號(hào)和功能。因訪問指令不同，地址可以重疊。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理程序存儲(chǔ)器1.編址與訪問

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MCS-51系列單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器PC為16位，所以程序存儲(chǔ)器尋址范圍為64KB（0000H～FFFFH）51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理★通過MOVC指令進(jìn)行訪問★編址規(guī)律：

先片內(nèi)、后片外，片內(nèi)片外地址連續(xù)，二者一般不作重疊。

EA＝0，只訪問片外程序存儲(chǔ)器

EA＝1，先訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC>0FFFH（51子系統(tǒng)）或PC>1FFFH(52子系統(tǒng))，再去訪問片外程序存儲(chǔ)器。

51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理★地址分配:片內(nèi)4K(0000H～0FFFH)：對(duì)于小程序，片內(nèi)的空間已經(jīng)夠用，可以存放2000多條指令。對(duì)于大程序，需要擴(kuò)展到片外：片外64K(0000H～FFFFH);★復(fù)位:復(fù)位后PC里的內(nèi)容為0000H。0000H是程序啟動(dòng)地址，通常在該單元放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令，跳向主程序的入口地址;51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理2.7個(gè)特殊單元程序存儲(chǔ)器有7個(gè)單元留作特殊用途。不能存放其他指令。第一單元為0000H。復(fù)位后程序執(zhí)行起始地址（PC＝0000H）。另外6個(gè)對(duì)應(yīng)于6個(gè)中斷源（51子系列僅有5個(gè)），作為中斷服務(wù)程序入口地址(在64K存儲(chǔ)器中),見下表51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理中斷源入口地址外部中斷00003H-000AH定時(shí)/計(jì)數(shù)器0溢出000BH-0012H外部中斷10013H-001AH定時(shí)/計(jì)數(shù)器1溢出001BH-0022H串行口中斷0023H-002AH定時(shí)/計(jì)時(shí)器2溢出或T2EX端負(fù)跳變(僅增強(qiáng)型8XX52,如8032、8052用)002BH51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理作用：7個(gè)單元相隔很近，放不下稍長(zhǎng)程序代碼。它們實(shí)際存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，分別轉(zhuǎn)移到用戶程序真正起始地址或?qū)?yīng)中斷服務(wù)程序真正入口地址。

51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理例如主程序?qū)嶋H從0030H開始存放，復(fù)位后，通過跳轉(zhuǎn)指令LJMP轉(zhuǎn)移至0030H開始執(zhí)行。ORG0000HLJMPMAIN...ORG0030HMAIN:MOVSP,#30H51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

51子系列單片機(jī)片內(nèi)含有256個(gè)字節(jié)RAM(00H～FFH)。其中前128個(gè)(00H～7FH)可供用戶使用?？晒┯脩羰褂玫那?28個(gè)字節(jié)分為三大區(qū)域：（1）(4組)工作寄存器(00H～1FH，4×8=32單元)；（2）(128個(gè)單元（位）的)位尋址區(qū)(20H～2FH，16×8=128個(gè)單元)；（3）數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(30H～7FH的存儲(chǔ)空間只能作字節(jié)尋址)如下圖所示：51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理工作寄存器區(qū)00HR0工作寄存器0組01HR1……07HR708HR0工作寄存器1組09HR1……0FHR710HR0工作寄存器2組11HR1……17HR718HR0工作寄存器3組19HR1……1FHR751單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理D7D6D5D4D3D2D1D0位尋址區(qū)20H070605040302010021H0F0E0D0C0B0A090822H171615141312111023H1F1E1D1C1B1A191824H272625242322212025H2F2E2D2C2B2A292826H373635343332313027H3F3E3D3C3B3A393828H474645444342414029H4F4E4D4C4B4A49482AH57565554535251502BH5F5E5D5C5B5A59582CH67666564636261602DH6F6E6D6C6B6A69682EH77767574737271702FH7F7E7D7C7B7A797851單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理1.工作寄存器區(qū)占用片內(nèi)RAM00H～1FH。共分4組，每組8個(gè)單元，用R0～R7表示，實(shí)際應(yīng)用只使用一組，其他各組不工作、待用。哪一組工作由PSW中RS1、RS0兩位選擇，如下表所示：51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理RS1RS0選中00工作寄存器0組01工作寄存器1組10工作寄存器2組11工作寄存器3組51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理占用片內(nèi)20～2FH16個(gè)單元，每個(gè)單元8位，共計(jì)16×8＝128位，每位對(duì)應(yīng)都有位地址。有了位地址可以位尋址。2.位尋址區(qū)占用片內(nèi)30～7FH，共80個(gè)單元。3.數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

1個(gè)16位的寄存器。也可分成2個(gè)獨(dú)立的寄存器使用。高字節(jié)為DPH,低字節(jié)為DPL。4.數(shù)據(jù)指針DPTR51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理一個(gè)8位的堆棧指針SP，專用于指出當(dāng)前堆棧頂部是片內(nèi)RAM的哪一個(gè)單元，向上原則，復(fù)位后SP＝07H。為了避開工作寄存器和位尋址區(qū)，SP初值可定為2FH或更大的片內(nèi)RAM地址值。堆棧的作用：保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)。用于子程序調(diào)用和中斷操作。5.堆棧與堆棧指針51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理占用片內(nèi)RAM80～FFH中部分單元。80～FFH未被SFR占用的單元保留，用戶不能使用。SFR也稱專用寄存器，專用于控制、管理片內(nèi)ALU部件、并行I/O口、串行I/O口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)，如下表所示。其中有些專用寄存器有位地址或位名稱，可以進(jìn)行位操作。6.特殊功能寄存器塊SFR51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理專用寄存器符號(hào)地址位地址與位名稱D7D6D5D4D3D2D1D0P0口P080H8786858483828180堆棧指針SP81H數(shù)據(jù)指針低字節(jié)數(shù)據(jù)指針高字節(jié)DPLDPTRDPH82H83H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制TCON88HTF18FTR18ETF08DTR08CIE18BIT18AIE089IT088定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制TMOD89HGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0低字節(jié)TL08AH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1低字節(jié)TL18BH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0高字節(jié)TH08CH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1高字節(jié)TH18DH51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理專用寄存器符號(hào)地址位地址與位名稱D7D6D5D4D3D2D1D0P1口P190H9796959493929190電源控制PCON97HSMOD------------GF1GF0PDIDL串行控制SCON98HSM09FSM19ESM29DREN9CTB89BRB89ATI99RI98串行數(shù)據(jù)緩沖區(qū)SBUF99HP2口P2A0HA7A6A5A4A3A2A1A0中斷允許控制IEA8HEAAF--------ET2ADESACET1ABEX1AAET0A9EX0A8P3口P3B0HB7B6B5B4B3B2B1B0中斷優(yōu)先級(jí)控制IPB8H----------------PT2BDPSBCPT1BBPX1BAPT0B9PX0B851單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理專用寄存器符號(hào)地址位地址與位名稱D7D6D5D4D3D2D1D0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2控制T2CONC8HTF2CFEXF2CERCLKCDTCLKCCEXEN2CBTR2CAC/T2C9CP/RI2C8定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2自動(dòng)重載低字節(jié)RLDLCAH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2自動(dòng)重載高字節(jié)RLDHCBH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2低字節(jié)TL2CCH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2高字節(jié)TH2CDH程序狀態(tài)字PSWD0HCD7ACD6F0D5RS1D4RS0D3OVD2----D1PD0累加器AE0HE7E6E5E4E3E2E1E0B寄存器BF0HF7F6F5F4F3F2F1F051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MCS-51系列單片機(jī)有一個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR可用于尋址片外程序存儲(chǔ)器或片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元。它為16位，可尋址范圍為64KB（0000H～FFFFH）。通過MOVX指令進(jìn)行訪問。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理CPU時(shí)序及輔助電路基本概念1.振蕩周期振蕩器輸出脈沖頻率所對(duì)應(yīng)的周期。T振＝1/fsoc51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理2.5MCS-51單片機(jī)的CPU及輔助電路2.時(shí)鐘周期(也稱狀態(tài)周期)振蕩器輸出脈沖經(jīng)二分頻后成為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)（用作單片機(jī)內(nèi)部各功能部件按序協(xié)調(diào)工作的控制信號(hào)），其對(duì)應(yīng)的周期：T時(shí)＝T狀＝2/fosc51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理3.機(jī)器周期6個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成一個(gè)機(jī)器周期，T機(jī)＝6T時(shí)。有時(shí)用Tcy表示。

4.指令周期CPU執(zhí)行一條指令所需時(shí)間，它以機(jī)器周期為計(jì)量單位。如單周期指令(一個(gè)機(jī)器周期)、雙周期指令、4周期指令。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理CPU時(shí)序以S1……S6表示一個(gè)機(jī)器周期的6個(gè)T時(shí)，以P1P2表示每個(gè)T時(shí)的兩個(gè)節(jié)拍，則一個(gè)T機(jī)依次有S1P1、S1P2……S6P1、S6P212個(gè)T振。除訪問片外RAM時(shí)，ALE(地址鎖存信號(hào))脈沖每個(gè)Tcy的S1P2至S2P1及S4P2至S5P1期間發(fā)生一次。單周期指令的CPU時(shí)序如下圖所示：

51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理振蕩器信號(hào)(XTAL2端)ALES1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2讀操作碼S1S2S3S4S5S6讀下一條指令讀操作碼S1S2S3S4S5S6讀第二字節(jié)a）b)單周期指令的時(shí)序a）單字節(jié)周期指令，如INCAb）雙字節(jié)單周期指令，例如：ADDA,#data51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理它包含有單字節(jié)、雙字節(jié)指令。兩者都在S1P2期間由CPU取指令（讀指令），PC自動(dòng)加1；雙字節(jié)指令在同一個(gè)T機(jī)的S4再讀第二字節(jié)，PC+1→PC，而單字節(jié)指令在S4也讀操作碼，因是單字節(jié)指令讀后丟棄不用。PC不加1。兩種指令在S6P2結(jié)束時(shí)都完成操作。

若是單字節(jié)雙周期指令在兩個(gè)T機(jī)內(nèi)讀4次，后3次讀后丟棄。(圖見教材)

51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理輔助電路1.復(fù)位電路

MCS-51系列單片機(jī)的RST腳上只要出現(xiàn)10ms以上的高電平,持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期，實(shí)現(xiàn)復(fù)位。它的兩種復(fù)位方式：上電復(fù)位，手動(dòng)復(fù)位。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理(1)復(fù)位狀態(tài)

復(fù)位后，SFR和PC的狀態(tài)如下