地址 地址 地址
20H 00~07H21H
22H 10~17H23H
位 地址 08~0FH 18~1FH
序标志、位控制变量。此寻 24H 20~27H25H 28~2FH
址区也可存放数据CPU可 26H
按字节操作，也可按位操作。
28H 2AH
30~37H27H 40~47H29H 50~57H2BH
PSW.4 （RS1）
0 0 1 1
PSW.3 (RS0）
0 1 0 1
当前使用的工件寄存器R0~R7
0区（00～07H） 1区（08～0FH） 2区（10～17H） 3区（18～1F）
二、位寻址区
❖ 内部RAM的20H~2FH为位 寻址区域，共128位， （0~7FH）用于存放各种程
字节 位
字节
❖ MCS-51单片机的外部引脚与逻辑符号
8位准双向 I/O口
双向8位三 态I/O口
I/O
8位准双向
8位准双I/O向
I/O口
I/O口
I/O
复位输入线地，址高锁存控制I/输O
电平有效 入线
外部程序存储器读 选通信号输出线
访问程序存储器控 制信号输入线
2.2 时钟和时钟电路
内部时钟方式的时钟电路
MCS-51 XTAL1
程序存贮器与数据存贮器
程序存贮器(只读)
FFFFH
外部
1000H EA=0
外部
0FFFH
EA=1 内部
0000H
数据存贮器或I/O(读写)
FFFFH
外部
或I/O FF
80 7F
00
0000
PSEN
WR
RD
MCS-51单片机内部RAM功能划分
FFH
堆栈或数据缓冲区
80H 7FH
堆栈或数据缓冲区
30H
CPU
数据存储器 RAM128B
8
P0口
XTAL1 XTAL2
控制部件
P1口
8
PSEN EA ALE RESET
串行 定时器0 口 定时器1
8
VCC
P2口
程序存储器 ROM 4KB
VSS
P3口
8
特殊功能
中断
寄存器
系统 (SFR)
外部中断
❖ 运算器
乘法指令时存
储一操作数
ACC
B寄存器
暂存寄存器1
暂存寄存器2
XTAL2 Vss
外部时钟方式
一、HMOS型单片机外部时钟输入接线图
10K
外部振荡 器信号源
TTL门
VCC
XTAL2 XTAL1
Vss
8051
二、CHMOS型单片机的外部脉冲源接入方法
外部振荡 器信号源
浮空 NC
CMOS门电路
XTAL2 XTAL1 Vss
❖ 指令周期
CPU取出一条指令至该指令执行完所需的时间
一、上电复位与上电按钮复位
VCC Vcc
RST MCS-51 Vss
RST MCS-51
二、系统复位
+5V
RST
CPU
至其它I/O电路复位端
程序执行方式 ❖ 从地址0000H开始
掉电保护方式 ❖ 数据转存 ❖ 接通备用电源
CHMOS工艺的MCS-51单片记得低功耗方式 ❖ 待机方式 ❖ 掉电保护方式
复位后内部寄存器的初始状态：
寄存器
PC ACC B PSW SP DPTR P0~P3 IP IE
复位状态 寄存器00Leabharlann 0HTMOD00H
TCON
00H
TH0
00H
TL0
07H
TH1
0000H
TL1
0FFH
SCON
XXX00000B SBUF
0XX00000B PCON
复位状态
00H 00H 00H 00H 00H 00H 00H 不定 0XXXXXXXB
2.3 MCS-51单片机的工作方式
1.复位和复位电路
❖ 计算机在启动运行时都需要复位，使CPU 和系统中的其它部件都处于一个确定初 始状态，并从这个状态开始工作。
❖ 复位引脚：RST ❖ 复位电平：高电平。振荡器起振后，该
引脚上出现2个机器周期以上的高电平， 使器件复位。 RST变为低电平后，退出 复位。
2FH 位寻址区
20H
1FH 工作寄存器区3
18H
17H 工作寄存器区2
10H
0FH 工作寄存器区1
08H
07H 工作寄存器区0
00H
特殊功能寄存器区
位寻址区 0~7F(计128 位)
工作寄存器区 每区有 R0~R7
实际需要的工 作寄存器区数 目和位标志数 目外,其它作为 数据缓冲区或 堆栈
一、工作寄存器
38~3FH 48~4FH 58~5FH
2CH 60~67H2DH 68~6FH
2EH 70~77H2FH 78~7FH
例： SETB 0H ；20H.0
三、堆栈和数据缓冲器
❖ 在实际应用中，执行子程序调用、中断程序时要先保护 CPU的现场（断点处PC值、ACC值等），需要一个采用 后进先出方式的RAM缓冲器，此RAM称堆栈。
保存运算和操 作结果的状态
ALU PSW
❖ 控制器
PSEN ALE EA RST
定时 与 控制
指指 令令 译寄 码存 器器
PC加1 PC
16位地址 指针
DPTR
❖ 内部数据存储器
RAM 地址 寄存器
RAM (126×8)
❖ 内部程序存储器
ROM (4K×8)
程序地址 寄存器
❖ 定时器/计数器、串行口、中断控制系统
PCO
TCO
TH0 TL0
SBU IE
IP
中断、串行口、定时器/计数器
❖ 并行I/O口
P0.0~P0.7
P2.0~P2.7
P0口驱动器
P2口驱动器
P0口寄存器
P2口寄存器
P1口寄存器
P3口寄存器
P1口驱动器
P3口驱动器
P1.0~P1.7
P3.0~P3.7
❖ 时钟电路
❖ 总线
振荡器
XTAL1
XTAL2
存贮器组织
❖ MCS-51系列单片机有5个独立的存贮器空间 ❖ 64K字节的程序存贮器空间(0~0FFFFH); ❖ 256字节的内部RAM空间(0~0FFH); ❖ 128字节的特殊功能寄存器空间(80~0FFH); ❖ 位寻址空间(0~0FFH); ❖ 64K字节的外部数据存贮器空间(I/O)(0~0FFFFH)；
MCS-51系列 单片机系统结构
2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚
MCS-51是Intel公司于1980年推出的高档系列 8位单片机，主要有8051、8031、8751、 80C51BH等。在本课程中，为了叙述方便，以 8051为例进行讨论。
❖ 8051单片机基本结构框图
微处理器 (运算部件)
，用于衡量指令或程序
❖ 机器周期
执行速度的最小单位
即一个最小的指令周期
❖ 节拍
时钟电路振荡脉冲的周期
❖ 状态
振荡脉冲经过二分频后的时钟信号的周期。
典型指令的时序
❖ 单字节单机器周期指令 ❖ 单字节双机器周期指令 ❖ 双字节单机器周期指令 ❖ 双字节双机器周期指令 ❖ 三字节双机器周期指令 ❖ 单字节四机器周期指令