6.3 单片机的发展
MCS-51系列单片机中，有两个子系列：51子系列、52子系列。 51子系列：
8051、8751和8031三个型号，后来经过改进产生 了80C51、87C51和80C31三个型号； 52子系列：
8052、8752和8032三个型号，改进后的型号是 80C52、87C52和80C32。
C2 22μF
8031 8051 8751
R1
（a）上电复位电路
（b）按键电平复位电路
80C51复位电路
（c）按键 脉冲复位电路
二、单片机的结构和原理
1 单片机的硬件结构
时钟源
T0 T1
时钟电路 SFR和RAM 存储器
定时/计数器
CPU
系统总线
并行I/O口
串行I/O口
中断系统
P0 P1 P2 P3
O接口P0～P3。 2. 它们都是双向端口，每个端口各有8条I/O线。 3. P0-P3口四个锁存器同RAM统一编址，可作为SFR来寻址。
2 单片机引脚及其功能
MCS-51系列如8051.8751和 8031均采用40引脚双列直插封装 （Dual In-line Package,DIP） 方式。因受到引脚数目的限制， 有不少引脚具有第二功能。
MCS-51单片机引脚如图所示
2 单片机引脚及其功能 MCS-51单片机 40引
脚，可分为端口线、电源 线和控制线三类。
1.端口线（4×8=32条）
P0.0~P0.7、P1.0~P1.7、P2.0~P2.7、 P3.0~P3.7
2.电源线（2条） VCC为+5V电源线，VSS接地
3.控制线（6条）
单片机应用基础
一 、单片机概述与结构
6.1 单片机的用武之地 特点：
单片机体积小、功耗 低、价格低廉，速度快、 用途广、灵活性强。且具 有逻辑判断、定时计数、 程序控制等多种功能。
6.1 单片机的用武之地 应用：
单片机被广泛应用于仪 器仪表、家用电器、医用设 备、航天航空、工农业生产、 服务行业，专业设备的智能 化管理及过程控制等领域。
6.2 单片机的基本概念
CPU 存储器 I/O接口
上个世纪70年代，一些半导 体公司开始推出一种集成电路， 它包含了计算机的三大组成部分： CPU、存储器和I/O接口等部件。 由于它是在一个芯片上，形成芯 片级的微型计算机，称为单片微 型计算机(Single Chip Microcomputer)，简称单片机 。
1.1.1 运算器 布尔处理器 专门用于处理位操作的，以PSW中的C为其累加器。 2个8位暂存器 ALU的两个入口处。
1.1.2 控制器
程序计数器PC（16位）
1. 由两个8位计数器PCH、PCL组成。 2. PC是程序的字节地址计数器，PC内容为将要执行的指
令地址。 3. 改变PC内容，改变执行的流向。 4. PC可对64KB的ROM直接寻址，也可对8051片内RAM寻址。
• 运算速度：CPU处理速度 时钟频率、主频、每秒运算次数 6MHz、12MHz、24MHz、100MHz、300MHz。
• 内存存取时间：内存读写速度 50nS 、70nS 、200nS 。
6.6 MCS-51系列单片机
CPU RAM
中断 源
EPROM 或ROM
MCS-51系列单片八大机组 成部分
TXD RXD
INT0 INT1
MCS—51单片机的功能模块框图
1.1 中央处理器CPU
运算器 CPU
控制器
8位的算术逻辑运算单元ALU 8位累加器ACC（A）
8位程序状态字寄存器PSW 8位寄存器B 布尔处理器 程序计数器PC（16位） 指令寄存器IR及指令译码器ID 振荡器和定时电路
1.1.1 运算器 8位的ALU 可对4位、8位、16位数据进行操作。 8位累加器ACC（A）
1.1.2 控制器 指令寄存器IR及指令译码器ID
1. 由PC中的内容指定ROM地址 2. 取出来的指令经IR送至ID 3. 由ID对指令译码产生一定序列的控制信号，以执行指
令所规定的操作。
1.1.2 控制器 振荡器和定时电路
8051单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和频 率微调电容（2个30pF左右），其频率范围为1.2MHz~12MHz。 该信号作为8051工作的基本节拍即时间的最小单位。
定时器/ 计数器 T0、T1
寄存器 SFR
输入输 出I/O接 口
串行I/O 接口
6.6 MCS-51系列单片机
CPU
图1-4 MCS-51系列单片机内部结构简化框
8位中央处理机（CPU）：内部结构由运算部件和控制部件组成。是单片机 的核心部件。
包括：算术逻辑运算单元ALU、累加器ACC、程序状态字寄存器PSW、堆栈 指针SP、寄存器B、程序计数器PC、指令寄存器IR、暂存器等部件。
第二功能（带片外存储器）： 访问片外存储器时，先
传送低8位地址，然后传送CPU 对片外存储器的读/写数据。
MCS-51单片机 40引脚配置图
2 单片机引脚及其功能
1.端口线（4×8=32条）
P1.0~P1.7 8个引脚与P0口类似。 P1.0最低位，P1.7最高位。
功能： 第一功能：
与P0口的第一功能相 同，也用于传送用户的输入/ 输出数据。 第二功能：
2. 用于存放运算的中间结果、数据暂存以及缓冲等。 3. 128B的RAM中有32个字节单元可指定为工作寄存器。 4. 片内还有21个特殊功能寄存器（Special Function
Register,SFR），它们同128字节RAM统一编址，地址为 80H～FFH。
1.3 存储器
P0
I/O接口
P1
ALE、 EA P、SEN
XTAL1 、XTAL2
、RST、
MCS-51单片机 40引脚配置图
2 单片机引脚及其功能
1.端口线（4×8=32条） P0.0~P0.7
共有8个引脚，为P0口专用。 P0.0最低位，P0.7最高位。
功能： 第一功能（不带片外存储器）：
作通用I/O口使用，传 送CPU的输入/输出数据。
复位分为上电复位和按钮复位方式，上电复位电路 如图 (a)所示；按键复位有电平方式和脉冲发生，电路 如图 (b)、图 (c)所示。
22μF +5V C1
R1 1KΩ
RST
8031 8051 8751
+5V
22μF C1
R2 200Ω R1
1KΩ
RST
8031 8051 8751
+5V
22μF C1
RST
对52子系列而言，第二 功能为定时器2输入。
MCS-51单片机 40引脚配置图
2 单片机引脚及其功能
1.端口线（4×8=32条） P2.0~P2.7
带内部上拉的双向I/O口
功能： 第一功能：
与P0口的第一功能相 同，作通用I/O口。 第二功能：
与P0口的第二功能相配 合，用于输出片外存储器的高 8位地址，共同选中片外存储 器单元。
6.2 单片机的基本概念
输入输出（I/O）
接口，与外部输入输
出设备连接。并行接
中央处理器 CPU，包括运算器、 控制器和寄存器组；
口和串行接口。
最基本的单片
机组成
存储器，包 括ROM和RAM；片 内和片外。
6.2 单片机的基本概念
存储器
中央处理器
中I/O央接处口理器
图1-2 典型的单片机组成框图
6.3 单片机的发展
Intel P8051AH 实物照片
6.3 单片机的发展
51兼容单片机
6.3 单片机的发展
51兼容单片机
6.4 单片机组成
中央处理器 CPU
运算器和控制器集成在一个芯片上
运算器： 实现算术运算或逻辑运算
包括：算术逻辑单元ALU、累加器A、暂存寄存器TR、 标志寄存器F或 PSW、通用寄存器GR 控制器：
中断源： 2个可编程优先级的中断源。 可接收外部中断申请、定时器/计数器中断申请和串行口中断申请。
6.9 复位电路
复位是单片机的初始操作。 复位的做用是使CPU以及其他功能部件处于一个确定的初始 状态，并从这个状态开始工作。
复位后，程序计数器PC=0000H，程序执行必须从地址 0000H开始。
22μF +5V C1
6.6 MCS-51系列单片机
128个字节
图1-4 MCS-51系列单片机内部结构简化框
片内数据存储器RAM：随机存储器，用于存放数据和运算结果。RAM的内容是 易失性，掉电后会丢失。
6.6 MCS-51系列单片机
4KB
图1-4 MCS-51系列单片机内部结构简化框
片内程序存储器EPROM或ROM：用以存放程序、原数据和表格。 EPROM：存储器编程后，其内容可用紫外线擦除，用户可反复使用，用于 开发过程，但价格高。
1.2 存储器 存储器
程序存储器（ROM） 数据存储器（RAM）
1.2.1 程序存储器（ROM） 1. 8051及8751的片内ROM（Read Only Memory）容量为4KB。 2. 地址从0000H开始。 3. 用于存放程序和表格常数。
1.2.2 数据存储器（RAM）
1. 8051/8751/8031RAM(Random Access Memory)均为128B，地 址为00H～7FH。
中枢部件，控制计算机中的各个部件工作 包括：指令寄存器 IR、指令译码器ID、程序计数器PC、定
时与控制电路
6.4 单片机组成
存储器：
记忆，由存储单元组成。
包括：ROM、 RAM
• 总线BUS ： 在微型计算机各个芯片之间或芯片内部之间传输信息的