§1.2.2 MCS-51系列单片机 产品系列
型 号 8051AH 8031AH 8751H AT89C51/ AT89S51 80C31 8051 8031 制造技术 H MOS AH MOS H MOS CHMOS CHMOS H MOS H MOS 片内程序存储 器 ROM (4k) 无 EPROM（4K） FLASHROM （4K） 无 ROM （8K） 无 片内数据存 储器 128字节 128字节 128字节 128字节 128字节 256字节 256字节




台湾凌阳 SPMC65/75系列（816 位）
日立、东芝(870系列,90系列，Mips3000 )、三菱等
§1.2 MCS-51系列单片机主要功能
1) 8位CPU；哈佛Harvard结构（程序与数据存贮器分开）, 内部具有数据和程序存贮器,以及特殊功能控制 寄存器 2) 4个8位I/O并口 3) 外部数据和程序存贮空间总线信号与并口复用 4) 2个（3个）16位定时/计数器； 5) 2个优先级，2-7中断源； 6) 1个全双工串行（RS232）I/O口； 7) 1个布尔运算器； 8) 111条指令，有乘除指令； 9) 1~12MHZ晶振，片内振荡器；现可达40MHZ。 10)软件：监控程序,小操作系统,汇编,C ,Keil平台 11)程序存贮器用E2PROM的用于开发，用ROM的仅1次 编程，适合产品。均具有保密功能。
其中AT89S51单片机是一种新型的在线可编程的单片机
§1.3 单片机的特点及应用
1. 特点
小而灵活、成本低、可多级和分布控制、易于产品化 可靠性好，适应温度范围宽，编程方便，程序保密
2. 应用领域




商用、家用、个人 a) 电子秤、收款机、条形码识别等 b) 空调系统、制冷系统、报警系统、考勤机等。 c) 学习机、PAD，MP3/4，儿童职能玩具 网络通讯外设 a) 网络路由CPU，通讯如GPS，GPRS， b) 计算机外设用（打印机，复印机） 扫描仪，盘控） 工业自动化 a) 测控系统，数控系统、数据采集系统、智能仪器 b) 工业机器人 ，机、电一体化产品，生产流水线等 国防军事装备 航天飞机导航系统、智能武器装备、导弹控制等
三、控制引脚
RST——复位信号 晶振工作后2个机器周期的高 电平复位CPU。
ALE——地址锁存信号 用于访问外存时锁存低8位址； ALE为晶振6分频； PSEN ——外部程序存储器读 从程序存储器中取指令或读 取数据时，该信号有效。
EA ——允许访问片内外程序
存储器控制端
EA=1从内部开始执行程序；
转义引脚 RXD TXD
功能说明
X1 P3.0
P3.1
P0 P00~P07 串行数据接收端
串行数据发送端
X2 EA P3.2 PSEN P3.3 P1口——8位（带上拉电阻）准 ALE 双向I/O口； P3.4 RST P3.5 P2口—— 8位准双向I/O口； VCC P3.6 GND 访问外存时只输出地址高8位
P0R1 AD0 控制 Vcc 地址/数据
BUF2
内部总线
D0
写锁存器
P0W
D C
锁存器
Q
Q
1 0
多路开关
BUF1
读引脚
P0W2
2、控制信号为1时，P0口为地址/数据 多路开关 复用总线（用于口扩展） 3、P0W为端口输出写信号，用于锁 1) 功能：用于控制选通I/O方式 存输出状态 还是地址/数据输出方式 P00 4、P0R1为读锁存器信号，执行 2) “ANL P0,#0FH”时该信号有效 方式控制：由内部控制信号 5、P0R2为读引脚信号，执行“MOV 产生 A,P0”时该信号有效 6、读引脚（端口）时，输出锁存器应 为“1”
5、数据指针寄存器DPTR
16位寄存器， 可以寻址64K地址空间。
6、程序计数器PC（16位）
不属于SFR, 但有联系 用于存放下一条的指令地址
三、时钟及复位电路
(一) 时钟
8051也是在时钟同步下工作， 所以上电时必须复位。 (二) 时钟电路 需外接晶振1.2~12MHZ， C1和C2取30±10PF
电 源 及 时 钟 引 脚 控 制 引 脚

X1 X2 EA PSEN ALE RST VCC GND
P0 P1
பைடு நூலகம்
P00~P07
AD[7:0]
P10~P17 P20~P27
A[15:8] 复用定义见后
8051
P2 P3
P30~P37
二、并行I/O口引脚(复用)
P0口—— 8位双向三态I/O口；

引脚
-
D0
P
Cy AC
RS1 RS0 OV
RS1,RS0——寄存器组选择 0 0 组0（00H~07H） 0 1 组1（08H~0FH） 1 0 组2（10H~17H） 1 1 组3（18H~1FH）
OV——溢出标志位
用于保护现场和恢复现场。 P 有符号数运算结果超出允许 CyAC F0 RS1 RS0 OV 范围OV=1,否则OV=0。
C1
(三) 复位电路 8051复位初始化后，从程序 存储器的0000H单元开始执 行,用A/LJMP转到所用户程 序的首地址 上电阻容复位电路，可用专 门的复位IC芯片 Vcc 10 F 8.2K
8051
X1
TTL
Vcc
8051
RST
8051
X2 X1
C2 X
X2
Vss
振荡电路
外接时钟源
CPU的时序（主频、节拍状态 周期机器周期、、）
VCC上升时间不超过1mS， 振荡器启动时间不超过 10mS，此电路能保证可 靠复位。
(四) 时序：主频、节拍、状态、基本机器周期、指令周期：
一个状态周期 一个机器周期
S1
S2
S3
S4 S5
S6 S1
S2
X2 fosc
1个指令周期 S1 =1-4机器周期 S2 1个机器周期 S3 =6个状态周期 S4 1个状态周期 S5 =2个节拍CLK S6 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2
1、累加器A (Acc)

8051是累加器结构，所有的运 算都是以累加器为一个源操作 数和目的操作数
乘、除指令中的一个操作数 可以作为一般变量使用
AC——辅助进位标志

2、累加器B


F0——用户标志

3、程序状态字PSW

8位寄存器，保存指令执行状态
D6 D5
F0
PSW:
D7 D4 D3 D2 D1
二、寄存器
（一）通用寄存器（8位）
4组，8个寄存器/组R0~R7; R0和R1可用于间接寻址。
使用TTL电平。
（二）特殊功能寄存器（SFR）

Cy——进（借）位标志

共有21个
保存算术运算的进或借位 位操作的累加器 运算结果从D3产生进位或 借位时AC=1 主要用于BCD码调整 可以使用的位变量 可以随PSW被保存
图1、P0口内部结构
（二）P1口内部结构
P1口内部结构如图2所示 输出部分有内部上拉电阻R*约为20K。 其他部分与P0端口使用相类似。
Vcc P1R1
Vcc
R* D C Q Q P10
写数据
D0 P1W P1R2
8051
P10 P11
R1 D1 K1
读端口
图2、P1口内部结构
图2.1、P1口应用
§1.1.2单片机厂家与品种





Intel MSC51 (48/31) /96/198系列, Microchip PIC16/17/18C Atemel 89、AVR系(89C51/52,89C2051,40MHz) Motorola 68xxx系列 Philip 80C51/87C51/80C52/87C52，51LPC系列（高速） TI MSP430 LG GMS90系列 （兼容8051，有40MHz的） Zilog Z8x系列 Scenix 8位RISC结构SX系列 Epson SMC60/63/88系列 Micon MDT20XX系列 Cygnal C8051系列（兼容，但数据地址不复用，128K） NS国家半导体 COP8， 台湾义隆 EM78系列OTP型单片机(与PIC16C兼容)
(双符号位,00 +无溢; 01 +溢; 10 -溢 ; 11 -无溢)
(2)堆栈指针SP
8位寄存器，指示栈顶位置。
进栈：SP+1，再压栈； 出栈：先出栈，再SP-1。
P——奇偶标志位 每个机器周期根据累加器A 中的内容的奇偶性由硬件置/ 复位。 A中1的个数为奇P=1; 否则为P=0; 4、堆栈及堆栈指针SP (1)堆栈（存储区） 按先进后出的原则读写数据 堆栈空间用内部RAM(256)
ROM SFR
与RAM 统一编址
CPU 运算部件
XTAL1 XTAL2
B
Vcc Vss
控制部件
片内总线
EA PSEN ALE RESET 外部总线
P1口 8
串 行 口
C/T P3口
8
中断 系统
7.中断系统
5.串行口
6.定时/计数器
§2.2 8051单片机外部特性----引脚
一、引脚逻辑图

8051单片机为40条引脚双列直插式封装 引脚可分为三个部分 并行I/O口引脚
MCS-51系列单片机 原理及其应用
章节内容
第一章 概述 第二章 MCS-51单片机系统结构 第三章 MCS-51存储器和寻址方式