1.2.3 内部数据储存器
内部数据存储器是使用最多的地址空间，存放随机读写 的数据
通用寄存器区
第1章 MCS-51单片机结构
堆栈区
运算操作数存放区 指令（算术运算、逻辑运算、位操作运算等）的操作数 只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间。 内部数据存储器的地址分配 51 系列单片机内部数据存储器地址范围为00～7FH。各 区域地址见下表。 （1）地址 0～1FH的前32个单元称为寄存器区 用途：① 作通用寄存器R0～R7。 ② R0与R1可作间址寄存器使用。
片内程序存储器、片外程序存储器
MCS-51存储器物理结构见下图所示：
第1章 MCS-51单片机结构
内部数据
存储器 内部程序 存储器 8XX51
外部程序 存储器
外部数据 存储器
(ROM)
(RAM)
MCS-51存储器物理结构 从逻辑上看,MCS-51有三个存储器空间： 片内数据存储器、片外数据存储器 片内、片外统一编址的程序存储器 MCS－51的存储器逻辑结构如图1-2所示。
第1章 MCS-51单片机结构
1.2.2
外部数据存储器
用于存放随机读写的数据。 外部I/O口地址影像区。 MCS-51单片机的外部数据存储器和外部I/O口实行统一编 址 ，并使用相同的 作选通控制信号，均使用 MOVX 指 RD WR 令访问。 MCS-51 单片机最多可扩展64KB外部数据存储器
常用单片机性能比较
小结
◆单片机的发展概况 ◆单片机的特点 ◆单片机产品的研制和开发 思考
1、什么是单片机？ 2、单片机与一般微型计算机相比， 具有哪些特点？
第1章 MCS-51单片机结构
内 容 提 要
★MCS-51单片机内部结构 ★存 储 器 ★特殊功能寄存器 ★时钟电路与复位电路 ★引脚功能
3 复位引脚：为何需要复要复位？
单片机是一种时序电路，必须清零后才能正常工作。 MCS-51单片机是高电平复位。
4 /EA引脚：引脚接地or电源。
1-使用内部ROM
0-使用外部ROM。
5 扩展的应用电路 6 固化的应用程序
VCC默认
例1－1: MCS-51单片机系统。
①、硬件
▲ Vcc接+5V，Vss接地； ▲ XTAL1、XTAL2接12MHz晶体振荡器； 系统电路 ▲ /EA接+5V，使用内部程序存储器； ▲ RST上电高电平复位。 △ LED1经1K电阻上拉到+5V； 应用电路 △ K1、K2经10K电阻上拉到+5V.
②、软件
P1.1=1 LED1灭
P1.2=0? N N
Y，K1按下
SETB
P1.1=0 LED1亮
P1.1 P1.2,ABC1 P1.1 LOOP P1.3,LOOP ;P1.3=0? ;P1.2=0? ;LED1亮
LOOP:
JB CLR JMP
P1.3=0? Y，K2按下 P1.1=1 LED1灭
单片机插槽
ＲＯＭ插槽
用户板
• 开发步骤： • ① 制成用户PCB板，焊接或插入除单片机、EPROM之外的 所有其它器件； • ② 将仿真器连接到PC扩展槽或端口； • ③ 将仿真器的仿真头插入用户PCB板的单片机插槽； • ④ PC机上编程，设计。并进行汇编调试，剔除错误；
• ⑤ 进行应用程序单步运行，调试应用系统；
存储器芯片
A/D、D/A 芯片
内存条
刷
电 路
定时计数器 芯片
板
单片机
存储器 时钟电路 控制电路 CPU 定时器
片
I / O口晶ຫໍສະໝຸດ 单 硅封装形式★ PDIP (Plastic Dual-In-Line,塑料双列直插式) HMOS工艺
★ 引脚数：40脚、24脚、20脚，甚至有8脚
★ PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier,塑料方型) CHMOS工艺 ★ 68脚、44脚
第1章 MCS-51单片机结构
第1章 MCS-51单片机结构 基准频率源
51系列单片机内部结构如图1-1所示。
计数脉冲
振荡器及 定时电路
4KB/8KB
128/256B 数据存储器
2/3个16位 定时/计数器
程序存储器
CPU
内部中断
64KB
可编程
可编程
总线扩展控制
并行I/O口
P0
串行I/O口
串行输出 串行输入
外部中断
控制
P1 P2 P3
第1章 MCS-51单片机结构
1.1.1 概述
MCS-51系列单片机有多种型号的产品： 普通型（51子系列） 8051、8031、8751、89C51、89S51等。 增强型（52子系列） 8032、8052、8752、89C52、89S52等。 它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。 8031片内没有程序存储器 8051内部设有4KB的掩模ROM程序存储器 8751是将8051片内的ROM换成EPROM 89C51则换成4KB的闪速EEPROM 89S51结构同89C51， 4KB的闪速EEPROM可在线编程 增强型的存储容量为普通型的一倍 本课以 8XX51 代表这一系列的单片机。
▲ ROM：存放程序 ▲ RAM：存储数据 ▲ 输入/输出口：并行PIO和串行SIO ▲ 其它：（A/D、D/A电路、WDT、时钟日历等） ★ 40条引脚（也有20脚的，甚至8脚） ★ 价格：几元￥～几十元￥
计算机系统通常由多块印刷电路板制成
内存条
CPU
主板
多板机
单板机
印
输入输出接口 芯片 CPU芯片 CPU
图1-1 ( 图中“/” 两边分别为基本型和增强
第1章 MCS-51单片机结构
8XX51引脚图
第1章 MCS-51单片机结构
1.1.2
CPU
CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1. 运算器 运算器的功能是进行算术运算：加、减、乘、除、加1、减1 、比较、BCD码十进制调整等 逻辑运算：与、或、异或、求反、循环等逻辑操作 位操作：内部有布尔处理器，它以进位标志位C为位累加器 ，用来处理位操作。可对位置 “1”、对位清零 、位判断等
ABC1:
JB
SETB
JMP
P1.1
LOOP
;LED1灭
• 仿真系统（仿真器）
– 仿真单片机的管脚时序、 内部所有内部资源（寄存器、RAM等）
• 用户PCB板
– 样机系统PCB
• 编程器
– 将调试完成的程序固化到ROM或单片机中
• PC机系统
– 提供仿真集成环境管理
仿真器
仿真系统 开发方法
ＰＣ机 编程器
第1章 MCS-51单片机结构
FFFFH
外部 ROM
1000 H 0FFFH 0FFFH FFH FFFFH
地址重叠
外部OM
H0000
内部OM (EA=1) 8051
(EA=0） 8031
80H 7FH 00H
(增强型) 内部数 据
特殊功 能 寄存 器
0000H
外部 RAM
H0000
内部数据存储器 外部数据存储器 程序存储 器 图1-2 MCS-51单片机的存储器逻辑结构 引脚 EA 的接法决定了程序储存器的0000～0FFFH 4KB地 址范围是在单片机片内还是片外。
第1章 MCS-51单片机结构
8031单片机无内部程序存储器，地址从0000H～FFFFH都 是外部程序存储空间。 应始终接地， EA 对于内部有ROM的单片机（51、52系列） ，EA 引脚接高 电平，使程序从内部ROM开始执行。当PC值超出内部ROM的容 量时，会自动转向外部程序存储器空间。外部程序存储器地 址空间为1000H～FFFFH。 访问程序存储器使用MOVC指令。
操作结果的状态信息送至状态寄存PSW。
第1章 MCS-51单片机结构
2.程序计数器PC 程序计数器PC是16位的寄存器，用来存放即将要执行的指 令地址，可对64KB程序存储器直接寻址。执行指令时，PC内容 的低8位经P0口输出，高8位经P2口输出。 3.指令寄存器 指令寄存器中存放指令代码。CPU执行指令时，由程序存储 器中读取的指令代码送入指令存储器，经指令译码器译码后由 定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。
第1章 MCS-51单片机结构
1.2 存 储 器
MCS-51的储存器结构与常见的微型计算机的配置方法 不同,它将程序存储器和数据存储器分开,各有自己的寻址 方式、控制信号和功能。 程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。
数据存储器存放程序运行中所需要的常数和变量。
从物理空间看,MCS-51有四个存储器地址空间： 片内数据存储器、片外数据存储器
1975年，TI（Texas Instruments） ，TMS—1000 1976年，Intel，MCS-48；Zilog，Z8；Motorola，M6801 1980年，Intel，MCS-51 1983年，Intel，MCS-96 199x年，各类专用单片机, 众多芯片公司介入
应用领域
家用电器； 工业过程控制 仪器仪表 智能武器
第1章 MCS-51单片机结构
程序存储器中的几个特殊地址的使用：
地址 0000H 用途 复位操作后的程序入口
0003H
000BH 0013H
外部中断0服务程序入口
定时器0中断服务程序入口 外部中断1服务程序入口
001BH
0023H
定时器1中断服务程序入口
串行口中断服务程序入口
由于两入口地址之间的存储空间有限，因此在编程时，通常在这些 入口地址开始的两三个地址单元中，放入一条转移类指令，已使相应的 程序转到指定的程序存储器区域中执行。