第
Single Chip Microcomputer
章
本章内容
单
单片机内部结构及引脚
片
单片机存储器配置
机
结
单片机输入输出口
构
单片机时序及接口
原
理
1
§2-1 MCS-51单片机内部结构及引脚
MCS-51系列单片机是英特尔公司1980推出的高档8位机 分为二个子系列，、三个版本：
存储器类型 掩膜 单片机系列
1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地) 2、振荡电路：XTAL1、XTAL2 3、复位引脚：RST 4、并行口：P0、P1、P2、P3 5、EA：访问程序存储控制信号 6、PSEN：外部ROM读选通信号 7、ALE：地址锁存控制信号
P3口线的第二功能
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ALE / PROG —— 地址锁存控制端，访问外部存储器用来锁 存由P0口送出的低8位地址；不访问外存时，提供1/6 fosc振 荡频率；PROG用于对8751片内的EPROM输入编程脉冲 ； PSEN —— 外部程序存储器的读选通信号端
6. 串行口：一个全双工串行口。
7. 中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个）
8. 时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和
12MHZ
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2、MCS-51单片机信号引脚简介
P1. 0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
RST RXD/ P3. 0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3
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MCS-51单片机硬件结构
时钟电路
T0 T1
ROM
RAM 定时计数器
CPU
并行接口 串行接口
中断系统
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
结构框图
• 并行I/O口：4个
• 8中位央的I处/O理口P器0、 PC1P、UP：2、8P位3。，
•
•
•
•
串双时内4用运功中5K个工行钟于部断算能B中串口电掩存R控和断O行：路膜放制M源控口一：R程系：（O。个制可序统M外全、：，
❖ 机器周期:完成特定功能所需要的时间,在MCS-51单片机中 机器周期由12个时钟周期构成,并分为6个状态(S1-S6),每个 状态又分为P1和P2两拍.这样一个机器周期的12个震荡周 期可以表示为: S1P1,S1P2,S2P1,S2P2,S3P1,S3P2 … S6P1,S6P2 将12个震荡周期用6个状态和2拍来替代。
FLASH 4KB 128B+SFR 8×4
备注89C2051 FLASH 2KB 128B+SFR 15 简化DIP 20脚
8XC552
8K
256B+SFR 8×6 增强多功能型
掩膜ROM PROM/OTP-ROM
EPROM EEPROM FLASH
ROM
EPROM
MCS51
51子系 列
52子系 列
8031 8051 8751 8032 8052
/ 4KB
/ / 8KB
/
/
4KB
/
/
2
型号 8031 8051 8751 89C51
片内ROM 片内RAM I/O口线
无
128B+SFR 8×4
掩膜4KB 128B+SFR 8×4
EPROM 4KB 128B+SFR 8×4
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3、时钟电路与复位电路
(1)时钟振荡电路
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几个工作周期的区别：
振荡周期 状态周期 机器周期 指令周期
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❖ 时钟周期 ,T:时序中最小的时间单位.其值由外接晶体或外输 入时钟来决定，其值为石英振荡器频率的倒数。 例如:在单片机外接1MHZ的晶体,则单片机的系统时钟 的频率为1M, 时钟周期为1us.
1. 中央处理器CPU：8位，运算和控制功能
2. 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元， 用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。
3. 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表 格。
4. 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功 能。
5. 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。
• •
产序振1原格部时个个定两时现功内2元前用25生列频始。），中/定能时个/M，于1部6计计2个H时，数率串时断。/1用存R8数数计6Z个RA钟允据6行或2户放位中器数AMM个单脉许和中计使可的M断，器H：，元冲晶表单数断Z用读定2实：共定和，1
写数据，后
128个单元被
专用寄存器占
用。
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1、8051单片机的基本组成
T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7
XTAL2 XTAL1
VSS
1
40
2
39
3
38
4 5
8031
37 36
6
35
7 8051 34
8
33
9 10
8751
32 31
11
30
12 89C51 29
13
28
14
27
15
26
16
25
17
24
18
24
19
22
20
21
VCC P0. 0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
一个机器周期为1us,
两个机器周期为2us,
四个机器周期为4us.
可见一条指令的运算速度与它所包含的机器周期数有
关.机器周期数越少,执行的速度就越快.在MCS-51单片机的
指令系统中,除了乘、除法指令为四个机器周期外,其余都是
单周期和双周期指令.
返回 11
(2)、控制或复位引脚
RST / VPD — 当出现两个机器周期高电平时，单片机复位 。 复位后，P0 - P3 输出高电平；SP寄存器为07H； 其它寄存器全部清0；不影响RAM状态。 参考复位电路如下：
T
S1 S2 S3 S4 S5 S6
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机器周期
❖ 指令周期:这是时序图中最大的时间单位,既执行一条指令所 需要的时间.在MCS-51系统中,不同的指令它所包含的机器 周期数不同.它们分别是:
1,单机器周期指令; 2,双机器周期指令; 3,四机器周期指令
我们知道:一个机器周期包含了12个震荡周期.如果我们使用一 个12M的晶体震荡器,那么:
EA / Vpp —— 内\外ROM选择端
EA = 1 时，访问内部程序存储器,即内ROM EA = 0 时，只访问外部程序存储器,即外ROM
对于8751单片机编程时，该端施加编程电压 IO引脚
P0.0 ~ P0.7 ； P1.0 ~ P1.7 ； P2.0 ~ P2.7 ；P3.0 ~ P3.7 四个I / O口，每口八条线；还兼作地址/数据线。