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第2章MCS-51单片机的基本结构


-51单片机的存储结构



-51单片机工作方式
-51单片机的最小应用系统
《单片机基本原理和接口技术应用》第二章MCS-51单片机基本结构
-51单片机系列
MCS-51系列单片机在功能上有基本型和增强型两类,用芯片型号的末位数字来进行区分,即:“1”为基本型,“2”为增强型。
如8031/8051/8751,80C31/80C51/87C51为基本型;
8032/8052/8752,80C32/80C52/87C52为增强型。
在制造技术上,MCS-51系列单片机按两种工艺生产,一种是HMOS工艺,另一种是CHMOS工艺。
CHMOS是CMOS和HMOS的结合,它既保持了HMOS高速度和高密度的特点,又具有CMOS低功耗的特点,如8051功耗约为630mW,而80C51的功耗只有120mW。

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在产品型号中凡带有字母“C”的芯片即为CHMOS芯片,不带有字母“C”的即为HMOS芯片。
-51单片机内部结构
在MCS-51系列单片机中,以8051为例,来介绍其结构及功能。
8051单片机的内部结构框图如图2-1所示。
分析图2-1,并按其功能部件划分可以看出,MCS-51系列单片机是由8大部分组成的。图2-2为按功能划分的MCS-51系列单片机内部结构简化框图。
这8大部分是:
(1)一个8位中央处理器CPU
(2)128个字节(MCS-52子系列为256字节)的片内数据存储器RAM
(3)4KB(MCS-52子系列为8KB)的片内程序存储器ROM或EPROM
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图2-1MCS-51系列单片机的内部结构
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(4)18个(MCS-52子系列为21个)特殊功能寄存器SFR
(5)4个8位并行输入输出I/O接口
(6)1个串行I/O接口,完成单片机与其他微机之间的串行通信。
(7)2个(MCS-52子系列为3个)16位定时器/计数器T0、T1。
图2-2MSC-51系列单片机内部结构简化框图
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(8)具有5个(MCS-52子系列为6个或7
个)中断源,2个可编程优先级的中断系统,
它可以接收外部中断申请,定时器/计数器
中断申请和串行口中断申请。
-51的引脚功能
MCS-51系列单片机芯片均为40个引脚,
HMOS工艺制造的芯片采用双列直插(DIP)方
式封装,引脚示意及功能分类如图2-3所示。
CMOS工艺制造的低功耗芯片也有采用方
型封装的,但为44个引脚,其中4个引脚是不
使用的,引脚的功能见表2-1。
(见教材P16页)
图2-3MCS-5140引脚配置图
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算术逻辑单元ALU不仅能完成8位二进制数的加(带进位加)、减(带借位减)、乘、除、加1、减1及BCD加法的十进制调整等算术运算,还能对8位变量进行逻辑“与”、“或”、“异或”、求补、清零等逻辑运算,并具有数据传送、程序转移等功能。
、TMP2
用来存放参与算术运算和逻辑运算的另一个操作数,对用户不开放。

累加器Acc简称累加器A,为一个8位寄存器,它是CPU中使用最频繁的寄存器。用来存放参与算术运算和逻辑运算的一个操作数或运算结果。

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寄存器B是为ALU进行乘除法运算设置的。

程序状态字寄存器PSW(8位)是一个标志寄存器,它保存指令执行结果的特征信息,以供程序查询和判别,比如作为程序转移的条件,其中有些位是在指令执行中由硬件自动设置的,而有些位则由用户设定。
其程序状态字格式及含义见表2-2。
表2-2PSW的程序状态字格式及含义
位编号
位定义CyACF0RS1RS0OV—P
位地址D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H
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Cy()——进位标志位。
AC()——辅助进位(或称半进位)标志位。
F0()——由用户定义的标志位。
RS1()、RS0()——工作寄存器组选择位。
RS1、RS0状态与工作寄存器R0~R7的物理地址关系见表2-3。
表2-3工作寄存器组选择
RS1RS0工作寄存器组号R0~R7的物理地址
00000H~07H
01108H~0FH
10210H~17H
11318H~1FH
OV()——溢出标志位。
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