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第二章 MCS-51 系列单片机的硬件结构 第一节 51 系列单片机总体结构 如图：

第二章 MCS-51 系列单片机的硬件结构 第一节 51 系列单片机总体结构 如图：. 第二节 MCS-51 内部结构功能. 一、运算器： 功能：对数据进行加、减、乘、除等算术运算以及与、或、异或、非等逻辑运算。它包括： 1. 算术逻辑单元 ALU ：进行算术逻辑运算的单元。它只有运算功能，不能寄存数据。 2. 累加器 ACC ：用于存放参与运算的其中一个数据或存放 ALU 的运算结果。简称 A 。

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第二章 MCS-51 系列单片机的硬件结构 第一节 51 系列单片机总体结构 如图：

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  1. 第二章 MCS-51系列单片机的硬件结构 第一节 51系列单片机总体结构 如图：

  2. 第二节 MCS-51内部结构功能 一、运算器： 功能：对数据进行加、减、乘、除等算术运算以及与、或、异或、非等逻辑运算。它包括： 1.算术逻辑单元ALU：进行算术逻辑运算的单元。它只有运算功能，不能寄存数据。 2.累加器ACC：用于存放参与运算的其中一个数据或存放ALU的运算结果。简称A。 3.暂存器TMP1、TMP2：用于在ALU进行运算时，把ALU的输入数据与内部总线隔开，以免发生输入输出信号同时出现在总线上互相干扰。

  3. 4.寄存器B：主要用于乘除运算指令中存放一个乘除或除数，也可作为一般寄存器使用。4.寄存器B：主要用于乘除运算指令中存放一个乘除或除数，也可作为一般寄存器使用。 5.程序状态字标志寄存器PSW：用于寄存当前指令运行后的状态，为下条指令的运行提供条件。其各位的定义如下： CY AC F0 RS1 RS0 OV P PSW中各位的定义见P9页，在后续课程中祥述。

  4. 二、控制器： 1.定时控制逻辑： （1）时钟 XTAL1 、XTAL2：时钟电路产生计算机工作的统一节拍，计算机的每一步动作都由这个节拍控制。时钟电路的构成见书上P11页所示。 （2）复位信号RESET：当RESET引脚保持两个机器周期以上高电平时，单片机内部复位，此时各部份电路均为一个固定的初始状态。复位电路的构成见P29页。复位后各寄存器的初始状态见书上表2-3。 （3）地址锁存信号 ALE： （4）外部存储器选通信号 PSEN： (5) 内外存储器选择线 EA： （6）电源 +5V VCC、接地端 VSS

  5. 2.指令寄存器译码器：用于对指令代码译码产生控制该条指令运行的信号。2.指令寄存器译码器：用于对指令代码译码产生控制该条指令运行的信号。 3.程序计数器PC及PC增量器：用于控制指令执行的顺序。单片机复位时PC的内容为0000H，即程序从0地址开始执行，每取出一个字节指令代码，PC内容自动加1，强迫改变PC的内容则程序转向新地址运行。 4.地址指针DPTR：CPU对外部数据存储器和外部设备操作时由DPTR指出操作地址。 5.堆栈指针SP：在单片机片内存储器中划出一个区域用于堆放一些需暂存的信息，该区域（即称堆栈）的起始地址由SP的内容指出。 6.其它：图中的地址寄存器、缓冲器等均属于控制器。

  6. 三、存储器： 1.程序存储器：： (1)片内程序存储器： MCS-51系列单片机主要代表品种有三个，它们之间的主要区别就在于片内程序存储器不同： 8051片内有4K字节ROM，地址范围是0000H~0FFFH。 8751片内有4K字节EPROM，地址范围同上。 8031的片内无程序存储器。 （2）片外程序存储器： 程序存储器的总空间地址是64K字节，地址范围是0000H~FFFFH。8051和8751片内己有4K字节，则片外还可扩充60K字节。而8031由于片内无程序存储器则64K全部片外扩充。

  7. 当使用8051、8751时，片内片外存储器选择引脚EA接高电平，即EA=1，此时地址＜4K选中片内程序存储器：地址＞4K选中片外存储器。当使用8051、8751时，片内片外存储器选择引脚EA接高电平，即EA=1，此时地址＜4K选中片内程序存储器：地址＞4K选中片外存储器。 当使用8031时，片内无程序存储器，EA一定接低电平，即接地，全部使用片外程序存储器。 2.片内数据存储器(RAM) 51系列单片机片内RAM有128字节，地址范围是00H~7FH，见P8页表。对其各区域的特点作如下说明： (1)00H~1FH共32字节，称工作寄存器区。该区又分为0、1、2、3共四个区，每个区都有R0~R7八个工作寄存器，这是指令中出现最频繁的区域。 (2)20H~2FH字节地址，共16字节。该区域在可字节寻址的同时可位寻址，即可一个字节存取，也可一位二进制数存取。位地址区共128位，位地址为00H~7FH，见表中该区域，区分字节地址和位地址。

  8. (3)30H~7FH字节地址，共80字节，只能字节寻址。 3.片内特殊功能寄存器(SFR) 8031单片机片内SFR共有21个，它们离散地分布在字节地址为80H~FFH之间，见P17页表。每个SFR都有其特殊的用途，将在后续章节中陆续讲到。注意： ★80H~FFH之间地址范围有128字节，而SFR只有21个，其中许多 空地址无定义，不可操作。 ★SFR中可位寻址的是字节地址可被8除尽的，即地址末位为0或8的那些SFR。 ★对SFR操作时指令中出现的常不是它们的地址而是它们的名字，例如MOV A ,#01H，其中的A就是SFR的名字，其地址是E0H。 4.片外数据存储器(片外RAM)： 8031片外数据存储器可扩充64K字节，地址范围是0000H~FFFFH。 见存储器总体结构映象图：

  9. 51系列单片机存储器结构的特点： ★有4种物理存储空间： 片内片外程序存储器；片内片外数据存储器。 ★分三片寻址： 片内片外程序存储器统一编址；片内RAM单独编址：片外RAM另外单独编址。 ★程序存储器和数据存储器严格分开。 ★特殊功能寄存器SFR被当作片内RAM统一编址。

  10. 四、定时器计数器： 8031有两个16位的定时器计数器。 五、串行口 8031有一个全双工的串行口。 六、中断系统 8031有5个中断源。 七、有四个输入输出(I/O)接口，P0、P1、P2、P3它们是构成计算机系统与外部接口的部件。 四~七部份后面都有章节专门介绍。

  11. 注： 在本章中要求重点掌握： 1.运算器中有： 累加器A 寄存器B 程序状态字寄存器PSW 2.控制器中有：程序计数器 PC 堆栈指针 SP 数据指针 DPTR 定时控制逻辑的六个控制信号 3.存储器结构 重点

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