单片机原理与应用(第3版)电子工业出版社第1章 MCS-51单片机结构及原理 内容提要及学习要求1．单片机的概念、分类及
应用领域。2．单片机从硬件角度看由中央处理器CPU、程序存储器及数据存储器、多种输入/输出口（I/O）组成，从软件角度看是通过程序
控制单片机各部分的运行，重点介绍MCS-51系列单片机中央处理器、各种存储器、寄存器、输入/输出口、复位方法等。这些都是与程序有关
的基础知识。3．单片机的发展概况，单片机的基础知识以及单片机原理和应用技术。 1.1 单片机 1.1.1 单
片机的概念1．单片机的组成一个最基本的微型计算机通常由以下几部分组成：（1）中央处理器（CPU），包括运算器、控制器和寄存器组。（
2）存储器，包括ROM（只读存储器）和RAM（静态可读/写存储器）。（3）多种输入/输出（I/O）接口，与外部输入/输出设备连接。
2．单片机的特点3．单片机的发展概况 1.1 单片机 1.1.2 单片机的应用领域单片机的主要应用领域有以
下几方面。1．智能化产品2．智能化仪表3．智能化测控系统4．智能化接口 1.1 单片机 1.1.3
单片机的产品介绍1．MCS-48系列单片机2．MCS-51系列单片机 3．MCS-96系列单片机1.1.4 单片机的学习方法
1.2 MCS-51系列单片机的结构和引脚 1.2.1 MCS-51引脚及功能说明 1.1 单
片机 1.2.2 MCS-51单片机的结构方框图1．MCS-51的核心电路MCS-51系列单片机的典
型芯片是8051。其内部结构方框图如图1.4所示。2．中央处理单元CPU 运算器控制器1.3 MCS-51单片机存储器结构
1.3.1 存储器的特点 存储器具有的特点如下：（1）程序存储器和数据存储器截然分开，各有自己的寻址系统
、控制信号和特定的功能。（2）单片机中与存储器有关的名称有：程序存储器和数据存储器、内部存储器和外部存储器、字节地址和位地址。（3
）工作寄存器以RAM形式组成，I/O接口也采用存储器方式工作。工作寄存器、I/O口锁存器和数据存储器RAM在单片机中统一编址。（4
）具有一个功能很强的布尔处理器，可寻址位空间有256位。 1.3 MCS-51单片机存储器结构 1.
3.2 MCS-51具有的存储器编址空间MCS-51单片机寄储器结构分布图如图1.6所示。它有6个编址空间，有4个物理存储器空间
：即由PC作地址指针的片内4KB（0000H～0FFFH）程序存储器；片外4K+60KB（0000H～FFFFH）程序存储器；由数
据指针作地址的片外64KB数据存储器；片内8位地址的128字节RAM（00H～7FH）和特殊功能寄存器（80H～FFH），这里数0
-9、A-F表示十六进制的16个数。并且在以后用字母A-F表示数据最高位时，常在前面加0，以区别于英文字母。1.3 MCS-51
单片机存储器结构 1.3.3 数据存储器（1）外部数据存储器。外部数据存储器以16位的DPTR和@R
i内容作为地址指针（高8位为默认地址），可寻址64K字节空间。/作为数据存储器的读/写控制信号。 （2）内部数据存储器。MCS-5
1内部有128个字节的数据存储器RAM，它们可以作为数据缓冲器、堆栈、工作寄存器和软件标志等使用。① 工作寄存器区。② 位寻址空间
。③ 堆栈和数据缓冲区。1.3 MCS-51单片机存储器结构 1.3.4 特殊功能寄存器SFR（专
用寄存器）特殊功能寄存器大致可以分为两类，一类与I/O有关，即P0，P3；另一类做芯片内部功能控制用。其中有11个特殊功能寄存器既
可字节寻址，又可位寻址。如表1.4中带＃的部分，对应位寻址如表1.3所示。1.4 并行输入/输出口、时序、复位
1.4.1 并行输入/输出口（I/O）1．I/O端口的特点I/O端口具有如下特点：（1）4个并行I/O端口都是双向的
。P0口为漏极开路驱动；P1，P2，P3口均具有内部上拉电阻驱动，它们有时被称为准双向口。（2）所有32条并行I/O线都能独立地用
做输入或输出，还可以进行位操作。（3）当并行I/O线作为输入时，该口的锁存器必须先写入“1”，这是一个重要条件，否则，输出口锁存器
让口线为“0”，而使输入不能为1，从而使输入可能无效（可能读入全0）。即当外电路输入1时，读入的是锁存器输出的0。 2．各口功能
3．端口结构1.4 并行输入/输出口、时序、复位 图1.9 单片机P2口结构
图1.10 1.4 并行输入/输出口、时序、复位 1.4.2 时钟和CPU
时序1．振荡器和时钟电路2．CPU时序1.4 并行输入/输出口、时序、复位 1.4.3 复位、掉电
处理1．复位2．掉电处理3．低功耗方式 本 章 小 结 本章介绍了以下内容：1．单片机的概念，单片机的系统：中央
处理器CPU，程序和数据存储器、输入和输出口等部分。2．51系列单片机中8051的典型封装是DIP40，其中输入/输出（I/O）口
有4个8位口P0/P1/P2/P3共32条引脚，电源和时钟各2条，控制线4条RST/ALE//，单片机引脚多可定义第二功能，使用灵
活，同时也产生了初学者学习的难度。3．51系列单片机从使用角度看最重要的是硬件和软件，软件主要是指程序，而程序的操作对象是存储器，
8051单片机片内有4KB程序存储器、片外有64KB（60KB+4KB）程序存储器（内外共64KB）、片外有64KB数据存储器、片
内有256字节数据存储器，分为128字节（00H～7FH）数据存储器和21个专用寄存器，其中又规定了工作寄存器R0～R7和位地址空间，地址是00H～FFH。在CPU中有特殊用途的存储器称为寄存器。4．单片机时序和复位，注意复位后各寄存器的值，掉电处理。实训任务是认识单片机芯片及常用配套外围电路及元器件。 |
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