8051單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、存儲(chǔ)器（包括RAM和ROM）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種功能的I/O線(xiàn)等一臺(tái)計(jì)算機(jī)的需要的基本功能部件。主要包括：一個(gè)8位CPU；一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路；128字節(jié)RAM；4KBROM；兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；32條可編程的I/O線(xiàn)；一個(gè)可編程的全雙工串行口；具有五個(gè)中斷源、兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。圖2-4是8051單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。它包含了作為微型計(jì)算機(jī)所必需的基本功能部件，各功能部件通過(guò)片內(nèi)單一總線(xiàn)連成一個(gè)整體，集成在一塊芯片上。

2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)第二章MCS-51系列單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)與功能圖2-4MCS-51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖通道0驅(qū)動(dòng)器通道2驅(qū)動(dòng)器RAM地址鎖存器RAM通道0鎖存器通道2鎖存器ROM/EPROMB寄存器程序地址寄存器緩沖器PC遞增器程序計(jì)數(shù)器PCDPTR指針VCCGNDP1.0～P1.7堆棧指針SPACCTMP2PSW通道3鎖存器通道1鎖存器通道1驅(qū)動(dòng)器通道3驅(qū)動(dòng)器TMP1SCONTMODPCONTCONTL0TH1TH0TL1IESBUF(TX/RX)IP中斷、串行口和定時(shí)器邏輯振蕩器P3.0～P3.7RSTEAALEPSENXTAL2XTAL1ALU(+5V)指令寄存器定時(shí)和控制邏輯指令譯碼器P0.0～P0.7P2.0～P2.7返回本節(jié)2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)1.中央處理器(CPU)CPU是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件，是一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的中央處理單元，主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器陣列構(gòu)成。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)1）運(yùn)算器運(yùn)算器用來(lái)完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送等功能，它是8051內(nèi)部處理各種信息的主要部件。運(yùn)算器主要包括：算術(shù)邏輯單元(ALU)、累加器(ACC)、暫存寄存器(TMP1、TMP2)、寄存器B、程序狀態(tài)字寄存器(PSW)組成。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)（1）算術(shù)邏輯單元(ALU)：8051中ALU由加法器和一個(gè)布爾處理器組成。主要是實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的加、減、乘、除算術(shù)運(yùn)算和與、或、異或、循環(huán)、求補(bǔ)等邏輯運(yùn)算；布爾處理器主用來(lái)處理位操作。它是以進(jìn)位標(biāo)志位C為累加器的，可執(zhí)行置位、復(fù)位、取反、等于1轉(zhuǎn)移、等于0轉(zhuǎn)移、等于1轉(zhuǎn)移且清0以及進(jìn)位標(biāo)志位與其他位尋址的位之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送等位操作。也能使進(jìn)位標(biāo)志位與其他可位尋址的位之間進(jìn)行邏輯與、或操作。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)(2)累加器(ACC)：用來(lái)存放參與算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的一個(gè)操作數(shù)或運(yùn)算的結(jié)果。在運(yùn)算時(shí)將一個(gè)操作數(shù)經(jīng)暫存器送至ALU，與另一個(gè)來(lái)自暫存器的操作數(shù)在ALU中進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算后的結(jié)果又送回累加器A。8051單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上是以累加器A為中心，大部分指令的執(zhí)行都要通過(guò)累加器A進(jìn)行。

2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)(3)暫存寄存器(TMP1、TMP2)：用來(lái)存放參與算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的另一個(gè)操作數(shù)，它對(duì)用戶(hù)不開(kāi)放。(4)寄存器B:

在乘、除運(yùn)算時(shí)用來(lái)存放一個(gè)操作數(shù)，也用來(lái)存放運(yùn)算后的一部分結(jié)果，在不進(jìn)行乘、除運(yùn)算時(shí)，可以作為通用的寄存器使用。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)(5)狀態(tài)寄存器(PSW)：

PSW是一個(gè)8位標(biāo)志寄存器，用來(lái)存放ALU操作結(jié)果特征和處理器狀態(tài)。這些特征和狀態(tài)可以作為控制程序轉(zhuǎn)移的條件，供程序查詢(xún)和校驗(yàn)。如表2-2所示。表2-2PSW各位定義表位編號(hào)PSW7PSW6PSW5PSW4PSW3PSW2PSW1PSW0位定義CYACF0RS1RS0OV—P位地址D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)①進(jìn)位標(biāo)志位CY：表示累加器A在加減運(yùn)算過(guò)程中其最高位A7有無(wú)進(jìn)位或借位。②輔助進(jìn)位標(biāo)志位AC：表示累加器A在加減運(yùn)算時(shí)低4位(A3)有無(wú)向高4位(A4)進(jìn)位或借位。③用戶(hù)標(biāo)志位F0：是用戶(hù)定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位，根據(jù)需要可以用軟件來(lái)使它置位或清除。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)④寄存器選擇位RS1、RS0：8051共有四組，每組八個(gè)工作寄存器R0～R7。編程時(shí)用于存放數(shù)據(jù)或地址。但每組工作寄存器在內(nèi)部RAM中的物理地址不同。RS1和RS0的四種狀態(tài)組合就是用來(lái)確定四組工作寄存器的實(shí)際物理地址的。RS1、RS0狀態(tài)與工作寄存器R0～R7的物理地址關(guān)系如表2-3所示。RS1RS0工作寄存器組號(hào)R0～R7的物理地址0

00

11

011012300H～07H08H～0FH10H～17H18H～1FH表2-3工作寄存器組R0～R7的物理地址2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)⑤溢出標(biāo)志位OV：當(dāng)執(zhí)行算術(shù)指令時(shí)，由硬件自動(dòng)置位或清零，表示累加器A的溢出狀態(tài)。主要用來(lái)表示帶符號(hào)數(shù)加、減運(yùn)算溢出與否。可用雙高位法進(jìn)行溢出判別。當(dāng)次高位D6向最高位D7有進(jìn)位，而最高位D7無(wú)進(jìn)位；或者當(dāng)次高位D6向最高位D7無(wú)進(jìn)位，而最高位D7有進(jìn)位，則表示發(fā)生溢出，OV=1；否則清零。 乘法和除法也會(huì)影響OV標(biāo)志。當(dāng)乘法的積>255時(shí)，OV=1，表示積超過(guò)8位，否則OV=0。在除法運(yùn)算中，OV=1表示被除數(shù)為0，除法不能進(jìn)行；反之OV=0，除法可以正常進(jìn)行。

2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)⑥奇偶標(biāo)志位P：用于指示累加器A中1的個(gè)數(shù)的奇偶性，若1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則P=1；若1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則P=0。此標(biāo)志對(duì)串行通信的數(shù)據(jù)傳輸非常有用，通過(guò)奇偶校驗(yàn)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)2）控制器控制器是單片機(jī)內(nèi)部按一定時(shí)序協(xié)調(diào)工作的控制核心，是分析和執(zhí)行指令的部件。控制器主要由程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、振蕩和定時(shí)控制邏輯電路等構(gòu)成。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)程序計(jì)數(shù)器PC是專(zhuān)門(mén)用于存放下一條將要執(zhí)行指令的16位地址，由8位計(jì)數(shù)器PCH（高8位）和PCL（低8位）組成。CPU就是根據(jù)PC中的地址到ROM中去讀取程序指令碼和數(shù)據(jù)。其基本的工作過(guò)程是：讀指令時(shí)，程序計(jì)數(shù)器將其中的數(shù)作為所取指令的地址輸出給程序存儲(chǔ)器，然后程序存儲(chǔ)器按此地址輸出指令字節(jié)，同時(shí)程序計(jì)數(shù)器本身自動(dòng)加1，讀完本條指令，PC指向下一條指令在程序存儲(chǔ)器中的地址。程序計(jì)數(shù)器的基本工作方式有以下：（1）程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，這是最基本的工作方式。（2）執(zhí)行有條件或無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令時(shí)，程序計(jì)數(shù)器將被植入新的數(shù)值，從而使程序的流向發(fā)生變化。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)指令寄存器IR用于存放CPU根據(jù)PC地址從ROM中讀出的指令操作碼，并送給ID。指令譯碼器ID是用于分析指令操作的部件，指令操作碼經(jīng)譯碼后送至定時(shí)控制電路，產(chǎn)生一定序列的脈沖信號(hào)，來(lái)執(zhí)行指令規(guī)定的操作。振蕩器及定時(shí)控制邏輯電路，在它們外接石英晶體和微調(diào)電容（2~30PF）后，即可產(chǎn)生1.2~12MHZ的脈沖信號(hào)，作為MCS-51工作的基本節(jié)拍。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)3）寄存器陣列寄存器陣列是單片機(jī)內(nèi)部的臨時(shí)存儲(chǔ)單元或固定用途單元，包括通用寄存器組和專(zhuān)用寄存器組。通用寄存器組用來(lái)存放過(guò)渡性的數(shù)據(jù)和地址，提高CPU的運(yùn)行速度。專(zhuān)用寄存器組主要用來(lái)指示當(dāng)前要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址，存放特定的操作數(shù)，指示指令運(yùn)行的狀態(tài)等。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)2．存儲(chǔ)器8051單片機(jī)內(nèi)部有128個(gè)字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和4KB的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)不夠使用時(shí)，可分別擴(kuò)展為64KB外部RAM存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)器。程序存儲(chǔ)器是可讀不可寫(xiě)的，用于存放編好的程序和表格常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是既可讀也可寫(xiě)的，用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)暫存及數(shù)據(jù)緩沖等。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)3．I/O端口

8051單片機(jī)對(duì)外部電路進(jìn)行控制或交換信息都是通過(guò)I/O端口進(jìn)行的。單片機(jī)的I/O端口分為并行I/O端口和串行I/O端口，它們的結(jié)構(gòu)和作用并不相同。

(1)并行I/O端口

8051有四個(gè)8位并行雙向I/O端口（P0口、P1口、P2口和P3口），每一條I/O線(xiàn)都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。P0口為三態(tài)雙向口，能帶8個(gè)LSTTL電路。P1口、P2口和P3口為準(zhǔn)雙向口（在用作輸入線(xiàn)時(shí)，口鎖存器必須先寫(xiě)入“1”，故稱(chēng)為準(zhǔn)雙向口），負(fù)載能力為4個(gè)LSTTL電路。

(2)串行I/O端口

8051有一個(gè)全雙工的可編程串行I/O端口，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與其它數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳遞。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)4．定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

8051內(nèi)部有兩個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，簡(jiǎn)稱(chēng)為定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1），T0和T1分別由兩個(gè)8位寄存器構(gòu)成，其中T0由TH0(高8位)和TL0(低8位)構(gòu)成，T1由TH1(高8位)和TL1(低8位)構(gòu)成。TH0、TL0、TH1、TL1都是SFR中的特殊功能寄存器(見(jiàn)表2-4)。

T0和T1在定時(shí)器控制寄存器TCON和定時(shí)器方式選擇寄存器TMOD的控制下(TCON、TMOD為特殊功能寄存器)，可選擇工作在定時(shí)器模式或計(jì)數(shù)器模式下，每種模式下又有不同的工作方式。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)5．中斷控制系統(tǒng)單片機(jī)中的中斷是指CPU暫停正在執(zhí)行的原程序轉(zhuǎn)而為中斷源服務(wù)(執(zhí)行中斷服務(wù)程序)，在執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后再回到原程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷系統(tǒng)是指能夠處理上述中斷過(guò)程所需要的部分電路。

MCS-51設(shè)有五個(gè)中斷源（外中斷兩個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)，串行中斷1個(gè)），二級(jí)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。2.18051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

6．內(nèi)部總線(xiàn)總線(xiàn)是用于傳送信息的公共途徑?？偩€(xiàn)可分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、控制總線(xiàn)。單片機(jī)內(nèi)的CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等單元部件都是通過(guò)總線(xiàn)連接到一起的。采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)可以減少信息傳輸線(xiàn)的根數(shù)，提高系統(tǒng)可靠性，增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性。地址總線(xiàn)AB（AddressBus）：傳遞訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象的地址信息。

數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB（DataBus）：傳遞數(shù)據(jù)?？刂瓶偩€(xiàn)CB（ControlBus）：傳遞控制信息。2.28051單片機(jī)引腳

8051單片機(jī)內(nèi)部總線(xiàn)是單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)是公用的。8051有40條引腳，與其他51系列單片機(jī)引腳是兼容的。這40條引腳可分為I/O端口線(xiàn)、電源線(xiàn)、控制線(xiàn)、外接晶體線(xiàn)四部分。其封裝形式有兩種：雙列直插封裝(DIP)形式和方形封裝形式，如圖2-5所示。2.28051單片機(jī)引腳

圖2-58051封裝和引腳分配圖(a)雙列直插式封裝；(b)方形封裝

MCS-51單片機(jī)的引腳配置圖P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSS12345678910111213141516171819208031805187514039383736353433323130292827262521222324VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0

返回本節(jié)2.28051單片機(jī)引腳P0.3地址鎖存器CBI/OA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0DBABP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0P3.1P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.2MCS-51片外總線(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖下一頁(yè)圖2.2MCS-51系列單片機(jī)引腳及總線(xiàn)結(jié)構(gòu)2.28051單片機(jī)引腳1．電源線(xiàn)8051單片機(jī)的電源線(xiàn)有以下兩種：（1）VCC：+5V電源線(xiàn)。（2）VSS：接地線(xiàn)。2．外接晶體引腳8051單片機(jī)的外接晶體引腳有以下兩種：(1)XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個(gè)引腳。(2)XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空.2.28051單片機(jī)引腳3、控制線(xiàn)：8051單片機(jī)的控制線(xiàn)有以下幾種：(1)RST/VPD：RST是復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，在次引腳加上持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平，就可以完成復(fù)位操作。

VPD為本引腳的第二功能，即備用電源的輸入端。當(dāng)主電源Vcc發(fā)生故障，降低到某一規(guī)定的低電平時(shí)，將+5V的電源自動(dòng)接入RST端，為內(nèi)部RAM提供備用電源，以保證片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使單片機(jī)在復(fù)位后能繼續(xù)運(yùn)行。2.28051單片機(jī)引腳3、控制線(xiàn)：(2)ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線(xiàn)。ALE為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后，ALE引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)單片機(jī)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用作8位地址的鎖存信號(hào)，即使不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE端仍有正脈沖信號(hào)輸出，該頻率為時(shí)鐘振蕩器頻率fOSC1/6.PROG指對(duì)片內(nèi)EPROM型單片機(jī)（例8751）編程寫(xiě)入時(shí)，此引腳作為編程脈沖輸入端。(3)PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通線(xiàn)。在單片機(jī)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出的負(fù)脈沖作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此腳接外部程序存儲(chǔ)器的OE（輸出允許）端。(4)EA/VPP：片外ROM允許訪(fǎng)問(wèn)端/編程電源端。

2.28051單片機(jī)引腳4．I/O端口組成（32根I/O口線(xiàn)）及功能（1）P0口

P0口有八條端口線(xiàn)（P0.0～P0.7），其中P0.0為低位，P0.7為高位。每條線(xiàn)的結(jié)構(gòu)組成如圖2-6所示。它由一個(gè)輸出鎖存器，兩個(gè)三態(tài)緩沖器，輸出驅(qū)動(dòng)電路和輸出控制電路組成。P0口是一個(gè)三態(tài)雙向I/O口，它有兩種不同的功能，用于不同的工作環(huán)境。P0口位結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)2-6.2.28051單片機(jī)引腳圖2-6P0口位結(jié)構(gòu)圖P0口的功能與驅(qū)動(dòng)能力P0口可以作為通用的I/O口；P0口可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)線(xiàn)使用；P0口可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TTL負(fù)載電路。注意在P0口作為通用的I/O口時(shí)，必須外接上拉電阻(如下圖）。2.28051單片機(jī)引腳（2）P1口

P1口有八條端口線(xiàn)（P1.0～P1.7），每條線(xiàn)的結(jié)構(gòu)組成如圖2-7所示。P1口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，只作普通的I/O口使用，其功能與P0口的第一功能相同。作輸出口使用時(shí)，由于其內(nèi)部有上拉電阻，所以不需外接上拉電阻；作輸入口使用時(shí)，必須先向鎖存器寫(xiě)入“1”，使場(chǎng)效應(yīng)管T截止，然后才能讀取數(shù)據(jù)。2.28051單片機(jī)引腳圖2-7P1口位結(jié)構(gòu)圖

P1口電路中包含有一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器、一個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器、一個(gè)數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動(dòng)電路。P1口的功能和驅(qū)動(dòng)能力P1口只可以作為通用的I/O口使用；P1可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TTL負(fù)載電路；注意在P1口作為通用的I/O口使用時(shí)，在從I/O端口讀入數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該首先向相應(yīng)的I/O口內(nèi)部鎖存器寫(xiě)“1”。舉例：從P1口的低四位輸入數(shù)據(jù)

MOVP1,#00001111b;;先給P1口低四位寫(xiě)1MOVA,P1;;再讀P1口的低四位2.28051單片機(jī)引腳（3）P2口

P2口有八條端口線(xiàn)（P2.0～P2.7），每條線(xiàn)的結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。P2口也是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，它有兩種使用功能：一種是當(dāng)系統(tǒng)不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，作普通I/O口使用，其功能和原理與P0口第一功能相同，只是作為輸出口時(shí)不需外接上拉電阻；另一種是當(dāng)系統(tǒng)外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口作系統(tǒng)擴(kuò)展的地址總線(xiàn)口使用，輸出高8位的地址A7～A15，與P0口第二功能輸出的低8位地址相配合，共同訪(fǎng)問(wèn)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(64KB)，但它只確定地址并不能像P0口那樣還可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。2.28051單片機(jī)引腳圖2-8P2口位結(jié)構(gòu)圖2.28051單片機(jī)引腳（4）P3口P3口有八條端口線(xiàn)，命名為P3.0～P3.7，每條線(xiàn)的結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。P3口是一個(gè)多用途的準(zhǔn)雙向口。第一功能是作普通I/O口使用，其功能和原理與P1口相同。第二功能是作控制和特殊功能口使用，這時(shí)八條端口線(xiàn)所定義的功能各不相同，如表2-4示。2.28051單片機(jī)引腳圖2-9P3口位結(jié)構(gòu)圖2.28051單片機(jī)引腳表2-4P3口各位的第二功能P3口各位第二功能P3.0RXD（串行數(shù)據(jù)接收）P3.1TXD（串行數(shù)據(jù)發(fā)送）P3.2INT0（外中斷0輸入）P3.3INT1（外中斷1輸入）P3.4T0（計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入）P3.5T1（計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入）P3.6WR（外RAM寫(xiě)選通信號(hào)）P3.7RD（外RAM讀選通信號(hào)）單燈左移電路圖

2.38051單片機(jī)存儲(chǔ)器

8051存儲(chǔ)器可以分成兩大類(lèi)：﹡

RAM，CPU在運(yùn)行時(shí)能隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀出，但在關(guān)閉電源時(shí)，其所存儲(chǔ)的信息將丟失。它用來(lái)存放暫時(shí)性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間結(jié)果或用作堆棧。﹡ROM是一種寫(xiě)入信息后不易改寫(xiě)的存儲(chǔ)器。斷電后，ROM中的信息保留不變。用來(lái)存放固定的程序或數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表格等。

1、普林斯頓結(jié)構(gòu)

一般微機(jī)通常只有一個(gè)邏輯空間，可以隨意安排ROM或RAM。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，同一地址對(duì)應(yīng)唯一的存儲(chǔ)單元，可以是ROM也可以是RAM，并用同類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)指令。這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為普林斯頓結(jié)構(gòu)。

2、哈佛結(jié)構(gòu)◆

8051單片機(jī)與一般微機(jī)的存儲(chǔ)器配置方式很不相同。

◆

51單片機(jī)的存儲(chǔ)器在物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，共有四個(gè)：片內(nèi)和片外程序存儲(chǔ)空間以及片內(nèi)和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，這種在物理結(jié)構(gòu)上把程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的結(jié)構(gòu)形式稱(chēng)為哈佛結(jié)構(gòu)。2.38051單片機(jī)存儲(chǔ)器兩種結(jié)構(gòu)的區(qū)別2.38051單片機(jī)存儲(chǔ)器8051單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)采用哈佛型結(jié)構(gòu)，即將程序存儲(chǔ)器(ROM)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)分開(kāi)，它們有各自獨(dú)立的存儲(chǔ)空間、尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式。其典型結(jié)構(gòu)下圖所示。2.38051單片機(jī)存儲(chǔ)器圖2-108051存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖★8051在邏輯空間上，即從用戶(hù)角度上8051有三個(gè)存儲(chǔ)空間：

(1)片內(nèi)外統(tǒng)一編址（0000H—FFFFH)的程序存儲(chǔ)器,用16位地址尋址;(2)256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間，地址為：00H—FFH，8位地址尋址;(3)64KB的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間，地址從0000H—FFFFH,16位地址尋址。2.38051單片機(jī)存儲(chǔ)器2.38051單片機(jī)存儲(chǔ)器區(qū)分：

上述的3個(gè)存儲(chǔ)空間是重疊的，為了用戶(hù)能夠正確使用這3個(gè)邏輯空間，8051指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)了不同的數(shù)據(jù)傳送指令符號(hào)：

(1)CPU訪(fǎng)問(wèn)片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，指令為MOVC:

例：MOVCA，@A+PC;(2)CPU訪(fǎng)問(wèn)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，指令為MOV：例：MOVA，R1;(3)CPU訪(fǎng)問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，指令為MOVX:

例：MOVXA，@DPTR;2.38051單片機(jī)存儲(chǔ)器3、8051程序存儲(chǔ)器空間

（1）8051、8031與8751的區(qū)別：

8051內(nèi)部有4KB的ROM，8031沒(méi)有ROM，8751片內(nèi)有4KB的EPROM。

8051有64KB程序存儲(chǔ)器尋址區(qū)，其中0000H—0FFFH的4KB的地址空間可以為片內(nèi)和片外公用。區(qū)分：

8051提供了一條專(zhuān)用的控制引腳EA（第31腳）若EA=1,則8051使用片內(nèi)4KB的程序存儲(chǔ)器。若EA=0,則8051自動(dòng)使用片外ROM。不論EA接高電平還是低電平，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)地址超過(guò)4KB時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)到片外ROM.（2）程序的7個(gè)特殊入口地址表2.5MCS-51單片機(jī)復(fù)位、中斷入口地址操作入口地址復(fù)位0000H外部中斷00003H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出000BH外部中斷10013H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出001BH串行口中斷0023H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出或T2EX端負(fù)跳變(52子系列)002BH2.38051單片機(jī)存儲(chǔ)器4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間(1)低128RAM區(qū)①工作寄存器區(qū)：00H～1FH這32個(gè)單元為工作寄存器區(qū)，分為四組，每組占八個(gè)RAM單元，地址由小到大分別用代號(hào)R0～R7表示。通過(guò)設(shè)置程序狀態(tài)字PSW中的RS1、RS0狀態(tài)來(lái)決定哪一組寄存器工作，如表2-5所示。②位尋址區(qū)：20H～2FH這16個(gè)單元為位尋址區(qū)。它有雙重尋址功能，既可以進(jìn)行位尋址操作，也可以同普通RAM單元一樣按字節(jié)尋址操作。③普通RAM區(qū)：30H～7FH這80個(gè)單元為普通RAM區(qū)。用于存放用戶(hù)數(shù)據(jù)，只能按字節(jié)存取。堆棧：堆棧是片內(nèi)RAM存儲(chǔ)器中的特殊群體。表2-58051內(nèi)部RAM空間分配7FH堆棧和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)……30H2FH7F7E7D7C7B7A7978位尋址區(qū)2EH77767574737271702DH6F6E6D6C6B6A69682CH67666564636261602BH5F5E5D5C5B5A59582AH575655545352515029H4F4E4D4C4B4A494828H474645444342414027H3F3E3D3C3B3A393826H373635343332313025H2F2E2D2C2B2A292824H272625242322212023H1F1E1D1C1B1A191822H171615141312111021H0F0E0D0C0B0A090820H07060504030201001FH3組（R0~R7）工作寄存器區(qū)……18H17H2組（R0~R7）……10H0FH1組（R0~R7）……08H07H0組（R0~R7）……00H位尋址——(P.48)指令中直接給出了操作數(shù)所在的位地址。例：CLRP1.0；(P1.0)←0SETBACC.7；(ACC.7)←1CPLC；(C)←NOT(C)注意：

1）位地址里的數(shù)據(jù)只可能是一個(gè)

0或12）有的位地址十分明確,如P1.0,ACC.7等,

有的位地址則“不太明確”，如：

[MOVA，17H;(A)←(17H),17H是字節(jié)地址]MOVACC.0，17H;(ACC.0)←(17H),這里ACC.0

是位地址所以該指令中的17H是22H單元的第7位2.38051單片機(jī)存儲(chǔ)器(2)專(zhuān)用寄存器區(qū)：片內(nèi)80H～FFH這一區(qū)間，8051集合了一些特殊用途的寄存器，一般稱(chēng)之為特殊功能寄存器SFR（SpecialFunctionRegister）。每個(gè)SFR占有一個(gè)RAM單元。它們離散地分布在80H～FFH地址范圍內(nèi)，如表2-6所示。沒(méi)有被SFR占據(jù)的地址可能在片內(nèi)并不存在。對(duì)這些地址讀出時(shí)，通常會(huì)得到隨機(jī)的數(shù)據(jù)，而寫(xiě)入時(shí)將會(huì)有不確定的效應(yīng)，因此軟件設(shè)計(jì)時(shí)不要使用這些單元。特殊功能寄存器通常用寄存器尋址，但也可以用直接尋址方式進(jìn)行字節(jié)訪(fǎng)問(wèn)。其中11個(gè)寄存器還可進(jìn)行位尋址(表2-4中帶*號(hào)的寄存器)操作，其位地址的分配如表2-7所示。表2-68051特殊功能寄存器SFR一覽表PSW表2-7SFR中的位地址分配寄存器符號(hào)位地址字節(jié)地址D7D6D5D4D3D2D1D0BF7F6F5F4F3F2F1F0F0HACCE7E6E5E4E3E2E1E0E0HPSWD7D6D5D4D3D2D1D0D0HIPBCBBBAB9B8B8HP3B7B6B5B4B3B2B1B0B0HIEAFACABAAA9A8A8HP2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HSCON9F9E9D9C9B9A999898HP1979695949392919090HTCON8F8E8D8C8B8A898888HP0878685848382818080H片內(nèi)RAM高128單元：SFR(80H ~FFH)低128單元(00H~7FH)堆棧和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(30H~7FH)位尋址區(qū)(20H~2FH)通用寄存器區(qū)(00H~1FH)00H-7FH堆棧：

在片內(nèi)RAM中，常常要指定一個(gè)專(zhuān)門(mén)的區(qū)域來(lái)存放某些特別的數(shù)據(jù),它遵循順序存取和后進(jìn)先出(LIFO/FILO）的原則,這個(gè)RAM區(qū)叫堆棧。功用：1）子程序調(diào)用和中斷服務(wù)時(shí)CPU自動(dòng)將當(dāng)前PC

值壓棧保存，返回時(shí)自動(dòng)將PC值彈棧。2）保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)/恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)3）數(shù)據(jù)傳輸00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有的RAM區(qū)普通RAM區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)

SP棧頂下一個(gè)進(jìn)棧的數(shù)據(jù)將存在此數(shù)據(jù)進(jìn)棧已經(jīng)進(jìn)棧的數(shù)據(jù)存放在此初始SP復(fù)位后SP=07H，數(shù)據(jù)進(jìn)棧時(shí)：首先SP+1指向08H單元，第一個(gè)放進(jìn)堆棧的數(shù)據(jù)將放進(jìn)08H單元，然后SP再自動(dòng)增1，仍指著棧頂……堆棧區(qū)由特殊功能寄存器堆棧指針SP管理堆棧區(qū)可以安排在RAM區(qū)任意位置，一般不安排在工作寄存器區(qū)和可按位尋址的RAM區(qū)，通常放在RAM區(qū)的靠后的位置。從堆棧取出數(shù)據(jù)時(shí)：取出的數(shù)據(jù)是最近放進(jìn)去的一個(gè)數(shù)據(jù)，也就是當(dāng)前棧頂?shù)臄?shù)據(jù)。然后SP再自動(dòng)減1，仍指著棧頂……00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有的RAM區(qū)普通RAM區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)

SP棧頂當(dāng)前要出棧的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)出棧SP-1指向下一個(gè)將要出棧的數(shù)據(jù)初始SP堆棧區(qū)由特殊功能寄存器堆棧指針SP管理堆棧區(qū)可以安排在RAM區(qū)任意位置，一般不安排在工作寄存器區(qū)和可按位尋址的RAM區(qū)，通常放在RAM區(qū)的靠后的位置。從堆棧取出數(shù)據(jù)時(shí)：取出的數(shù)據(jù)是最近放進(jìn)去的一個(gè)數(shù)據(jù)，也就是當(dāng)前棧頂?shù)臄?shù)據(jù)。然后SP再自動(dòng)減1，仍指著棧頂……00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有的RAM區(qū)普通RAM區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)SP-1指向新的棧頂,也就是下一個(gè)將要出棧的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)出棧初始SP堆棧區(qū)由特殊功能寄存器堆棧指針SP管理

堆棧區(qū)可以安排在RAM區(qū)任意位置，一般不安排在工作寄存器區(qū)和可按位尋址的RAM區(qū)，通常放在RAM區(qū)的靠后的位置。

數(shù)據(jù)指針DPTR數(shù)據(jù)指針DPTR是唯一1個(gè)16位的可尋址的專(zhuān)用寄存器；由兩個(gè)8位寄存器DPH和DPL而成，其中DPH為DPTR的高8位，DPL為DPTR的低8位。它既可作為一個(gè)16位寄存器來(lái)使用，也可作為2個(gè)獨(dú)立的8位寄存器（DPH和DPL）來(lái)使用。DPTR主要是用來(lái)保存16位地址，當(dāng)對(duì)64kB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址時(shí)，可作為間址寄存器使用，此時(shí)，使用如下兩條指令：

MOVX

A,

@DPTR

MOVX

@DPTR,

A例：MOVDPTR，#2000HMOVXA，@DPTR；將外RAM2000H單元內(nèi)容→A在訪(fǎng)問(wèn)程序存儲(chǔ)器時(shí)，DPTR可用來(lái)作基址寄存器，采用基址+變址尋址方式訪(fǎng)問(wèn)程序存儲(chǔ)器，這條指令常用于讀取程序存儲(chǔ)器內(nèi)的表格數(shù)據(jù)。MOVCA，@A+DPTR ；訪(fǎng)問(wèn)ROM指令2.48051單片機(jī)工作方式2.4.1復(fù)位方式單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復(fù)位。復(fù)位的作用是使中央處理器CPU以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。8051單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn)，信號(hào)由RESET（RST）引腳輸入，高電平有效，在振蕩器工作時(shí)，只要保持RST引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)即復(fù)位。復(fù)位后，PC程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000H，其他特殊功能寄存器的復(fù)位狀態(tài)如表2-4所示。片內(nèi)RAM中內(nèi)容不變。復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動(dòng)開(kāi)關(guān)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位電路三種，如圖2-11所示。2.48051單片機(jī)工作方式圖2-11單片機(jī)復(fù)位電路圖實(shí)驗(yàn)中的復(fù)位電路及時(shí)鐘電路

MCS-51單片機(jī)各寄存器的復(fù)位狀態(tài)

00HTCON0000HPC

00HTMOD0×××0000BPCON0×000000BIE不定SBUF

××000000BIP00HSCON0FFHP0~P300HTH10000HDPTR00HTL107HSP00HTH000HPSW00HTL000HACC復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器2.48051單片機(jī)工作方式2.4.2程序執(zhí)行方式程序執(zhí)行方式可以分為單步操作和連續(xù)執(zhí)行兩種工作方式。1、單步操作方式。單步操作方式是使程序的執(zhí)行處于外加脈沖（通常由一個(gè)按鍵產(chǎn)生）的控制下，一條指令一條指令的執(zhí)行。單步操作方式特別適合于用戶(hù)程序的調(diào)試階段。單步操作方式是通過(guò)單片機(jī)的中斷控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體方法如下：將外加脈沖（按鍵）接到INT0引腳輸入，當(dāng)它被按下時(shí)相應(yīng)電路就產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖（即中斷請(qǐng)求信號(hào)）送到單片機(jī)的INT0引腳。MCS-51單片機(jī)在INT0上負(fù)脈沖作用下，啟動(dòng)一次中斷處理過(guò)程，CPU執(zhí)行一條程序指令。2．程序連接執(zhí)行方式。程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式。所執(zhí)行的程序?qū)懭氤绦虼鎯?chǔ)器后，接通單片機(jī)電源，此時(shí)單片機(jī)復(fù)位使（PC）=0000H，CPU將從程序的起始地址0000H單元開(kāi)始，連續(xù)執(zhí)行事先存放在程序存儲(chǔ)器中的程序。2.48051單片機(jī)工作方式2.4.3省電方式8051系列單片機(jī)提供了兩種通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的省電運(yùn)行方式，即空閑方式和掉電方式。省電方式可以使單片機(jī)在供電困難的環(huán)境中功耗最小，僅在需要正常工作時(shí)才正常運(yùn)行。單片機(jī)正常工作時(shí)消耗10～20mA電流，空閑方式工作時(shí)消耗1.75mA電流，掉電方式工作時(shí)消耗5～50μA電流，可見(jiàn)在省電方式下單片機(jī)耗能很小。在空閑和掉電方式下，單片機(jī)內(nèi)部硬件控制電路如圖2-12所示。

2.48051單片機(jī)工作方式圖2-12空閑和掉電方式內(nèi)部電路圖2.48051單片機(jī)工作方式2.4.4EPROM編程和校驗(yàn)方式1．簽名字節(jié)的讀出簽名字節(jié)是生產(chǎn)廠(chǎng)家在生產(chǎn)MCS-51系列單片機(jī)時(shí)寫(xiě)入到存儲(chǔ)器中的信息。信息內(nèi)容包括生產(chǎn)廠(chǎng)家、編程電壓和單片機(jī)型號(hào)。2．Flash存儲(chǔ)器編程方式這里的編程是指利用特殊手段將用戶(hù)編寫(xiě)好的程序代碼寫(xiě)入8051片內(nèi)4KB字節(jié)Flash存儲(chǔ)器的過(guò)程(89