【第二章】MCS-51 单片机硬件结构1.1

只看该作者 · 2022-4-22 10:20

第 2 章 MCS-51 单片机硬件结构
1. MCS-51 系列单片机的基本结构
1.MCS-51 系列单片机的总体基本结构
MCS-51 系列单片机主要部件组成：微处理器（MPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行 I/O 口（P0 口、P1 口、P2 口、P3 口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。

1.CPU（微处理器）
2.数据存储器（RAM）
片内为128个字节（52子系列的为256个字节）
3.程序存储器（ROM/EPROM）
8031:无此部件；
8051:4K字节ROM；
8751:4K字节EPROM ；
89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 字节闪存。
4. P1口、P2口、P3口、P0口：为4个并行8位I/O口。
5. 串行口 1个全双工的异步串行口。
6. 定时器/计数器
7. 中断系统
8. 特殊功能寄存器（SFR）
用于对片内各功能模块进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器。
共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区。

所有兼容8051 的单片机一般简称为51 系列单片机。
51 系列单片机的基本结构总体上是一致的。

2.MCS-51 系列单片机主要功能部件
8051/8052 系列单片机主要包括以下功能部件：

8 位 CPU；
4K/8K 片内程序存储器（ROM/EPROM）；
128/256 字节的片内RAM；
32 条双向 I/O 口线（4 个 8 位 I/O 口）；
可寻址程序存储器和外部数据存储器各64KB；
2/3 个 16 位定时器/计数器；
1 个全双工异步串行口；
5/6 个中断源，2 个中断优先级；
位寻址空间；
片内振荡器和时钟电路。

3.8051 单片机内部结构及引脚
8051单片机为40条引脚双列直插式封装引脚可分为三个部分：

（1）电源及时钟引脚: Vcc、Vss；XTAL1、 XTAL2。（2）控制引脚： PSEN*、EA* 、ALE、RESET（3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，4个8位I/O口

[color=rgba(0, 0, 0, 0.75)]40只引脚双列直插封装（DIP）
[color=rgba(0, 0, 0, 0.75)]

电源及电源复位引脚

（1）VCC（40 脚）：正常操作时，接+5V 直流电源。

（2）VSS（20 脚）：接地端。

（3）RST/VPD（9 脚）：复位信号输入引脚RST。在该引脚上输入一定时间（约两个机器周期）的高电平将使单片机复位。

（4）EA /VPP（31 脚）：访问程序存储器控制信号/编程电源输入。

时钟振荡电路引脚 XTAL1 和 XTAL2

（1）XTAL1（19 脚）：外接石英晶体和微调电容引脚 1。

（2）XTAL2（18 脚）：外接石英晶体和微调电容引脚 2。

ALE/PROG（30 脚）

低 8 位地址锁存允许信号/编程脉冲输入。

在访问外部程序存储器期间，ALE 信号两次有效；

而在访问外部数据存储器期间，将丢失一个 ALE 信号。

1

2

3

PSEN（29 脚）

外部程序存储器的读选通信号输出端，低电平有效。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，此引脚定时输出负脉冲作为访问外部程序存储器的读信号，每个机器周期PSEN 两次有效，此时地址总线上送出的地址为外部程序存储器地址；在此期间，如果访问外部数据存储器和内部程序存储器，不会产生PSEN 信号。

并行双向输入/输出（I/O）口引脚

（1）P0 口的 P0.0～P0.7 引脚（39～32 脚）：8 位通用输入/输出端口和片外8 位数据/低 8 位地址分时复用总线端口。

（2）P1 口的 P1.0～P1.7 引脚（1～8 脚）：8 位通用输入/输出端口。

（3）P2 口的 P2.0～P2.7 引脚（28～21 脚）：8 位通用输入/输出端口和片外高8 位地址总线端口。

（4）P3 口的 P3.0～P3.7 引脚（10～17 脚）：8 位通用输入/输出端口，具有第二功能。

4.外部总线构成

总线，就是连接单片机与各外部器件的一组公共信号线。

利用片外引脚可以构造 MCS-51 系列单片机的三总线结构。

单片机的引脚除了电源端 VCC．接地端 VSS、复位端 RST、晶振接入端 XTAL1 和 XTAL2、通用 I/O 口的 P1.0～P1.7 以外，其余的引脚都是为实现系统扩展而设置的。

地址总线（Address Bus，AB）：MCS-51系列单片机总共有16根地址线A15～A0，由P2口直接提供高8位地址A15～A8，P0口经地址锁存器提供低8位地址A7～A0，使得访问时片外存储器时寻址范围可达64KB（216=65536=64K）。
数据总线（Data Bus，DB）：MCS-51系列单片机总共有8位数据线D7～D0，由P0口分时传输。
控制总线（Control Bus，CB）：控制总线由P3口的第二功能 /WR(P3.6)、/RD (P3.7)和3根独立的控制线/EA 、ALE、/PSEN 组成。