单片机技术及应用 课程要求：应用MCS－51汇编语言进行 软件设计。 应用MCS－51及有关芯片进 行硬件接口设计。 教 材：单片微型机原理、应用与实 验 张友德等 复旦大学出版社

课程安排： 第一章：MCS－51系统结构 3学时 第二章： MCS－51存储器组织 1学时 第三章： MCS－51 指令系统 12学时

单片机技术及应用 单片微机又称微控制器 Single-Chip Microcomputer 它在一块芯片上集成了CPU、存储器、I/O接口等各种功能部件，以构成一种最基本的微型计算机。 单片机具有集成度高、体积小、可靠性高、价格低、面向控制等特点，因而在工业控制、智能仪表 和家用电器等领域得到了广泛的应用。 MCS-51系列单片机典型代表是8051、8751、8031 8051：内部含一个8位CPU，128个字节RAM，21个特 殊功能寄存器，4K字节ROM，4个8位并行口， 1个全双工串行口，2个16位定时器。它是一 个完整的计算机。 8751：它以4K字节的EPROM代替8051的4K字节ROM。 8031：它是内部无ROM的8051。

第一章 MCS-51系统结构 一、MCS-51的总体结构 MCS-51的总体结构框图如图所示。 微处理器 运算器 控制器 中断控 制 数据存储器 (RAM) P0 P1 P2 程序存储器 (ROM) 特殊功能寄存器 定时器 串 口 P2

二、微处理器. 微处理器由运算器和定时控制逻辑等部件构成，. 它是单片机内的核心部件。 1 二、微处理器 微处理器由运算器和定时控制逻辑等部件构成， 它是单片机内的核心部件。 1.运算器 由算术逻辑部件ALU、累加器A、寄存器B、暂 存器、程序状态字PSW、十进制调整电路以及 布尔处理器等组成。 运算器用来实现数据的算术逻辑运算、位处理 和数据传送等操作。

2.定时控制逻辑 定时控制逻辑用来产生操作时序信号，它是单片 机的心脏。 A．时钟电路： MCS-51芯片内有一个由反向放大器所构成的振荡 电路。XTAL1为振荡电路的输入端，XTAL2为输出 端。通常晶振频率为1·2MHZ～12MHZ

B．时序： a．机器周期 机器周期是指CPU与存储器进行一次通信所需的时 间。MCS-51的每个机器周期由6个S状态组成，每 B．时序： a．机器周期 机器周期是指CPU与存储器进行一次通信所需的时 间。MCS-51的每个机器周期由6个S状态组成，每 个状态周期由2个P节拍组成，每个节拍持续一个 振荡器周期。 b．指令周期 指令周期是指执行一条指令所需的时间。

c．指令的取指和执行时序

3.复位和复位电路 A.复位 在复位输入端加上高电平，MCS-51将被初始化复位， 此时有关寄存器状态如下： PC：0000H SP：07H PO-P3：FFH A.B.PSW.IP.IE：00H TMOD.TCON.TH0.TL0.TH1.TL1.SCON：00H DPTR：0000H RES端由高变低后，MCS-51将退出复位，从0000H开始 执行程序。

B.复位电路 上电复位电路： 手动复位电路：

系统复位电路： 专用芯片有MAX708。

C.看门狗电路 看门狗电路是一个定时产生复位信号的电路。在正 常工作情况下，软件不断产生复位定时器信号，看 门狗电路无输出；一旦单片机由于干扰进入程序死 循环后，看门狗电路将定时输出一RES信号，使系统 复位，从而使程序脱离死循环。

三、存储器 单片机的程序存储器、内部数据存储器、外部数据 存储器的空间是相互独立的。 程序存储器用于存放编好的程序和数据表格。数据 存储器用来作为数据缓冲器、堆栈、工作寄存器以 及软件标志等。 四、输入/输出（I/O）口 MCS-51有四个双向的8位I/O口P0-P3。

1．P1口 P1口为准双向口，每一位的结构如图所示。它可独 立地用作输入线或输出线，作为输入线，必须将1写 入口锁存器，使T1截止。

2．P3口 P3口为准双向口，每一位的结构如图所示。P3 口为双功能口。

3．P2口 P2口为准双向口，每一位锁存器驱动的结构如图所示。 P2口可以作为I/O口使用，也可作为扩展系统的地址总 线口使用，输出高8位地址。

4．P0口 P0口为三态双向口，每一位的结构如图所示。 对于8051/8751，它可作I/O口用，也可作地址、数 据总线口；对于8031，它只能作地址、数据总线口。

五、MCS-51的引脚说明 MCS-51单片机采用40引脚双列直插方式封装，其引 脚信号功能如下： 1．电源引脚 Vcc：(40)＋5V Vss：(20)接地 2．外接晶体引脚 XTAL1(19) XTAL2(18) 3．I/O引脚 P0.0 - P0.7 (39-32) P1.0 - P1.7 (1-8) P2.0 - P2.7 (21-28) P3.0 - P3.7 (10-17)

4．控制引脚 RST(9)：复位信号，输入、高电平有效。 ALE(30)：允许地址锁存信号，输出，高电平有效。 用于锁存外存地址的低8位字节，它还可 作为外输出的时钟，其频率约为振荡器晶 振频率的1/6。 PSEN(29)：外程序存储器读选通信号，输出，低电 平有效。 EA(31)：程序存储器内外选择信号，输入。 EA为高时： PC值为0000～0FFFH：访内部程序存储器。 PC值为1000～FFFFH：访外部程序存储器 EA为低时：只访外部程序存储器

附：P0, P2口作为地址/数据总线口使用时，其总线结 构如图所示