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第二章 MCS-51单片机的硬件结构 §2.1 MCS—51单片机的基本组成 2 .1 .2 MCS－51单片机的片内结构 按功能划分，它由如下功能部件组成： （l）微处理器（CPU）。 （2）数据存储器（RAM）。 （3）程序存储器（ROM／EPROM），8031没有此部件。 （4）4个8位并行I／O口（PO口、P1口、P2口、P3口）。 （5）l个串行口。 （6）2个16位定时器／计数器。 （7）中断系统 5个 。 （8）特殊功能寄存器（SFR） 21个 。 上述各功能部件都是通过片内单一总线连接而成（见图2－1），其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。 对图2－1中的各功能部件作以介绍： 1．CPU（微处理器） 2．数据存储器（RAM） 3．程序存储器（ROM／EPROM） 4．中断系统 5．定时器／计数器 6．串行口 7 . I／O端口 8．特殊功能寄存器（SFR） MCS－5l单片机共有21个特殊功能寄存器 §2.2 MCS－51的引脚及功能 I／O引脚 §2. 3 MCS－51的CPU 运算运算器 运算运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作的。主要包括算术逻辑运算单元ALU、累加器A、位处理器、程序状态字寄存器PSW以及BCD码修正电路等器 1．算术逻辑运算单元ALU §2.4 MCS－51存储器的结构 MCS—51的存储器空间可划分为如下5类： 1. 程序存储器 2. 内部数据存储器 3.特殊功能寄存器（SPecial Function Register，SFR） 4. 位地址空间 5. 外部数据寄存器 MCS－51的程序存储器 MCS－51的内部数据存储器 特殊功能寄存器（SFR） MCS—51中的CPU对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（Special Function Register，SFR）的集中控制方式。SFR实质上是一些具有特殊功能的片内RAM单元，字节地址范围为80H～FFH。 特殊功能寄存器的总数为26个，离散地分布在该区域中，其中有些SFR还可以进行位寻址。表2－3是SFR的名称及其分布。 表2－3 SFR的名称及其分布 一些常用的特殊功能寄存器 1．堆栈指针SP 2．数据指针DPTR 3．I／O端口 P0～P3 4．寄存器B 5．串行数据缓冲器 SBUF 6．定时器／计数器 T0，T1 位地址空间 MCS－51有一个功能很强的位处理器，指令系统中有着丰富的位操作指令（将在第3章中详细介绍），这些指令构成了位处理机的指令集。在RAM和SFR中共有211个寻址位的位地址，位地址范围为00H～FFH，其中00H～7FH这128个位处于内部RAM字节地址20H～2FH单元中，如表2—3所示 P24 。其余的83个可寻址位分布在特殊功能寄存器SFR中，如表2－4所示 P24 。 MCS－51的外部数据存储器 MCS—51单片机内部有128 B的RAM作为数据存储器，当这128 B的RAM不够用时，则需要外扩数据存储器，MCS—51最多可外扩64 KB的RAM或I／O，这对很多应用场合已足够用。 使用各类存储器，一定要注意以下几点： （1）地址的重叠性 （2）程序存储器（ROM）与数据存储器（RAM）在使用上是严格区分的，不同的操作指令不得混用。 （3）位地址空间共有2个区域，即片内RAM中的20H～2FH的128位，以及SFR中的位地址（其中有些位无定义）。这些位寻址单元与位指令集以及PSW中的Cy位构成了位处理器系统。 （4）片外数据存储区中，RAM存储单元与MCS—51外部扩展的I／O端口统一编址。 MCS—51中各类存储器的结构图 §2.5 并行I/O端口 P0端口 P1 端口 P2 端口 P3端口 §2.6 8051的时钟电路与时序 时钟电路 2．外部时钟方式 3．时钟信号的输出 机器周期、指令周期与指令时序 1．时钟周期 时钟周期是单片机的基本时间单位。若时钟晶振的振荡频率为fosc，则时钟周期Tosc 1／fosc。如fosc 6 MHz，Tosc 166.7 ns。 2．状态周期 2个时钟周期为1个状态周期，用S表示。2个时钟周期作为2个节拍，分别称为节拍P1和节拍P2。状态周期又称为S周期。在状态周期的前半周期P1有效