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第二章 MCS-51单片机结构原理 2.1 MCS-51系列单片机概述 2.2 硬件结构和引脚功能 2.3 中央处理器与存储器组织 2.4 复位方式与掉电保护 2.5 其它内部资源 2.3 中央处理器与存储器组织 【堆栈指针寄存器SP】用于存放堆栈的栈顶在RAM中地址，复位时(SP)=07H。 堆栈是一种“先入后出”表（LIFO表），只能采用PUSH和POP指令操作堆栈。如图2.11所示。 * 【堆栈 】 内部RAM存放数据的区域，‘先进后出，后进先出’，专有指令 2.4 复位方式与掉电保护 当单片机的RST引脚保持2个机器周期以上宽度的高电平（上电或通过按键方式）时，系统进入复位状态，此时片内各寄存器的初始化状态如下： * 2.5 单片机内的其它内部资源 [串行口]：1个可编程、全双工的串行接口，SCON设置工作方式，通过读写SBUF（串行数据缓冲器）实现串行通信。 [定时/计数]：2个16位可编程的定时/计数器T0、T1，使用TMOD设置工作方式，TCON控制启动、停止和中断，TH0、TL0、TH1、TL1存放定时/计数值。 [中断系统]：5个独立的中断源（外部中断0、外部中断1、定时/计数中断0、定时/计数中断1、串行中断），2个优先级别。通过IE允许或禁止每个中断，IP设置优先级别。 * * 计算机在顺序的执行程序指令的过程中，需要精确的定时，以保证按一定的节拍、时序工作，所以计算机都具有自己的时钟电路。单片机可采用内部时钟和外部时钟两种方式。 图2.6是采用内部时钟方式，此时单片机片内的反相放大器同片外晶振一起构成一个自激振荡器，再和内部的时钟发生器一起组成时钟电路。 图2.7是采用外部时钟方式，这时XTAL2接外部时钟源，XTAL1接地。 这一章主要有以下五个部分的内容。 2.1节是MCS-51系列单片机的概述，在这一节里我们会回顾一下单片机的发展简况，了解其主要的应用领域。重点是要比较一下MCS-51系列中各款产品的主要性能，对该系列有一个大致的了解。 2.2节以8051为例介绍了MCS-51系列的硬件结构和引脚功能。 2.3节介绍中央处理器与存储器组织，这部分是单片机实现控制的核心机构。 2.4节介绍复位方式与掉电保护。 2.5节介绍MCS-51系列的其它内部资源，主要包括串行口、定时器/计数器以及中断系统。 计算机是应数值计算要求而诞生的，长期以来朝着不断提高运算速度和大容量数据处理能力的方向迅速发展，出现了许多性能极佳的通用微型计算机系统。 基于计算机的快速性、高可靠性以及它对数据的处理能力，微型计算机系统应用到了许多领域。现代工业控制领域也越来越需要计算机的介入。但是通用的微型计算机，无论从形态到功能都无法兼顾工业控制领域的对象环境和控制功能的要求。为此，就发展了以测控功能为主要目标的微控制机。 所以，目前的计算机技术主要形成两大分支：通用微处理器（MPU）和微控制机（MCU）。通用微处理器主要是用在海量数值计算方面，以满足数字模拟、仿真、数组信号处理、图像分析、人工智能等领域的要求；而微控制机则用来满足快速实时地信号采集、判断、处理、参数控制。我们这里主要是讲工业控制中的微机控制技术，例如应用比较广泛的单片机，PLC等等。 一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。在个人计算机上这些部分被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如A/D，D/A等。 单片机是将CPU和计算机外围功能部件集成在一块半导体芯片上的芯片级计算机，即Single Chip Micro Computer。它的主要组成部件有CPU、RAM、ROM（EPROM）、计数/定时器、I/O接口等，高档系列中还集成有A/D、D/A、PWM（Pulse-Width Modulation脉冲宽度调制输出）、高速I/O等扩展部件。 单片机无论从功能还是从形态上来说都是作为控制领域应用的计算机，因而单片机也可以称为微控制机，即Microcontroller。 从1976年美国Intel推出第一个8位单片机系列MCS-48以来，经历了外围集成、总线完善、功能集成、全方位发展等技术发展阶段，至今已走过三代历程。 …… 单片机的主要应用领域有：工业自动化，如工业过程控制、过程监测以及机电一体化控制系统等；还应用在智能仪表与集成智能传感器中，比如变送器、电器测量仪表；以及家用电器、办公自动化、汽车电子、航空航天器电子系统等领域中。 自从美国Intel公司开发了MCS-51系列单片机，其核心技术已