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3.251单片机部分

3.2.1单片机选型依据

MCS-51系列为美国Intel公司在上世纪80年代推出的一种8位单片机。在

芯片的集成程度上有较大提高，同时也大幅提升了性能，单片机的功能也大大丰

富，功能单元的数量与种类答复增加，取得巨大成功，如今在我国获得广泛的应

用。

MMCS51单片机的内部总体结构其基本特性如下：

8位CPU、片内振荡器、4k字节ROM、128字节RAM、21个特殊功能寄存器、

32根I/O线、可寻址的64k字节外部数据、程序存贮空间、2个16位定时器、

计数器中断结构：具有二个优先级、五个中断源、一个全双工串行口、位寻址（即

可寻找某位的内容）功能，适于按位进行逻辑运算的位处理器。除128字节RAM、

4k字节ROM和中断、串行口及定时器模块外，还有4组I/O口P0～P3，余下的

就是CPU的全部组成。把4kROM换为EEPROM就是8751的结构，如去掉ROM/EEPROM

部分即为8031，如果将ROM置换为Flash存贮器或EEPROM，或再省去某些I/O，

即可得到51系列的派生品种，如89C51、AT89C2051等单片机。单片机各部分是

通过内部的总线有机地连接起来的。

MCS51单片机的组成如下：

运算器

以完成二进制的算术/逻辑运算部件ALU为核心，再加上暂存器TMP、累加器ACC、

寄存器B、程序状态标志寄存器PSW及布尔处理器。累加器ACC是一个八位寄存器，它是

CPU中工作最频繁的寄存器。在进行算术、逻辑运算时，累加器ACC往往在运算前暂存一

个操作数（如被加数），而运算后又保存其结果（如代数和）。寄存器B主要用于乘法和除

法操作。标志寄存器PSW也是一个八位寄存器，用来存放运算结果的一些特征，如有无进

位、借位等。其每位的具体含意如下所示：

对用户来讲，最关心的是以下四位。

（1）进位标志CY（PSW.7）。它表示了运算是否有进位（或借位）。如果操作结果在最

高位有进位（加法）或者借位（减法），则该位为1，否则为0[1]。

（2）辅助进位标志AC（PSW.6）。又称半进位标志，它指两个八位数运算低四位是否

有半进位，即低四位相加（或减）是否进位（或借位），如有AC为1，否则为0。

（3）溢出标志位OV（PSW.2）。反映带符号数的运算结果是否有溢出，有溢出时，此

位为1，否则为0。

（4）奇偶标志P（PSW.0）。反映累加器ACC内容的奇偶性，如果ACC中的运算结果

有偶数个1（，其中有4个1），则P为0，否则，P=1。

由于PSW存放程序执行中的状态，故又叫程序状态字。运算器中还有一个按位（bit）

进行逻辑运算的逻辑处理机（又称布尔处理机）。

控制器

控制器是CPU的神经中枢，它包括定时控制逻辑电路、指令寄存器、译码器、地址指

针DPTR及程序计数器PC、堆栈指针SP等。这里程序计数器PC是由16位寄存器构成的

计数器。要单片机执行一个程序，就必须把该程序按顺序预先装入存储器ROM的某个区域。

单片机动作时应按顺序一条条取出指令来加以执行。因此，必须有一个电路能找出指令所在

的单元地址，该电路就是程序计数器PC。当单片机开始执行程序时，给PC装入第一条指

令所在地址，它每取出一条指令（如为多字节指令，则每取出一个指令字节），PC的内容就

自动加1，以指向下一条指令的地址，使指令能顺序执行。只有当程序遇到转移指令、子程

序调用指令，或遇到中断时（后面将介绍），PC才转到所需要的地方去。8051CPU指定的

地址，从ROM相应单元中取出指令字节放在指令寄存器中寄存，然后，指令寄存器中的指

令代码被译码器译成各种形式的控制信号，这些信号与单片机时钟振荡器产生的时钟脉冲在

定时与控制电路中相结合，形成按一定时间节拍变化的电平和时钟，即所谓控制信息，在

CPU内部协调寄存器之间的数据传输、运算等操作。

存储器

存储器是单片机的又一个重要组成部分，每个存储单元对应一个地址，如256个单元共

有256个地址，用