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MCS-51单片机的串行口及控制寄存器

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MCS-51单片机的串行口及控制寄存器

摘要：MCS-51单片机作为一种常见的嵌入式处理器，其串行口是进行通信的关键接口。本文详细介绍了MCS-51单片机的串行口及其控制寄存器的结构和功能，分析了串行通信的原理和配置方法，并针对常见的通信协议进行了实例分析。通过本文的研究，旨在为MCS-51单片机的串行通信提供理论支持和实践指导，促进嵌入式系统的开发和应用。

前言：随着电子技术的飞速发展，嵌入式系统在各个领域的应用越来越广泛。MCS-51单片机因其体积小、功耗低、功能强大等优点，在嵌入式系统中得到了广泛应用。串行通信作为一种重要的通信方式，在嵌入式系统中扮演着重要角色。本文针对MCS-51单片机的串行口及控制寄存器进行深入研究，以期为嵌入式系统的串行通信提供技术支持。

第一章MCS-51单片机概述

1.1MCS-51单片机的特点

MCS-51单片机作为一款经典的8位微控制器，具有诸多显著的特点。首先，它具备低功耗的设计理念，使得单片机在运行过程中能够节省能源，降低系统的整体能耗。这一特点对于便携式设备以及需要长时间工作的嵌入式系统尤为重要。其次，MCS-51单片机拥有丰富的I/O端口，能够方便地与其他外围设备进行连接，从而实现多种功能。此外，它还支持多种存储器类型，包括RAM、ROM以及EEPROM等，为程序存储和数据存储提供了灵活的选择。最后，MCS-51单片机具有强大的指令系统，支持多种编程语言，如汇编语言和C语言，便于开发者进行编程和调试。

在性能方面，MCS-51单片机同样表现出色。其指令执行速度快，能够满足高速数据处理的需求。同时，它还支持中断机制，能够有效地处理外部事件，提高系统的实时性和响应速度。此外，MCS-51单片机具有良好的兼容性，能够与多种外围器件配合使用，简化了系统的设计过程。这些性能特点使得MCS-51单片机在工业控制、消费电子、智能家居等领域得到了广泛应用。

MCS-51单片机的开发环境也非常友好。它支持多种集成开发环境（IDE），如KeiluVision、IAREW51等，提供了丰富的编程工具和调试功能。这些IDE支持多种编程语言，方便开发者进行程序开发和调试。此外，MCS-51单片机还有大量的参考资料和教程，为初学者提供了学习的便利。这使得MCS-51单片机成为入门级嵌入式系统开发的理想选择。综上所述，MCS-51单片机以其低功耗、高性能、易开发等优势，在嵌入式系统领域占据了重要地位。

1.2MCS-51单片机的结构

MCS-51单片机的结构设计精巧，集成了多种功能模块，为嵌入式系统提供了强大的支持。首先，其核心部分是一个8位的CPU，具备16位定时器/计数器、5个并行I/O口以及一个全双工串行通信接口。CPU的工作频率最高可达12MHz，能够快速执行指令，处理数据。

(1)CPU模块：MCS-51单片机的CPU采用哈佛结构，指令和数据存储分开，提高了处理效率。CPU内部包含累加器、寄存器组、算术逻辑单元（ALU）以及程序计数器等核心部件。累加器用于暂存运算结果，寄存器组用于存储中间数据，ALU负责执行算术和逻辑运算，程序计数器则控制指令的执行顺序。

(2)定时器/计数器：MCS-51单片机内置两个16位定时器/计数器，可以独立或相互配合使用。定时器/计数器在系统时钟的作用下，能够实现精确的时间控制。例如，在数据采集系统中，定时器/计数器可以用于测量信号周期，从而实现信号的实时监测。

(3)I/O口：MCS-51单片机提供5个并行I/O口，共计40个I/O引脚。这些I/O口可以配置为输入或输出模式，用于与外部设备进行数据交换。例如，在显示系统中，I/O口可以连接到LCD显示屏，实现字符和图形的显示。

MCS-51单片机的存储器结构包括内部RAM、外部RAM、内部ROM以及特殊功能寄存器（SFR）。

(1)内部RAM：MCS-51单片机内部RAM分为两个区域，低128字节为通用RAM，高128字节为专用RAM。通用RAM用于存储临时数据，专用RAM则用于寄存器组、定时器/计数器等特殊功能模块的数据存储。

(2)外部RAM：MCS-51单片机支持最大64KB的外部RAM，通过外部存储器接口进行访问。外部RAM可以用于存储大量数据，如图像、音频等。

(3)内部ROM：MCS-51单片机内部ROM用于存储程序代码，容量通常为4KB。内部ROM具有自举功能，可以在系统上电时自动运行程序。

(4)特殊功能寄存器（SFR）：MCS-51单片机包含20多个特殊功能寄存器，用于控制