第2章 MCS-51单片机芯片的结构及原理

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第2章 MCS-51单片机 芯片的结构和原理2.1 单片机的基本结构 2.2 MCS-51单片机结构与原理

2.3 并行输入/输出口电路结构2.4 时钟电路与复位电路返回主目录

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2.1 单片机的基本结构 单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，也 就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU(Central Processing Unit)、随机存取存储器RAM(Random Access Memory)、只读存储器ROM(Read-only Memory)、基本输 入/输出(Input/Output)接口电路、定时器/计数器等部件都制作 在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微 型计算机的基本功能。单片机内部结构示意图如图所示。

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T

INT

定时器 / 计数器

中断系统

P0 ~P3

并 行 I/O 接 口

CPU

存储器

并 行 I/O 接 口

TXD RXD

单片机内部结构示意图

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单片机实质上是一个芯片。在实际应用中，通常很

难将单片机直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件和软 件，才能构成一个单片机应用系统。

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2.1.1 单片机应用系统及组成单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、 输出、显示、控制等外围电路和软件，能实现一种 或多种功能的实用系统。单片机应用系统是由硬件

和软件组成的，硬件是应用系统的基础，软件则在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而 完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一 不可。单片机应用系统的组成如图所示。

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单片机应用系统

单 片 机

+

接口 电路 及外 设等

+

软 件

硬 件

单片机应用系统的组成由此可见，单片机应用系统的设计人员必须从硬件和软件 两个角度来深入了解单片机，并能够将二者有机结合起来，才 能形成具有特定功能的应用系统或整机产品。

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2.1.2 MCS-51单片机系列尽管各类单片机很多，但无论是从世界范围或是从全国范围来看，使用最为广泛的应属MCS-51单片机。 基于 这一事实，本课以应用最为广泛的MCS-51系列8位单片 机(8051)为研究对象，介绍单片机的硬件结构、工作 原理及应用系统的设计。

MCS-51单片机系列共有十几种芯片，如表所示。

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MCS-51系列单片机分类表片内ROM形式子 系 列 片 内 RO M 容 量 4 KB 片 内 RA M 容 量 128 B

I/O特性寻址 范围 计 数 器 2× 16 并 行 口 4× 8 串 行 口 中断 源

无

RO M

EPR OM

5 1 子 系 列

803 1 80 C3 1 803 2 80 C3 2

805 1 80 C5 1 805 2 80 C5 2

8751

2×64 KB

1

5

87C 51

4 KB

128 B

2×64 KB

2× 16

4× 8

1

5

5 2 子 系 统

8752

8 KB

256 B

2×64 KB

3× 16

4× 8

1

6

87C 52

8 KB

256 B

2×64 KB

3× 16

4× 8

1

6

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表中列出了MCS-51单片机系列的

芯片型号，以及 它们的技术性能指标，使我们对它们的基本情况有了一个

概括的了解。下面我们就在这个表的基础上对MCS-51系列单片机作进一步说明。 1.51子系列和52子系列 MCS-51系列又分为51和52两个子系列，并以芯 片型号的最末位数字作为标志。其中，51子系列是基本

型，而52子系列则属增强型。52子系列功能增强的具体方面，从表所列内容中可以看出：

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(1) 片内ROM从4 KB增加到8 KB。 (2) 片内RAM从128 B增加到256 B。 (3) 定时/计数器从2个增加到3个。 (4) 中断源从5个增加到6个。

在52子系列的内部ROM中，以掩膜方式集成有8 KB味着单片机已可以使用高级语言。该BASIC与基本BASIC 相比，增加了一些控制语句，以满足单片机作为控制机的 需要。

BASIC解释程序，这就是通常所说的8052-BASIC。这意

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2.片内ROM存储器配置形式 MCS-51单片机片内程序存储器有三种配置形式， 即掩膜ROM、EPROM和无ROM。这三种配置形式对应 三种不同的单片机芯片,它们各有特点，也各有其适用场 合，在使用时应根据需要进行选择。一般情况下，片内 带掩膜型ROM适用于定型大批量应用产品的生产；片内 带EPROM适合于研制产品样机；外接EPROM的方式适

用 于 研 制 新 产 品 。 最 近 ， Intel 公 司 又 推 出 片 内 带EEPROM型的单片机，可以在线写入程序。

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2.2 MCS-51单片机结构和原理

2 .2.1 MCS-51单片机的内部组成及信号引脚MCS-51单片机的典型芯片是 8031 、8051、8751。 8051内部有4 KB ROM,8751内部有4KB EPROM,8031

内部无ROM;除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。因此，以8051为例，说明本系列单片机的内部组成及信号引 脚。

1.8051单片机的基本组成 8051单片机的基本组成请参见图。下面介绍各部分的 基本情况。

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1) 中央处理器(CPU) 中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。

MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码。 2) 内部数据存储器(内部RAM)

8051芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被元，用于存放可读写的数 …… 此处隐藏：952字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……