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2022-07-08
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第二章 MCS-51 单片机的硬件结构
(一)学习要求
(1) 掌握单片机的主要功能、核心电路。
(2) MCS－51 系列单片机的主要功能、引脚含义；
（二）内容提要
概述
1、 MCS－51 系列单片机的主要功能
MCS－51 系列单片机是美国 Intel 公司 1980 年推出的高性能 8 位单片微型计算机，较
原来的 MCS－48 系列结构更为先进，功能增强，它包括 51 和 52 两个子系列。
在 51 系列中，主要有 8031、8051、8751 三种机型，它们的指令系统与芯片引脚完全兼
容，仅片内 ROM 有所不同（详细内容见教科书第三章）。51 子系列的主要功能为：
1. 8 位 CPU。
2. 片内带振荡器，振荡频率 f
osc
范围为 1.2-12MHz；可有时钟输出。
3. 128 个字节的片内数据存储器。
4. 4K 字节的片内程序存储器（8031 无）。
5. 程序存储器的寻址范围为 64K 字节。
6. 片外数据存储器的寻址范围为 64K 字节。
7. 21 个字节专用寄存器。
8. 4 个 8 位并行 I／O 接口： P0、P1、P2、P3。
9. 1 个全双工串行 I／O 接口，可多机通信。
10. 3 个 16 位定时器／计数器。
11. 中断系统有 5 个中断源，可编程为两个优先级。
12. 111 条指令，含乘法指令和除法指令。
13. 有强的位寻址、位处理能力。
14. 片内采用总线结构。
15. 用单一＋5V 电源。
52 子系列主要有 8032、8052 两种机型。与 51 子系列不同在于：片内数据存储器增至 256
个字节；片内程序存储器增至 8KB（8032）无；有 3 个 16 位定时器／计数器；有 6 个中断
源。其他性能均与 51 子系列相同。
2、 内部结构框图
MCS－51 系列单片机的内部结构框图见参考书图 2－1。（p41）
由图 2－1 可大致看到：它含运算器、控制器、片内存储器、4 个 I／O 接口、串行接口、
定时器／计数器、中断系统、振荡器等功能部件。图中 SP 是堆栈指针寄存器，栈区占用了
片内 RAM 的部分单元；未见通用寄存器（工作寄存器），因单片机片内有存储器，与访问
工作寄存器一样方便，所以就把一定数量的片内 RAM 字节理作工作寄存器区；PSW 是和
谐状态字寄存器，简称程序状态字，相当于其他计算机的标志寄存器；DPTR 是数据指针寄
存器，在访问片外 ROM、片外 RAM、甚至扩展 I／O 接口特别有用；B 寄存器又称乘法寄
存器，它与累加器协同工作，可进行乘法操作和除法操作。乘法指令的两个操作数分别取自
A 和 B，其结果存放在 BA 寄存器中。B 存积的高 8 位，A 存积的低 8 位。除法指令中被除
数取自 A，除数取自 B，结果商存放在 A 中，余数存放在 B 中。在其他指令中，B 可以作
为 RAM 中的一个单元来使用。
3、 外部引却说明
MCS－51 系列单片机芯片有 40 个引脚。用 HMOS 工艺制造的芯片采用双列直插
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