一文详解MCS-51单片机

MCS-51单片机的硬件结构是由哪些部分组成的？
MCS-51单片机的引脚功能有哪些呢？

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李晓龙

2022-1-26 15:21:12

8大部件，单一总线：微处理器、数据存储器、程序存储器、I/O口（P0-P3）、特殊功能寄存器、中断系统、定时/计数器、串行口
P0-P3是4个8位并行I/O口，其中P0口数据地址分时复用，要特别注意
串行口是全双工异步串行的，可以同时输入和输出
51系列有2个16位定时/计数器，52系列有3个
51系列有5个中断源，2个优先级
51系列一共有21个特殊功能寄存器
双列直插只能背面焊接，方形封装有4个NC引脚是无用的，可以表面焊接，但是双列直插用得比较多，因为更适合插仿真头
外接晶振的时候，如果是无源晶振，需要和内部震荡器共振，需要接XTAL1和XTAL2，有源晶振自带振荡器，只需要接XTAL2，此时XTAL1接地
ALE是用于地址锁存允许，P0用于传输地址时，需要在该引脚输出脉冲的下跳沿，作为地址锁存允许信号，当P0用于传输数据时不输出下跳沿
虽然P0/P2口可以作为I/O口，但是最好还是先把他们当作数据地址总线，因为许多仿真软件确实只把它们当成数据地址总线。P1口完全面向用户，所以需要I/O口时，应该优先考虑P1。P3口有其它复用功能，当没有使用到它的其它功能时，可以和P1等效使用。
P3口的特殊功能引脚如下：其中，当对单片机外扩设备时，除了外扩数据存储器，还有其它一些外壳设备如AD-DA转换器等，51单片机把这些外扩设备都当成外部数据存储器，所以需要通过P3.6和P3.7进行读和写。当没有外扩设备时，可以把P3.6和P3.7当成普通I/O口使用来检测按键输入或者输出信号等，但是有些仿真系统不支持，它就把P3.6和P3.7当成单纯的WR、RD口，所以我们也要尽量避免将P3.6和P3.7D当作I/O来使用
因为51单片机的ALU通常只与A交换数据，所以成为程序运行速度的瓶颈，新一代的单片机已经没有这个问题，其它的RAM也可以和ALU 交换数据
PSW.1位是给厂家预留的，对于用户没有什么用
51系列的单片机采取的是哈佛结构，即程序存储器和数据存储器单独编址，所以如果说存储器为64K，指的是程序存储器或者数据存储器为64K。现在许多其它的单片机采取冯诺依曼结构，程序存储器和数据存储器共同编址，所以64K指的是程序和数据存储器和为64K。此外，51系列单片机是把I/O口和片外RAM统一编址的。这就意味着，如果你片外扩张了64K的RAM，那么你已经没有空间给I/O口了
位寻址区一般存放用户自定义的状态变量，通用RAM区一般作为堆栈区和数据缓冲区（存放运算中的一些中间结果）使用
存放常数是为了节约RAM空间，51单片机对ROM查表的支持较好。5种中断源处理时的第一条指令必须放在中断入口地址所指向ROM，并且在第二或三条指令加一条跳转指令（因为不够放，要跳转到别的地方去）。并且注意主程序不要写到这个区间来，所以0000H的程序启动地址应该是放一条跳转指令，跳转到0023H后面的后面去，一般是0060H之后。
51的特殊功能寄存器一共只有21个字节，离散地分布在128个字节的RAM区域，剩下的128-21=107个字节由厂家保留，不允许用户使用，后来的单片机慢慢拓展特殊功能寄存器的数量，有更多的功能，但也是在这128个字节的区域中。此外，对于SFR中字节地址末位为0H或者8H的特殊功能寄存器，支持按位寻址，其它只能按字节寻址
保护断点指的是对PC的值压栈，现场保护指的是对寄存器的值压栈。复位后SP的值为07H，如果不改写，堆栈的时候就会占用工作寄存器的空间，所以复位后需要改写SP的值，一般赋值为60H，放到内部RAM区的高位区去；对于DPTR，一般用来指示片外RAM的地址，当不这么用时，可以当作两个8位寄存器来暂存数据；对DPTR有专门的16位的操作
51单片机有211个寻址位，其中128个位于位寻址区，83个位于SFR，位寻址区的字节地址和位地址如下：操作字节的时候应该用字节地址，操作位的时候用位地址，切注意此处字节地址并非首位的位地址
52系列单片机的内部存储空间如下所示，主要区别在于内部多了128个字节的RAM，其它的地方都一样。但是SFR和多出来128字节的RAM的地址是重叠的，为了解决这个问题，要求对SFR采取直接寻址而对多出来的RAM采取间接寻址。

8大部件，单一总线：微处理器、数据存储器、程序存储器、I/O口（P0-P3）、特殊功能寄存器、中断系统、定时/计数器、串行口
P0-P3是4个8位并行I/O口，其中P0口数据地址分时复用，要特别注意
串行口是全双工异步串行的，可以同时输入和输出
51系列有2个16位定时/计数器，52系列有3个
51系列有5个中断源，2个优先级
51系列一共有21个特殊功能寄存器
双列直插只能背面焊接，方形封装有4个NC引脚是无用的，可以表面焊接，但是双列直插用得比较多，因为更适合插仿真头
外接晶振的时候，如果是无源晶振，需要和内部震荡器共振，需要接XTAL1和XTAL2，有源晶振自带振荡器，只需要接XTAL2，此时XTAL1接地
ALE是用于地址锁存允许，P0用于传输地址时，需要在该引脚输出脉冲的下跳沿，作为地址锁存允许信号，当P0用于传输数据时不输出下跳沿
虽然P0/P2口可以作为I/O口，但是最好还是先把他们当作数据地址总线，因为许多仿真软件确实只把它们当成数据地址总线。P1口完全面向用户，所以需要I/O口时，应该优先考虑P1。P3口有其它复用功能，当没有使用到它的其它功能时，可以和P1等效使用。
P3口的特殊功能引脚如下：其中，当对单片机外扩设备时，除了外扩数据存储器，还有其它一些外壳设备如AD-DA转换器等，51单片机把这些外扩设备都当成外部数据存储器，所以需要通过P3.6和P3.7进行读和写。当没有外扩设备时，可以把P3.6和P3.7当成普通I/O口使用来检测按键输入或者输出信号等，但是有些仿真系统不支持，它就把P3.6和P3.7当成单纯的WR、RD口，所以我们也要尽量避免将P3.6和P3.7D当作I/O来使用
因为51单片机的ALU通常只与A交换数据，所以成为程序运行速度的瓶颈，新一代的单片机已经没有这个问题，其它的RAM也可以和ALU 交换数据
PSW.1位是给厂家预留的，对于用户没有什么用
51系列的单片机采取的是哈佛结构，即程序存储器和数据存储器单独编址，所以如果说存储器为64K，指的是程序存储器或者数据存储器为64K。现在许多其它的单片机采取冯诺依曼结构，程序存储器和数据存储器共同编址，所以64K指的是程序和数据存储器和为64K。此外，51系列单片机是把I/O口和片外RAM统一编址的。这就意味着，如果你片外扩张了64K的RAM，那么你已经没有空间给I/O口了
位寻址区一般存放用户自定义的状态变量，通用RAM区一般作为堆栈区和数据缓冲区（存放运算中的一些中间结果）使用
存放常数是为了节约RAM空间，51单片机对ROM查表的支持较好。5种中断源处理时的第一条指令必须放在中断入口地址所指向ROM，并且在第二或三条指令加一条跳转指令（因为不够放，要跳转到别的地方去）。并且注意主程序不要写到这个区间来，所以0000H的程序启动地址应该是放一条跳转指令，跳转到0023H后面的后面去，一般是0060H之后。
51的特殊功能寄存器一共只有21个字节，离散地分布在128个字节的RAM区域，剩下的128-21=107个字节由厂家保留，不允许用户使用，后来的单片机慢慢拓展特殊功能寄存器的数量，有更多的功能，但也是在这128个字节的区域中。此外，对于SFR中字节地址末位为0H或者8H的特殊功能寄存器，支持按位寻址，其它只能按字节寻址
保护断点指的是对PC的值压栈，现场保护指的是对寄存器的值压栈。复位后SP的值为07H，如果不改写，堆栈的时候就会占用工作寄存器的空间，所以复位后需要改写SP的值，一般赋值为60H，放到内部RAM区的高位区去；对于DPTR，一般用来指示片外RAM的地址，当不这么用时，可以当作两个8位寄存器来暂存数据；对DPTR有专门的16位的操作
51单片机有211个寻址位，其中128个位于位寻址区，83个位于SFR，位寻址区的字节地址和位地址如下：操作字节的时候应该用字节地址，操作位的时候用位地址，切注意此处字节地址并非首位的位地址
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