第2章MCS-51系列单片机的内部结构原理2.1MCS—51系列单片机的硬件结构和引脚2.1.1内部基本结构分析内部结构框图,并按其功能部件划分可以看出,MCS—51系列单片机是由9大部分组成的。。这9大部分是:·一个8位中央处理机CPU。·128个字节（MCS—52子系列为256字节）的片内数据存储器RAM和128字节的特殊功能寄存器。·4KB（MCS—52子系列为8KB）的片内程序只读存储器ROM或EPROM（8031和8032无）。·4个8位并行输入输出I/O接口:P0口、P1口、P2口、P3口（共32线）,用于并行输入或输出数据。·1个串行I/O接口。·2个（MCS—52子系列为3个）16位定时器/计数器。·64KB的外部程序和64KB的外部数据存储器的扩展空间和控制电路。·1个片内震荡器和时钟发生电路。·1个具有5个（MCS—52子系列为6个或7个）中断源,可编程为2个优先级的中断系统。它可以接收外部中断申请,定时器/计数器中断申请和串行口中断申请。MCS—51系列单片机内部结构图2.1.32单片机外部引脚说明MCS—51系列单片机芯片均为40个引脚,HMOS工艺制造的芯片采用双列直插（DIP）方式封装,其引脚示意及功能分类如图2―3所示。CMOS工艺制造的低功耗芯片也有采用方型封装的,但为44个引脚,其中4个引脚是不使用的。图2―3MCS—51系列单片机引脚及总线结构(a)管脚图；(b)引脚功能分类1.主电源引脚Vcc和VssVCC（40脚）:接+5V电源正端;VSS（20脚）:接+5V电源地端。2.外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）:接外部石英晶体的一端。在单片机内部,它是一个反相放大器的输入端,这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部时钟时,对于HMOS单片机,该引脚接地;对于CHMOS单片机,该引脚作为外部振荡信号的输入端。XTAL2（18脚）:接外部晶体的另一端。在单片机内部,接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时,对于HMOS单片机,该引脚作为外部振荡信号的输入端;对于CHMOS芯片,该引脚悬空不接。3.控制信号或与其它电源复用引脚控制信号或与其它电源复用引脚有RST/VPD、、和等4种形式。（1）RST/VPD（9脚）:RST即为RESET,VPD为备用电源,所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。（2）(30脚):当访问外部存储器时,ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出,用于锁存出现在P0口的低8位地址,以实现低位地址和数据的分时传送。此外由于ALE是以六分之一晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此可作为外部时钟或部定时脉冲使用。PROG为编程脉冲（有EPROM芯片）（3）（29脚）:片外程序存储器读选通信号输出端,低电平有效。（4）（31脚）:为访问程序存储器控制信号,低电平有效。当信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；而当信号为高电平时，则对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。VPP为编程电压（25V）（有EPROM芯片，例如87C51）4.输入/输出（I/O）引脚P0口、P1口、P2口及P3口（1）P0口（39脚～32脚）:P0.0～P0.7统称为P0口。（2）P1口（1脚～8脚）:P1.0～P1.7统称为P1口,可作为准双向I/O接口使用。（3）P2口（21脚～28脚）:P2.0～P2.7统称为P2口,一般可作为准双向I/O接口。（4）P3口（10脚～17脚）:P3.0～P3.7统称为P3口。表2―1P3口第2功能表2.2中央处理器CPU2.2.1运算器运算部件是以算术逻辑单元ALU为核心,加上累加器A、寄存器B、暂存器TMP1和TMP2、程序状态寄存器PSW及专门用于位操作的布尔处理机组成的,它能实现数据的算术逻辑运算,位变量处理和数据传送操作。1.算术逻辑单元ALU与累加器ACC、寄存器B算术逻辑单元ALU不仅能完成8位二进制数的加（带进位加）、减（带借位减）、乘、除、加1、减1及BCD加法的十进制调整等算术运算,还能对8位变量进行逻辑“与”、“或”、“异或”、求补、清零等逻辑运算,并具有数据传送,程序转移等功能。累加器ACC简称累加器A,为一个8位寄存器,它是CPU中使用最频繁的寄存器。进入ALU作算术和逻辑运算的操作数多来自于A,运算结果也常送回A保存。寄存器B是为ALU进行乘除法设置的。2.程序状态字程序状态字寄存器PSW（8位）是一个标志寄存器,它保存指令执行结果的特征信息,以供程序查询和判别。其程序状态字格式及含义如下:CY（PSW.7）——进位标志位。AC（PSW.6）——辅助进位（或称半进位）标志。F0（PSW.5）—