第二章 2.1 MCS-51 系列单片机的硬件结构（课件）- 《单片机技术与应用》（高教版第二版）同步精品课堂

第二章 单片机硬件结构与原理 2.1 MCS-51 系列单片机的硬件结构 《单片机技术与应用》 高教版 第二版 魏寿明 CONTENTS 目录 01 学习目标 02 新课引入 03 新课教学 04 师生互动 05 课堂练习 06 课堂小结 学习目标 CATALOGUE 一 01 03 02 掌握mcs-51系列单片机的硬件组成 理解mcs-51系列单片机的引脚功能 熟悉mcs-51系列单片机的存储器结构 掌握mcs-51系列单片机的硬件组成 新课引入 CATALOGUE 二 01 02 单片机在智能控制领域的应用 单片机能够实现各种控制算法，对传感器采集的数据进行处理，驱动执行机构实现智能化控制。 单片机具有集成度高、体积小、可靠性高、功耗低等优点，广泛应用于智能控制领域，如智能家居、智能仪表、工业自动化等。 mcs-51系列单片机的发展历程 MCS-51系列单片机是Intel公司于1980年代初推出的8位单片机系列，是工业控制和智能仪表领域的经典产品。 随着技术的发展，MCS-51系列单片机不断升级和完善，功能越来越强大，性能越来越高，成为单片机领域的主流产品之一。 与其他单片机相比，MCS-51系列单片机具有较高的性能和可靠性，功能也比较齐全，易于扩展和开发。 MCS-51系列单片机的指令系统比较简单，易于学习和掌握，开发工具也比较丰富，因此受到广泛欢迎和应用。 mcs-51系列单片机与其他单片机的比较 新课教学 CATALOGUE 三 运算器是单片机中的核心部件之一，负责执行算术和逻辑运算。 概念 运算器由加法器、累加器、算术逻辑单元（ALU）等组成，能够完成二进制数的加、减、乘、除以及与、或、非等逻辑运算。运算器的性能直接影响到单片机处理数据的能力。 详细描述 CPU-运算器 概念 控制器是单片机的指挥中心，负责协调各个部件的工作。 详细描述 控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器等组成，负责读取并解析指令，控制单片机各个部件按照指令要求协同工作。控制器的设计决定了单片机的工作效率和性能。 CPU-控制器 数据存储器主要用于存储程序执行过程中产生的临时数据和变量。 MCS-51系列单片机内部数据存储器分为内部RAM和扩展RAM两部分。 内部RAM又分为工作寄存器组、可位寻址RAM区和通用RAM区。 通用RAM区可以供用户自由存储数据，包括堆栈、数组等。 01 02 03 04 内部存储器-数据存储器 01 02 04 内部存储器-程序存储器 程序存储器用于存储程序代码。 MCS-51系列单片机的程序存储器分为片内程序存储器和外部程序存储器。 片内程序存储器容量较小，一般只能存储较小的程序。 外部程序存储器通过外部扩展接口与单片机连接，可以存储较大的程序。 03 P0口是一个8位的并行输入/输出端口，可以同时进行数据的输入和输出操作。 功能描述 特点 应用场景 P0口内部没有上拉或下拉电阻，因此需要外接上拉或下拉电阻才能保证数据的稳定。 常用于数据传输和低速控制，如LED显示、键盘接口等。 03 02 01 并行I/O口-P0口 P1口是一个8位的并行输入/输出端口，具有内部上拉和下拉电阻。 功能描述 P1口的驱动能力较强，可以驱动LED灯等负载。 特点 常用于驱动负载和控制设备，如LED灯、电机等。 应用场景 并行I/O口-P1口 特点 P2口的驱动能力较强，可以驱动LED灯等负载。 功能描述 P2口是一个8位的并行输入/输出端口，具有内部上拉和下拉电阻。 应用场景 常用于数据传输和控制，如与外部设备通信、控制继电器等。 并行I/O口-P2口 P3口是一个8位的并行输入/输出端口，具有多种功能和控制信号。 功能描述 P3口除了具有一般的输入/输出功能外，还有中断、定时器等控制功能。 特点 常用于中断控制、定时器控制等，如串行通信、定时器控制等。 应用场景 并行I/O口-P3口 定时器/计数器0是一个8位的定时器/计数器，具有自动重装载功能。 在定时器模式下，定时器0可以产生定时中断，用于实现定时操作。 它可以进行定时或计数操作，通过编程可以设定为定时器模式或计数器模式。 在计数器模式下，定时器0可以对外界事件进行计数，用于实现事件计数或频率测量。 定时器/计数器 可编程全双工串行口用于实现单片机与其他设备之间的串行数据传输。 串行是指数据一位 一位地传输，因而需要的数据线较少，可以降低成本，但传输速率较慢。MCS-51 系列单片 机有1个全双工的串行口，可以同时接收数据和发送数据。 可编程全双工串行口 中断是指单片机暂停正在执行的程序而转去处理其他操作，处理后返回暂停处继续执行程序。 MCS-51 系列单片机共有5个中断源，即2个外部中断源，2个定时器/计数器中断源，1 个串行口中断源。 中断系统 时钟电路