第2章MCS51單片機的結(jié)構(gòu)

1、1第二章第二章MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)單片機的結(jié)構(gòu)p MCS-51是是Intel公司的一種單片機系列的名稱，公司的一種單片機系列的名稱，屬于這一系列的單片機芯片有許多種。后來，屬于這一系列的單片機芯片有許多種。后來，Intel公司將公司將MCS-51 的核心技術(shù)授權(quán)給了很多公司，從的核心技術(shù)授權(quán)給了很多公司，從而產(chǎn)生了許多以而產(chǎn)生了許多以MCS-51為核心的單片機。所以，現(xiàn)為核心的單片機。所以，現(xiàn)在在MCS-51已經(jīng)已經(jīng)不僅僅是一種單片機系列的名稱不僅僅是一種單片機系列的名稱，而，而是一種典型的是一種典型的單片機結(jié)構(gòu)的名稱單片機結(jié)構(gòu)的名稱。這些單片機的具。這些單片機的具體功能會有很多不同，但它

2、們的基本組成和基本性體功能會有很多不同，但它們的基本組成和基本性能都是相同的。能都是相同的。2第第2章章MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)單片機的結(jié)構(gòu)p2.1 MCS-51系列單片機的基本組成系列單片機的基本組成 p2.2 8051單片機的單片機的I/O接口結(jié)構(gòu)接口結(jié)構(gòu)p2.3 MCS-51單片機的引腳及其功能單片機的引腳及其功能 p2.4 MCS-51單片機的時序和工作方式單片機的時序和工作方式 p2.5 MCS-51單片機外部存儲器的擴展單片機外部存儲器的擴展 32.1 MCS-51系列單片機的系列單片機的基本組成基本組成 4一、一、 MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能p 中央處理器 ；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲

3、器(RAM)；內(nèi)部程序存儲器(ROM) ；4個8位的并行輸入輸出端口；p 2個或者3個定時計數(shù)器 ；內(nèi)部中斷控制系統(tǒng)；一個串行接口電路 ；內(nèi)部時鐘產(chǎn)生電路內(nèi)部時鐘產(chǎn)生電路 ；p各個部分通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線相連接。 5一、一、 MCS-51單片機的基本組成 可通過三總線與外設(shè)或者外部存儲器相連接；數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。沒有單獨的地址總線和數(shù)據(jù)總線，而是和P0口、P2口共用的。pP0口分時地作為口分時地作為低低8位地址線位地址線和和8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)線線；pP2口則作為口則作為高高8位位地址線地址線用。用。p16條地址線和條地址線和8條條數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)線。 6一、一、 MCS-51單片機的基本組成p

4、16條地址線和條地址線和8條數(shù)據(jù)線。條數(shù)據(jù)線。p程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是分開的。程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是分開的。p用同樣的用同樣的16條地條地址線，加上不同的址線，加上不同的控制信號，可以分控制信號，可以分別尋址別尋址64K RAM和和64K ROM。擴大了尋址容量擴大了尋址容量 。7二、 MCS-51系列產(chǎn)品與性能p帶“c”：工藝為CM0S，故具有低功耗的特點。如8051功耗約為620 mw，而80C51的功耗只有120 mw。p后兩組為“52系列”，性能要高于51系列，除了存儲器配置等差別外，8052片內(nèi)ROM中還掩膜了BASIC解釋程序，因而可以直接使用BASIC程序。p此外，87C51

5、和87C252還具有兩級程序保密系統(tǒng)。8二、 MCS-51系列產(chǎn)品與性能p51單片機都采用哈佛結(jié)構(gòu)，具有和8051單片機相同的指令集?？梢赃\行8051的程序代碼，具有更好的性能體現(xiàn)在以下幾個方面。(1)更快的速度更快的速度 (2)更大、更靈活的存儲器配置更大、更靈活的存儲器配置 (3)更豐富的接口更豐富的接口 9三、三、 8051單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)p 和一般微處理機相比，除了和一般微處理機相比，除了增加了接口增加了接口部分外，部分外，基本結(jié)基本結(jié)構(gòu)是相似的構(gòu)是相似的，有的只是部件名稱不同。，有的只是部件名稱不同。 p存儲器的設(shè)計存儲器的設(shè)計p程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC101、中央處理器、中央處理器

6、CPU（8位）位）p 由由運算器運算器、控制器控制器和若干個和若干個特殊功能寄存器特殊功能寄存器組成。組成。p 運算器可以完成加、減及各種邏輯運算，還可以直接完成運算器可以完成加、減及各種邏輯運算，還可以直接完成乘、除運算。乘、除運算。p 8051的位操作功能也很強，包括位傳送、運算以及轉(zhuǎn)移的位操作功能也很強，包括位傳送、運算以及轉(zhuǎn)移等多項功能。等多項功能。p 8051的控制器在單片機內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)的控制器在單片機內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送并，對單片機外發(fā)出若干控制信息，如傳送并，對單片機外發(fā)出若干控制信息，如PSEN，ALE，RD，WR等。（時序節(jié)詳解）等。（時序節(jié)詳解）

7、p CPU中使用的特殊功能寄存器有中使用的特殊功能寄存器有ACC、B、PSW、SP和和DPTR。 11CPU中的特殊功能寄存器中的特殊功能寄存器（1）A累加器累加器。（2）BB寄存器寄存器，主要，主要乘、除法運算用乘、除法運算用，通用寄存器。，通用寄存器。（3）PSW程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字：相當(dāng)于一般的標(biāo)志寄存器，包：相當(dāng)于一般的標(biāo)志寄存器，包含程序運行狀態(tài)、信息。含程序運行狀態(tài)、信息。 12CPU中的特殊功能寄存器中的特殊功能寄存器 CY：進(jìn)位進(jìn)位/借位標(biāo)志；位累加器。借位標(biāo)志；位累加器。 最高位有進(jìn)位或借位時，為最高位有進(jìn)位或借位時，為1 。 AC：輔助進(jìn)輔助進(jìn)/借位標(biāo)志；用于十進(jìn)制調(diào)整。借

8、位標(biāo)志；用于十進(jìn)制調(diào)整。 D3向向D4位有進(jìn)位或借位時，為位有進(jìn)位或借位時，為1。 F0 ：用戶定義標(biāo)志位；軟件置位用戶定義標(biāo)志位；軟件置位/清零。清零。 OV ：溢出標(biāo)志；當(dāng)有符號數(shù)運算結(jié)果超出范圍時為溢出標(biāo)志；當(dāng)有符號數(shù)運算結(jié)果超出范圍時為1 。 P ： 奇偶標(biāo)志；奇偶標(biāo)志；A中中1的個數(shù)為奇數(shù)的個數(shù)為奇數(shù) P = 1；否則為；否則為 0。13CPU中的特殊功能寄存器中的特殊功能寄存器p RS1、RS0：工作寄存器組選擇控制工作寄存器組選擇控制 。14CPU中的特殊功能寄存器中的特殊功能寄存器（4）堆棧指針）堆棧指針SPp 堆棧是在堆棧是在內(nèi)存中內(nèi)存中專門開辟出來的按照專門開辟出來的按照“

9、先進(jìn)后出，后進(jìn)先出先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”原則進(jìn)行原則進(jìn)行數(shù)據(jù)存取數(shù)據(jù)存取的的區(qū)域區(qū)域。p 堆棧指示器堆棧指示器SP就是用來指示堆棧位置的。就是用來指示堆棧位置的。p 在使用堆棧之前，先給在使用堆棧之前，先給SP賦值，以規(guī)定堆棧的起始位置，稱賦值，以規(guī)定堆棧的起始位置，稱為棧底。當(dāng)數(shù)據(jù)存人堆棧后，堆棧指示器的值也隨之而變化。為棧底。當(dāng)數(shù)據(jù)存人堆棧后，堆棧指示器的值也隨之而變化。p 主要用于數(shù)據(jù)傳送；子程序調(diào)用及返回和中斷處理斷點的保主要用于數(shù)據(jù)傳送；子程序調(diào)用及返回和中斷處理斷點的保護(hù)及返回。護(hù)及返回。p 8051單片機使用內(nèi)部單片機使用內(nèi)部RAM區(qū)域作為堆棧。復(fù)位后，區(qū)域作為堆棧。復(fù)位后，SP=

10、07H，用戶可根據(jù)需要通過指令改變用戶可根據(jù)需要通過指令改變SP的值，從而改變堆棧的位置。的值，從而改變堆棧的位置。15CPU中的特殊功能寄存器中的特殊功能寄存器p 堆棧有兩種類型：堆棧有兩種類型：向上生長型向上生長型和和向下生長型向下生長型。p 805l的堆棧屬于向上生長型的堆棧屬于向上生長型 ，數(shù)據(jù)壓入堆棧時指針加，數(shù)據(jù)壓入堆棧時指針加1. 16CPU中的特殊功能寄存器中的特殊功能寄存器（5）數(shù)據(jù)指針）數(shù)據(jù)指針DPTRp 是一個是一個16位寄存器，由高位字節(jié)位寄存器，由高位字節(jié)DPH和低位字節(jié)和低位字節(jié)DPL組成。組成。pDPTR 主要用來存放主要用來存放 16 位地址位地址, 當(dāng)對當(dāng)對

11、64 KB外部數(shù)據(jù)外部數(shù)據(jù)存儲器空間尋址時存儲器空間尋址時, 作為間址寄存器用。在訪問程序存儲作為間址寄存器用。在訪問程序存儲器時器時, 用作基址寄存器。用作基址寄存器。172定時計數(shù)器 8051內(nèi)部有兩個內(nèi)部有兩個16位位可編程可編程定時計數(shù)器，記為定時器定時計數(shù)器，記為定時器To和和T1。 在定時工作時在定時工作時，時鐘由單片機內(nèi)部提供，即系統(tǒng)時鐘經(jīng)過，時鐘由單片機內(nèi)部提供，即系統(tǒng)時鐘經(jīng)過12分頻后作為定時器的時鐘。分頻后作為定時器的時鐘。 計數(shù)工作作時計數(shù)工作作時，兩個計數(shù)器的時鐘脈沖，兩個計數(shù)器的時鐘脈沖(計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖)由由T0和和T1(即即P34和和P35)兩個引腳輸入。兩個引腳

12、輸入。 可以產(chǎn)生中斷?？梢援a(chǎn)生中斷。 183串行口串行口 8051單片機內(nèi)部有一個可編程的、全雙工的串行接口。單片機內(nèi)部有一個可編程的、全雙工的串行接口。 使得數(shù)據(jù)可以一位一位串行地在計算機和外設(shè)之間傳送。使得數(shù)據(jù)可以一位一位串行地在計算機和外設(shè)之間傳送。 4中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) 8051的中斷系統(tǒng)允許接受的中斷系統(tǒng)允許接受5個獨立的中斷源，即兩個外部中個獨立的中斷源，即兩個外部中斷申請，兩個定時計數(shù)器中斷以及一個串行口中斷。斷申請，兩個定時計數(shù)器中斷以及一個串行口中斷。 可以設(shè)置兩個中斷優(yōu)先級，即高優(yōu)先級和低優(yōu)先級，由中斷可以設(shè)置兩個中斷優(yōu)先級，即高優(yōu)先級和低優(yōu)先級，由中斷優(yōu)先控制寄存器優(yōu)先控制

13、寄存器IP來控制來控制 。19四、四、51單片機存儲器單片機存儲器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（配置配置）8051片內(nèi)有256B的RAM和4KB的ROM。還可以在片外擴展RAM和ROM，并且各占64KB的尋址范圍。也就是最多可以在外部擴展264KB存儲器。程序程序存儲器存儲器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲器存儲器201、物理、物理、邏輯邏輯上的分區(qū)上的分區(qū)物理上物理上分為：分為：4個空間個空間，即片內(nèi)，即片內(nèi)ROM、片外、片外ROM 片內(nèi)片內(nèi)RAM、片外、片外RAM邏輯上邏輯上分為分為: : 3個空間個空間， 即程序內(nèi)存（片內(nèi)、外）統(tǒng)一編址即程序內(nèi)存（片內(nèi)、外）統(tǒng)一編址 MOVC 數(shù)據(jù)存儲器（片內(nèi)）數(shù)據(jù)存儲器（片內(nèi)） MOV 數(shù)據(jù)

14、存儲器（片外）數(shù)據(jù)存儲器（片外） MOVX21程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器物理上分為：物理上分為：4個空間，個空間，即片內(nèi)即片內(nèi)ROM、片外、片外ROM 片內(nèi)片內(nèi)RAM、片外、片外RAM-22程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器邏輯上分為邏輯上分為: : 3個空間，個空間， 即程序內(nèi)存（片內(nèi)、外）統(tǒng)一編址即程序內(nèi)存（片內(nèi)、外）統(tǒng)一編址 MOVC 數(shù)據(jù)存儲器（片內(nèi)）數(shù)據(jù)存儲器（片內(nèi)） MOV 數(shù)據(jù)存儲器（片外）數(shù)據(jù)存儲器（片外） MOVX-232、程序存儲器、程序存儲器程序存儲器程序存儲器：EA的作用；當(dāng)EA接低電平時，CPU只從片外ROM取指令 。程序存儲器的某些單元是保留給系統(tǒng)使用的（有固定的作用）。 程序存儲器數(shù)

15、據(jù)存儲器-242 2、程序存儲器、程序存儲器尋址范圍：尋址范圍：0000H FFFFH 容量容量64KB，即即地址長度：地址長度：16位位 1EA ，尋址內(nèi)部，尋址內(nèi)部ROM；0EA ，尋址外部，尋址外部ROM。 當(dāng)當(dāng)PC值超過片內(nèi)值超過片內(nèi)ROM容量時會自動轉(zhuǎn)向容量時會自動轉(zhuǎn)向 外部外部存儲器空間。存儲器空間。EA8031單片機單片機接低電平。接低電平。作作 用：用： 存放存放程序程序及程序運行時所需的及程序運行時所需的常數(shù)常數(shù)。25七個具有特殊含義的單元是：七個具有特殊含義的單元是： 0000H 系統(tǒng)復(fù)位，系統(tǒng)復(fù)位，PC指向此處；指向此處； 0003H 外部中斷外部中斷0入口入口 000B

16、H T0溢出中斷入口溢出中斷入口 0013H 外中斷外中斷1入口入口 001BH T1溢出中斷入口溢出中斷入口 0023H 串口中斷入口串口中斷入口 002BH T2溢出中斷入口溢出中斷入口 263、數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器：片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲器：片內(nèi)、片外p片內(nèi)RAM 256個字節(jié)被分為兩個區(qū)域：00H7FH：是真正的RAM區(qū)，可以讀寫各種數(shù)據(jù)；80HFFH：是專門用做特殊功能寄存器(SFR)的區(qū)域。8051：21個8位SFR 。128個字節(jié)并沒有全部利用。程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器-27p內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器物理上分為兩大區(qū)域：物理上分為兩大區(qū)域：00H 7FH即即128B內(nèi)內(nèi)RA

17、M區(qū)區(qū) 80H FFH即即SFR區(qū)。區(qū)。組組通通用用寄寄存存器器區(qū)區(qū)第第0組組通通用用寄寄存存器器區(qū)區(qū)第第1組組通通用用寄寄存存器器區(qū)區(qū)第第2組組通通用用寄寄存存器器區(qū)區(qū)第第3）（位位地地址址位位尋尋址址區(qū)區(qū)FH7H00區(qū)區(qū)用用戶戶 RAMH00H08/H07H10/FH0H18/H17H20/FH1H30/FH2FH7R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7既可位操作，又可字節(jié)操作既可位操作，又可字節(jié)操作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、堆棧區(qū)、工作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、堆棧區(qū)、工作單元單元28(1)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)：工作寄存器區(qū)：從00H1FH安排了4組工作寄存器，每組占用8個RAM字節(jié)，記為R

18、0R7。在某一時刻，只能使用其中的一組工作寄存器，其選擇則由程序狀態(tài)字寄存器PSW中的兩位來確定。工作寄存器的作用就相當(dāng)于一般微處理器中的通用寄存器 29單單元元地地址址位位地地址址EH2FH2H20H21H77FH7H76EH7H75DH7H74CH7H73BH7H72AH7H71H79H70H78H07FH0H06EH0H05DH0H04CH0H03BH0H02AH0H01H09H00H08位尋址區(qū)（位尋址區(qū)（20H2FH）16個字節(jié)。個字節(jié)。16*8=128位，每一位都有一個位地位，每一位都有一個位地址，范圍為：址，范圍為：00H7FH，位地址區(qū)也可作為一般，位地址區(qū)也可作為一般RAM使

19、用。使用。SFR也有一部分是可以位尋址的也有一部分是可以位尋址的 。特點是字節(jié)地址可以被。特點是字節(jié)地址可以被8整除。整除。(2)位尋址區(qū)位尋址區(qū)30(3)特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR為特殊功能寄存器。其尋址空間：為特殊功能寄存器。其尋址空間：80H-FFH 80H-FFH 其中，其中，5151子系列有子系列有1818個寄存器，占有個寄存器，占有2121個字節(jié)；個字節(jié)； 5252子系列有子系列有2121個寄存器，占有個寄存器，占有2626個字節(jié)。個字節(jié)。 5151子系列子系列SFRSFR的地址分配見下頁表：的地址分配見下頁表：3151子系列子系列SFR一覽表一覽表-322.2 并行

20、并行I / O 接口結(jié)構(gòu)接口結(jié)構(gòu)p 8051有有4個個8位并行輸入輸出端口，記作位并行輸入輸出端口，記作P0、P1、P2和和P3，共，共32條條IO線，實際它們就是特殊功能寄存器中線，實際它們就是特殊功能寄存器中的的4個。它們都是雙向通道，每一條個。它們都是雙向通道，每一條IO線都能獨立地用線都能獨立地用做輸入或輸出。做輸入或輸出。p 作輸出作輸出時數(shù)據(jù)可以時數(shù)據(jù)可以鎖存鎖存；p 作輸入作輸入時數(shù)據(jù)可以時數(shù)據(jù)可以緩沖緩沖； 但這但這4個通道的功能不完全相同。個通道的功能不完全相同。 4個通道特性上的差別個通道特性上的差別主要是通道主要是通道0、通道、通道2和通道和通道3都還有第二功能，而通道都

21、還有第二功能，而通道1則只能用做則只能用做IO口。口。3351的并行的并行I / O 口邏輯圖口邏輯圖-34作為作為IOIO方式方式時時基本特性基本特性相同相同p作為作為輸出口輸出口：內(nèi)部帶鎖存器，故可以直接和外設(shè)相連，不必：內(nèi)部帶鎖存器，故可以直接和外設(shè)相連，不必外加鎖存器。外加鎖存器。p作為作為輸入口輸入口：都有兩種工作方式，即所謂：都有兩種工作方式，即所謂讀端口讀端口和和讀引腳讀引腳。每個端口各有兩個輸入緩沖器，每個端口各有兩個輸入緩沖器， CPU根據(jù)不同的指令，分別發(fā)根據(jù)不同的指令，分別發(fā)出出“讀端口讀端口”或或“讀引腳讀引腳”信號，以完成兩種不同的讀操作。信號，以完成兩種不同的讀操作

22、。讀端口時讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而只是把端口鎖存實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而只是把端口鎖存器中的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運算和變換后，再器中的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運算和變換后，再寫回到端口鎖存器。如對端口內(nèi)容取反等。有時稱為寫回到端口鎖存器。如對端口內(nèi)容取反等。有時稱為“讀讀改改寫寫”指令。指令。讀引腳時才真正地把從外部加到引腳上的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部讀引腳時才真正地把從外部加到引腳上的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線，總線， “準(zhǔn)雙向準(zhǔn)雙向”口。口。35讀引腳讀引腳輸入操作輸入操作時時的的附加準(zhǔn)備動作附加準(zhǔn)備動作p讀引腳時，要讀引腳時，要先先通過指令，把端口鎖存器通過指令，把端口鎖存器置

23、置1，然后再進(jìn)行，然后再進(jìn)行讀引腳操作，否則就可能讀入出錯。讀引腳操作，否則就可能讀入出錯。場效應(yīng)管導(dǎo)通，可能讀場效應(yīng)管導(dǎo)通，可能讀到的永遠(yuǎn)是到的永遠(yuǎn)是0。若不先對端口置若不先對端口置1，端口鎖存器中原來狀態(tài)有可能為，端口鎖存器中原來狀態(tài)有可能為0，加，加到輸出驅(qū)動場效應(yīng)管柵極的到輸出驅(qū)動場效應(yīng)管柵極的/Q信號為信號為1，使得場效應(yīng)管導(dǎo)通，使得場效應(yīng)管導(dǎo)通，對地呈現(xiàn)低阻抗。這時即使引腳上輸入的是對地呈現(xiàn)低阻抗。這時即使引腳上輸入的是1信號，也會因端信號，也會因端口的低阻抗而使信號變低，使得外加的口的低阻抗而使信號變低，使得外加的1信號讀入后不一定是信號讀入后不一定是1。若先執(zhí)行置。若先執(zhí)行置1

24、操作，則操作，則/Q0可以驅(qū)動場效應(yīng)管截止，引可以驅(qū)動場效應(yīng)管截止，引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器，實現(xiàn)正確的讀人。由于在輸入腳信號直接加到三態(tài)緩沖器，實現(xiàn)正確的讀人。由于在輸入操作時還必須附加一個準(zhǔn)備動作，所以這類操作時還必須附加一個準(zhǔn)備動作，所以這類IOIO口被稱為口被稱為“準(zhǔn)準(zhǔn)雙向雙向”口?？?。36P0 口邏輯圖口邏輯圖作地址/數(shù)據(jù)時，控制=1.總結(jié)特點：總結(jié)特點：（1）P0口口既既可作通用可作通用I / O口使用，口使用，又又可作地可作地址址/數(shù)據(jù)總線口；數(shù)據(jù)總線口；（2）P0既可按既可按字節(jié)尋字節(jié)尋址址，又可，又可按位尋址按位尋址；（3）作地址作地址/數(shù)據(jù)總線口時，數(shù)據(jù)總線口時，P0是一

25、真正雙向口。是一真正雙向口。p而作通用而作通用I / O口時，只是一個準(zhǔn)雙向口口時，只是一個準(zhǔn)雙向口（4）P0作為輸入口使用時：是準(zhǔn)雙向口；作為輸入口使用時：是準(zhǔn)雙向口；（5）作通用作通用I / O 口輸出時：是開漏輸出，口輸出時：是開漏輸出， 應(yīng)外接上拉電阻應(yīng)外接上拉電阻。37P1 口邏輯圖口邏輯圖p 只能只能作作I / O口用，且是一個口用，且是一個準(zhǔn)雙向口準(zhǔn)雙向口。p 內(nèi)部內(nèi)部已有已有上拉電阻上拉電阻，不是開漏輸出口不是開漏輸出口。p 可按字節(jié)尋址，也可按位尋址?？砂醋止?jié)尋址，也可按位尋址。特點：特點：38P2 口邏輯圖口邏輯圖特點：特點：（1）當(dāng)當(dāng)P2口作為通用口作為通用I / O時，

26、是一準(zhǔn)雙向口；時，是一準(zhǔn)雙向口；（2）可位尋址，也可按字節(jié)尋址；可位尋址，也可按字節(jié)尋址；（3）可輸出地址高可輸出地址高8位。位。 （即使有空余，也不能作通用即使有空余，也不能作通用I / O口口） 39P3 口邏輯圖口邏輯圖特點：特點：（1）作通用作通用I / O時，時，“第二輸出功能第二輸出功能” 保持高電平；保持高電平；（2）工作于第二功能時，該位鎖存器應(yīng)置工作于第二功能時，該位鎖存器應(yīng)置1；（3）作輸入口時，輸出鎖存器和選擇輸出功能端都應(yīng)置作輸入口時，輸出鎖存器和選擇輸出功能端都應(yīng)置1；（4）第二功能專用輸入，取自輸入通道第一緩沖器第二功能專用輸入，取自輸入通道第一緩沖器 （G1）輸出

27、端，通用輸入信號取自）輸出端，通用輸入信號取自“讀引腳讀引腳”。 40P3口的口的第二功能第二功能41在系統(tǒng)需要外部擴展時在系統(tǒng)需要外部擴展時小結(jié)：小結(jié)：1、P0口：地址低口：地址低8位與數(shù)據(jù)線分時使用端口，位與數(shù)據(jù)線分時使用端口，2、P1口：按位可編址的輸入輸出端口，口：按位可編址的輸入輸出端口，3、P2口：地址高口：地址高8位輸出口位輸出口4、P3口：用第二功能?？冢河玫诙δ?。 若不用第二功能，也可作通用若不用第二功能，也可作通用I / O 口?？?。5、按三總線劃分：、按三總線劃分： 地址線：地址線：P0低八位地址，低八位地址，P2高八地址；高八地址；數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線：P0輸入輸出輸入輸出

28、8位數(shù)據(jù)；位數(shù)據(jù)；控制線：控制線：P3口的口的8位加上位加上/PSEN、ALE共同完成共同完成 控制總線。控制總線。42外接上拉問題及負(fù)載能力外接上拉問題及負(fù)載能力p系統(tǒng)采用系統(tǒng)采用CMOS輸入時，輸入時，P0口應(yīng)外口應(yīng)外加上拉電阻（加上拉電阻（ 5.1K或者或者4.7K ），），P1、P2、P3口無需外加上拉電阻即可驅(qū)動?？跓o需外加上拉電阻即可驅(qū)動。pP0口能驅(qū)動口能驅(qū)動8個個LSTTL負(fù)載，負(fù)載， P1、P2、P3口只能驅(qū)動口只能驅(qū)動4個個p系統(tǒng)復(fù)位后，鎖存器均自動置系統(tǒng)復(fù)位后，鎖存器均自動置“1”，不需作任何設(shè)置，不需作任何設(shè)置即可正常工作。即可正常工作。432.3 8051單片機的引腳

29、及其功能單片機的引腳及其功能01p .71p .SSV1XTAL2XTALRD73p/.WR63p/.1T53p/.0T43p/.1INT33p/.0INT23p/.TXD13p/.RXD03p/.RST02p .72p .CCV00p .70p .PSENPROGALE /EAVpp /18201819171615141312111092128403932293031805140線雙列直插式封裝線雙列直插式封裝許多引腳具有雙功能許多引腳具有雙功能 44引腳分類：引腳分類： 1、主電源引腳主電源引腳 Vss、Vcc 2、外接晶振引腳外接晶振引腳 XTAL1、XTAL2p在使用單片機在使用單片機

30、內(nèi)部內(nèi)部振蕩電振蕩電路時，這兩個端子用來外接路時，這兩個端子用來外接石英晶體石英晶體和和微調(diào)電容微調(diào)電容 。p使用使用外部外部時鐘時，時鐘時，用來輸入用來輸入時鐘脈沖時鐘脈沖 453、輸入、輸入/輸出引腳輸出引腳 P0.0 P0.7 ； P1.0 P1.7 ； P2.0 P2.7 ； P3.0 P3.7 四個四個I / O口，每口八條線；還兼作地址口，每口八條線；還兼作地址/數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)線。第二功能。第二功能。464、控制與復(fù)位引腳= 0 時，只訪問外部程序存儲器時，只訪問外部程序存儲器,即外即外ROM= 1 時，訪問內(nèi)部程序存儲器時，訪問內(nèi)部程序存儲器,即內(nèi)即內(nèi)ROM / Vpp 內(nèi)內(nèi)外外R

31、OM選擇端選擇端 EAEAEApALE / PROG-ALE地址鎖存控制端地址鎖存控制端提供提供1/6 fosc振蕩頻率；振蕩頻率； -PROG為為8751內(nèi)的內(nèi)的EPROM輸入編程脈沖。輸入編程脈沖。pPSEN 外部程序存儲器的讀選通信號端。外部程序存儲器的讀選通信號端。Vpp 8751的21v編程電源輸入。47復(fù)位引腳p RST / VPD 復(fù)位復(fù)位/備用電源輸入。備用電源輸入。 當(dāng)出現(xiàn)當(dāng)出現(xiàn)兩個兩個機器周期機器周期高電平高電平時，單片機復(fù)位時，單片機復(fù)位 。l 復(fù)位后，復(fù)位后，P0 P3 輸出高電平；輸出高電平；SP寄存器為寄存器為07H； 其它寄存器全部清其它寄存器全部清0；不影響；不

32、影響RAM狀態(tài)。狀態(tài)。參考復(fù)位電路如下：參考復(fù)位電路如下：48參考復(fù)位電路如下參考復(fù)位電路如下49MCS-51對外三總線的形成對外三總線的形成MCS-51對外三總線的形成外部程存讀選通外部程存讀選通外部數(shù)存讀選通外部數(shù)存讀選通外部數(shù)存寫選通外部數(shù)存寫選通502.4 MCS-51單片機的單片機的時序時序和和工作方式工作方式p 時鐘的基本概念時鐘的基本概念 p 啟動單片機后，指令執(zhí)行順序：啟動單片機后，指令執(zhí)行順序： 取指令取指令 分析分析 執(zhí)行執(zhí)行 p微型計算機的微型計算機的CPU實質(zhì)上就是一個復(fù)雜的實質(zhì)上就是一個復(fù)雜的同步時序電路同步時序電路，所有工作都是所有工作都是在時鐘信號控制下在時鐘信號

33、控制下進(jìn)行的。每執(zhí)行一條指令，進(jìn)行的。每執(zhí)行一條指令，CPU的控制器都要的控制器都要發(fā)出一系列特定的控制信號發(fā)出一系列特定的控制信號，這些，這些控控制信號在時間上的相互關(guān)系制信號在時間上的相互關(guān)系問題就是問題就是CPU的時序問題。的時序問題。512.4.1 機器周期和指令周期機器周期和指令周期p機器周期和指令周期機器周期和指令周期執(zhí)令周期：執(zhí)令周期：即從取指到執(zhí)行完，所需時間。即從取指到執(zhí)行完，所需時間。 不同機器指令周期不一樣；即使相同機器，不不同機器指令周期不一樣；即使相同機器，不同的指令其指令周期也不一樣。同的指令其指令周期也不一樣。機器周期：機器周期：機器的基本操作周期。機器的基本操作

34、周期。5251單片機的單片機的 機器周期和指令周期機器周期和指令周期MCS-51的一個的一個機器周期機器周期包括包括12個個振蕩周期振蕩周期(時鐘周期時鐘周期)，分為分為6個個S狀態(tài)狀態(tài) S1S6，而每個狀態(tài)又分為，而每個狀態(tài)又分為兩拍兩拍，稱為，稱為P1和和P2。 p在在MCS-51系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，有單周期指令有單周期指令、雙周期指令雙周期指令和和四周期指令。四周期指令。 p指令長度指令長度為為1字節(jié)、字節(jié)、2字節(jié)、字節(jié)、3字節(jié)。字節(jié)。53機器周期的計算機器周期的計算振蕩周期振蕩周期：由振蕩時鐘產(chǎn)生。由振蕩時鐘產(chǎn)生。 振蕩周期振蕩周期Tosc = 1/fosc 一個機器周期一個機器周期 =

35、12個振蕩周期個振蕩周期 = 121/fosc 。 例如：例如：若若fosc = 12MHz，則一個機器周期，則一個機器周期 = 1ss。542.4.2 MCS-51指令的指令的取指取指執(zhí)行執(zhí)行時序時序 p每一條指令的執(zhí)行都包括每一條指令的執(zhí)行都包括取指令取指令和和執(zhí)行指令執(zhí)行指令兩個階段。兩個階段。 p一般而言，在指令執(zhí)行過程中，一般而言，在指令執(zhí)行過程中，ALE信號是周期出現(xiàn)信號是周期出現(xiàn)的信號，可以給其他外設(shè)作為時鐘信號用。的信號，可以給其他外設(shè)作為時鐘信號用。 p對于對于MCS-51來說，并不是指令的字節(jié)數(shù)越多需要的來說，并不是指令的字節(jié)數(shù)越多需要的執(zhí)行指令的機器周期數(shù)也越多。執(zhí)行指令

36、的機器周期數(shù)也越多。 p每個機器周期出現(xiàn)兩次每個機器周期出現(xiàn)兩次ALE信號，可以讀兩次指令。信號，可以讀兩次指令。在在S1P2和和S2P1及及S4P2和和S5P1期間。有效寬度為期間。有效寬度為1個狀個狀態(tài)。態(tài)。55ALE2S1S6S1S1字節(jié)單周期指令例：INC A讀操作碼讀操作碼）讀下一個操作碼（丟棄讀下一個操作碼（丟棄3S4S5S2S1S6S1S3S4S5S讀操作碼讀操作碼讀第二個字節(jié)讀第二個字節(jié)2字節(jié)單周期指令例：ADD A，DATA2S1S6S3S4S5S2S1S6S3S4S5S讀操作碼讀操作碼讀操作碼（丟棄）讀操作碼（丟棄）1字節(jié)雙周期指令例：INC DPTR2P1P1S2S6S2

37、P1P1S2S6S3S4S5S3S4S5S56（1 1）單字節(jié)單周期指令：）單字節(jié)單周期指令：INC AINC A只需進(jìn)行一次讀指令操作（指令只有一個字節(jié)），只需進(jìn)行一次讀指令操作（指令只有一個字節(jié)），當(dāng)?shù)诋?dāng)?shù)诙€二個ALEALE有效時，有效時，由于由于PCPC沒有加沒有加1 1，讀出的還是原指令。，讀出的還是原指令。屬于一次無效操作。屬于一次無效操作。（2 2）雙字節(jié)單周期指令：）雙字節(jié)單周期指令：ADD AADD A，#data#dataALEALE兩次讀操作都有效，第一次讀操作碼（指令第一字節(jié)），兩次讀操作都有效，第一次讀操作碼（指令第一字節(jié)），第二次讀立即數(shù)（指令第二字節(jié)）。第二次讀立即數(shù)（指令第二字節(jié)）。（3 3）單字節(jié)雙周期指令：）單字節(jié)雙周期指令：INC DPTRINC DPTR兩個機器周期共進(jìn)行四次讀指令操作，但其后三次的讀操兩個機器周期共進(jìn)行四次讀指令操作，但其后三次的讀操作都是無效的。作都是無效的。572.4.3 訪問外部ROM和外部RAM的時序 p 如果指令是從如果指令是從外部程序外部程序ROM中中讀取，讀取， P