ch02mcs51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理

1、2012/9/161SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的基本組成(3) 內(nèi)部數(shù)據(jù)器l內(nèi)部128字節(jié)的RAM(MCS-51單片機(jī))；l內(nèi)部256字節(jié)的RAM(MCS-52單片機(jī))；(4) 內(nèi)部l早期版本的MCS-51無內(nèi)部；l擴(kuò)展型MCS-51片內(nèi)包含容量不等(1K64K)的程序器；l內(nèi)部種類包括ROM、EPROM、Flash 等。2012/9/166單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的基本組成(2)器l用于單片機(jī)程序運(yùn)行和協(xié)調(diào)各部件正常工作的“指揮中心”，包括:ØPC（程序計(jì)數(shù)器）ØPC+1計(jì)數(shù)器Ø指令寄存器Ø指令譯碼器Ø時(shí)

2、序及電路2012/9/165單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的基本組成(1) 運(yùn)算器l用于實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯運(yùn)算，包括：ØALU（算術(shù)和邏輯單元）ØACC（累加器）ØPSW（程序狀態(tài)字）Ø寄存器BØ暫存器1Ø暫存器22012/9/164單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)2012/9/163單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分單片機(jī)實(shí)物2012/9/162第二章 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理2.1 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2012/9/1612012/9/162SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.1 單片機(jī)的封裝l單片機(jī)主要有DIP、P

3、LCC和TQFP三種封裝形式l各種封裝的具體、引腳間距等詳細(xì)信息請參閱的(Datasheet)。2012/9/1612第二章 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理2.2 單片機(jī)的封裝及引腳功能說明2012/9/1611單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的基本組成l除了8位CPU外，MCS-51內(nèi)部還具備一個(gè)很強(qiáng)的 位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整的1位字長的計(jì)算機(jī)；l該位處理器包含完整的1位CPU、位RAM、位尋址寄存器、I/O端口和指令集；l從嚴(yán)格的意義上說，51是由8位CPU和1位CPU構(gòu)成的雙CPU單片機(jī)。2012/9/1610單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的基本組成(8) 中斷系統(tǒng)l51單片機(jī)內(nèi)部有

4、5個(gè)中斷源；l這些中斷源可分為2個(gè)中斷優(yōu)先級；(9) 時(shí)鐘電路l51單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路配合外部晶振或外部輸入的時(shí)鐘信號，可產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列， CPU內(nèi)部邏輯電路運(yùn)行。2012/9/169單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的基本組成(6) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l51單片機(jī)內(nèi)部有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1；l52單片機(jī)內(nèi)部增加了一個(gè)16為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2；(7) 串行通口l51單片機(jī)內(nèi)部有1個(gè)全雙工的UART(通用串行收發(fā)器)，可設(shè)置為多種工作模式；2012/9/168單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的基本組成(5) 并行I/O端口lMCS-51單片機(jī)有四個(gè)8位并行I/O端口P0P3；l這些端口既可按字節(jié)操

5、作也可按位操作；lP0口可復(fù)用為數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線；lP2口可作為地址總線的高8位；lP3口為多功能口，可作為串行口、中斷輸入及計(jì)數(shù)器的外部輸入/輸出。2012/9/1672012/9/163SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片機(jī)的引腳功能說明3.信號引腳(3) nEA/VPPl第31腳，輸入信號；l外部的(使能)信號；ØnEA接地，單片機(jī)從外部取指令；ØnEA接高，單片機(jī)首先 內(nèi)部，當(dāng) 地址超過內(nèi)部范圍時(shí)，自動(dòng) 外部 儲(chǔ)器；l該引腳還用于外部編程器對內(nèi)部編程時(shí)輸入編程電壓。2012/9/1618單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片

6、機(jī)的引腳功能說明3.信號引腳(3) nPSENl第29腳，輸出信號；l外部(ROM)的讀選通信號。當(dāng)外部ROM時(shí)，nPSEN產(chǎn)生負(fù)脈沖作為外部ROM的選通信號；在外部RAM或片內(nèi)ROM時(shí)，產(chǎn)生有效的nPSEN信號；lnPSEN可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS TTL負(fù)載。2012/9/1617單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片機(jī)的引腳功能說明3.信號引腳(2) ALE/nPROGl第30腳，輸出信號；lALE為地址鎖存信號。在外部器時(shí)，ALE用來鎖存P0端口輸出的低8位地址信號。在不外部器時(shí)，ALE也以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6的固定速率輸出，可作為時(shí)鐘輸出；lnPROG是對8751內(nèi)部EPROM編程時(shí)的編程脈沖輸

7、入端。2012/9/1616單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片機(jī)的引腳功能說明3.信號引腳(1) RST/VPDl第9腳，輸入信號。RST為復(fù)位信號輸入端。單片機(jī)正常工作時(shí)RST引腳應(yīng)保持低電平；l在RST引腳上輸入兩個(gè)周期(24個(gè)時(shí)鐘周期)以上的，單片機(jī)將進(jìn)入并保持復(fù)位狀態(tài)， 直到RST信號重回低電平。VPD為內(nèi)部RAM的備用電源輸入端。如果主電源VCC發(fā)生斷電或電壓降 到一定值通過VPD為單片機(jī)內(nèi)部RAM提供電源，以保證片內(nèi)RAM中的信息不丟失。2012/9/1615單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片機(jī)的引腳功能說明2. 外接晶振引腳XTAL1和XTAL2lXTAL1(第19腳)：單片

8、機(jī)內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器的輸入端；lXTAL2(第18腳)：單片機(jī)內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器的輸出端；2012/9/1614單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片機(jī)的引腳功能說明l所有引腳號均以DIP40封裝為例。低有效信號由前綴“n”或“#”表示1. 電源引腳VCC(40腳)和GND(20腳)lVCC：供電，目前有多種供電電壓以及一些寬電壓范圍的單片機(jī)。最常用的供電電壓為+5VlGND：地特別注意：單片機(jī)的供電和電源去耦情況對系統(tǒng)能否正常工作!2012/9/16132012/9/164SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾第二章 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理2.3 單片機(jī)的微處理器20

9、12/9/1624單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片機(jī)的引腳功能說明4. 多功能I/O口P0P3lP3端口的第二功能2012/9/1623端口引腳第二功能P3 0RxD，串行通信數(shù)據(jù)接收端口P3 1TxD，串行通信數(shù)據(jù)端口P3 2nINT0，外部中斷0請求信號，低電平有效或下降沿有效P3 3nINT1，外部中斷1請求信號，低電平有效或下降沿有效P3 4T0，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)信號輸入端口P3 5T1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)信號輸入端口P3 6nWR，外部數(shù)據(jù)器(RAM)寫選通信號，低有效P3 7nRD，外部數(shù)據(jù)器(RAM)讀選通信號，低有效單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片機(jī)的引腳

10、功能說明4. 多功能I/O口P0P3(4) P3端口l第1017腳，雙向信號，多功能端口；l具有內(nèi)部上拉電路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口；l該端口的每一位都可以作為其它功能模塊的輸入/輸出及引腳使用，具體定義如下：2012/9/1622單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片機(jī)的引腳功能說明4. 多功能I/O口P0P3(3) P2端口l第2128腳，雙向信號，多功能端口；l具有內(nèi)部上拉電路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口；l在擴(kuò)展外部總線時(shí)，用作高8位地址總線；l可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載。2012/9/1621單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片機(jī)的引腳功能說明4. 多功能I/O口P0P3(2) P1端口l第1

11、8腳，雙向信號；l具有內(nèi)部上拉電路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口；l可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載。2012/9/1620單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.2 單片機(jī)的引腳功能說明4. 多功能I/O口P0P3(1) P0端口l第3932腳，雙向信號，多功能端口；l8位漏極開路的雙向I/O端口；l在擴(kuò)展外部總線時(shí)，分時(shí)作為低8位地址總線和8位雙向數(shù)據(jù)總線；lP0端口可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS TTL負(fù)載。2012/9/16192012/9/165SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 運(yùn)算器4. 程序狀態(tài)字寄存器PSWlPSW是一個(gè)8位的寄存器，它用于寄存當(dāng)前指令被執(zhí)行后的相關(guān)狀態(tài)，為下條或以后的

12、指令執(zhí)行提 供狀態(tài)條件；l許多指令的執(zhí)行結(jié)果將影響PSW中某些狀態(tài)標(biāo)志位；lMCS-51單片機(jī)PSW的重要特點(diǎn)是可以軟件編程， 即可通過程序改變PSW中的狀態(tài)標(biāo)志。PSW的結(jié) 構(gòu)及各位狀態(tài)標(biāo)志的定義如下：2012/9/1630單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 運(yùn)算器3. 寄存器Bl寄存器B是進(jìn)行乘、除算術(shù)運(yùn)算時(shí)的輔助寄存器；l在進(jìn)行乘法運(yùn)算時(shí)，累加器A和寄存器B分別存放兩個(gè)相乘的數(shù)據(jù)，指令執(zhí)行后，乘積的 字節(jié)存放在B寄存器中，低位字節(jié)存放在累加器A中；l在進(jìn)行除法運(yùn)算時(shí)，被除數(shù)存放在累加器A中，除數(shù)存放在寄存器B中。指令執(zhí)行后，商存放在累加器A中，余數(shù)存放在寄存器B中；l在不進(jìn)行乘、除法運(yùn)算的其

13、他情 ，寄存器B可用做一般的寄存器或中間結(jié)果暫存器。2012/9/1629單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 運(yùn)算器2. 累加器AlMCS-51對部分操作進(jìn)行了優(yōu)化，可將累加器A旁路，將數(shù)據(jù)信息直接傳送到目的單元，節(jié)省了累加器A轉(zhuǎn)送的中間環(huán)節(jié)；l由直接尋址或間接尋址方式操作的數(shù)據(jù)信息可以從片內(nèi)的任意地址單元直接傳送到另一目的地址單元，而不必經(jīng)過累加器A轉(zhuǎn)送；l邏輯等操作也可在寄存器與變量之間直接進(jìn)行， 從而減少了中間環(huán)節(jié)，加快了傳送速度，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性。2012/9/1628單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 運(yùn)算器2. 累加器Al累加器A是運(yùn)算、處理時(shí)的暫存寄存器，用于提供操作數(shù)和存放運(yùn)算結(jié)果。其他如

14、邏輯運(yùn)算、移位 等操作也都要通過累加器A，所以累加器A是運(yùn)算器中應(yīng)用最為頻繁的寄存器；l累加器A直接與ALU和內(nèi)部總線相連，一般的信息傳送和交換均需通過累加器A；l由于相當(dāng)多的運(yùn)算都要通過累加器，這種形式客觀上影響了指令的執(zhí)行效率。2012/9/1627單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 運(yùn)算器1. 算術(shù)/邏輯運(yùn)算部件l算術(shù)/邏輯運(yùn)算部件(ALU)的主要功能是實(shí)現(xiàn)8位二 進(jìn)制數(shù)的加、減、乘、除四則算術(shù)運(yùn)算和與、或、非、異或等邏輯運(yùn)算，以及循環(huán)、清0、置1、加1、減1等基本操作；l單片機(jī)的ALU還具備特有的位處理功能，即可以對單獨(dú)的一位進(jìn)行置1、清0、取反以及邏輯與、或和位 轉(zhuǎn)移等操作，特別適合面向

15、測控領(lǐng)域的應(yīng)用。2012/9/1626單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述l單片機(jī)的部件是一個(gè)8位高性能的微處理器， 它是計(jì)算機(jī)中運(yùn)算器和器的總稱，是單片機(jī)的指揮中心和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；l在單片機(jī)運(yùn)行過程中，微處理器的作用是產(chǎn)生合適的時(shí)序讀入和分析每條指令代碼，根據(jù)每條指令代碼的功能要求，指揮并 單片機(jī)的有件和器件，具體執(zhí)行指定的操作；l單片機(jī)的微處理器由8位運(yùn)算器（算術(shù)/邏輯運(yùn)算單元）ALU、處理器、時(shí)序和部件以及若干寄存器等主要部分組成。2012/9/16252012/9/166SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.2器lPC用于存放下一條將要從中 的指令的地址；l指令寄存器是用來存

16、放從中讀出的指令代碼的 寄存器；l指令寄存器將指令代碼輸出到指令譯碼器，由指令譯碼器對該指令代碼進(jìn)行識別和譯碼，將譯碼結(jié)果通過時(shí)序 邏輯電路發(fā)出對應(yīng)的定時(shí)、控制信號， 指令的操作執(zhí)行；l對于運(yùn)算類指令，還需根據(jù)運(yùn)算結(jié)果來更新程序狀態(tài)字PSW中對應(yīng)的標(biāo)志位。2012/9/1636單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.2器單片機(jī)的器主要包括：l程序計(jì)數(shù)器(PC)；l程序地址寄存器；l指令寄存器；l指令譯碼器；l條件轉(zhuǎn)移邏輯電路；l時(shí)序邏輯電路。2012/9/1635單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 運(yùn)算器4. 程序狀態(tài)字寄存器PSWl P：奇偶標(biāo)志位。Ø該位在每個(gè)指令周期期間硬件來置位或清零，以表示

17、累加器A中1的位數(shù)的奇偶性：若A中1的位數(shù)為奇數(shù)， 則P置位，否則清0，因此該位是累加器A中1的個(gè) 數(shù)的偶校驗(yàn)。Ø該標(biāo)志位可用來生成串行通信中的奇偶校驗(yàn)位。2012/9/1634D7D6D5D4D3D2D1D0CyACF0RS1RS0OVP單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 運(yùn)算器4. 程序狀態(tài)字寄存器PSWl OV：溢出標(biāo)志；Ø帶符號數(shù)加減運(yùn)算：OV=1表示加減運(yùn)算的結(jié)果超出了目的寄存器A所能表示的帶符號數(shù)的范圍(-128+127)；Ø無符號數(shù)乘法指令MUL：當(dāng)A×B的結(jié)果超過255時(shí)，OV=1， 否則OV=0。由于乘法運(yùn)算的積的高8位放在B內(nèi)，低8位放在

18、A內(nèi)，因此，當(dāng)OV=0時(shí)，只要從A中取得乘積即可，否則要從BA寄存器對中取得乘積；Ø除法指令DIV：當(dāng)除數(shù)為0時(shí)，OV=1，否則OV=0。2012/9/1633D7D6D5D4D3D2D1D0CyACF0RS1RS0OVP單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 運(yùn)算器4. 程序狀態(tài)字寄存器PSWl F0：用戶自定義標(biāo)志?？捎捎脩敉ㄟ^程序?qū)ζ渲梦换驈?fù)位， 具體含義也由用戶定義；l RS1，RS0：工作寄存器區(qū)選擇位。可由軟件置位或清零，共四種組合，每種組合對應(yīng)一個(gè)工作寄存器區(qū)。2012/9/1632D7D6D5D4D3D2D1D0CyACF0RS1RS0OVP單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 運(yùn)

19、算器4. 程序狀態(tài)字寄存器PSWl Cy：進(jìn)位標(biāo)志位。當(dāng)指令運(yùn)算結(jié)果的最 產(chǎn)生進(jìn)位或借位時(shí)置位(Cy=1)，否則復(fù)位(Cy=0)。除此之外，Cy還在布爾處理器中作為位累加器使用，常用 C”表示。l AC：輔助進(jìn)位標(biāo)志，又稱半字節(jié)進(jìn)位標(biāo)志位。在進(jìn)行加法或減法運(yùn)算中，當(dāng)一個(gè)字節(jié)的低4位數(shù)向高4位數(shù)有進(jìn)位或借位時(shí)，AC將被硬件置位，否則就被清零。AC常被用于BCD碼運(yùn)算時(shí)的十進(jìn)制調(diào)整。2012/9/1631D7D6D5D4D3D2D1D0CyACF0RS1RS0OVP2012/9/167SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.3 振蕩器、時(shí)鐘電路及時(shí)序2. MCS-51指令執(zhí)

20、行時(shí)序l單字節(jié)單周期2012/9/1642單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.3 振蕩器、時(shí)鐘電路及時(shí)序2. MCS-51指令執(zhí)行時(shí)序l每一條指令的執(zhí)行都包括取指和執(zhí)行兩個(gè)階段。在取指階段，CPU從（ROM）中取出指令的操作碼及操作數(shù)，然后再執(zhí)行這條指令的邏輯功能；lMCS-51的指令分為單周期、多周期，指令長度分為單字節(jié)、多字節(jié)等多種。其取指、執(zhí)行過程如圖所示：2012/9/1641單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.3 振蕩器、時(shí)鐘電路及時(shí)序1. MCS-51的振蕩器及時(shí)鐘電路l周期：一個(gè)周期由6個(gè)時(shí)鐘周期(12個(gè)振蕩周期)組成，分為S1P1、S1P2、S6P1、S6P2， 可以用周期把一條指令劃分成若干

21、個(gè)階段， 每個(gè)周期完成某些規(guī)定的操作。目前很多新型單片機(jī)的周期可簡化為14個(gè)時(shí)鐘周期， 在同樣的晶振頻率下執(zhí)行指令更快；l指令周期：執(zhí)行一條指令所占用的全部時(shí)間。一個(gè)指令通常含有14個(gè)周期。2012/9/1640單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.3 振蕩器、時(shí)鐘電路及時(shí)序1. MCS-51的振蕩器及時(shí)鐘電路l振蕩周期：和單片機(jī)相連的晶體振蕩器的周期；l時(shí)鐘周期：又稱狀態(tài)周期或S周期，是晶體振蕩頻率的1/2，一個(gè)時(shí)鐘周期分為P1和P2兩拍，P1 時(shí)通常完成算術(shù)邏輯操作，P2時(shí)完成內(nèi)部寄存器之間的數(shù)據(jù)傳輸。2012/9/1639單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.3 振蕩器、時(shí)鐘電路及時(shí)序1. MCS-51的振

22、蕩器及時(shí)鐘電路l單片機(jī)的時(shí)鐘頻率記為OSC，由振蕩器頻率決定。OSC時(shí)鐘周期可進(jìn)一步細(xì)分為振蕩周期、時(shí)鐘周期、周期和指令周期。2012/9/1638單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.3 振蕩器、時(shí)鐘電路及時(shí)序1. MCS-51的振蕩器及時(shí)鐘電路lMCS-51單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端(XTAL1)和輸出端(XTAL2)用于外接體和微調(diào)電容，或輸入外部時(shí)鐘信號，振蕩器：2012/9/16372012/9/168SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.4.1 單片機(jī)的復(fù)位功能l在單片機(jī)的RST引腳上保持2個(gè) 周期以上的高電平，單片機(jī)即復(fù)位；l只要RST引腳保持 平，單

23、片機(jī)就循環(huán)復(fù)位。當(dāng)RST從 平變?yōu)榈碗娖胶?，MCS-51從0000H 地址開始執(zhí)行程序。單片機(jī)內(nèi)部復(fù)位電路如下：2012/9/1648第二章 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理2.4 單片機(jī)的復(fù)位2012/9/1647單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.3 振蕩器、時(shí)鐘電路及時(shí)序4.外部數(shù)據(jù)器(RAM)時(shí)序l 單片機(jī)讀外部數(shù)據(jù)器(RAM)的時(shí)序2012/9/1646單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.3 振蕩器、時(shí)鐘電路及時(shí)序3.外部(ROM)時(shí)序l 單片機(jī)讀外部(不外部RAM)的時(shí)序2012/9/1645單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.3 振蕩器、時(shí)鐘電路及時(shí)序2. MCS-51指令執(zhí)行時(shí)序l單字節(jié)雙周期2

24、012/9/1644單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.3 振蕩器、時(shí)鐘電路及時(shí)序2. MCS-51指令執(zhí)行時(shí)序l雙字節(jié)單周期2012/9/16432012/9/169SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.1 單片機(jī) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)l 器是組成計(jì)算機(jī)的三大主要部件之一。l 器的功能是 信息，包括程序和數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)這兩種信息的 器分別被稱為和數(shù)據(jù) 器。l單片機(jī)的 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有兩種類型：Ø馮諾依曼結(jié)構(gòu)：和數(shù)據(jù)器在一個(gè)地址區(qū)編址；Ø哈佛結(jié)構(gòu)：和數(shù)據(jù)器在不同的空間各自編址；lMCS-51采用的是哈佛結(jié)構(gòu)。它的系統(tǒng)分為多個(gè)空間，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。2012/9/1654第二章 M

25、CS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理2.5 單片機(jī)的系統(tǒng)2012/9/1653單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.4.2 常用的復(fù)位電路(2)復(fù)位集成電路l MAX811Ø有多種供電電壓及復(fù)位門檻電壓版本；Ø支持手動(dòng)復(fù)位；Ø有高低兩種電平的復(fù)位信號輸出；Ø體積小，可靠性高。l X5045/25045Ø有多種供電電壓及復(fù)位門檻電壓版本；Ø支持手動(dòng)復(fù)位；Ø包含4Kb的E2PROM；Ø具有看門狗功能。2012/9/1652單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.4.2 常用的復(fù)位電路(1) 分立元件復(fù)位電路上電后RST引腳上帶有手動(dòng)復(fù)位按鈕的波形(

26、示意圖)的復(fù)位電路2012/9/1651單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.4.1 單片機(jī)的復(fù)位功能l單片機(jī)復(fù)位后內(nèi)部特殊寄存器初值2012/9/1650寄存器內(nèi)容寄存器內(nèi)容PC0000HTH000HACC00HTL000HB00HTH100HPSW00HTL100HSP07HTH200HDPTR0000HTL200HP0P30FFHRLCAP2H00HIP(XX000000)RLCAP2L00HIE(0X000000)SCON00HTMOD00HSBUF不定TCON00HPCON(0 0000)T2CON00H單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.4.1 單片機(jī)的復(fù)位功能l只要RST/VPD引腳輸入的平不撤除，單片機(jī)

27、就一直保持復(fù)位狀態(tài)。l單片機(jī)復(fù)位完成后，其內(nèi)部各寄存器恢復(fù)到初始狀態(tài)。各寄存器復(fù)位后的初始值如下頁表所示：2012/9/16492012/9/1610SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.3 數(shù)據(jù)器2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)器l MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有128個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)器(RAM)；l MCS-52單片機(jī)內(nèi)部有256個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)器(RAM)；l 內(nèi)部RAM可以用作數(shù)據(jù)緩沖器、堆棧、工作寄存器組和軟件標(biāo)志等；l CPU對內(nèi)部RAM有豐富的操作指令；l 內(nèi)部RAM地址范圍為00H7FH(MCS-51)或00H0FFH(M CS-52)。2012/9/1660單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.

28、5.3 數(shù)據(jù) 器1. 外部數(shù)據(jù) 器l外部數(shù)據(jù) 器以16位的特殊功能寄存器DPTR作為地址指針，可尋址64K字節(jié)空間，也可以使用8 位地址作為指針， 外部數(shù)據(jù) 器的低256字節(jié)。nRD/nWR作為外部數(shù)據(jù) 器的讀/寫選通信號。2012/9/1659單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.2l用于存放程序、常數(shù)及表格。由片內(nèi)和片外兩部分組成；l MCS-51的內(nèi)部和外部的的編址范圍是0000H0FFFFH，共64KB，由nEA(External Access，外部，低有效)信號來選擇：ØnEA = 1：選擇內(nèi)部。當(dāng)PC的值在內(nèi)部范圍之內(nèi)，CPU內(nèi)部；而當(dāng)PC的值大于內(nèi)部編址范圍時(shí)，CPU自動(dòng)生成有效

29、的nPSEN信號，外部;ØnEA = 0：時(shí)選擇外部。此時(shí)不管PC值的大小或有無內(nèi)部，CPU總是外部程序器。2012/9/1658單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.1 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2. MCS-51系統(tǒng)的編址MCS-51單片機(jī)具有6個(gè)器編址空間，分別是：l 片內(nèi)空間，又稱片內(nèi)ROM；l 片外64K字節(jié)的空間，又稱片外ROM；l 片內(nèi)128字節(jié)(MCS-51)或256字節(jié)(MCS-52)的數(shù)據(jù)器空間，稱為內(nèi)部RAM；l 片外64K字節(jié)的數(shù)據(jù)器空間，又稱外部RAM；l 特殊功能寄存器空間，又稱SFR空間；l 位尋址空間，又稱位空間。2012/9/1657單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.1 單片機(jī)

30、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2. MCS-51系統(tǒng)的編址l MCS-51的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：2012/9/1656單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.1 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1. MCS-51系統(tǒng)的特點(diǎn)l和數(shù)據(jù)器，有各自的尋址系統(tǒng)、信號和特定的功能。l和數(shù)據(jù)器、內(nèi)部器和外部器、字 節(jié)地址和位地址的編址都從零開始，因此在編址上有重疊， CPU通過不同的指令形式及信號來區(qū)分尋址的空 間。l CPU使用內(nèi)部RAM作為工作寄存器空間，I/O接口采用存對應(yīng)方式。工作寄存器、I/O口鎖存器和內(nèi)部RAM統(tǒng)一編址。l 具有一個(gè)功能很強(qiáng)的處理器，位尋址空間為256位。2012/9/16552012/9/1611SWN瑦畊5Y'f嫛梘:

31、f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.4 特殊功能寄存器l MCS-51單片機(jī)內(nèi)除程序計(jì)數(shù)器(PC)和4個(gè)工作寄存器區(qū)外， 所有其它寄存器如I/O端口數(shù)據(jù)鎖存器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、 狀態(tài)寄存器、串行口數(shù)據(jù)緩沖器和各種寄存器都是以特殊功能寄存器(SFR)的形式出現(xiàn)的。l MCS-51及52系列單片機(jī)共有25個(gè)特殊功能寄存器，它們離散地分布在80H0FFH的地址空間內(nèi)。程序可以使用直接尋址的方式特殊功能寄存器，也可以對這些特殊功能寄存器進(jìn)行算術(shù)及邏輯運(yùn)算。l MCS-51及52系列單片機(jī)特殊功能寄存器的符號及字節(jié)地址見下頁表。2012/9/1666單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.3 數(shù)據(jù)器2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)器(3

32、) 堆棧和數(shù)據(jù)區(qū)l MCS-51單片機(jī)使用內(nèi)部RAM作為堆棧；l 堆棧可以設(shè)在內(nèi)部RAM的任意區(qū)域內(nèi)，但是要避開單片機(jī)的工作寄存器組和程序的變量區(qū)；l 棧頂?shù)奈恢糜啥褩Ｖ羔楽P指出；l 堆棧指針SP為8位寄存器，數(shù)據(jù)入棧時(shí)SP遞增。2012/9/1665單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.3 數(shù)據(jù) 器2. 內(nèi)部數(shù)據(jù) 器(2) 位尋址空間l MCS-51單片機(jī)片內(nèi)低128字節(jié)RAM地址分配圖2012/9/1664單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.3 數(shù)據(jù)器2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)器(2) 位尋址空間l 對字節(jié)內(nèi)部的每一個(gè)位(bit)都編址且每一位都可以獨(dú)立置位、復(fù)位的空間，稱為位尋址空間；l MCS-51單片機(jī)內(nèi)部RA

33、M的20H2FH共16個(gè)字節(jié)的RAM單元除了可以字節(jié)尋址外，還具有位尋址功能；l 16個(gè)字節(jié)共128位（bit）的位地址分別編址為00H7FH， CPU能直接尋址并置位或復(fù)位這些位。字節(jié)地址、位地址的對應(yīng)關(guān)系及低128字節(jié)RAM的地址分配如下圖所示：2012/9/1663單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.3 數(shù)據(jù) 器2. 內(nèi)部數(shù)據(jù) 器(1) 工作寄存器組l 用戶可以通過改變程序狀態(tài)字PSW中的RS1、RS0兩位來任選一個(gè)工作寄存器區(qū)，RS1、RS0和工作寄存器區(qū)的對應(yīng)關(guān)系如下表所示：2012/9/1662RS1RS0當(dāng)前工作寄存器組R0R7占用內(nèi)部RAM單元地址00工作寄存器組000H07H01工作

34、寄存器組108H0FH10工作寄存器組210H17H11工作寄存器組318H1FH單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.3 數(shù)據(jù) 器2. 內(nèi)部數(shù)據(jù) 器(1) 工作寄存器組l MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有4個(gè)工作寄存器組，每組8個(gè)工作寄存器，都記為R0R7；l 工作寄存器可以直接和累加器A以及內(nèi)部RAM之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)及邏輯運(yùn)算等操作，也可以在寄存器間接尋 址時(shí)提供地址；l 單片機(jī)的工作寄存器組包含在內(nèi)部數(shù)據(jù) 器中，占用地址為00H1FH共32字節(jié)的內(nèi)部RAM單元。2012/9/16612012/9/1612SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6 MCS-51單片機(jī)并行I/O端口

35、結(jié)構(gòu)及其功能lMCS-51單片機(jī)共有4個(gè)8位雙向并行I/O端口，分別命名為P0P3；l4個(gè)端口共32個(gè)引腳。每一位引腳均由各自的鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器組成；l每個(gè)端口鎖存器都作為單片機(jī)的一個(gè)SFR，可由程序操作、（讀/寫）。2012/9/1672第二章 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理2.6 MCS-51單片機(jī)并行I/O端口結(jié)構(gòu)及其功能2012/9/1671單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.4 特殊功能寄存器l 近期推出的一些新型的MCS-51/52系列單片機(jī)內(nèi)部集成了的片上外設(shè)，例如A/D及D/A轉(zhuǎn)換器、看門狗定時(shí)器、PWM器等；l 新增片上外設(shè)的功能基本都是通過增加新的SFR實(shí)現(xiàn)的

36、，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)參考所選的。2012/9/1670單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.4 特殊功能寄存器l MCS-51/52單片機(jī)特殊功能寄存器的符號及字節(jié)地址表2012/9/1669SFR符號名稱字節(jié)地址TH2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2(高字節(jié))計(jì)數(shù)器(僅52系列有)0CDHTL2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2(低字節(jié))計(jì)數(shù)器(僅52系列有)0CCHRCAP2H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕獲寄存器(高字節(jié))計(jì)數(shù)器(僅52系列有)0CBHRCAP2L定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕獲寄存器(低字節(jié))計(jì)數(shù)器(僅52系列有)0CAHSCON串行口寄存器98HSBUF串行口數(shù)據(jù)緩沖寄存器99HPCON節(jié)電寄存器97H單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.4 特殊功

37、能寄存器l MCS-51/52單片機(jī)特殊功能寄存器的符號及字節(jié)地址表2012/9/1668SFR符號名稱字節(jié)地址IP中斷優(yōu)先級寄存器0B8HIE中斷寄存器0A8HTMOD定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式寄存器89HT2CON定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2寄存器 (僅52系列有)0C8HTCON定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0、1的寄存器88HTH0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0 (高字節(jié)) 計(jì)數(shù)器8CHTL0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0 (低字節(jié)) 計(jì)數(shù)器8AHTH1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1 (高字節(jié)) 計(jì)數(shù)器8DHTL1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1 (低字節(jié)) 計(jì)數(shù)器8BH單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.5.4 特殊功能寄存器l MCS-51/52單片機(jī)特殊功能寄存器的符號及字節(jié)地址表2

38、012/9/1667SFR符號名稱字節(jié)地址ACC累加器0E0HBB寄存器0F0HPSW程序狀態(tài)字0D0HSP堆棧指針81HDPTR數(shù)據(jù)指針(分為DPH、DPL兩個(gè)8位SFR)83H，82HP0P0端口數(shù)據(jù)鎖存器80HP1P1端口數(shù)據(jù)鎖存器90HP2P2端口數(shù)據(jù)鎖存器0A0HP3P3端口數(shù)據(jù)鎖存器0B0H2012/9/1613SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3、P2端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能描述l P2端口的一位結(jié)構(gòu)圖：2012/9/1678單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、P1端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能描述l P1端

39、口的工作特點(diǎn)：ØP1端口是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)雙向端口；ØP1內(nèi)部取消了上拉的FET，而以一個(gè)上拉電阻代替；Ø因P1內(nèi)部上拉電阻阻值較大，故上拉驅(qū)動(dòng)能力較弱，除了有低功 耗要求的應(yīng)用系統(tǒng)，最好外接10K左右的上拉電阻；ØP1內(nèi)部下拉FET仍存在，因此P1在作為輸入時(shí)，仍需先向端口數(shù)據(jù)鎖存器輸出1，使輸出驅(qū)動(dòng)FET截止，保證數(shù)據(jù)讀入的正確性；Ø在MCS-52系列單片機(jī)中，P1 0和P1 1具有第二功能，分別是作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部輸入端和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部輸入， 分別以T2和T2EX表示。MCS-51系列單片機(jī)無此功能。2012/9/1677單片

40、機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、P1端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能描述l P1端口的一位結(jié)構(gòu)圖：2012/9/1676單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1、P0端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能描述l P0端口作為I/O口使用時(shí)的工作特點(diǎn)：Ø硬件電路自動(dòng)使線為0，二選一復(fù)用器倒存器的#Q端；Ø此時(shí)場效應(yīng)管(FET)Q2的端與#Q接通；Ø與門(4)輸出為0，使場效應(yīng)管Q1截止；Ø根據(jù)上述分析，輸出級Q2是漏極開路的開漏電路；ØP0用作輸出端口時(shí)，必須外接上拉電阻才能保證平的輸出；ØP0用作輸入端口時(shí)，必須先輸出

41、1，使Q2截止，才能正確輸入端口引腳上的電平。2012/9/1675單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1、P0端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能描述l P0端口的一位結(jié)構(gòu)圖：2012/9/1674單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1、P0端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能描述lP0端口的8個(gè)引腳分別表示為P0.0P0.7；lP0為多功能端口；Ø功能一：為雙向的、可位尋址的8位I/O端口，既可按字 節(jié)進(jìn)行8位的數(shù)據(jù)輸入/輸出，又可以按位單獨(dú)進(jìn)行輸入/ 輸出操作；Ø功能二：在單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)總線時(shí)，它分時(shí)提供低8位地址總線及數(shù)據(jù)總線；l P0端口的一位結(jié)構(gòu)如下

42、頁圖所示：2012/9/16732012/9/1614SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)5、并行I/O端口的讀-修改-回寫操作2012/9/1684指令名稱指令功能指令舉例INC加1指令I(lǐng)NCP2DEC減1指令DEC P2JBC如果尋址位為1，轉(zhuǎn)移并清零該位JBCP1 1, LABELDJNZ減1，不為零則轉(zhuǎn)移DJNZ P3, LABELMOV Px y,C進(jìn)位位送端口Px的第y位MOV P1 0,CCLR Px y清零Px端口的第y位CLR P1 0SETB Px y置位Px端口的第y位SETB P1 0單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1

43、 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)5、并行I/O端口的讀-修改-回寫操作l 下表中的指令在執(zhí)行過程中都是讀入端口鎖存器的值而不是讀引腳的電平。通常這類指令的目的操作數(shù)為一個(gè)端口 或端口的某一位。2012/9/1683指令名稱指令功能指令舉例ANL邏輯與指令A(yù)NL Pl, AORL邏輯或指令ORL P2, AXRL邏輯異或指令XRL P3, ACPL尋址位取反指令CPLP1 0單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)5、并行I/O端口的讀-修改-回寫操作l 單片機(jī)對端口的讀寫操作有兩種不同的形式：對端口鎖存器的讀寫操作和對引腳的讀操作；l 在CPU發(fā)出寫鎖存器信號時(shí)，將來自內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)

44、寫入鎖存器；在CPU發(fā)出讀鎖存器信號時(shí)，鎖存器的輸出Q被送到內(nèi)部總線上；l 在CPU發(fā)出讀引腳信號時(shí)，端口引腳上的電平信號被傳送到內(nèi)部總線上；l 有些指令在執(zhí)行中需要先讀入鎖存器的值，經(jīng)過運(yùn)算，然后把運(yùn)算結(jié)果重新寫入鎖存器。這類指令稱為讀-修改-回寫指令。2012/9/1682單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4、P3端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能描述l P3端口的工作特點(diǎn)：Ø當(dāng)P3端口使用第能(通用I/O口)輸出數(shù)據(jù)時(shí)，“第二輸出功能” 信號應(yīng)保持平，使與非門開鎖，此時(shí)端口數(shù)據(jù)鎖存器的輸出 端Q可以P3 x引腳上的輸出電平；Ø當(dāng)P3端口使用第二輸出功能時(shí)，P

45、3端口對應(yīng)位的數(shù)據(jù)鎖存器應(yīng)置1， 使與非門開鎖，此時(shí)“第二輸出功能”輸出的信號可P3 x引腳上的輸出電平；Ø當(dāng)P3端口作為輸入端口時(shí)，無論輸入的是第 能還是第二功能的信號，相應(yīng)位的輸出鎖存器和“第二輸出功能”信號都應(yīng)保持為1，使下拉驅(qū)動(dòng)器截止；Ø輸入部分有兩個(gè)緩沖器，第二功能信息的輸入取自和P3 x引腳直接相連的緩沖器，而通用I/O端口的輸入信息則取自由“讀引腳” 信號的三態(tài)緩沖器的輸入，經(jīng)內(nèi)部總線送至CPU。2012/9/1681單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4、P3端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能描述l P3端口的一位結(jié)構(gòu)圖：2012/9/1680單片機(jī)

46、原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3、P2端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能描述l P2端口的工作特點(diǎn)：ØP2端口是一個(gè)準(zhǔn)雙向端口；ØP2端口在系統(tǒng)擴(kuò)展總線時(shí)輸出高8位地址，此時(shí)P2不可作為通用I/O端口使用；ØP2端口輸出高8位地址時(shí)，硬件電路自動(dòng)設(shè)置“”線使二選一復(fù)用器倒向“地址”端，使輸出的高8位地址輸出到P2 x引腳；Ø當(dāng)P2端口作為通用I/O使用時(shí)，單片機(jī)二選一復(fù)用器倒向P2 x鎖存器的Q端，此時(shí)P2端口的功能和使用方法都類似于P1端口；Ø系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，端口鎖存器自動(dòng)置1，輸出的下拉驅(qū)動(dòng)器截止，P2端 口可直接作為輸使用。2012/

47、9/16792012/9/1615SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.7.2 地址空間的分配及譯碼l 地址空間的分配，是在16位地址線所決定的64KB可尋址范圍內(nèi)，給外部擴(kuò)展的可編程或可尋址的器件劃分有效地址空間范圍的過程；l 在擴(kuò)展了多個(gè) 器件的單片 中，單片機(jī)是通過地址總線和 總線來選擇和確定具體的被尋址器件或單元的。要完成這一操作功能需進(jìn)行兩方面的尋址：Ø片選：選擇并確定被尋址的器件（）；Ø字選：在片選信號有效的情，尋址該器件（）內(nèi)部的某個(gè)單元或功能寄存器。l 地址空間的分配有兩種方法：Ø線選法；Ø地址譯碼法。2012/9/

48、1690單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.7.1 單片機(jī)外部總線擴(kuò)展l MCS-51/52單片機(jī)擴(kuò)展三總線結(jié)構(gòu)圖2012/9/1689單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.7.1 單片機(jī)外部總線擴(kuò)展l 單片機(jī)的總線分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和總線；l 系統(tǒng)總線擴(kuò)展時(shí)，單片機(jī)的P0端口分時(shí)作為地址總線低8位和數(shù)據(jù)總線；P2端口作為地址總線的高8位；l 單片機(jī)的總線包括#WR、#RD和#PSEN；l #WR為數(shù)據(jù)總線寫選通信號；l #RD為數(shù)據(jù)總線讀選通信號；l #PSEN為讀選通信號。l 單片機(jī)通過ALE引腳 地址鎖存器(74373或74573等8D 鎖存器)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)P0端口的地址總線/數(shù)據(jù)總線的時(shí)分復(fù)用。2012/9/

49、1688單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.7.1 單片機(jī)外部總線擴(kuò)展l 單片機(jī)的內(nèi)部集成了組成計(jì)算機(jī)的基本功能部件，一塊單片機(jī)就相當(dāng)于一個(gè)基本的計(jì)算 ；l 對于智能儀器、儀表、小型測控等簡單應(yīng)用系統(tǒng)，可直接使用單片機(jī)而不必?cái)U(kuò)展，極為方便高效；l 對于一些較大的應(yīng)用系統(tǒng)，單片機(jī) 內(nèi)集成的 往往就顯得不足，這時(shí)就要在其 擴(kuò)展一些器件，以適應(yīng)系統(tǒng)的需要；l 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中擴(kuò)展的器件必須從屬于單片機(jī)，受單片機(jī)的支配和指揮，擴(kuò)展器件和單片機(jī)之間必須互相連接并 交換必要的信息；l 用于連接CPU和擴(kuò)展器件的公用信息通路稱為總線。2012/9/1687第二章 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理2.7 單片機(jī)外部

50、總線擴(kuò)展2012/9/1686單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1 并行I/O端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)總結(jié)l 單片機(jī)的I/O端口可以字節(jié)操作或位操作，使用靈活；l P1端口通常作為通用I/O端口使用；l 系統(tǒng)擴(kuò)展外部總線時(shí)，P0端口分時(shí)復(fù)用為外部數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線，P2端口作為高8位地址總線使用，P3 6和P 3 7作為讀寫 信號使用；l P3端口其它引腳經(jīng)常使用第二功能；l P0P3驅(qū)動(dòng)能力各不相同，設(shè)計(jì)電路時(shí)需注意外接上拉電路的使用。2012/9/16852012/9/1616SWN瑦畊5Y'f嫛梘:f朾單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.7.4 擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)器的電路設(shè)計(jì)l 單片機(jī)擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)器電路原理圖2012/9/1696單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.7.3 擴(kuò)展外部的電路設(shè)計(jì)l 單片機(jī)擴(kuò)展外部電路原理圖2012/9/1695單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.7.2 地址空間的分配及譯碼l 具體譯碼實(shí)例2012/9/1694A15A14A13A12A11A10A9A0有效輸出有效地址范圍G1/G2A/G2BCBA100000011110011001101010101×/Y0/Y1/