第2章MCS-51單片機硬件組成(1).

1、汽車與交通工程學院汽車與交通工程學院Email：主講：陳林林主講：陳林林第二章：單片機硬件組成第二章：單片機硬件組成本章重點： MCS-51的基本組成（內部資源） I/O口結構 存儲器、堆棧與特殊功能寄存器 單片機的基本工作方式以及單片機的基本時序 單片機的引腳通過本章的學習，應該對單片機的整體結構和工作原理有全面的了解，上述內容是學習和使用單片機指令系統(tǒng)以及設計單片機控制系統(tǒng)的基礎。 MCS51單片機單片機不同的不同的具體型號具體型號，可能在以，可能在以下方面有所不同下方面有所不同片內數據存儲器容量不同片內數據存儲器容量不同片內程序存儲器片內程序存儲器容量和器件類型不同容量和器件類型不同定時

2、器數量不同定時器數量不同串口數量不同串口數量不同回顧MCS-51系列單片機配置一覽表系列片內存儲器（字節(jié)）定時器計數器并行I/O串行I/O中斷源片內ROM片內RAM無有ROM有EPROMIntelMCS-51子系列803180C31805180C51(4K字節(jié))875187C51(4K字節(jié))128字節(jié)2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字節(jié))875287C52(8K字節(jié))256字節(jié)3x164x8位16注意：今后將會經常提到ATMEL的AT89C2051/51/52等MCU！ATEML89C系列(常用型)1051(1K)/ 2051(2K)/

3、 4051(4K)（20條引腳DIP封裝）1282151589C51(4K)/ 89C52(8K)（40條引腳DIP封裝）128/2562/33215/6MCS-51MCS-51的基本組成的基本組成MCS-51單片機內部資源8 8 位的位的 CPUCPU， 片內有振蕩器和時鐘電路片內有振蕩器和時鐘電路, ,工作頻率為工作頻率為 1 112MHz12MHz（Atmel 89CxxAtmel 89Cxx為為0 024MHz24MHz）片內有片內有 128/256128/256字節(jié)字節(jié) RAMRAM片內有片內有 0K/4K/8K0K/4K/8K字節(jié)字節(jié) 程序存儲器程序存儲器ROMROM可尋址片外可尋

4、址片外 64K64K字節(jié)字節(jié) 數據存儲器數據存儲器RAMRAM可尋址片外可尋址片外 64K64K字節(jié)字節(jié) 程序存儲器程序存儲器ROMROM片內片內 21/2621/26個個 特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SFRSFR）4 4個個8 8位位 的并行的并行I/OI/O口口（PIOPIO）1 1個個 全雙工串行口全雙工串行口（SIO/UARTSIO/UART）2/32/3個個1616位位 定時器定時器/ /計數器計數器（TIMER/COUNTERTIMER/COUNTER）可處理可處理 5/65/6個個中斷源，中斷源，兩級兩級中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級內置內置1 1個個布爾處理器布爾處理器和和1 1個個布

5、爾累加器布爾累加器（CyCy）MCS-51MCS-51指令集含指令集含 111111條指令條指令MCS51單片機的內部組成MCS51單片機的單片機的P0、P2和和P3并行接口在并行接口在CPU控制下，可構成地址、數據和控制總線，控制下，可構成地址、數據和控制總線，用于外部設備擴展，用于外部設備擴展，MCS51單片機可以擴單片機可以擴展：展：片外數據存儲器單元和片外數據存儲器單元和I/O接口地址共接口地址共64KB64KB片外程序存儲器片外程序存儲器 MCS-51單片機的中央處理器單片機的單片機的CPUCPU字長為字長為8 8位，即對數據的處理、傳輸位，即對數據的處理、傳輸均按均按8 8位二進制

6、數位二進制數( (一個字節(jié)一個字節(jié)) )進行進行MCSMCS5151系列單片機是系列單片機是8 8位機位機MCSMCS5151系列單片機的系列單片機的CPUCPU由由運算器運算器、控制器控制器及相及相應的應的專用寄存器專用寄存器組成組成運算器運算器以算術運算器以算術/ /邏輯部件邏輯部件( (ALU-ALU-具有加、減、具有加、減、邏輯運算和移位功能邏輯運算和移位功能) )為核心，加上累加器為核心，加上累加器ACCACC、暫存寄存器、程序狀態(tài)字寄存器暫存寄存器、程序狀態(tài)字寄存器PSWPSW以及布爾處理以及布爾處理器、器、BCDBCD碼運算調整電路等構成。碼運算調整電路等構成。運算器的功能包括：

7、運算器的功能包括：算術運算算術運算邏輯運算邏輯運算位操作位操作控制器控制器是CPU的指揮調度中樞，它包括：定時控制邏輯定時控制邏輯指令寄存器指令寄存器指令譯碼器指令譯碼器數據指針數據指針DPTR程序計數器程序計數器PC堆棧指針堆棧指針SP地址寄存器地址寄存器地址緩沖器等地址緩沖器等運行時控制器對運行時控制器對指令進行譯碼指令進行譯碼，然后通，然后通過定時和控制電路在規(guī)定時刻發(fā)出所需的內、過定時和控制電路在規(guī)定時刻發(fā)出所需的內、外部控制信號，協(xié)調各部分的工作，完成指外部控制信號，協(xié)調各部分的工作，完成指令規(guī)定的操作。令規(guī)定的操作。 MCS51控制器示意圖程序計數器PC(Program Count

8、er) 為了保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，為了保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，CPUCPU必須必須具有某些手段來確定下一條指令的地址。而程具有某些手段來確定下一條指令的地址。而程序計數器正是起到這種作用，所以通常又稱為序計數器正是起到這種作用，所以通常又稱為指令計數器指令計數器程序計數器程序計數器PCPC是是1616位位的寄存器，用來存放的寄存器，用來存放即將即將要執(zhí)行的指令地址要執(zhí)行的指令地址, ,當當CPUCPU按照按照PCPC指示的地址取指示的地址取出一條指令后，出一條指令后，PCPC值將自動增加值將自動增加，指向下一條，指向下一條指令的首字節(jié)地址指令的首字節(jié)地址在程序開始執(zhí)行前，必須將它的起

9、始地址，即在程序開始執(zhí)行前，必須將它的起始地址，即程序的一條指令所在的內存單元地址送入程序的一條指令所在的內存單元地址送入PCPC，因此程序計數器（因此程序計數器（PCPC）的內容即是從內存提取）的內容即是從內存提取的第一條指令的地址。當執(zhí)行指令時，的第一條指令的地址。當執(zhí)行指令時，CPUCPU將將自動修改自動修改PCPC的內容，以便使其保持的總是將要的內容，以便使其保持的總是將要執(zhí)行的下一條指令的地址執(zhí)行的下一條指令的地址由于大多數指令都是由于大多數指令都是按順序按順序來執(zhí)行的，所以修來執(zhí)行的，所以修改的過程通常只是簡單的對改的過程通常只是簡單的對PCPC加加1 1。程序計數器PC(Prog

10、ram Counter) 數據指針DPTR（ DATA POINTER）數據指針數據指針DPTRDPTR是一個是一個1616位位專用寄存器，由兩個八專用寄存器，由兩個八位寄存器位寄存器DPHDPH和和DPLDPL組成。組成。DPHDPH為高八位字節(jié)，為高八位字節(jié)，DPLDPL為低八位字節(jié)。為低八位字節(jié)。DPTRDPTR主要用來保存主要用來保存1616位地址，當對位地址，當對64KB64KB外部數據外部數據存儲器空間尋址時，可作為存儲器空間尋址時，可作為間接寄存器間接寄存器使用。在使用。在訪問程序存儲器時，訪問程序存儲器時，DPTRDPTR可作為可作為基址寄存器基址寄存器。 DPTRDPTR是一

11、個是一個1616位的寄存器，所以位的寄存器，所以尋址尋址范圍是范圍是0-0-64K64K。那么就可以通過它來間接尋址訪問內部或。那么就可以通過它來間接尋址訪問內部或外部的存儲器（不管是程序存儲器，還是數據儲外部的存儲器（不管是程序存儲器，還是數據儲存器）存器）。 堆棧指針堆棧指針SPSP在片內在片內RAM128BRAM128B中開辟棧區(qū)，并隨中開辟棧區(qū)，并隨時跟蹤棧頂地址時跟蹤棧頂地址它是按它是按“先進后出先進后出”的原則存取數據。開機復的原則存取數據。開機復位后，初始位后，初始地址地址為為07H07H主要用來保存主要用來保存臨時數據臨時數據，局部變量局部變量和中斷和中斷/ /子子程序的返回地

12、址程序的返回地址（保護現場（保護現場/ /恢復現場）恢復現場）堆棧指針總是指向棧頂。所以數據入棧的時候，堆棧指針總是指向棧頂。所以數據入棧的時候，堆棧指針先加堆棧指針先加1 1，再壓棧。出棧的時候先彈出，再壓棧。出棧的時候先彈出數據，堆棧指針再減數據，堆棧指針再減1 1。堆棧指針SP指令寄存器 指令寄存器用來存放指令代碼指令寄存器用來存放指令代碼CPUCPU執(zhí)行指令時，由程序存儲器中讀取的執(zhí)行指令時，由程序存儲器中讀取的指令代碼送入指令寄存器，經指令譯碼器指令代碼送入指令寄存器，經指令譯碼器譯碼后由定時與控制電路發(fā)出相應的控制譯碼后由定時與控制電路發(fā)出相應的控制信號，完成指令功能信號，完成指令

13、功能 單片機的單片機的I/OI/O引腳結構引腳結構眾多功能各異的I/O引腳源于它結構的不同由軟件控制由軟件控制寫寫1時時高電平高電平，三極管，三極管導通導通寫寫0時時低電平，低電平，三極管三極管斷開斷開當三極管截止當三極管截止時輸出電壓？時輸出電壓？輸出輸出輸入輸入當開關斷開時當開關斷開時輸出電壓？輸出電壓？輸出輸出1時時開關斷開開關斷開0時時開關接通開關接通集電極集電極oc開路（漏極開路開路（漏極開路od）輸出結構）輸出結構當開關斷開時，則輸出端懸空了，即高當開關斷開時，則輸出端懸空了，即高阻態(tài)。這時電平狀態(tài)未知，如果后面一個電阻態(tài)。這時電平狀態(tài)未知，如果后面一個電阻負載（即使很小的負載）到

14、地，那么輸出阻負載（即使很小的負載）到地，那么輸出端的電平就被負載拉到低電平，所以這個電端的電平就被負載拉到低電平，所以這個電路是不能輸出高電平。路是不能輸出高電平。補充當開關斷開時當開關斷開時輸出電壓？輸出電壓？輸出輸出1時時開關斷開開關斷開0時時開關接通開關接通輸出輸出+5V1Kohm上拉上拉電阻電阻 如果如果開關閉合開關閉合，則有電流從，則有電流從1k1k電阻及開關上流過，但由于開關閉電阻及開關上流過，但由于開關閉和時電阻為和時電阻為0 0（方便我們的討論，（方便我們的討論，實際情況中開實際情況中開 關電阻不為關電阻不為0 0，另外，另外對于三極管還存在飽和壓降），所對于三極管還存在飽和

15、壓降），所以在開關上的電壓為以在開關上的電壓為0 0，即輸出電，即輸出電平為平為0 0。 如果如果開關斷開開關斷開，則由于開關電，則由于開關電阻為無窮大（同上，不考慮實際中阻為無窮大（同上，不考慮實際中的漏電流），所以流過的電流為的漏電流），所以流過的電流為0 0，因此在因此在1k 1k 電阻上的壓降也為電阻上的壓降也為0 0，所，所以輸出端的電壓就是以輸出端的電壓就是5v5v，這樣就能，這樣就能輸出高電平。輸出高電平。 輸出輸出+5V1Kohm上拉上拉電阻電阻但是這個輸出的內阻是比較但是這個輸出的內阻是比較大的（即大的（即1kohm1kohm），如果接一個電），如果接一個電阻為阻為r r的負

16、載，通過分壓計算，就的負載，通過分壓計算，就可以算得最后的輸出電壓為可以算得最后的輸出電壓為5 5* *r/(r+1000)r/(r+1000)伏，即伏，即5/(1+1000/r)5/(1+1000/r)伏。所以，如果要達到一定的電壓伏。所以，如果要達到一定的電壓的話，的話，r r就不能太小。如果就不能太小。如果r r 真的真的太小，而導致輸出電壓不夠的話，太小，而導致輸出電壓不夠的話，那我們只有通過減小那個那我們只有通過減小那個1k1k的上拉的上拉電阻來增加驅動能力。但是，上拉電阻來增加驅動能力。但是，上拉電阻又不能取得太小，因為當開關電阻又不能取得太小，因為當開關閉合時，將產生電流，由于開

17、關能閉合時，將產生電流，由于開關能流過的電流是有限的，因此限制了流過的電流是有限的，因此限制了上拉電阻的取值，另外還需要考慮上拉電阻的取值，另外還需要考慮到，當輸出低電平時，負載可能還到，當輸出低電平時，負載可能還會給提供一部分電流從開關流過，會給提供一部分電流從開關流過，因此要綜合這些電流考慮來選擇合因此要綜合這些電流考慮來選擇合適的上拉電阻。適的上拉電阻。輸出輸出+5V1Kohm上拉上拉電阻電阻上拉電阻阻值的上拉電阻阻值的選擇原則選擇原則包括：包括： 從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應當足夠大；電阻大，從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應當足夠大；電阻大，電流小。電流小。 從確保足夠的驅動電

18、流考慮應當足夠??；電阻小，電流大。從確保足夠的驅動電流考慮應當足夠?。浑娮栊?，電流大。 對于高速電路，過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。對于高速電路，過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。 綜合考慮以上三點，通常在綜合考慮以上三點，通常在1k1k到到10k10k之間之間選取。對下拉選取。對下拉電阻也有類似道理。電阻也有類似道理。上拉就是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平！上拉就是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平！電阻同時起限流作用！下拉同理！電阻同時起限流作用！下拉同理！ 上拉是對器件注入電流，下拉是輸出電流。上拉是對器件注入電流，下拉是輸出電流。 如果電平用如果電平用OC(OC(集電極開路，集

19、電極開路，TTL)TTL)或或OD(OD(漏極開路漏極開路，CMOS)CMOS)輸出，那么不用上拉電阻是不能工作的，輸出，那么不用上拉電阻是不能工作的， 這個很容易理解，管子沒有電源就不能輸出高電這個很容易理解，管子沒有電源就不能輸出高電平。平。 如果輸出電流比較大，輸出的電平就會降低（電如果輸出電流比較大，輸出的電平就會降低（電路中已經有了一個上拉電阻，但是電阻太大，壓路中已經有了一個上拉電阻，但是電阻太大，壓降太高），就可以用上拉電阻降太高），就可以用上拉電阻提供電流分量提供電流分量， 把把電平電平“拉高拉高”。（就是并一個電阻在。（就是并一個電阻在ICIC內部的上內部的上拉電阻上，拉電阻

20、上， 讓它的壓降小一點）。當然管子按需讓它的壓降小一點）。當然管子按需要該工作在線性范圍的上拉電阻不能太小。當然要該工作在線性范圍的上拉電阻不能太小。當然也會用這個方式來實現門電路電平的匹配。也會用這個方式來實現門電路電平的匹配。單片機的引腳（P0口）lP0.0P0.0P0.7: P0.7: 雙向雙向I/O I/O （內置（內置場效應管場效應管上拉）上拉） 尋址外部程序存儲器時尋址外部程序存儲器時分時分時作為作為雙向雙向8 8位數據口位數據口和和輸出低輸出低8 8位地址位地址復用口復用口；不接外部程序存儲器不接外部程序存儲器時可時可作為作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。21

21、DQCK/Q讀引腳讀引腳讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址地址/數據數據 控制控制引腳引腳P0.X34Vcc多路轉換開關多路轉換開關T1T23態(tài)緩沖器態(tài)緩沖器控制控制=0 時時，此腳作，此腳作I/O口口（作輸出口時，輸出高電平需要外接上拉電阻；（作輸出口時，輸出高電平需要外接上拉電阻；作輸入口時事先必須對它寫作輸入口時事先必須對它寫“1”使使T2截止。）截止。）21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =1讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址地址/數據數據 控制控制引腳引腳P0.X3400100截截止止截截止止=0Vcc單片機的引腳（P0口）lP0.0P0.0P0.7:

22、P0.7: 雙向雙向I/O I/O （內置（內置場效應管場效應管上拉）上拉） 尋址外部程序存儲器時分時作為尋址外部程序存儲器時分時作為雙向雙向8 8位數據口位數據口和和輸出低輸出低8 8位地址位地址復用口；不接外部程序存儲器復用口；不接外部程序存儲器時可作為時可作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =1讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址地址/數據數據 控制控制引腳引腳P0.X3400100截截止止截截止止=0Vcc需要需要注意注意的是，的是，P0口某位作輸入前如果曾經輸出過口某位作輸入前如果曾經輸出過“0”，則，則T2處于導通狀態(tài)

23、，會將外部的高電平信號鉗位為處于導通狀態(tài)，會將外部的高電平信號鉗位為“0”，不能，不能讀入讀入“1”狀態(tài)。因此，作輸入口時事先必須對它寫狀態(tài)。因此，作輸入口時事先必須對它寫“1”使使T2截止，保證輸出正確。截止，保證輸出正確。這種要作輸入必須先輸出某一狀態(tài)，而不能無條件任意改變這種要作輸入必須先輸出某一狀態(tài)，而不能無條件任意改變輸入輸入/輸出功能的輸出功能的“雙向雙向”口稱為口稱為準雙向口準雙向口。輸出輸出+5V1Kohm單片機單片機P0.Xu 除了讀取外部信號的狀除了讀取外部信號的狀態(tài)，態(tài)，CPUCPU有時還需要將以前有時還需要將以前的輸出狀態(tài)讀回來，以決的輸出狀態(tài)讀回來，以決定下一步的操作

24、。如輸出定下一步的操作。如輸出方波。方波。u 如果直接讀引腳有可能如果直接讀引腳有可能會因輸出的高電平被外部會因輸出的高電平被外部電路拉成低電平而引起誤電路拉成低電平而引起誤操作。操作。u MCS-51 MCS-51設置了讀鎖存器設置了讀鎖存器功能，即通過功能，即通過“讀鎖存器讀鎖存器”信號，將鎖存器信號，將鎖存器Q Q端的狀態(tài)端的狀態(tài)讀回讀回CPUCPU進行判別。進行判別。21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =0讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址地址/數據數據 控制控制=1引腳引腳P0.X34控制控制=1時，此腳作地址時，此腳作地址/數據數據復用口復用口：（1）輸出地址輸出地址/

25、數據數據 =0 時時1011=0導導通通截截止止=0Vcc單片機的引腳（P0口）lP0.0P0.0P0.7: P0.7: 雙向雙向I/O I/O （內置（內置場效應管場效應管上拉）上拉） 尋址外部程序存儲器時分時作為尋址外部程序存儲器時分時作為雙向雙向8 8位數據口位數據口和和輸出低輸出低8 8位地址位地址復用口；不接外部程序存儲器復用口；不接外部程序存儲器時可作為時可作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =0讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址地址/數據數據 控制控制=1引腳引腳P0.X34控制控制=1時，此腳作地址時，此腳作地址

26、/數據數據復用口復用口：（2）輸出地址輸出地址/數據數據 =1 時時1100=1截截止止導導通通=1Vcc單片機的引腳（P0口）lP0.0P0.0P0.7: P0.7: 雙向雙向I/O I/O （內置（內置場效應管場效應管上拉）上拉） 尋址外部程序存儲器時分時作為尋址外部程序存儲器時分時作為雙向雙向8 8位數據口位數據口和和輸出低輸出低8 8位地址位地址復用口；不接外部程序存儲器復用口；不接外部程序存儲器時可作為時可作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =0讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址地址/數據數據 控制控制=1引腳引腳P0

27、.X34控制控制=1時，此腳作地址時，此腳作地址/數據數據復用口復用口：（2）輸出地址輸出地址/數據數據 =1 時時1100=1截截止止導導通通=1Vcc注意：注意：P0口內部不用上拉電阻，而將口內部不用上拉電阻，而將T1、T2兩個場兩個場效應管設計成拉推輸出電路，是為了效應管設計成拉推輸出電路，是為了P0口在作地址口在作地址/數據信息輸出時具有較強的輸出驅動能力。數據信息輸出時具有較強的輸出驅動能力。單片機的引腳（P0口）lP0.0P0.0P0.7: P0.7: 雙向雙向I/O I/O （內置（內置場效應管場效應管上拉）上拉） 尋址外部程序存儲器時分時作為尋址外部程序存儲器時分時作為雙向雙向

28、8 8位數據口位數據口和和輸出低輸出低8 8位地址位地址復用口；不接外部程序存儲器復用口；不接外部程序存儲器時可作為時可作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =1讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址地址/數據數據 控制控制=1引腳引腳P0.X34控制控制=1時，此腳作地址時，此腳作地址/數據數據復用口復用口： （3）輸入輸出數據時，輸入輸出指令將使引腳與內部總輸入輸出數據時，輸入輸出指令將使引腳與內部總線直通線直通Vcc截截止止21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =1讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址地址/數據數據 控制

29、控制=1引腳引腳P0.X34控制控制=1時，此腳作地址時，此腳作地址/數據數據復用口復用口： （3）輸入輸出數據時，輸入輸出指令將使引腳與內部總輸入輸出數據時，輸入輸出指令將使引腳與內部總線直通線直通Vcc截截止止注意：注意：P0口作為數據線時，在讀入數據前口作為數據線時，在讀入數據前CPU會會自自動動向鎖存器寫向鎖存器寫1，截止場效應管，截止場效應管T2，這種情況下，這種情況下，P0口是一個口是一個真正的雙向口真正的雙向口。單片機的引腳（P1口）lP1.0P1.0P1.7: P1.7: 準雙向準雙向I/OI/O口口（內置內置了上拉電阻）了上拉電阻） 輸出時一切照常，輸出時一切照常，僅在作僅在

30、作輸入口輸入口用時要先對其用時要先對其 寫寫“1 1”。21DQCK/Q讀引腳讀引腳讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線Vcc引腳引腳P1.X內部上拉電阻內部上拉電阻21DQCK/Q讀引腳讀引腳讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線Vcc引腳引腳P1.X內部上拉電阻內部上拉電阻輸輸出出數據數據 = 1 時時110截截止止=1單片機的引腳（P1口）lP1.0P1.0P1.7: P1.7: 準雙向準雙向I/OI/O口口（內置內置了上拉電阻）了上拉電阻） 輸出時一切照常，輸出時一切照常，僅在作僅在作輸入口輸入口用時要先對其用時要先對其 寫寫“1 1”。21DQCK/Q讀引腳讀引

31、腳讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線Vcc引腳引腳P1.X內部上拉電阻內部上拉電阻輸輸出出數據數據 = 0 時時001=0導導通通單片機的引腳（P1口）lP1.0P1.0P1.7: P1.7: 準雙向準雙向I/OI/O口（口（內置內置了上拉電阻了上拉電阻） 輸出時一切照常，輸出時一切照常，僅在作僅在作輸入口輸入口用時要先對其用時要先對其 寫寫“1 1”。輸輸入入數據時，要先對其寫數據時，要先對其寫“1”21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =1讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線Vcc引腳引腳P1.X內部上拉電阻內部上拉電阻110截截止止單片機的引腳單片機的引腳（P1P1口）

32、口）lP1.0P1.0P1.7: P1.7: 準雙向準雙向I/OI/O口（口（內置內置了上拉電阻了上拉電阻） 輸出時一切照常，輸出時一切照常，僅在作僅在作輸入口輸入口用時要先對其用時要先對其 寫寫“1 1”。簡單測控實例原理圖P1.3作輸入端口光路通暢，光路通暢，R亮亮 2K 光路阻斷，光路阻斷，R暗暗 400K R亮亮 250K JOB3: CLR P1.1 ;亮綠燈REDO: SETB P1.3 ;P1.3作輸入口必先置1CHECK:JNB P1.3,CHECK ;檢測通道是否被阻斷？LOOP: ;有入侵者，報警！AJMP REDO ;再跳回去檢測任務三：紅外防盜報警P1.3口用于輸入狀態(tài)

33、檢測的語句： R亮250K ，紅外線光路阻斷時，P1.3端高電平單片機的引腳（P2口）lP2.0P2.0P2.7: P2.7: 雙向雙向I/O I/O （內置了上拉電阻）（內置了上拉電阻） 尋址外部程序存儲器時尋址外部程序存儲器時輸出高輸出高8 8位地址位地址；不接外不接外部程序存儲器時可部程序存儲器時可作為作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q讀引腳讀引腳讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址高地址高8位位 控制控制引腳引腳 P2.X3內部上拉電阻內部上拉電阻Vcc單片機的引腳（P2口）lP2.0P2.0P2.7: P2.7: 雙向雙向I/O I

34、/O （內置了上拉電阻）（內置了上拉電阻） 尋址外部程序存儲器時尋址外部程序存儲器時輸出高輸出高8 8位地址位地址；不接外不接外部程序存儲器時可部程序存儲器時可作為作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =1讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址高地址高8位位 控制控制 引腳引腳P2.X控制控制=0時，此腳作通用時，此腳作通用輸入口輸入口：110截截止止3內部上拉電阻內部上拉電阻11Vcc=1=0輸輸入入數據時，要先對其寫數據時，要先對其寫“1”21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =0讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址高地址

35、高8位位 控制控制 引腳引腳P2.X控制控制=0時，此腳作通用時，此腳作通用輸出口輸出口： 輸出輸出=1時時110截截止止3內部上拉電阻內部上拉電阻11Vcc=1=0單片機的引腳（P2口）lP2.0P2.0P2.7: P2.7: 雙向雙向I/O I/O （內置了上拉電阻）（內置了上拉電阻） 尋址外部程序存儲器時尋址外部程序存儲器時輸出高輸出高8 8位地址位地址；不接外；不接外部程序存儲器時可作為部程序存儲器時可作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =0讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址高地址高8位位 控制控制 引腳引腳P2.X控制

36、控制=0時，此腳作通用時，此腳作通用輸出口輸出口：輸出輸出=0時時001導導通通3內部上拉電阻內部上拉電阻00Vcc=0=0單片機的引腳單片機的引腳（P2P2口）口）lP2.0P2.0P2.7: P2.7: 雙向雙向I/O I/O （內置了上拉電阻）（內置了上拉電阻） 尋址外部程序存儲器時尋址外部程序存儲器時輸出高輸出高8 8位地址位地址；不接外；不接外部程序存儲器時可作為部程序存儲器時可作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =0讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址高地址高8位位 控制控制=1 引腳引腳P2.X控制控制=1 時，此腳

37、作時，此腳作高高8位地址位地址A8A15輸出口：輸出口：當當輸出輸出 =1 時時10截截止止3內部上拉電阻內部上拉電阻1=1Vcc=1單片機的引腳（P2口）lP2.0P2.0P2.7: P2.7: 雙向雙向I/O I/O （內置了上拉電阻）（內置了上拉電阻） 尋址外部程序存儲器時尋址外部程序存儲器時輸出高輸出高8 8位地址位地址；不接外；不接外部程序存儲器時可作為部程序存儲器時可作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q讀引腳讀引腳 =0讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線地址高地址高8位位 控制控制=1 引腳引腳P2.X01導導通通3內部上拉電阻內部上

38、拉電阻0=0Vcc=0控制控制=1 時，此腳作時，此腳作高高8位地址位地址A8A15輸出口：輸出口：當當輸出輸出 =0 時時單片機的引腳單片機的引腳（P2P2口）口）lP2.0P2.0P2.7: P2.7: 雙向雙向I/O I/O （內置了上拉電阻）（內置了上拉電阻） 尋址外部程序存儲器時尋址外部程序存儲器時輸出高輸出高8 8位地址位地址；不接外；不接外部程序存儲器時可作為部程序存儲器時可作為8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口使用。使用。單片機的引腳（P3口）lP3.0P3.0P3.7: P3.7: 雙功能口雙功能口（內置了上拉電阻）（內置了上拉電阻） 它它具有特定的第二功能具有特定的第二

39、功能。在不使用它的第二功。在不使用它的第二功能時它就是普通的能時它就是普通的通用準雙向通用準雙向I/OI/O口口。21DQCK/Q讀引腳讀引腳讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線第二功能輸出第二功能輸出引腳引腳 P3.X3內部上拉電阻內部上拉電阻Vcc第二功能輸入第二功能輸入4=021DQCK/Q讀引腳讀引腳讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線第二功能輸出第二功能輸出（WRWR，RDRD，TxDTxD）引腳引腳 P3.X3內部上拉電阻內部上拉電阻Vcc4第二功能輸出時，內部自動第二功能輸出時，內部自動 D=1D=1111反相器反相器單片機的引腳（P3口）lP3.0P3.

40、0P3.7: P3.7: 雙功能口雙功能口（內置了上拉電阻）（內置了上拉電阻） 它它具有特定的第二功能具有特定的第二功能。在不使用它的第二功。在不使用它的第二功能時它就是普通的能時它就是普通的通用準雙向通用準雙向I/OI/O口口。=021DQCK/Q讀引腳讀引腳讀鎖存器讀鎖存器寫鎖寫鎖存器存器內部內部總線總線此端自動此端自動1 1引腳引腳 P3.X3內部上拉電阻內部上拉電阻Vcc 第二功能輸入第二功能輸入（RxDRxD，T0T0，T1T1，INT0INT0，INT1INT1）4第二功能輸入時，信號經第二功能輸入時，信號經緩沖器緩沖器4 4 直接進入內總線直接進入內總線1 11 11 10 0截

41、截止止單片機的引腳（P3口）lP3.0P3.0P3.7: P3.7: 雙功能口雙功能口（內置了上拉電阻）（內置了上拉電阻） 它它具有特定的第二功能具有特定的第二功能。在不使用它的第二功。在不使用它的第二功能時它就是普通的能時它就是普通的通用準雙向通用準雙向I/OI/O口口。P3口第二功能表引引 腳腳第第 二二 功功 能能 P3.0P3.0RxDRxD: : 串行口接收數據輸入端串行口接收數據輸入端P3.1P3.1TxDTxD: : 串行口發(fā)送數據輸出端串行口發(fā)送數據輸出端P3.2P3.2INT0:INT0: 外部中斷申請輸入端外部中斷申請輸入端 0 0P3.3P3.3INT1:INT1: 外部

42、中斷申請輸入端外部中斷申請輸入端 1 1P3.4P3.4T0:T0: 外部計數脈沖輸入端外部計數脈沖輸入端 0 0P3.5P3.5T1:T1: 外部計數脈沖輸入端外部計數脈沖輸入端 1 1P3.6P3.6WR:WR: 寫外設控制信號輸出端寫外設控制信號輸出端P3.7P3.7RD:RD: 讀外設控制信號輸出端讀外設控制信號輸出端51單片機的4個8位的I/O口P0.0P0.0P0.7:P0.7:8 8位數據口位數據口和和輸出低輸出低8 8位地址位地址復用口復用口 ( (復用時是復用時是雙向口雙向口；不復用時也是；不復用時也是準雙向口準雙向口) )P1.0P1.0P1.7: P1.7: 通用通用I/

43、OI/O口口（準雙向口）（準雙向口）P2.0P2.0P2.7:P2.7: 輸出高輸出高8 8位地址位地址（用于尋址時是（用于尋址時是輸出口；輸出口；不尋址時是不尋址時是準雙向口準雙向口）P3.0P3.0P3.7: P3.7: 具有特定的第二功能具有特定的第二功能（準雙向口）（準雙向口）注意：注意：在不外擴在不外擴ROM/RAMROM/RAM時，時，P0P0P3P3均可作通用均可作通用I/OI/O口使用，而且口使用，而且都是都是準雙向準雙向I/OI/O口口( (例如例如: :AT89C51AT89C51) )！ 小結小結復位復位后，后，3232個引腳均為高電平，故在初始化時應考個引腳均為高電平，

44、故在初始化時應考慮是否滿足慮是否滿足外接電路外接電路的要求。的要求。P3口第二功能表引引 腳腳第第 二二 功功 能能 P3.0P3.0RxDRxD: : 串行口接收數據輸入端串行口接收數據輸入端P3.1P3.1TxDTxD: : 串行口發(fā)送數據輸出端串行口發(fā)送數據輸出端P3.2P3.2INT0:INT0: 外部中斷申請輸入端外部中斷申請輸入端 0 0P3.3P3.3INT1:INT1: 外部中斷申請輸入端外部中斷申請輸入端 1 1P3.4P3.4T0:T0: 外部計數脈沖輸入端外部計數脈沖輸入端 0 0P3.5P3.5T1:T1: 外部計數脈沖輸入端外部計數脈沖輸入端 1 1P3.6P3.6W

45、R:WR: 寫外設控制信號輸出端寫外設控制信號輸出端P3.7P3.7RD:RD: 讀外設控制信號輸出端讀外設控制信號輸出端 小結小結存儲器、堆棧、SFR數據存儲器數據存儲器RAMRAM（Random Access MemoryRandom Access Memory）程序存儲器程序存儲器ROMROM（Read Only MemoryRead Only Memory）閃速存儲器閃速存儲器Flash MemoryFlash MemoryEPROMEPROM（UVUV）Erazible Programmable ROMErazible Programmable ROMEEPROM/EEEPROM/E

46、2 2PROMPROMElectrical Erasable Electrical Erasable Programmable ROM Programmable ROM靜態(tài)存儲器靜態(tài)存儲器 SRAMSRAMStatic RAMStatic RAM （動態(tài)存儲器（動態(tài)存儲器 DRAMDRAMDynamic RAMDynamic RAM）按字節(jié)尋址：每個字節(jié)按字節(jié)尋址：每個字節(jié)(8(8個位個位) )占一個地址占一個地址按位尋址：有的存儲器每一個位就有一個地址按位尋址：有的存儲器每一個位就有一個地址單片機的存儲器幾個有關的概念：MCS-51單片機存儲器配置l片內片內RAMRAM 128 128字節(jié)（

47、字節(jié)（00H00H7FH7FH）；）； 片內片內RAMRAM前前3232個單元是工作寄存器區(qū)個單元是工作寄存器區(qū)(00H(00H1FH)1FH) 片內片內RAMRAM有有128128個可按位尋址的位，占個可按位尋址的位，占1616個單元。個單元。 位地址編號為：位地址編號為：00H00H7FH7FH，分布在，分布在20H20H2FH2FH單元單元l片內片內2121個特殊功能寄存器個特殊功能寄存器( (SFRSFR) )中：地址號能被中：地址號能被 8 8整除的整除的 SFRSFR中的各位中的各位也可也可按位尋址按位尋址（P.33-34P.33-34）l可尋址片外可尋址片外RAMRAM 64K

48、64K字節(jié)字節(jié) （0000H0000HFFFFHFFFFH）l可尋址片外可尋址片外ROMROM 64K 64K字節(jié)字節(jié) （0000H0000HFFFFHFFFFH）l片內片內 Flash Flash ROMROM 4K 4K字節(jié)字節(jié) （000H000HFFFHFFFH）存儲器配置（片內RAM）l片內片內RAMRAM 128128字節(jié)字節(jié)（00H00H7FH7FH）00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區(qū)區(qū)普通普通RAM區(qū)區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)SFR分布在分布在80H-FFH其中其中9

49、2個位個位可位尋址可位尋址80H80HFFHFFH所有的所有的RAMRAM區(qū)區(qū)( (包括包括位位尋址區(qū)、工作寄存器尋址區(qū)、工作寄存器區(qū)）都可以用于存放區(qū)）都可以用于存放數據，故也稱為數據，故也稱為數據數據緩存寄存器緩存寄存器8051 128128字節(jié)字節(jié)l片內片內RAMRAM前前3232個單元是個單元是工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū) (00H(00H1FH)1FH)00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區(qū)區(qū)普通普通RAM區(qū)區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)存儲器配置（片內RAM）00H00H20H20

50、H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區(qū)區(qū)普通普通RAM區(qū)區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)3工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)2工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)1工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)00FH10H17H18Hl片內片內RAMRAM前前3232個單元是個單元是工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū) (00H(00H1FH)1FH)存儲器配置（片內RAM）00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H

51、80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區(qū)區(qū)普通普通RAM區(qū)區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)l片內片內RAMRAM中有中有128128個可按位尋址的位。個可按位尋址的位。 位地址位地址: :00H00H7FH 7FH 分布在分布在: :20H20H2FH2FH單元單元存儲器配置（片內RAM）00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區(qū)區(qū)普通普通RAM區(qū)區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)27H22H21H20H26H24H25H23H28H2FH單元地址單元地址07 06 05

52、04 03 02 01 000F 0E 0D 0C 0B 0A 09 0817 16 15 14 13 12 11 101F 1E 1D 1C 1B 1A 19 1827 26 25 24 23 22 21 202F 2E 2D 2C 2B 2A 29 2837 36 35 34 33 32 31 303F 3E 3D 3C 3B 3A 39 3847 46 45 44 43 42 41 407F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78位地址位地址總共總共128個可個可按位按位尋址尋址的位的位l片內片內RAMRAM中有中有128128個可按位尋址的位。個可按位尋址的位。 位地址位地址: :0

53、0H00H7FH 7FH 分布在分布在: :20H20H2FH2FH單元單元存儲器配置（片內RAM）l可尋址片外可尋址片外RAM 64KRAM 64K字節(jié)字節(jié) （0000H0000HFFFFHFFFFH）；）；l可尋址片外可尋址片外ROM 64KROM 64K字節(jié)字節(jié) （0000H0000HFFFFHFFFFH）；）；l片內片內 Flash ROM 4KFlash ROM 4K字節(jié)字節(jié) （ 000H000H FFFH FFFH）；）；FFFFH0000H可尋址可尋址片外片外RAMRAM 64K字節(jié)字節(jié)FFFFH0000H可尋址可尋址片外片外ROMROM 64K字節(jié)字節(jié)FFFH000H可尋址可尋

54、址片內片內 Flash Flash ROMROM4K 字節(jié)字節(jié)89C5189C517FH00H片內片內 RAMRAM 128字節(jié)字節(jié)FFH80H存儲器配置（片內RAM）堆棧： 在在片內片內RAMRAM中，常常要指定一個專門的區(qū)域來中，常常要指定一個專門的區(qū)域來存放某些存放某些特別的特別的數據數據, ,它遵循它遵循順序存取順序存取和和后進后進先出先出(LIFO/FILO(LIFO/FILO）的原則的原則, ,這個這個RAMRAM區(qū)區(qū)叫叫堆棧堆棧。功用功用：1 1）子程序調用）子程序調用和和中斷服務中斷服務時時CPUCPU自動將當前自動將當前PCPC 值值壓棧保存，返回時自動將壓棧保存，返回時自動

55、將PCPC值彈棧。值彈棧。2 2）保護現場）保護現場/ /恢復現場恢復現場3 3）數據傳輸）數據傳輸00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區(qū)區(qū)普通普通RAM區(qū)區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū) SP棧頂棧頂下一個進棧的下一個進棧的數據將存在此數據將存在此數據數據進棧進棧已經進棧的數已經進棧的數據存放在此據存放在此初始初始 SP復位后復位后 SP=07HSP=07H，數據進棧時：數據進棧時：首先首先SP+1SP+1指向指向08H08H單元，第一個放進堆棧單元，第一個放進堆棧的數據將放進的數據將放進

56、08H08H單元，然后單元，然后SPSP再自再自動增動增 1 1，仍指著棧頂，仍指著棧頂堆棧區(qū)由特殊功能寄存器堆棧區(qū)由特殊功能寄存器堆棧指針堆棧指針SPSP管理管理 堆棧區(qū)可以安排在堆棧區(qū)可以安排在 RAMRAM區(qū)任意位置，一般不安排在區(qū)任意位置，一般不安排在工作寄存器區(qū)和可按位尋址的工作寄存器區(qū)和可按位尋址的RAMRAM區(qū)，通常區(qū)，通常放在放在RAMRAM區(qū)的區(qū)的靠后靠后的位置。的位置。從堆棧取出數據時從堆棧取出數據時：取出的數據是取出的數據是最近放進去的一個數據，也就是當最近放進去的一個數據，也就是當前棧頂的數據。然后前棧頂的數據。然后SPSP再自動減再自動減1 1，仍指著棧頂仍指著棧頂0

57、0H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區(qū)區(qū)普通普通RAM區(qū)區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū) SP棧頂棧頂當前要出棧的數據當前要出棧的數據數據數據出棧出棧SP-1指向下一個指向下一個將要出棧的數據將要出棧的數據初始初始 SP堆棧區(qū)由特殊功能寄存器堆棧指針SP管理 堆棧區(qū)可以安排在堆棧區(qū)可以安排在 RAMRAM區(qū)任意位置，一般不安排在區(qū)任意位置，一般不安排在工作寄存器區(qū)和可按位尋址的工作寄存器區(qū)和可按位尋址的RAMRAM區(qū)，通常區(qū)，通常放在放在RAMRAM區(qū)的區(qū)的靠后靠后的位置。的位置。從堆棧取出數

58、據時從堆棧取出數據時：取出的數據是取出的數據是最近放進去的一個數據，也就是當最近放進去的一個數據，也就是當前棧頂的數據。然后前棧頂的數據。然后SPSP再自動減再自動減1 1，仍指著棧頂仍指著棧頂00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區(qū)區(qū)普通普通RAM區(qū)區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)SP-1 指向新的棧指向新的棧頂頂,也就是下一個也就是下一個將要出棧的數據將要出棧的數據數據數據出棧出棧初始初始 SP堆棧區(qū)由特殊功能寄存器堆棧指針SP管理 堆棧區(qū)可以安排在堆棧區(qū)可以安排在 RAMRAM區(qū)任意位置

59、，一般不安排在區(qū)任意位置，一般不安排在工作寄存器區(qū)和可按位尋址的工作寄存器區(qū)和可按位尋址的RAMRAM區(qū)，通常區(qū)，通常放在放在RAMRAM區(qū)的區(qū)的靠后靠后的位置。的位置。8051特殊功能寄存器(SFR)特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR（專用寄存器）（專用寄存器）專用于專用于控制、選擇、管理、存放控制、選擇、管理、存放單片機內部各部分單片機內部各部分的工作的工作方式、條件、狀態(tài)、結果方式、條件、狀態(tài)、結果的寄存器的寄存器。不同的不同的SFRSFR管理不同的硬件模塊，負責不同的功管理不同的硬件模塊，負責不同的功能能各司其職各司其職換言之：要讓單片機實現預訂的功能，必須有相應換言之：要讓單片

60、機實現預訂的功能，必須有相應的硬件和軟件，的硬件和軟件，而軟件中最重要的一項工作就是對而軟件中最重要的一項工作就是對SFRSFR寫命令（要求）寫命令（要求）。程序計數器程序計數器PCPC（Program CounterProgram Counter）PCPC 不是不是一個特殊功能寄存器一個特殊功能寄存器SFRSFR，但其作，但其作 用又用又十分重要和特殊十分重要和特殊!特點：特點：它是它是1616位位的按機器周期的按機器周期自動增自動增1 1計數器計數器一切一切分支分支/ /跳轉跳轉/ /調用調用/ /中斷中斷/ /復位復位 等操作的等操作的本質本質就是就是: :改變改變 PC PC 值值總指