MCS-51單片機的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu)-技術(shù)方案

精品文檔-下載后可編輯MCS-51單片機的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu)-技術(shù)方案一、芯片的引腳描述HMOS制造工藝的MCS-51單片機都采用40引腳的直插封裝（DIP方式），制造工藝為CHMOS的80C51/80C31芯片除采用DIP封裝方式外，還采用方型封裝工藝，引腳排列如圖。其中方型封裝的CHMOS芯片有44只引腳，但其中4只引腳（標有NC的引腳1、12、23、34）是不使用的。在以后的討論中，除有特殊說明以外，所述內(nèi)容皆適用于CHMOS芯片。如圖，是MCS-51的邏輯符號圖。在單片機的40條引腳中有2條專用于主電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制或與其它電源復(fù)用的引腳，32條輸入/輸出（I/O）引腳。下面按其引腳功能分為四部分敘述這40條引腳的功能。1、主電源引腳VCC和VSSVCC——（40腳）接+5V電壓；VSS——（20腳）接地。2、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時，對HMOS單片機，此引腳應(yīng)接地；對CHMOS單片機，此引腳作為驅(qū)動端。XTAL2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對HMOS單片機，該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端；對XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。3、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP①RST/VPD（9腳）當(dāng)振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。推薦在此引腳與VSS引腳之間連接一個約8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個約10μF的電容，以保證可靠地復(fù)位。VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。②ALE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問外部存貯器時，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）8個LS型的TTL輸入電路。對于EPROM單片機（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG）。③PSEN（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。PSEN同樣可以驅(qū)動（吸收或輸出）8個LS型的TTL輸入。④EA/VPP（引腳）：當(dāng)EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH（對851/8751/80C51）或1FFFH（對8052）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8031來說，無內(nèi)部程序存儲器，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。對于EPROM型的單片機（如8751），在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21V的編程電源（VPP）。4、輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3（共32根）①P0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外接存儲器時，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LS型的TTL負載。②P1口（1腳至8腳）：是準雙向8位I/O口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。P1口能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負載。對8052、8032，P1.0引腳的第二功能為T2定時/計數(shù)器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對EPROM編程和程序驗證時，它接收低8位地址。③P2口（21腳至28腳）：是準雙向8位I/O口。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗證期間，它接收高8位地址。P2可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負載。④P3口（10腳至17腳）：是準雙向8位I/O口，在MCS-51中，這8個引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負載。作為功能使用時，就作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。作為第二功能使用時，各引腳的定義如表所示。值得強調(diào)的是，P3口的每一條引腳均可獨立定義為功能的輸入輸出或第二功能。表P3各口線的第二功能定義口線引腳第二功能P3.010RXD（串行輸入口）P3.111TXD（串行輸出口）P3.212INT0（外部中斷0）P3.313INT1（外部中斷1）P3.414T0（定時器0外部輸入）P3.515T1（定時器1外部輸入）P3.616WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖）P3.717RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖）二、MCS-51單片機的片外總線結(jié)構(gòu)綜合上面的描述可知，I/O口線都不能當(dāng)作用戶I/O口線。除8051/8751外真正可完全為用戶使用的I/O口線只有P1口，以及部分作為功能使用時的P3口。如圖，是MCS-51單片機按引腳功能分類的片外總線結(jié)構(gòu)圖。由圖我們可以看到，單片機的引腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入，用戶I/O口外，其余管腳是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成MCS-51單片機片外三總線結(jié)構(gòu)，即：①地址總線（AB）：地址總線寬為16位，因此，其外部存儲器直接尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址（A8至A15）。②數(shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0提供。③控制總線（CB）：由P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨立控制線RESET、EA、ALE、PSEN組成。下表列出各個子系列的配制情況供讀則參考。芯片種類片內(nèi)存儲器中斷源定時/計數(shù)器串行口電源消耗（mA）制造工藝ROM/EPROMRAM8051（8751，8031）4K12852同、異步方式，8位或10位可程序控制125HMOS8052（8752，8032）8K25663同、異步方式，8位或10位可程序控制100HMOS80C51（87C51，80C31）4K12852同、異步方式，8位或10位可程序控制24CHMOS80C52（87C52，80C32）8K25673同、異步方式，8位或10位可程序控制24CHMOS8044（8744，8344）4K19252S.L.U200HMOSMSC-51單片機中央處理器中央處理器是單片機內(nèi)部的部件，它決定了單片機的主要功能特性。中央處理器主要由運算部件和控制部件組成。下面我們把中央處理器功能模塊和有關(guān)的控制信號線聯(lián)系起來加以討論，并涉及相關(guān)的硬件設(shè)備（如振蕩電路和時鐘電路）。1、運算部件：它包括算術(shù)、邏輯部件ALU、布爾處理器、累加器ACC、寄存器B、暫存器TMP1和TMP2、程序狀態(tài)字寄存器PSW以及十進制調(diào)整電路等。運算部件的功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運算、位變址處理和數(shù)據(jù)傳送操作。MCS-51單片機的ALU功能十分強，它不僅可對8位變量進行邏輯“與”、“或”、“異或”、循環(huán)、求補、清零等基本操作，還可以進行加、減、乘、除等基本運算。為了乘除運算的需要，設(shè)置了B寄存器。在執(zhí)行乘法運算指令時，用來存放其中一個乘數(shù)和乘積的高8位數(shù)；在執(zhí)行除法運算指令時，B中存入除數(shù)及余數(shù)。MCS-51單片機的ALU還具有一般微機ALU，如Z80、MCS-48所不具備的功能，即布爾處理功能。單片機指令系統(tǒng)中的布爾指令集、存儲器中的位地址空間與CPU中的位操作構(gòu)成了片內(nèi)的布爾功能系統(tǒng)，它可對位（bit）變量進行布爾處理，如置位、清零、求補、測試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”等操作。在實現(xiàn)位操作時，借用了程序狀態(tài)標志器（PSW）中的進位標志Cy作為位操作的“累加器”.運算部件中的累加器ACC是一個8位的累加器（ACC也可簡寫為A）。從功能上看，它與一般微機的累加器相比沒有什么特別之處，但需要說明的是ACC的進位標志Cy就是布爾處理器進行位操作的一個累加器。MCS-51單片機的程序狀態(tài)PSW，是一個8位寄存器，它包含了程序的狀態(tài)信息。2、控制部件控制部件是單片機的神經(jīng)中樞，它包括時鐘電路、復(fù)位電路、指令寄存器、譯碼以及信息傳送控制部件。它以主振頻率為基準發(fā)出CPU的時序，對指令進行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，完成一系列定時控制的微操作，用來控制單片機各部分的運行。其中有一些控制信號線能簡化應(yīng)用系統(tǒng)外圍控制邏輯，如控制地址鎖存的地址鎖存信號ALE，控制片外程序存儲器運行的片內(nèi)外存儲器選擇信號EA，以及片外取指信號PSEN。單片機MCS-51系列指令快速記憶法隨著微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計算機以其體積小、性價比高、功能強、可靠性高等獨有的特點，在各個領(lǐng)域（如工業(yè)控制、家電產(chǎn)品、汽車電子、通信、智能儀器儀表）得到了廣泛的應(yīng)用。學(xué)習(xí)、使用單片機的人越來越多，而生產(chǎn)單片機的廠家很多，單片機種類繁雜，不知如何選擇。據(jù)統(tǒng)計，八位單片機占單片機銷量的65％。在八位單片機中，Intel公司的8051單片機內(nèi)核已成為8位單片機事實上的標準。因此，對初學(xué)者而言，選擇8051單片機來學(xué)習(xí)不失為明智的選擇。學(xué)習(xí)單片機，除了搞清單片機內(nèi)部功能、存儲空間分配及I/O接口外，還應(yīng)掌握其指令系統(tǒng)。MCS－51共有111條指令，現(xiàn)介紹我們總結(jié)出的快速記憶MCS－51指令的方法，供大家參考。大家都知道，匯編語言指令由操作碼、操作數(shù)兩部分組成。MCS－51使用匯編語言指令，它共有44個操作碼助記符，33種功能，其操作數(shù)有＃data、direct、Rn、@Ri等。這里先介紹指令助記符及其相關(guān)符號的記憶方法。一、助記符號的記憶方法1表格列舉法把44個指令助記符按功能分為五類，每類列表記憶。此處從略，請讀者自己總結(jié)。2英文還原法單片機的操作碼助記符是該指令功能的英文縮寫，將縮寫還原成英語原文，再對照漢語有助于理解其助記符含義，從而加強記憶。例如：增量INC－Incremect減量DNC－Decrement短轉(zhuǎn)移SJMP－Shortjump長轉(zhuǎn)移LJMP－Longjump比較轉(zhuǎn)移CJNE－Comparejumpnotequality轉(zhuǎn)移AJMP－Absolutejump空操作NOP－Nooperation交換XCH－Exchange加法ADD－Addition乘法MUL－Multiplication除法DIV－Division左環(huán)移RL－Rotateleft進位左環(huán)移RLC－Rotateleftcarry右環(huán)移RR－Rotateright進位右環(huán)移RRC－Rotaterightcarry3功能模塊記憶法單片機的44個指令助記符，按所屬指令功能可分為五大類，每類又可以按功能相似原則為2～3組。這樣，化整為零，各個擊破，實現(xiàn)快速記憶。1）數(shù)據(jù)傳送組。2）加減運算組MOV內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送ADD加法MOVC程序存儲器傳送ADDC帶進位加法MO外部數(shù)據(jù)傳送SUBB帶進位減法3）邏輯運算組。4）子程序調(diào)用組。ANL邏輯與LCALL長調(diào)用ORL邏輯或ALALL調(diào)用XRL邏輯異或RET子程序返回二、指令的記憶方法1指令操作數(shù)的有關(guān)符號MCS－51的尋址方式共有六種：立即數(shù)尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄存器間址、變址尋址、相對尋址。我們必須掌握其表示的方法。1）立即數(shù)與直接地址。ata表示八位立即數(shù)，＃data16表示是十六位立即數(shù)，data或direct表示直接地址。2）Rn(n=0－7)、A、B、CY、DPTR寄存器尋址變量。3）@R0、@R1、@DPTR、SP表示寄存器間址變量。4）DPTR＋A、PC＋A表示變址尋址的變量。5）PC＋rel（相對量）表示相對尋址變量。記住指令的助記符，掌握不同尋址方式的指令操作數(shù)的表示方法，為我們記憶匯編指令打下了基礎(chǔ)。MCS－51指令雖多，但按功能可分為五類，其中數(shù)據(jù)傳送類28條，算術(shù)運算類24條，邏輯操作類25條，控制轉(zhuǎn)移類17條，布爾位操作類17條。在每類指令里，根據(jù)其功能，抓住其源、目的操作數(shù)的不同組合，再輔之以下方法，是完記住的。我們約定，可能的目的操作數(shù)按（＃data/direct/A/Rn/@Ri）順序表示。對于MOV指令，其目的操作數(shù)按A、Rn、direct、@Ri的順序書寫，則可以記住MOV的15條指令。例如以累加器A為目的操作數(shù)，可寫出如下4條指令。MOVA，＃data/direct/A/Rn/@Ri以此類推，寫出其它指令。MOVRn，＃data/direct/AMOVdirect，＃data/direct/A/Rn/@RiMOV@Ri，＃data/direct/A2指令圖示記憶法圖示記憶法是把操作功能相同或相似、但其操作數(shù)不同的指令，用圖形和箭頭將目的、源操作數(shù)的關(guān)系表示出來的一種記憶方法。例如：由助記符MOV、MO、MOVC組成的送數(shù)組指令，可以用圖1、2幫助記憶。由助記符CJNE形成的四條指令，也可以用圖示法表示，如圖3。CJNEA，＃data，relCJNEA，direct，relCJNE@Rn，＃data，relCJNE@Ri，＃data，rel另外，對于由（ANL、ORL、ARL）形成的18條邏輯操作指令，有關(guān)A的四條環(huán)移指令，也可以用圖示法表示，請讀