单片机原理及其应用课件

1、单片机原理及其应用扬州大学1单片机原理接口及其应用(principle and application of single chip microcomputer)单片机原理及其应用扬州大学2第1章 概述第2章 mcs-51单片机硬件结构第3章 mcs-51寻址方式和指令系统第4章 mcs-51汇编程序设计第5章 中断系统第6章 定时器/计数器及串行口第7章 存储器扩展第8章 接口电路扩展第9章 应用举例单片机原理及其应用扬州大学3计算机组成 复习单片机原理及其应用扬州大学4微型计算机结构 复习单片机原理及其应用扬州大学5cpu组成 复习单片机原理及其应用扬州大学6微机组成 复习单片机原理及其应

2、用扬州大学7第2章 mcs-51单片机硬件结构2.1 mcs-51单片机基本结构2.2 mcs-51的引脚功能2.3 mcs-51的cpu 2.4 mcs-51的存储器结构2.5 并行io口结构2.6 时钟电路与时序2.7 复位操作与复位电路单片机原理及其应用扬州大学82.1 mcs-51单片机基本结构图2-1 mcs-51单片机基本结构示意图单片机原理及其应用扬州大学9 8位cpu； 振荡器和时钟电路； 4k8k字节的程序存储器rom或eprom； 128256字节的数据存储器ram； 可寻址外部程序存储器和数据存储器各64k字节； 二十多个特殊功能寄存器； 4个并行io口 1个全双工串行i

3、o口； 23个16位定时计数器； 56个中断源，有2个优先级，同级中断则按优先 顺序查询 具有较强功能的位处理(布尔)能力。 mcs-51单片机配置单片机原理及其应用扬州大学10 介绍图介绍图2-12-1中的各功能部件：中的各功能部件： 1.cpu1.cpu（微处理器）：（微处理器）：运算器，控制器。含位处理运算器，控制器。含位处理2.2.数据存储器（数据存储器（ramram） 片内为片内为128128个字节（个字节（5252子系列的为子系列的为256256个字节）个字节）3.3.程序存储器（程序存储器（rom/epromrom/eprom） 8031:8031: 无此部件；无此部件； 805

4、1:8051: 4k4k字节字节romrom； 8751:8751: 4k4k字节字节eprom eprom ； 89c51:89c51:4k4k字节闪存。字节闪存。单片机原理及其应用扬州大学114.4.中断系统中断系统 : : 5 5个中断源，个中断源，2 2级优先级级优先级5.5.定时器定时器/ /计数器计数器 2 2个个1616位定时计数器，有四种工作方式位定时计数器，有四种工作方式6.6.串行口串行口 1 1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。 7. p17. p1口、口、p2p2口、口、p3p3口、口、p0p0口口 为为4 4个并行个并行8

5、 8位位i/oi/o口。口。 8. 8. 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（sfrsfr） 共有共有2121个，是一个具有特殊功能的个，是一个具有特殊功能的ramram区。区。单片机原理及其应用扬州大学122.2 mcs-51的引脚功能 40只引脚双只引脚双列直插封装列直插封装（dip）单片机原理及其应用扬州大学1344只引脚方形封装方式（只引脚方形封装方式（4只引脚没用）只引脚没用）单片机原理及其应用扬州大学144040只引脚按功能分为只引脚按功能分为3 3类：类：（1 1）电源及时钟引脚）电源及时钟引脚: : vccvcc、vssvss；xtal1xtal1、xtal2xtal2。（2 2）

6、控制引脚：）控制引脚：/psen/psen、/ea /ea 、aleale、resetreset（rstrst）。）。（3 3）i/oi/o口引脚：口引脚：p0p0、p1p1、p2p2、p3p3，为为4 4个个8 8位位i/oi/o口的口的 外部引脚。外部引脚。2.2.1 2.2.1 电源及时钟引脚电源及时钟引脚 1 1电源引脚电源引脚 （1 1）vccvcc（4040脚）：脚）：+5v+5v电源；电源； （2 2）vssvss（2020脚）：接地。脚）：接地。单片机原理及其应用扬州大学152 2时钟引脚时钟引脚 （1 1）xtal1xtal1（1919脚）：接外接晶振引脚。如果采用脚）：接外

7、接晶振引脚。如果采用外接时钟振荡器时，此引脚应接地。外接时钟振荡器时，此引脚应接地。（2 2）xtal2xtal2（1818脚）：接外部晶振的另一端。如果脚）：接外部晶振的另一端。如果采用外接时钟振荡器时，此引脚接收时钟。采用外接时钟振荡器时，此引脚接收时钟。2.2.2 2.2.2 控制引脚控制引脚 提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。(1) (1) rstrst/ /vpdvpd(9(9脚脚) )： 复位与备用电源。复位与备用电源。(2) (2) aleale/ /prog/prog（3030脚）：第一功能脚）：第一功能aleale为地址锁存为地址锁存

8、允许。（可驱动允许。（可驱动8 8个个lsls型型ttlttl负载。）负载。） /prog/prog为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。端。单片机原理及其应用扬州大学16(3) (3) psenpsen（2929脚）：读外部程序存储器的选通信号。脚）：读外部程序存储器的选通信号。( (可以驱动可以驱动8 8个个lsls型型ttlttl负载。负载。) )(4) (4) /ea/ea/ /vppvpp (31 (31脚脚) /ea) /ea为内外程序存储器选择控制为内外程序存储器选择控制端。端。 /ea=1/ea=1，访问片内程序存储器。但在，访问片内程序存储器

9、。但在pcpc（程序计数（程序计数器）值超过器）值超过0fffh0fffh（对于（对于80518051、87518751片内程序存储片内程序存储器的器的4k4k字节地址范围）时，将自动转向执行外部程字节地址范围）时，将自动转向执行外部程序存储器的程序。序存储器的程序。 /ea=0/ea=0，单片机只访问外部程序存储器。，单片机只访问外部程序存储器。 vppvpp为本引脚的第二功能。用于施加编程电压（例如为本引脚的第二功能。用于施加编程电压（例如+21v+21v或或+12v+12v）。对）。对89c5189c51，加在，加在vppvpp脚的编程电压为脚的编程电压为+12v+12v或或+5v+5v

10、。单片机原理及其应用扬州大学172.2.3 i/o2.2.3 i/o口引脚口引脚(1) (1) p0p0口口：双向：双向8 8位三态位三态i/oi/o口，此口为地址总线口，此口为地址总线 （低（低8 8位）及数据总线分时复用口，可驱动位）及数据总线分时复用口，可驱动8 8个个ls ls 型型ttlttl负载。负载。(2) (2) p1p1口口：8 8位准双向位准双向i/oi/o口，可驱动口，可驱动4 4个个lsls型型ttlttl负负 载。载。(3) (3) p2p2口口：8 8位准双向位准双向i/oi/o口，与地址总线（高口，与地址总线（高8 8位）位） 复用，可驱动复用，可驱动4 4个个l

11、sls型型ttlttl负载。负载。(4) (4) p3p3口口：8 8位准双向位准双向i/oi/o口，双功能复用口，可驱口，双功能复用口，可驱动动4 4个个lsls型型ttlttl负载。负载。单片机原理及其应用扬州大学18 要特别注意要特别注意准双向口准双向口与与双向三态口双向三态口的差的差别。别。准双向准双向i/oi/o口作输入口使用时，要向该口先口作输入口使用时，要向该口先写写“1”1”，另外准双向，另外准双向i/oi/o口无高阻的口无高阻的“浮浮空空”状态。状态。单片机原理及其应用扬州大学192.3 mcs-512.3 mcs-51的的cpucpu 由运算器和控制器所构成由运算器和控制器

12、所构成2.3.1 2.3.1 运算器运算器 对操作数进行算术、逻辑运算和位操作对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。1 1算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元alualu 进行加、减；与、或、异或；循环移位，求补等进行加、减；与、或、异或；循环移位，求补等运算。运算。2 2累加器累加器 a a 使用最频繁的寄存器，有时也可写为使用最频繁的寄存器，有时也可写为accacc。 a a的作用：的作用：（1 1）是）是alualu单元的输入之一，又是运算结果的存放单元的输入之一，又是运算结果的存放单元。单元。（2 2）数据传送大多都通过累加器）数据传送大多都通过累加器a a。单片机原理及其应用扬州大学203

13、 3程序状态字寄存器程序状态字寄存器pswpsw （1 1）cycy（psw.7psw.7）：）： a a的高位进位标志。的高位进位标志。 cycy又是位处理机的位累加器。又是位处理机的位累加器。（2 2）ac(psw.6)ac(psw.6)： a a的辅助进位标志位，的辅助进位标志位，又称半又称半字节进位标志位。当运算结果从字节进位标志位。当运算结果从a的的d3位产生进位产生进位或借位时位或借位时ac1，否则，否则ac0。常用于。常用于bcd码运码运算调整。算调整。（3 3）f0f0（psw.5psw.5）：）：标志位标志位用户软件可使用的一个状态标志位。用户软件可使用的一个状态标志位。单片

14、机原理及其应用扬州大学21（4 4）rs1rs1、rs0rs0（psw.4psw.4、psw.3psw.3）：）：4 4组工作寄存器组工作寄存器 区选择控制位。区选择控制位。rs1 rs0 rs1 rs0 所选的所选的4 4组寄存器组寄存器 0 0 00 0 0区（内部区（内部ramram地址地址00h00h07h07h） 0 1 10 1 1区（内部区（内部ramram地址地址08h08h0fh0fh） 1 0 21 0 2区（内部区（内部ramram地址地址10h10h17h17h） 1 1 31 1 3区（内部区（内部ramram地址地址18h18h1fh1fh）单片机原理及其应用扬州大

15、学22（5 5）ovov（psw.2psw.2）：）：溢出标志位溢出标志位 指示运算是否产生溢出。指示运算是否产生溢出。ov=c7 c6 各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂，各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂，将在第将在第3 3章介绍。章介绍。 （6 6）psw.1psw.1位位: : 保留位，未用保留位，未用 （7 7）p(psw.0)p(psw.0)：奇偶标志位奇偶标志位 p=1p=1，a a中中“1”1”的个数为奇数的个数为奇数p=0p=0，a a中中“1”1”的个数为偶数的个数为偶数单片机原理及其应用扬州大学232.3.2 2.3.2 控制器控制器控制器任务：识别指令，控制各功

16、能部件，协调控制器任务：识别指令，控制各功能部件，协调工作。工作。指令执行过程：指令执行过程：从程序存储器取指令从程序存储器取指令 送指令寄存器保存送指令寄存器保存 指令译码器对指令译码指令译码器对指令译码 译码结果送控制逻辑电路、定时控制逻辑电路译码结果送控制逻辑电路、定时控制逻辑电路产生各种定时与控制信号，使相应部件执行对产生各种定时与控制信号，使相应部件执行对应的操作。应的操作。单片机原理及其应用扬州大学241 1程序计数器程序计数器pcpc（program counterprogram counter） 存放下一条将要执行的指令在程序存储器中的地址。存放下一条将要执行的指令在程序存储器

17、中的地址。 pcpc基本工作方式有以下几种：基本工作方式有以下几种： （1 1）pcpc自动加自动加1 1 （2 2）执行）执行有条件或无条件转移有条件或无条件转移指令时，指令时，pcpc将置入将置入新地址的数值，从而使程序的流向发生变化。新地址的数值，从而使程序的流向发生变化。 单片机原理及其应用扬州大学25 （3 3）在执行）在执行子程序调用或中断调用子程序调用或中断调用时时，完成下，完成下列操作：列操作： pc pc的现行值保护入栈。的现行值保护入栈。 将子程序的入口地址或中断向量的地址送将子程序的入口地址或中断向量的地址送 入入pcpc。 （4 4）在执行）在执行子程序返回或中断返回子

18、程序返回或中断返回时，存入堆时，存入堆栈的断点地址进入栈的断点地址进入pcpc。2 2指令寄存器指令寄存器irir、指令译码器及控制逻辑电路、指令译码器及控制逻辑电路单片机原理及其应用扬州大学262.4 mcs-512.4 mcs-51存储器的结构存储器的结构 存储器的作用：存放程序和数据存储器的作用：存放程序和数据 存储器按配置方法分：主存存储器按配置方法分：主存(通常称为内存通常称为内存)和外存。单和外存。单片机系统一般没有使用外存。片机系统一般没有使用外存。 存储器分类：存储器分类：ram 和和 romram存储器按其制造工艺分：存储器按其制造工艺分：1) 双极型双极型 ram ：速度快

19、、功耗大、集成度低、价格贵。：速度快、功耗大、集成度低、价格贵。2) mos型型ram：集成度高、价格便宜、速度低于双极型：集成度高、价格便宜、速度低于双极型(1) 静态静态 ram （6管）管） ram。(2) 动态动态 ram （单管）（单管）只读存储器只读存储器 rom 1) 1) 掩膜只读存储器掩膜只读存储器romrom 2) 2) 可编程序只读存储器可编程序只读存储器prom(otp)prom(otp) 3) 3) 可擦写的只读存储器可擦写的只读存储器epromeprom和和eepromeeprom 4) 4) 可擦写只读存储器可擦写只读存储器flash romflash rom单片

20、机原理及其应用扬州大学27哈佛哈佛(harvard)(harvard)结构：程序与数据存储器空间独立。结构：程序与数据存储器空间独立。 存储器空间可划分为存储器空间可划分为5 5类：类：1.1.程序存储器程序存储器 80318031无内部程序存储器。无内部程序存储器。80518051有有4k rom,89c514k rom,89c51有有4k flash rom4k flash rom。2.2.内部数据存储器内部数据存储器 3.3.特殊功能寄存器特殊功能寄存器（sfr-special function sfr-special function register register）4.4.位地址

21、空间位地址空间 211211个可寻址位。个可寻址位。5.5.外部数据存储器外部数据存储器 片外可扩展片外可扩展64k64k字节字节ramram。单片机原理及其应用扬州大学282.4.1 2.4.1 程序存储器程序存储器 存放应用程序和表格之类的固定常数。存放应用程序和表格之类的固定常数。1616位地址位地址可寻址可寻址64k64k字节的存储器。字节的存储器。 分为片内和片外两部分，由分为片内和片外两部分，由/ea/ea引脚上所接的电平引脚上所接的电平确定。确定。 程序存储器中的程序存储器中的0000h0000h地址是系统程序的启动地址地址是系统程序的启动地址 5 5个地址单元具有特殊用途个地址

22、单元具有特殊用途表表2-1 52-1 5种中断源的中断入口地址种中断源的中断入口地址外中断外中断0 0003h0 0003h定时器定时器t0 000bht0 000bh外中断外中断1 0013h 1 0013h 定时器定时器t1 001bh t1 001bh 串行口串行口 0023h0023h单片机原理及其应用扬州大学29程序存储器地址空间单片机原理及其应用扬州大学302.4.2 2.4.2 内部数据存储器内部数据存储器 128128个字节地址为个字节地址为00h00h7fh7fh。00h1fh：32个单元是个单元是4组通用工作寄存器区。组通用工作寄存器区。20h2fh：16个单元可个单元可进

23、行共进行共128位的位寻址。位的位寻址。30h7fh：用户：用户ram区，区，只能进行字节寻址，用作只能进行字节寻址，用作数据缓冲区以及堆栈区。数据缓冲区以及堆栈区。单片机原理及其应用扬州大学312.4.3 2.4.3 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（sfrsfr） cpucpu对各种功能部件的控制采用特殊功能寄存器对各种功能部件的控制采用特殊功能寄存器集中控制方式，集中控制方式，共共2121个个, ,占用空间占用空间80h80hffhffh。 表表2-2(p21)2-2(p21)是是sfrsfr的名称及其分布。的名称及其分布。 单片机原理及其应用扬州大学32有的有的sfr可进可进行行位寻址位

24、寻址,其其字节字节地址的地址的末位是末位是0h或或8h。单片机原理及其应用扬州大学331 1堆栈指针堆栈指针spsp 指示出堆栈顶部在内部指示出堆栈顶部在内部ramram块中的位置。块中的位置。 复位后，复位后，spsp中的内容为中的内容为07h07h。（1 1）保护断点）保护断点（2 2）现场保护）现场保护（3 3）其它）其它堆栈堆栈向上生长。向上生长。2. 2. 数据指针数据指针dptrdptr 高位字节寄存器用高位字节寄存器用dphdph表示，低位字节寄存器表示，低位字节寄存器用用dpldpl表示。表示。3. i/o3. i/o端口端口p0p0p3p3 p0p0p3p3分别为分别为i/o

25、i/o端口端口p0p0p3p3的锁存器。的锁存器。单片机原理及其应用扬州大学344.4.寄存器寄存器b b 为执行乘法和除法操作设置的。为执行乘法和除法操作设置的。 在不执行乘、除的情况下，可当作一个普通寄存在不执行乘、除的情况下，可当作一个普通寄存器来使用。器来使用。5.5.串行数据缓冲器串行数据缓冲器sbufsbuf 存放欲发送或已接收的数据，一个字节地址，物存放欲发送或已接收的数据，一个字节地址，物理上是由两个独立的寄存器组成，一个是发送缓冲理上是由两个独立的寄存器组成，一个是发送缓冲器，另一个是接收缓冲器。器，另一个是接收缓冲器。6.6.定时器定时器/ /计数器计数器 两个两个1616

26、位位定时器定时器/ /计数器计数器t1t1和和t0t0，各由两个独立，各由两个独立的的8 8位寄存器组成：位寄存器组成： th1th1、tl1tl1、th0th0、tl0tl0，只能字，只能字节寻址，不能把节寻址，不能把t1t1或或t0t0当作一个当作一个1616位寄存器来寻位寄存器来寻址访问。址访问。单片机原理及其应用扬州大学352.4.4 2.4.4 位地址空间位地址空间51单片机内含布尔处理器，即位处理器。它包含位累加器（cy)，位寻址寄存器，位寻址i/o口, 位寻址内部ram, 位寻址指令系统。 211211个（个（128128个个+ 83+ 83个）寻址位。个）寻址位。 内部内部ra

27、mram的可寻址位是的可寻址位是128128个个( (字节地址字节地址20h20h2fh)2fh)见见表表2-32-3（p24p24）。）。 特殊功能寄存器特殊功能寄存器sfrsfr为为8383个个可寻址位，见可寻址位，见表表2-42-4（p24p24）。单片机原理及其应用扬州大学36表表2-32-3单片机原理及其应用扬州大学37表表2-42-4单片机原理及其应用扬州大学382.4.5 2.4.5 外部数据存储器外部数据存储器 最多可最多可外扩外扩64k64k字节字节的的ramram或或i/oi/o 。使用各类存储器，注意几点：使用各类存储器，注意几点： (1) (1) 地址的重叠性地址的重叠

28、性 程序存储器（程序存储器（romrom）与数据存储器（）与数据存储器（ramram）全部）全部64k64k字节地址空间重叠字节地址空间重叠) )。但使用中不会产生地址冲突。但使用中不会产生地址冲突。（2 2）程序存储器（）程序存储器（romrom）与数据存储器（）与数据存储器（ramram）在）在使用上是严格区分的使用上是严格区分的 。使用不同的指令。使用不同的指令。 (3) (3) 位地址空间共有两个区域。位地址空间共有两个区域。单片机原理及其应用扬州大学39(4)(4)片外数据存储区中，片外数据存储区中，ramram与与i/oi/o端口统一编址。端口统一编址。所有外围所有外围i/oi/o

29、端口的地址均占用端口的地址均占用ramram地址单元，使地址单元，使用与访问外部数据存储器相同的传送指令。用与访问外部数据存储器相同的传送指令。 图图2-62-6为各类存储器在存储器空间的位置的总结。为各类存储器在存储器空间的位置的总结。单片机原理及其应用扬州大学40单片机原理及其应用扬州大学412.5 2.5 并行并行i/oi/o端口端口 4 4个双向的个双向的8 8位并行位并行i/oi/o端口端口(port) (port) ，记作，记作p0p0p3p3。端口寄。端口寄存器位于特殊功能寄存器之列，可位寻址。存器位于特殊功能寄存器之列，可位寻址。2.5.1 p02.5.1 p0端口端口p0p0

30、口某一位的电路包括：口某一位的电路包括：一个数据输出锁存器；一个数据输出锁存器；两个三态数据输入缓冲器；两个三态数据输入缓冲器；一个多路转接开关一个多路转接开关muxmux：p0p0口既作通用口既作通用i/oi/o口，又可口，又可作为系统的地址作为系统的地址/ /数据线口。数据线口。数据输出的驱动和控制数据输出的驱动和控制电路，由两只场效应管（电路，由两只场效应管（fetfet）组成，）组成，t1t1构成上拉电路。构成上拉电路。vccp0.x锁 存器读锁存器地 址 / 数据控制d读引脚写锁存器内部总线qqmuxt2p0.xt1cl图2-7 p0口的一位结构图i/o地址/数据单片机原理及其应用扬

31、州大学42vccp0.x锁 存器读 锁 存器地址/数据控制d读引脚写锁存器内部总线qqmuxt2p0 .xt1cl图2-7 p0口的一位结构图i/o地址/数据数据数据/ /地址地址: : 控制线高电平打开与控制线高电平打开与门，门，muxmux接上端，接上端，/q/q与与t2t2栅极脱开。栅极脱开。t1,t2t1,t2以以推拉式驱动负载。推拉式驱动负载。 输入时，从读引脚缓输入时，从读引脚缓冲器进入内部总线。冲器进入内部总线。高阻态：高阻态：cpu自动自动向向p0输出输出0ffh,使使t1,t2均截止。均截止。i/o: 控制线低电平封锁与门，控制线低电平封锁与门，t1截止。截止。mux接下端，

32、接下端，/q与与t2 栅极相连。栅极相连。输出：漏极开路输出：漏极开路, 外接上拉电阻才能输出高电平（准双向口）。外接上拉电阻才能输出高电平（准双向口）。输入：读引脚，读锁存器输入：读引脚，读锁存器单片机原理及其应用扬州大学432.5.2 p12.5.2 p1端口端口 字节地址字节地址90h90h，位地址，位地址90h90h97h97h。与与p0p0口有口有两点区别两点区别：（1 1）只传送数据，不再需要）只传送数据，不再需要muxmux。（2 2）输出电路中有上拉电阻，输出电路中有上拉电阻，电路的输出不是三态的电路的输出不是三态的，所，所以以p1p1口是准双向口。口是准双向口。因此：因此：（

33、1 1）p1p1口作为输出口使用时口作为输出口使用时，外电路无需再接上拉电外电路无需再接上拉电 阻。阻。（2 2）p1p1口作为输入口使用时，口作为输入口使用时，应向其锁存器先写入应向其锁存器先写入 “ “1”1”，使输出驱动电路的使输出驱动电路的fetfet截止。截止。单片机原理及其应用扬州大学442.5.3 p22.5.3 p2端口端口 字节地址为字节地址为a0ha0h，位地址，位地址a0ha0ha7ha7h。 实际应用中，实际应用中，p2p2口用口用于提供高位地址，有一于提供高位地址，有一个多路转接开关个多路转接开关muxmux。多路转接开关应接向多路转接开关应接向“地址地址”端。端。p

34、2p2也是准双向口。也是准双向口。i/o: muxi/o: mux接至接至q q情况情况与与p1p1相似。相似。作输入时，应向对作输入时，应向对应的锁存器写应的锁存器写“1”1”。单片机原理及其应用扬州大学452.5.4 p32.5.4 p3端口端口 p3p3口的字节地址为口的字节地址为b0hb0h，位地址为，位地址为b0hb0hb7hb7hp3是双功能口，是双功能口，第一功能：第一功能：i/o第二功能：特殊变第二功能：特殊变异功能异功能第一功能第一功能(i/o):第二输出第二输出功能端为功能端为“1”。第二功能：该位锁存器第二功能：该位锁存器置置“1”。复位后锁存器与第二输复位后锁存器与第二

35、输出功能端都是出功能端都是“1”，自，自动满足第二功能。动满足第二功能。单片机原理及其应用扬州大学46p3p3口的口的第二功能第二功能定义，应熟记。定义，应熟记。表表2-2 p32-2 p3口的第二功能定义口的第二功能定义 口引脚口引脚 第二功能第二功能 p3.0p3.0 rxd rxd（串行输入口）（串行输入口） p3.1p3.1 txd txd（串行输出口）（串行输出口） p3.2p3.2 /int0 /int0 （外部中断（外部中断0 0） p3.3p3.3 /int1 /int1 （外部中断（外部中断1 1） p3.4p3.4 t0 t0（定时器（定时器0 0外部计数输入）外部计数输入

36、） p3.5p3.5 t1 t1（定时器（定时器1 1外部计数输入）外部计数输入） p3.6p3.6 /wr /wr （外部数据存储器写选通）（外部数据存储器写选通） p3.7p3.7 /rd /rd （外部数据存储器读选通）（外部数据存储器读选通）单片机原理及其应用扬州大学47读-修改-写操作 anl (逻辑与指令逻辑与指令) 例如：例如：anl p1，aorl (逻辑或指令逻辑或指令) 例如：例如：orl p2，axrl (逻辑异或指令逻辑异或指令) 例如：例如：xrl p3，acpl (位取反指令位取反指令) 例如：例如：cpl p3.0inc (增量指令增量指令) 例如：例如：inc

37、p2dec (减量指令减量指令) 例如：例如：dec p2djnz (循环判跳指令循环判跳指令) 例如：例如：djnz p3，labelmov (传送指令传送指令) 例如：例如：mov px.y，cclr (清清“0”指令指令) 例如：例如：clr px.ysetb (置位指令置位指令) 例如：例如：setb px.y (其中：其中：x 某口；某口；y某位某位) 单片机原理及其应用扬州大学482.6 2.6 时钟电路与时序时钟电路与时序 时钟电路用于产生时钟电路用于产生mcs-51mcs-51单片机工作时所必需的时单片机工作时所必需的时钟控制信号。时序是指令执行过程中相关信号在时间钟控制信号。

38、时序是指令执行过程中相关信号在时间上的关系。时序信号分两类：片内及片外。上的关系。时序信号分两类：片内及片外。2.6.1 2.6.1 时钟电路时钟电路 时钟频率直接影响单片机的时钟频率直接影响单片机的速度速度，电路的质量直接，电路的质量直接影响系统的影响系统的稳定性稳定性。常用的时钟电路有两种方式：。常用的时钟电路有两种方式：内内部时钟部时钟方式和方式和外部时钟外部时钟方式。方式。单片机原理及其应用扬州大学49一、内部时钟方式一、内部时钟方式 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，反相放大器的输入端为芯片引脚器，反相放大器的输入端为芯片引脚xtal

39、1xtal1，输出，输出端端为引脚为引脚xtal2xtal2。 c1和和c2典型值通常选择为典型值通常选择为30pf左右。晶体的振荡频左右。晶体的振荡频率在率在1.2mhz12mhz之间。常用之间。常用6, 12, 11.0592 mhz。某些高速单片机芯片的时钟频率已达某些高速单片机芯片的时钟频率已达40mhz。单片机原理及其应用扬州大学50二、外部时钟方式二、外部时钟方式 常用于多片常用于多片mcs-51mcs-51单片机同时工作。单片机同时工作。单片机原理及其应用扬州大学51三、时钟信号的输出三、时钟信号的输出 为应用系统中的其它芯片提供时钟，但需增加驱动为应用系统中的其它芯片提供时钟，

40、但需增加驱动能力。能力。 单片机原理及其应用扬州大学522.6.2 2.6.2 机器周期、指令周期与指令时序机器周期、指令周期与指令时序 单片机执行指令的各种时序均与时钟周期有关。单片机执行指令的各种时序均与时钟周期有关。一、时钟（振荡）周期一、时钟（振荡）周期 时钟周期是时钟周期是单片机的单片机的基本时间单位基本时间单位。若时钟的晶体。若时钟的晶体振荡频率为振荡频率为foscfosc，则时钟周期，则时钟周期 tosctosc=1/fosc=1/fosc。如。如foscfosc=6mhz=6mhz，tosctosc=166.7ns=166.7ns。二、二、机器周期机器周期 cpucpu完成一个

41、基本操作所需要的时间完成一个基本操作所需要的时间称为称为机器周机器周期期。执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期。执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期完成一个基本操作。完成一个基本操作。单片机原理及其应用扬州大学53 mcs-51mcs-51单片机每单片机每1212个时钟周期为一个机器周期。个时钟周期为一个机器周期。 一个机器周期又分为一个机器周期又分为6 6个状态：个状态：s1s1s6s6。每个状态每个状态又分为两拍：又分为两拍：p1p1和和p2p2。因此，一个机器周期中的因此，一个机器周期中的1212个时钟周期表示为：个时钟周期表示为：s1p1s1p1、s1p2s1p2、s2p1

42、s2p1、s2p2s2p2、s6p2s6p2。三、状态周期三、状态周期 时钟信号经二分频后形成的基本状态。时钟信号经二分频后形成的基本状态。单片机原理及其应用扬州大学54四、指令周期四、指令周期执行一条指令所需的时间称为执行一条指令所需的时间称为指令周期指令周期。mcs-51mcs-51指令有单、双、三字节之分，所需时间也不同。单、指令有单、双、三字节之分，所需时间也不同。单、双字节为单周期或双周期指令。三字节为双双字节为单周期或双周期指令。三字节为双周期指令。还有四周期指令。周期指令。还有四周期指令。p1p2s1p2振 荡 （ 时钟）周期状态周期机器周期机器周期指令周期xtal2(osc)s

43、2s3s4s5s6s1s2s4s5s3s6p1p1p1p1p1p1p1p1p1p1p1p2p2p2p2p2p2p2p2p2p2p2单片机原理及其应用扬州大学55 若mcs-51单片机外接晶振为12mhz时，则单片机的四个周期的具体值为：振荡(时钟)周期1/12mhz1/12s0.0833s状态周期1/6s0.167s机器周期1s指令周期14s单片机原理及其应用扬州大学56mcs-51单片机指令的取指和执行时序再读下一条指令再读下一条指令xtal2(osc)p2s1ale读操作码读下一个操作码（丢弃）读第二字节（a） 单字节，单周期指令 例：mov a r1（d）单字节，双周期指令，如movxp1p2s1p1p2s2p1p2s3p1p2s4p2s5p2s6p2s1p1p1p1p1p2s2p1p2s3p1p2s4p1p2s5p2s6p2s1s2p1p1p1p1p2s2p1p2