51单片机原理与实践_C语言版_高卫东_第二章_单片机的组成及结构分析综述

1、单片机原理与实践单片机原理与实践第第2 2章章 单片机组成及结构分析单片机组成及结构分析【学习目标学习目标】1 1、理解单片机的内部结构、外部引脚、理解单片机的内部结构、外部引脚 2 2、理解存储器的基本知识及、理解存储器的基本知识及80C5180C51系列单片机的系列单片机的存储器系统存储器系统 3 3、理解并行、理解并行I/OI/O端口的工作原理端口的工作原理 4 4、了解、了解80C5180C51的各特殊功能寄存器的各特殊功能寄存器 5 5、了解时钟与复位电路的接法、了解时钟与复位电路的接法【重点内容重点内容】1 1、80C5180C51系列单片机的引脚系列单片机的引脚 2 2、80C5

2、180C51系列单片机的存储空间配置系列单片机的存储空间配置 3 3 、80C5180C51系列单片机并行口的功能系列单片机并行口的功能 MCS-51单片机基本结构硬件硬件基本配置：基本配置：1. 8位位CPU2. 片内片内ROM/EPROM、RAM3. 片内片内16位定时器位定时器/计数器计数器4. 片内中断处理系统片内中断处理系统5. 片内并行片内并行 I/O接口接口6. 片内全双工串行片内全双工串行I/O口口不同型号不同型号MCS-51单片机单片机CPU处理能力和指令系统处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器和完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同接口的配置有所不同。一个一个8位

3、的位的CPU振荡器和振荡器和时钟电路时钟电路64KB 总线总线扩展控制器扩展控制器数据存储器数据存储器256B RAM/SFR216位位定时器定时器/计数器计数器可编程可编程I/O程序存储器程序存储器4KB ROM可编程全双工可编程全双工串行口串行口外中断外中断2个个内中断内中断3个个控制控制并行口并行口串行通信串行通信外部时钟源外部时钟源外部事件计数外部事件计数单片机单片机内部结构框图内部结构框图单片机的核心部件，包含了运算器、控制器、若干寄存器等单片机的核心部件，包含了运算器、控制器、若干寄存器等分为高分为高128B和低和低128B，用于存放可读写的数据。，用于存放可读写的数据。 用于存放

4、程序、原始数据或表格。地址范围用于存放程序、原始数据或表格。地址范围0000H0FFFH4个个8位并行位并行I/O口口(P1、P2、P3、P4)，实现数据的输入输出，实现数据的输入输出实现定时和计数功能，以此对计算机进行控制实现定时和计数功能，以此对计算机进行控制用来控制单片机扩展的外用来控制单片机扩展的外ROM、RAM的读写的读写实现单片机和其他设备之间的串行数据传送实现单片机和其他设备之间的串行数据传送 为单片机产生时钟脉冲序列为单片机产生时钟脉冲序列MCS-51单片机内部结构单片机内部结构MCS51系列单片机内部结构框图 2.2.1 1 80C51 80C51系列单片机存储系列单片机存储

5、器结构器结构 存储器的基本概念存储器的基本概念 存储器由大量缓冲寄存器组成，其用途是存储器由大量缓冲寄存器组成，其用途是存放程序和数据，存放程序和数据，使计算机具有记忆功能。这些程序和数据在存储器中以二进制使计算机具有记忆功能。这些程序和数据在存储器中以二进制代码表示，根据计算机的命令，按照指定地址，可以把代码取代码表示，根据计算机的命令，按照指定地址，可以把代码取出来或存入新代码。出来或存入新代码。只读存储器（只读存储器（ROMROM） 掩膜掩膜ROMROM。( (不能更改程序不能更改程序) ) 可编程的只读存储器可编程的只读存储器(PROM)(PROM)。( (一次性写入一次性写入) )

6、可改写的只读存储器可改写的只读存储器EPROMEPROM。( (紫外线照射擦除紫外线照射擦除) ) 可电改写只读存储器可电改写只读存储器(EEPROM)(EEPROM)。( (电写入和清除电写入和清除) )1 1存储器的类型存储器的类型随机存取存储器随机存取存储器(RAM(RAM数据存储器数据存储器) ) 静态静态SRAMSRAM。( (只要不断电，数据可永久保存只要不断电，数据可永久保存) ) 动态动态DRAMDRAM。( (只能保存若干毫秒时间只能保存若干毫秒时间) )可现场改写的非易失性存储器可现场改写的非易失性存储器 快擦写存储器快擦写存储器(FLASH)(FLASH)。( (断电后信

7、息不丢失断电后信息不丢失) ) 铁电存储器铁电存储器FRAMFRAM。( (集成度高、读写快等集成度高、读写快等) )一、存储器空间分类一、存储器空间分类v根据作用分类：根据作用分类：2.1 单片机存储器分配（1 1）程序存储器（）程序存储器（ROMROM）（2 2）数据存储器（）数据存储器（RAMRAM）2地址从地址从0000H0000H开始。开始。2用于存放程序和表格常数。用于存放程序和表格常数。2 地址为地址为00H00H7FH7FH。2 用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。缓冲等。一、存储器空间分类一、存储器空间分类v根据作用分类：根

8、据作用分类： 程序存储器程序存储器ROM 数据存储器数据存储器RAMv根据位置分类：根据位置分类： 片内存储器片内存储器 片外存储器片外存储器构成了构成了4个结构独立的存储器空间个结构独立的存储器空间2.1 单片机存储器分配1、片内程序存储器（片内、片内程序存储器（片内ROM）2、片内数据存储器（片内、片内数据存储器（片内RAM）3、片外、片外ROM扩展扩展4、片外、片外RAM扩展扩展 8051、8751有有4KB的片内的片内ROM（0000H0FFFH）共有共有256B007FH：128B片内片内RAM80HFFH：21个特殊功能寄存器（占个特殊功能寄存器（占21B） 最多最多64K片外片外

9、ROM，地址为，地址为0000HFFFFH或者或者1000HFFFFH 地址：地址：0000HFFFFH 注：注：8051、8751芯片根据芯片根据EA状态状态2.1 单片机存储器分配2.1 2.1 存储器结构存储器结构振荡与定时振荡与定时电路电路4KB4KB程序存程序存储器储器128B128B数据数据存储器存储器CPUCPU两个两个1616位定时位定时器器/ /计数器计数器并行端口并行端口总线控制总线控制串行端口串行端口系系 统统 总总 线线时钟源时钟源T T0 0 T T1 1P P0 0 P P1 1 P P2 2 P P3 3TXD RXDTXD RXD128B128B特殊功特殊功能寄

10、存器能寄存器内部中内部中断信号断信号外部中外部中断信号断信号控制信号控制信号内部数据存储器内部数据存储器内部程序存内部程序存储器储器外部数据存外部数据存储器储器外部程序存外部程序存储器储器vMCS-51（8051）存储结构如图所示）存储结构如图所示单片机原理与应用2.1 单片机存储器分配v片内外统一编址的片内外统一编址的64KB的程序存储器地址空间的程序存储器地址空间 片内片外的程序存贮器在同一逻辑空间中，地址片内片外的程序存贮器在同一逻辑空间中，地址从从0000HFFFFH，共有，共有64K字节范围字节范围v片内片内256B数据存储地址空间数据存储地址空间 片内数据存贮器为片内数据存贮器为0

11、0HFFH v片外片外64KB的数据存储器地址空间的数据存储器地址空间 片外为片外为0000HFFFFH从用户使用的角度，即从逻辑上划分3个存储器地址空间：2.1 单片机存储器分配二、区分四个独立空间的方法EA引脚接地，程序从片外引脚接地，程序从片外ROM开始开始 0000H0FFFH位于片外位于片外ROMEA引脚接高电平，程序从片内引脚接高电平，程序从片内ROM开始开始 0000H0FFFH位于片内位于片内ROM 硬件连接决定空间硬件连接决定空间:2.2.1 1.2 80C51.2 80C51的程序存储器（的程序存储器（ROMROM） 地址范围：地址范围：0000H0000HFFFFHFFF

12、FH，共，共64KB64KB。 低段低段4KB4KB：0000H0000H0FFFH0FFFH 80C5180C51和和87C5187C51在片内，在片内，80C3180C31内部无，在片外。内部无，在片外。 高段高段60KB60KB：1000H1000HFFFFHFFFFH。在片外。在片外。 读写读写ROMROM用用MOVCMOVC指令，指令，控制信号是控制信号是PSENPSEN和和EAEA。2.2.1 1.3 80C51.3 80C51的数据存储器（的数据存储器（RAMRAM）数据存储器分为外数据存储器分为外RAMRAM和内和内RAMRAM。外外RAMRAM地址范围：地址范围：0000H0

13、000HFFFFH FFFFH 共共64KB64KB。内内RAMRAM地址范围：地址范围：00H00HFFHFFH共共256 B256 B。分为两个部分：分为两个部分：地址为地址为00H00H7FH7FH（低（低128 B128 B）的内部数据存储空间的内部数据存储空间地址为地址为80H80HFFHFFH（高（高128 B128 B）的特殊功能寄存器区。的特殊功能寄存器区。访问片外访问片外RAMRAM用用“MOVX”MOVX”指指令令访问片内访问片内RAMRAM用用“MOV”MOV”指令。指令。（一）片内（一）片内RAM地址空间地址空间寻址：用指令寻址：用指令MOV最大可寻址最大可寻址256个

14、单元。个单元。低低128B（00H-7FH）：）：真正真正RAM区区高高128B（80H-FFH）：）：特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）区）区地址：地址：00H-FFHvMCS-51（8051）存储结构如图所示）存储结构如图所示2.1 单片机存储器分配（二）低（二）低128字节字节RAM（00H7FH）1、工作寄存器区（、工作寄存器区（00H1FH）2、位寻址区（、位寻址区（20H2FH） 3、用户、用户RAM区（区（30H7FH）1 1、工作区寄存器、工作区寄存器共共3232字节，地址字节，地址00H-1FH00H-1FH分成分成4 4组寄存器区；组寄存器区；每组寄存器区每组寄存器区

15、8 8个字节，个字节，R0-R7R0-R7；当前使用的工作寄存器组由当前使用的工作寄存器组由RS1RS1、RS0RS0选择；选择；在任何时刻在任何时刻CPUCPU只能使用其中只能使用其中一个一个区区（当前寄存器组当前寄存器组） 每个区有每个区有8个单元，都用个单元，都用R0R7编号。编号。 在任何时刻在任何时刻CPU只能使用其中一个区（当前寄只能使用其中一个区（当前寄存器组），即将这个区的存器组），即将这个区的8个单元作为工作寄个单元作为工作寄存器，其他区仍是一般的存器，其他区仍是一般的RAM。具体使用哪个。具体使用哪个区，由程序状态寄存器区，由程序状态寄存器PSW中的中的RS1、RS0两位的

16、状态来决定。两位的状态来决定。单片机原理与应用2 2、位寻址区、位寻址区共共1616字节，地址字节，地址20H-2FH20H-2FH；可位寻址，即每一位进行单独读写；可位寻址，即每一位进行单独读写；共共128128位位, ,位地址位地址00H-7FH00H-7FH；这些可寻址位，通过执行指令可直接对这些可寻址位，通过执行指令可直接对某一位操作，如置某一位操作，如置1、清、清0、判断转移等、判断转移等。位寻址是位寻址是80C51的一个重要特点。的一个重要特点。表表2 RAM位寻址区位地址表位寻址区位地址表字节地址 MSB 位地址 LSB 2FH 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 2

17、EH 77 76 75 74 73 72 71 70 2DH 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 2CH 67 66 65 64 63 62 61 60 2BH 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 2AH 57 56 55 54 53 52 51 50 29H 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 28H 47 46 45 44 43 42 41 40 27H 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 26H 37 36 35 34 33 32 31 30 25H 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 24H 27 26 25 24 23 22

18、 21 20 23H 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 22H 17 16 15 14 13 12 11 10 21H 1F 1E 0D 0C 0B 0A 09 08 20H 07 06 05 04 03 02 01 00 3 3、通用数据存储区、通用数据存储区共共8080字节，地址字节，地址30H-7FH30H-7FH，用户用户RAMRAM区，用于存放运算数区，用于存放运算数据和结果；据和结果；只能进行字节读写；只能进行字节读写；一般将堆栈也设在该区域。一般将堆栈也设在该区域。例：例：MOV SPMOV SP，#5FH #5FH 则从则从60607FH7FH单元为堆栈区单元为堆

19、栈区4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器共共128128字节，地址字节，地址80H-FFH80H-FFH；每个每个SFRSFR寄存器都与特定功能有关；寄存器都与特定功能有关；对单片机的控制，实际就是通过向对单片机的控制，实际就是通过向SFRSFR 寄存器里写入不同的值来实现的。寄存器里写入不同的值来实现的。部分部分SFRSFR有位寻址功能，位地址有位寻址功能，位地址80H-FFH80H-FFH； SFRSFR中共有中共有1111个专用寄存器可以位寻址，个专用寄存器可以位寻址，它们字节地址的低半字节都为它们字节地址的低半字节都为0H0H或或8H(8H(即即可位寻址的特殊功能寄存器字节地址具有可

20、位寻址的特殊功能寄存器字节地址具有能被能被8 8整除的特征整除的特征) ) 。4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器注：vSFR中的寄存器都有复位值，用到的寄存器中的寄存器都有复位值，用到的寄存器在复位后应考虑到是否重新赋值；在复位后应考虑到是否重新赋值；vSFR可视为专用可视为专用RAM，有，有11个可以位寻址个可以位寻址（可以由布尔处理器控制），共（可以由布尔处理器控制），共21单元，其单元，其余余107单元用户不能使用；单元用户不能使用；v8052另有另有3个个SFR，占据，占据5个单元个单元。单片机原理与应用2

21、.1.5 几个特殊功能寄存器几个特殊功能寄存器1）累加器累加器ACC 累加器累加器ACC是最常用的专用寄存器。是最常用的专用寄存器。用用A作为作为ACC的助记符。的助记符。 用于存放第一个操作数及运算结果。用于存放第一个操作数及运算结果。 单片机原理与应用2）B寄存器寄存器 是特殊功能寄存器之一。是特殊功能寄存器之一。l 在乘法指令中，在乘法指令中，B用于存放乘数和乘积的高用于存放乘数和乘积的高8位。位。 AB=B（高位）（高位）A（低位）（低位）l 在除法指令中用于存放除数和余数。在除法指令中用于存放除数和余数。 AB=（商（商A，余数，余数B）l 在其它指令中用作一般的寄存器或在其它指令中

22、用作一般的寄存器或RAM单元。单元。单片机原理与应用3 ）程序状态字程序状态字PSW程序状态字程序状态字PSW是一个是一个8位寄存器，位寄存器，PSW包含了程序执行后的状态信息，供程序查询或包含了程序执行后的状态信息，供程序查询或判断用。判断用。PSW的格式的格式：单片机原理与应用PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP3、程序状态程序状态寄存器寄存器PSW(地址为地址为D0H) 用来保存用来保存ALU运算结果的特征（如：结果是否为运算结果的特征（如：结果是否为0，是否有溢出等）和处理器状态。它的各位包含了，是否有溢出等）和处理器状态。它的各

23、位包含了程序执行后的状态信息，供程序查询或判别之用。程序执行后的状态信息，供程序查询或判别之用。 PSW除有确定的字节地址除有确定的字节地址(0D0H)外，每一位均有外，每一位均有位地址。位地址。PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（1）CY(PSW.D7)进位标志位 8051在进行位操作在进行位操作(布尔操作布尔操作)时，时，CY作为位累作为位累加器加器C。在。在MOV指令中，判断是否为位操作，主要指令中，判断是否为位操作，主要看是否对看是否对C操作。操作。 在执行加法在执行加法(或减法或减法)运算指令时，如果运算结果最运算指令时，如果

24、运算结果最高位高位(位位7)向前有进位向前有进位(或借位或借位)，CY位由硬件置位由硬件置“1”；如运算结果最高位如运算结果最高位(位位7)无进位无进位(或借位或借位)，则，则CY由硬件由硬件清清“0”。1 0PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（2）AC(PSW.D6)半进位标志位半进位标志位1 0PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（4）RS0和和RSl工作寄存器组选择控制位工作寄存器组选择控制位 决定选择哪一组工作寄存决定选择哪一组工作寄存器为当前工作寄存器组。器为当前工作寄存

25、器组。00PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（5）OV(PSW.D2)溢出标志位溢出标志位1 01 0v4、数据指针、数据指针DPTR（83H，82H）：）：vDPTR是一个是一个16位的特殊功能寄存器。位的特殊功能寄存器。v由由DPH（83H），），DPL（82H）组成。）组成。vDPH，DPL可以单独使用。可以单独使用。4、数据指针、数据指针DPTR（83H，82H）：）：堆堆栈栈 5、堆栈指针、堆栈指针SP (81H)SP RAM中底端固定，顶端浮动中底端固定，顶端浮动的特殊寄存器区的特殊寄存器区堆栈。用来堆栈。用来临时存放还需使

26、用的数据。数据临时存放还需使用的数据。数据的存取遵循的存取遵循“先进后出先进后出”的原则。的原则。 堆栈指针堆栈指针SP用来指示栈顶，用来指示栈顶，数据压入时，数据压入时，SP先加先加1，栈区向，栈区向地址增大方向生成；数据弹出时，地址增大方向生成；数据弹出时，先弹出数据，先弹出数据，SP再减再减1。 SP总是指示栈顶。总是指示栈顶。:7FH:07H00H : : : ： : :内部内部RAM 81H:80H:7FH : P0 SP : ： : : ：60H ： : :SP81HSP如：如：MOV SP，#60H 使用堆栈时，为防止与工作使用堆栈时，为防止与工作寄存器重叠冲突，将寄存器重叠冲突

27、，将30H7FH设为栈区。需先给设为栈区。需先给SP赋值。赋值。单片机复位后单片机复位后SP指向堆底指向堆底07H。5、堆栈指针、堆栈指针SP (81H)SP81H0000011101100000堆堆栈栈:7FH:07H00H : : : ： : :内部内部RAM 81H:80H:7FH : P0 SP : ： : : ：60H ： : :程序计数器程序计数器PCPC PCPC是单片机是单片机CPUCPU内一个物理结构独立的特殊寄存器。内一个物理结构独立的特殊寄存器。作用就是用来存放将要从作用就是用来存放将要从ROMROM中读出的下一指令的地址，共中读出的下一指令的地址，共1616位，可对位，

28、可对64K ROM64K ROM直接寻址。直接寻址。PCPC具备的功能：具备的功能： （1 1）自动加）自动加1 1功能，即功能，即CPUCPU从存储器中读出一个字节的指令码从存储器中读出一个字节的指令码后，后，PCPC自动加自动加1 1（指向下一个存储单元）。（指向下一个存储单元）。（2 2）执行转移指令时，）执行转移指令时，PCPC能根据该指令的要求修改下一个能根据该指令的要求修改下一个指令的地址。指令的地址。（3 3）在执行调用子程序或发生中断时，）在执行调用子程序或发生中断时，CPUCPU会自动将当前会自动将当前PCPC值压入堆栈，将子程序或中断入口地址装入值压入堆栈，将子程序或中断入

29、口地址装入PCPC；子程序或中断；子程序或中断返回时，恢复原压入堆栈的返回时，恢复原压入堆栈的PCPC值，继续执行原顺序程序指令。值，继续执行原顺序程序指令。 2.2.2 2 外部引脚功能外部引脚功能2 2时钟引脚时钟引脚XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2：晶体振荡电路反相输入端和输出晶体振荡电路反相输入端和输出端。端。 1 1电源引脚电源引脚VCCVCC：芯片电源，芯片电源，+5 V+5 V。VSSVSS：接地。接地。 3 3控制引脚控制引脚RST/VPDRST/VPD：复位信号输入端复位信号输入端/ /备用电源输入端备用电源输入端EA/VPPEA/VPP：内外内外ROMROM选择端

30、选择端/ /片内片内EPROMEPROM编程电源。编程电源。ALE/PROGALE/PROG：地址锁存允许地址锁存允许/ /片内片内EPROMEPROM编程脉冲。编程脉冲。PSENPSEN：外部外部ROMROM读选通信号。读选通信号。 3、控制信号引脚：、控制信号引脚： RSTRST、EAEA、ALEALE、PSENPSENvRST/VRST/VPDPD（9 9脚）：脚）：RSTRST：复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。 V VPDPD ：RSTRST引脚的

31、第二功能，备用电源输入端。当主电源引脚的第二功能，备用电源输入端。当主电源Vcc Vcc 发生故障，降低到低电平规定值时，将发生故障，降低到低电平规定值时，将+5V+5V电源自动接入电源自动接入该引脚，为该引脚，为RAMRAM提供备用电源，以保证提供备用电源，以保证RAMRAM中的信息不丢失，中的信息不丢失，使得复位后能继续正常运行。使得复位后能继续正常运行。vEA/Vpppp（31脚）：脚）：EAEA：内外内外ROMROM选择端选择端V Vpppp：对对80C5180C51片内片内 Flash ROMFlash ROM固化编程时，编程固化编程时，编程电压输入端（电压输入端（12-21V12-

32、21V）。）。vALE/PROGALE/PROG（3030脚）：脚）：ALEALE：地址锁存允许信号端。地址锁存允许信号端。CPUCPU访问片外存储器时，该引脚输出信号作访问片外存储器时，该引脚输出信号作为锁存低为锁存低8 8位地址的控制信号。它的负载能位地址的控制信号。它的负载能力为力为8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。ALEALE接高电平，接高电平，P0P0口上信息视为地址信息；口上信息视为地址信息；ALEALE接低电平，接低电平，P0P0口上信息视为数据信息。口上信息视为数据信息。vPSEN（29脚）：脚）：程序存储器允许信号输出端。程序存储器允许信号输出端。在访问片外在访问

33、片外ROMROM时，定时输出负脉冲作为时，定时输出负脉冲作为读读片外片外ROMROM的选通信号的选通信号，接片外，接片外ROMROM 的的OEOE端。端。它的负载能力为它的负载能力为8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。EPROM存储器扩展电路：存储器扩展电路：数据存储器扩展电路数据存储器扩展电路2.2.2.22.2 并行并行I/OI/O端口端口四个四个8 8位的双向并行端口位的双向并行端口:P0:P0、P1P1、P2P2、P3P3。 P0 P0、P1P1、P2P2、P3P3口对应四个数据锁存器：口对应四个数据锁存器：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，对应内部，对应内部RAMRA

34、M地址分别为地址分别为80H80H、90H90H、A0HA0H、B0H B0H 访问并行访问并行I/OI/O端口除了可以用字节地址访端口除了可以用字节地址访问外，还可以按位寻址。当单片机复位时，问外，还可以按位寻址。当单片机复位时，P0P0P3P3锁存器的内容均为锁存器的内容均为1 1。 vP1、P2 和P3 口为准双向口, 在内部差别不大, 但使用功能有所不同。 v P1口是用户专用 8 位准双向I/O口, 具有通用输入/输出功能, 每一位都能独立地设定为输入或输出。当有输出方式变为输入方式时, 该位的锁存器必须写入“1”, 然后才能进入输入操作。 v P2口是 8 位准双向I/O口。外接I

35、/O设备时, 可作为扩展系统的地址总线, 输出高8位地址, 与P0 口一起组成 16 位地址总线。 对于 8031 而言, P2 口一般只作为地址总线使用, 而不作为I/O线直接与外部设备相连。 2 2P3P3口口第二功能第二功能2.2.3 3 振荡电路和复位电路振荡电路和复位电路 2.2.3 3.1 .1 时钟电路时钟电路 1 1内部时钟信号的产生内部时钟信号的产生2 2引入外部时钟信号引入外部时钟信号 80C51芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为放大器的输入端为XTAL1，输出端为，输出端为XTAL2，两

36、端跨接石英晶体及两个，两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。电容就可以构成稳定的自激振荡器。 电容器和通常取电容器和通常取30 pF左右，可稳定频率并对振荡频率有微调作用。左右，可稳定频率并对振荡频率有微调作用。振荡脉冲频率范围为振荡脉冲频率范围为fOSC=024 MHz。 振荡器的频率为振荡器的频率为fOSC，振荡信号从，振荡信号从XTAL2端输入到片内的时钟发生器上端输入到片内的时钟发生器上片内时钟信号的产生片内时钟信号的产生2.2.3 3.2 CPU.2 CPU时序时序 v执行一条指令需要多长时间则以执行一条指令需要多长时间则以机器周期机器周期为单位。为单位。v一个机器周

37、期是指一个机器周期是指CPU访问存储器一次所需的时间。访问存储器一次所需的时间。例如，取指令、读存储器、写存储器等等。v一个机器周期包括一个机器周期包括12个振荡周期，分为个振荡周期，分为6个个S状态：状态：S1S6。v每个状态又分为两拍，称为每个状态又分为两拍，称为P1和和P2。v因此，一个机器周期中的因此，一个机器周期中的12个振荡周期表示为个振荡周期表示为S1P1，S1P2，S2P1，S6P1，S6P2。v若采用6MHz晶体振荡器，则每个机器周期为多少？MCS-51MCS-51的时序单位有的时序单位有4 4个，分别是振荡周期个，分别是振荡周期P P、时钟周期、时钟周期S S、机、机器周期

38、和指令周期器周期和指令周期4设设: :晶体振荡器频率晶体振荡器频率 fosc=6MHz fosc=6MHz, ,4则则: :振荡周期振荡周期=1/fosc=1/6 s=1/fosc=1/6 s（微秒）（微秒）4因为因为: :一个机器周期包括一个机器周期包括1212个振荡周期个振荡周期, ,4所以所以: :一个机器周期一个机器周期=12=12* *(1/6) s(1/6) s（微秒）（微秒） = = 2 2ss（微秒）（微秒）问问: :如果如果fosc=12MHz,fosc=12MHz, 一个机器周期为多少一个机器周期为多少? ?答案1s1s（微秒）（微秒）4每条指令都由一个或几个机器周期组成。

39、每条指令都由一个或几个机器周期组成。4指令周期：执行一条指令所需的时间。指令周期：执行一条指令所需的时间。4每条指令由一个或若干个字节组成每条指令由一个或若干个字节组成。有单字有单字节指令，双字节指令，节指令，双字节指令，多字节指令等。字节数多字节指令等。字节数少则占存储器空间少。少则占存储器空间少。4每条指令的每条指令的都由一个或几个都由一个或几个 组成。组成。有单周期指令、双周期指令、有单周期指令、双周期指令、和四周期指令。机器周期数少则执行速度快和四周期指令。机器周期数少则执行速度快。v设振荡周期为设振荡周期为6MHz，则一个机器周期为，则一个机器周期为 2 2ss（微秒）。（微秒）。v

40、单周期指令：指令周期为单周期指令：指令周期为 2 2ss（微秒）（微秒）v双周期指令：指令周期为双周期指令：指令周期为 4 4ss（微秒）（微秒）v四周期指令：指令周期为四周期指令：指令周期为 8s8s（微秒）（微秒）v控制控制P0.0口的灯时亮时暗：口的灯时亮时暗： v ORG 0000Hv JMP STARTv ORG 0030HSTART: SETB P0.0 ；P0.0=1v CALL DELAYv CLR P0.0 ;P0.0=0v CALL DELAYv JMP STARTDELAY: MOV R3,#20 ;延时延时0.2sD1: MOV R4,#20D2: MOV R5,#25

41、0v DJNZ R5,$v DJNZ R4,D2v DJNZ R3,D1v RET vEND START 2.2.3 3 80C51 80C51系列单片机的工作方式系列单片机的工作方式 2.2.3 3. .4 4 复位复位电路电路 1 1复位条件复位条件 复位（复位（RSTRST）引脚（）引脚（9 9脚）上加一个持续时间为两个机器周期脚）上加一个持续时间为两个机器周期的高电平。的高电平。若单片机的时钟频率为若单片机的时钟频率为12 MHz12 MHz，则机器周期为，则机器周期为1 s1 s，那么需，那么需要持续要持续2 s2 s以上的时间；以上的时间；若单片机的时钟频率为若单片机的时钟频率为6

42、 MHz6 MHz，则机器周期为，则机器周期为2 s2 s，那么需要，那么需要持续持续4 s4 s以上的时间。以上的时间。 复位就是对单片机或系统中其它部件设置初始状复位就是对单片机或系统中其它部件设置初始状态，以便单片机从复位后开始工作。态，以便单片机从复位后开始工作。2、复位电路、复位电路 3 3复位后内部寄存器状态复位后内部寄存器状态预备知识二、数制二、数制 计算机只识别和处理数字信息，数字是以二进制数的形式表计算机只识别和处理数字信息，数字是以二进制数的形式表示的。它易于物理实现，同时，资料存储、传送和处理简单可靠；示的。它易于物理实现，同时，资料存储、传送和处理简单可靠；运算规则简单

43、，使逻辑电路的设计、分析、综合方便，使计算器运算规则简单，使逻辑电路的设计、分析、综合方便，使计算器具有逻辑性。具有逻辑性。1 1、常用数制、常用数制 （1.1.）十进制数：）十进制数： 1985 = 1000+900+80+5 1985 = 1000+900+80+5 = 1 = 110103 3+9+910102 2+8+810101 1+5+510100 0 特点：特点：有有0 -9 0 -9 十个不同的符号。十个不同的符号。 逢十进一。逢十进一。 一般用下脚标一般用下脚标 D D 表示，如表示，如 1985 1985D D , ,或无下脚标。或无下脚标。预备知识（ 2. 2.）二进制数：）二进制数：特点：有特点：有0 0，1 1两个不同的符号。两个不同的符号。 逢二进一。二进制数的下脚标为逢二进一。二进制数的下脚标为B B例如：对于整数，例如：对于整数， 10011001B B=1=