单片机基本原理

1、第第2章章 单片机基本原理单片机基本原理MCS-51MCS-51系列单片机简介系列单片机简介MCS-51MCS-51系列单片机的结构原理系列单片机的结构原理MCS-51MCS-51系列单片机的外部引脚及片外总线系列单片机的外部引脚及片外总线MCS-51MCS-51单片机的工作方式单片机的工作方式 重点理解：重点理解：1 . MCS-51系列单片机存储器结构特点系列单片机存储器结构特点2. 单片机特殊功能寄存器的作用单片机特殊功能寄存器的作用3. 四个并行四个并行I/O端口的使用端口的使用MCS-51MCS-51单片机的时序单片机的时序51子系列的主要特点为：子系列的主要特点为：第第2 2章章

2、单片机基本原理单片机基本原理2 2.1 MCS-51系列单片机简介系列单片机简介MCS-51系列单片机是美国系列单片机是美国Intel公司在公司在1980年推出的高性能年推出的高性能8位单片机，它包含位单片机，它包含51和和52 两个子系列。两个子系列。8位位CPU。片内带振荡器，频率范围片内带振荡器，频率范围1.212MHZ。片内带片内带128字节的数据存储器。字节的数据存储器。片内带片内带4K的程序存储器。的程序存储器。程序存储器的寻址空间为程序存储器的寻址空间为64K字节。字节。片外数据存储器的寻址空间为片外数据存储器的寻址空间为64K字节。字节。128个用户位寻址空间。个用户位寻址空间

3、。 21个字节特殊功能寄存器。个字节特殊功能寄存器。4个个8位的并行位的并行I/O接口：接口：P0、P1、P2、P3。2个个16位定时器位定时器/计数器计数器2个优先级别的个优先级别的5个中断源。个中断源。1个全双工的串行个全双工的串行I/O接口，可多机通信。接口，可多机通信。111条指令，含乘法指令和除法指令。条指令，含乘法指令和除法指令。片内采用单总线结构。片内采用单总线结构。有较强的位处理能力。有较强的位处理能力。采用单一采用单一+5V电源。电源。52子系列与子系列与51子系列相比大部分相同，子系列相比大部分相同，不同之处不同之处在于：片内数在于：片内数据存储器增至据存储器增至256字节

4、；字节；8032芯片不带芯片不带ROM，8052芯片带芯片带8KROM，8752芯片带芯片带8KEPROM；有；有3个个16位定时器位定时器/计数器；计数器；6个中断源。个中断源。第第2 2章章 单片机基本原理单片机基本原理2.2 MCS-51系列单片机的结构原理系列单片机的结构原理4时钟电路时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统中断系统串行接口串行接口并行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器定时计数器8位的位的CPU:运算部件和控制运算部件和控制部件部件内部内部RAM：共共256个单元个单元内部内部ROM：4K字节字节ROM2个个16位的位的定定

5、时时/计数器：计数器：处理突发处理突发事件，及事件，及时作出反时作出反应。应。4个个8位的位的并行并行I/O口口一个全双工一个全双工串行串行口。双机通口。双机通讯讯5个中断源的个中断源的中断系统中断系统时钟电路：时钟电路：产生时钟脉冲序列产生时钟脉冲序列单片机基本组成单片机基本组成PSENALERESETXTAL1P0.0P0.7P2.0P2.7RAM地址地址寄存器寄存器RAMP0锁存器锁存器P2锁存器锁存器EPROM或或ROM程序地址程序地址寄存器寄存器缓冲器缓冲器B寄存器寄存器ACC暂存器暂存器2暂存器暂存器1ALUPSWSP：堆：堆栈指针栈指针PC增量器增量器PC：程序计数器：程序计数器

6、DPTR：数据指针数据指针计数器计数器P0驱动器驱动器P2驱动器驱动器特殊功能特殊功能寄存器寄存器指令指令寄寄存器存器定时定时及及控制控制P1锁存器锁存器P3锁存器锁存器P1驱动器驱动器P3驱动器驱动器振荡器振荡器VssP1.0P1.7P3.0P3.7EAXTAL2Vcc内部结构内部结构2.2.3 MCS-51系列单片机的中央处理器（系列单片机的中央处理器（CPU）1运算部件运算部件 运算部件以算术逻辑运算单元运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心，包含累加器为核心，包含累加器ACC（简称（简称A）、）、B寄存器、暂存器、标志寄存器寄存器、暂存器、标志寄存器PSW等许多部件，它能实现算术运算、

7、逻等许多部件，它能实现算术运算、逻辑运算、位运算、数据传输等处理。辑运算、位运算、数据传输等处理。 标志寄存器标志寄存器PSW是一个是一个8位的寄存器，它用于保存位的寄存器，它用于保存指令执行结果的状态指令执行结果的状态，以供程序查询和判别。以供程序查询和判别。 D7D6D5D4D3D2D1D0CACF0RS1RS0OV-PC（PSW.7）：进位标志位。）：进位标志位。D7有进有进/借位借位CY=1，否则，否则CY=0 AC（PSW.6）：辅助进位标志位。低）：辅助进位标志位。低4位位向高向高4位是否有进位是否有进/借位借位F0（PSW.5）：用户标志位。）：用户标志位。 RS1、RS0（PS

8、W.4、PSW.3）：寄存器组选择位。）：寄存器组选择位。 RS1RS0工作寄存器组工作寄存器组000组（组（00H-07H）011组（组（08H-0FH）102组（组（10H-17H）113组（组（18H-1FH）OV（PSW.2）：溢出标志位。）：溢出标志位。补码运算有溢出，结果超过补码运算有溢出，结果超过-128127， OV=1，无溢出，无溢出，OV=0。OV=D7C D6CP（PSW.0）：奇偶标志位（偶）。若累加器）：奇偶标志位（偶）。若累加器A中中1的个数为奇数，则的个数为奇数，则P置位，置位，若累加器若累加器A中中1的个数为偶数，则的个数为偶数，则P清零。清零。 加法运算过程如

9、下：加法运算过程如下： 67H=01100111B 58H=01011000B 0 1 1 0 0 1 1 1 B+ 0 1 0 1 1 0 0 0 B 1 0 1 1 1 1 1 1 =0BFH 则执行后累加器则执行后累加器A中的值为中的值为0BFH，由相加过程得，由相加过程得C=0、AC=0、OV=1、P=1。【例【例2-1】 试分析下面指令执行后，累加器试分析下面指令执行后，累加器A，标志位，标志位C、AC、OV、P的值？的值？MOV A，#67HADD A，#58H二控制部件二控制部件 控制部件是单片机的控制中心，它包括控制部件是单片机的控制中心，它包括定时和控制电路、指令寄存定时和控

10、制电路、指令寄存器、指令译码器、程序计数器器、指令译码器、程序计数器PC、堆栈指针、堆栈指针SP、数据指针、数据指针DPTR以及信以及信息传送控制部件息传送控制部件等。等。 它先以它先以振荡信号振荡信号为基准产生为基准产生CPU的时序，从的时序，从ROM中取出指令到指令寄中取出指令到指令寄存器，然后在指令译码器中对指令进行译码，产生指令执行所需的各种存器，然后在指令译码器中对指令进行译码，产生指令执行所需的各种控制信号，送到单片机内部的各功能部件，指挥各功能部件产生相应的控制信号，送到单片机内部的各功能部件，指挥各功能部件产生相应的操作，完成对应的功能。操作，完成对应的功能。 2.2.4 MC

11、S-51系列单片机的存储器结构系列单片机的存储器结构本节是本章的重点与难点本节是本章的重点与难点,主要掌握以下主要掌握以下3个问题：个问题： MCS-51程序存储器地址空间与操作程序存储器地址空间与操作 MCS-51数据存储器地址空间与操作数据存储器地址空间与操作 特殊功能寄存器地址空间与操作特殊功能寄存器地址空间与操作 MCS-51系列单片机内集成有一定容量的程序存储器和数据系列单片机内集成有一定容量的程序存储器和数据存储器。其存储结构特点之一是将存储器。其存储结构特点之一是将程序存储器程序存储器和和数据存储器数据存储器分开，并有各自的寻址机构和寻址方式，这种结构的单片机分开，并有各自的寻址

12、机构和寻址方式，这种结构的单片机称为哈佛结构单片机。称为哈佛结构单片机。 存储器组织与操作存储器组织与操作11在物理上在物理上： 有有4 4个相互独立的存储空间：个相互独立的存储空间： 片内和片外程序存储器；片内和片外数据存储器片内和片外程序存储器；片内和片外数据存储器增强型单片机中通常还包含有一个片内增强型单片机中通常还包含有一个片内EEPROMEEPROM，能为数据的掉电保存提供服，能为数据的掉电保存提供服务。务。在逻辑上：在逻辑上：有三个彼此独立的地址空间有三个彼此独立的地址空间： 片内外统一编地址的片内外统一编地址的64KB64KB程序存储器地址间程序存储器地址间 片内片内128128

13、字节数据存储器地址空间（不同型号可以有字节数据存储器地址空间（不同型号可以有25612802561280字节）字节） 片内片内128128字节的特殊功能寄存器（字节的特殊功能寄存器（SFRSFR） 64KB64KB片外数据存储器地址空间片外数据存储器地址空间在访问这些不同的逻辑空间的时候，应选用不同形式的指令在访问这些不同的逻辑空间的时候，应选用不同形式的指令一程序存储器一程序存储器 程序存储器用于存放单片机工作时的程序，单片机工作时先由用户编程序存储器用于存放单片机工作时的程序，单片机工作时先由用户编制好的程序和表格常数，把它存放于程序存储器中，然后在控制器的控制制好的程序和表格常数，把它存

14、放于程序存储器中，然后在控制器的控制下，依次从程序存储器中取出指令送到下，依次从程序存储器中取出指令送到CPU中执行，实现相应的功能。中执行，实现相应的功能。PC-程序计数器，用来存放要执行指令的地址。能够程序计数器，用来存放要执行指令的地址。能够自动计数自动计数，每取出一条指，每取出一条指令，内容自动加令，内容自动加1，以指向下一条要执行的指令，以指向下一条要执行的指令，PC为为16位。位。 对于内部没有对于内部没有ROM的的8031和和8032，工作时只能扩展外部，工作时只能扩展外部ROM，最多可扩展，最多可扩展64K，地址范围为，地址范围为0000HFFFFH。 对于内部有对于内部有RO

15、M的芯片，根据情况外部可以扩展的芯片，根据情况外部可以扩展ROM，但内部，但内部ROM和外和外部部ROM共用共用64K存储空间存储空间，其中，其中，片内程序存储器地址空间和片外程序存储片内程序存储器地址空间和片外程序存储器的低地址空间重叠器的低地址空间重叠。51子系列重叠区域为子系列重叠区域为0000H0FFFH，52子系列重叠区子系列重叠区域为域为0000H1FFFH。1程序存储器的编址与访问程序存储器的编址与访问片片 外外ROMEA=0片片 外外ROMEA=0片片 内内ROMEA=1片片 外外ROM0000HFFFFH0000H0FFFH1000HFFFFH片片 外外ROMEA=0片片 内

16、内ROMEA=1片片 外外ROM0000H1FFFH2000HFFFFH（a）片内无）片内无ROM（b）片内有）片内有4K ROM（c）片内有）片内有8K ROM引脚引脚EA电平的高低来决定是从片内程序存储器里取指令还是从片外。电平的高低来决定是从片内程序存储器里取指令还是从片外。EA接低电平接低电平片外，片外，EA接高电平接高电平片内。片内。2程序存储器的程序存储器的7个特殊地址个特殊地址复位后复位后PC内容为内容为0000H中断源中断源入口地址入口地址外部中断外部中断00003H定时定时/计数器计数器0000BH外部中断外部中断10013H定时定时/计数器计数器1001BH串行口串行口00

17、23H定时定时/计数器计数器2（仅（仅52子系列有）子系列有）002BH 64K程序存储器中程序存储器中有有7个地址单元具有特殊功能个地址单元具有特殊功能，用于存放对应中，用于存放对应中断程序的跳转指令，被称为中断的入口地址。断程序的跳转指令，被称为中断的入口地址。 二数据存储器二数据存储器从物理结构上分为片内数据存储器和片外数据存储器从物理结构上分为片内数据存储器和片外数据存储器。 1片内数据存储器片内数据存储器 对于对于51子系列，片内数据存储器子系列，片内数据存储器RAM有有128字节字节，编址为，编址为00H7FH；对于对于52子系列，片内数据存储器有子系列，片内数据存储器有256字节

18、，编址为字节，编址为00HFFH；除了；除了RAM块外，还有块外，还有特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）块，编址为块，编址为80HFFH ，与，与52系系列列RAM后后128字节编址重叠的。后者也有字节编址重叠的。后者也有128字节，编址为字节，编址为80HFFH。访。访问时通过不同的指令相区分。问时通过不同的指令相区分。 片内数据存储器按功能分成以下几个部分：片内数据存储器按功能分成以下几个部分：工作寄存器组区、位工作寄存器组区、位寻址区、一般寻址区、一般RAM区，其中还包含堆栈区区，其中还包含堆栈区。 当访问内部当访问内部RAM时，用时，用MOV类指令；当访问外部类指令；当访问外部R

19、AM时，则用时，则用MOVX类指令，所以地址重叠不会造成操作混乱。类指令，所以地址重叠不会造成操作混乱。SFR00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80HFFH工作寄存器组区位寻址区一般RAM区一般RAM区仅52子系列(1).(1).工作寄存器组区工作寄存器组区 00H1FH单元为工作寄存器组区，共单元为工作寄存器组区，共32个字节。工作寄存器也称为通个字节。工作寄存器也称为通用寄存器，用于临时寄存用寄存器，用于临时寄存8位信息。工作寄存器共有位信息。工作寄存器共有4组，称为组，称为0组、组、1组、组、2组和组和3组，每组组，每组8个，分别依次用个，分别依次用R0R7表示表示 (2)

20、.位寻址区位寻址区 20H2FH为位寻址区，共为位寻址区，共16字节，字节，128位。这位。这128位每位都可以按位位每位都可以按位方式使用，每一位都有一个位地址，位地址范围为方式使用，每一位都有一个位地址，位地址范围为00H7FH 字节单元地址字节单元地址D7D6D5D4D3D2D1D020H070605040302010021H0F0E0D0C0B0A090822H171615141312111023H1F1E1D1C1B1A191824H272625242322212025H2F2E2D2C2B2A292826H373635343332313027H3F3E3D3C3B3A393828H

21、474645444342414029H4F4E4D4C4B4A49482AH57565554535251502BH5F5E5D5C5B5A59582CH67666564636261602DH6F6E6D6C6B6A69682EH77767574737271702FH7F7E7D7C7B7A7978(3).一般一般RAM区区 30H7FH是一般是一般RAM区，也称为用户区，也称为用户RAM区，共区，共80字节，对于字节，对于52子系列，一般子系列，一般RAM区从区从30HFFH单元。另外，对于前两区中未用的单元。另外，对于前两区中未用的单元也可作为用户单元也可作为用户RAM单元使用。注意：单元使

22、用。注意：只能进行字节寻址，一般只能进行字节寻址，一般是作为数据缓冲区或堆栈区。是作为数据缓冲区或堆栈区。 (4). 堆栈区与堆栈指针堆栈区与堆栈指针 堆栈是按堆栈是按先入后出、后入先出先入后出、后入先出的原则进行管理的一段存储区域。的原则进行管理的一段存储区域。 在在MCS-51单片机中通常指定单片机中通常指定RAM的一部分作为堆栈。第一个进栈的数的一部分作为堆栈。第一个进栈的数据所在的存储单元称为栈底，最后进栈的叫栈顶。堆栈指针据所在的存储单元称为栈底，最后进栈的叫栈顶。堆栈指针SP为一个为一个8位位专用寄存器，它指出栈顶在内部专用寄存器，它指出栈顶在内部RAM中的位置。每存入中的位置。每

23、存入(或取出或取出)一个字节一个字节数据，数据，SP就自动加就自动加1(或减或减1)，SP始终指向新的栈顶始终指向新的栈顶。PUSH或或POP系统复位后系统复位后SPSP指针初始化为指针初始化为07H07H。(5). 特殊功能寄存器特殊功能寄存器 特殊功能寄存器反映了特殊功能寄存器反映了MCS-51MCS-51的状态，实际上是的状态，实际上是MCS-51MCS-51的状态字及控制字寄存器。的状态字及控制字寄存器。5151单片机通过写单片机通过写SFRSFR来控制相应的功能部件（定时器、串口、中断等）的来控制相应的功能部件（定时器、串口、中断等）的工作方式，同时工作方式，同时SFRSFR也综合的

24、、实际的反映了整个单片也综合的、实际的反映了整个单片机系统内部的工作状态。例如，前面提到的机系统内部的工作状态。例如，前面提到的PSWPSW程序字程序字寄存器，就是一个特殊功能寄存器。寄存器，就是一个特殊功能寄存器。共有共有2121个个。有的有的SFRSFR可进行可进行位寻址位寻址，其，其字节地址的末位是字节地址的末位是0H0H或或8H8H。特殊功能寄存器名称特殊功能寄存器名称符号符号地址地址位地址与位名称位地址与位名称D7D6D5D4D3D2D1D0P0口口P080H8786858483828180堆栈指针堆栈指针SP81H数据指针低字节数据指针低字节DPL82H数据指针高字节数据指针高字节

25、DPH83H定时定时/计数器控制计数器控制TCON88HTF18FTR18ETF08DTR08CIE18BIT18AIE089IT088定时定时/计数器方式计数器方式TMOD89HGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定时定时/计数器计数器0低字节低字节TL08AH定时定时/计数器计数器0高字节高字节TH08BH定时定时/计数器计数器1低字节低字节TL18CH定时定时/计数器计数器1高字节高字节TH18DHP1口口P190H9796959493929190电源控制电源控制PCON97HSMODGF1GF0PDIDL串行口控制串行口控制SCON98HSM09FSM19ESM09DREN9C

26、TB89BRB89ATI99RI98串行口数据串行口数据SBUF99HP2口口P2A0HA7A6A5A4A3A2A1A0中断允许控制中断允许控制IEA8HEAAFET2ADESACET1ABEX1AAET0A9EX0A91 1、数据指针、数据指针DPTRDPTR1616位特殊功能寄存器，高位字节寄存器用位特殊功能寄存器，高位字节寄存器用DPHDPH表示，低位字节表示，低位字节寄存器用寄存器用DPLDPL表示。表示。用来指示片外存储空间的地址。用来指示片外存储空间的地址。2 2、I/OI/O端口端口P0-P3P0-P3P0-P3P0-P3分别为分别为I/OI/O端口端口P0-P3P0-P3的锁存

27、器。的锁存器。3 3、寄存器、寄存器B B为执行乘法或除法操作设置的。为执行乘法或除法操作设置的。在不执行乘、除的情况下，在不执行乘、除的情况下，可当作一个普通寄存器来使用。可当作一个普通寄存器来使用。4 4、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，物理上是由两个独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，一个是发送缓冲器，另一个是接收缓冲器。立的寄存器组成，一个是发送缓冲器，另一个是接收缓冲器。5 5、定时器、定时器/ /计数器计数器两个两个1616位位定时器定时器/ /计数器计数器T1T1和和T0T0, ,各由两个

28、独立的各由两个独立的8 8位寄存器组成位寄存器组成：TH1TH1、TL1TL1、TH0TH0、TL0TL0，只能字节寻址只能字节寻址，但不能把，但不能把T1T1或或T0T0当作一当作一个个1616位寄存器来寻址访问。位寄存器来寻址访问。2片外数据存储器片外数据存储器 扩展的外部数据存储器最多扩展的外部数据存储器最多64KB64KB，地址范围为，地址范围为0000H0FFFFH0000H0FFFFH，通过，通过DPTRDPTR作指针间接方式访问，对于低端的作指针间接方式访问，对于低端的256256字节，可用两位十六进制地址编字节，可用两位十六进制地址编址，地址范围为址，地址范围为00H0FFH0

29、0H0FFH，可通过，可通过R0R0和和R1R1间接方式访问。间接方式访问。说明说明：第一第一，64K的程序存储器和的程序存储器和64K的片外数据存储器地址空间都为的片外数据存储器地址空间都为0000H0FFFFH，地址空间是重叠的，它们如何区分呢？，地址空间是重叠的，它们如何区分呢？第二第二，片内数据存储器和片外数据存储器的低，片内数据存储器和片外数据存储器的低256字节的地址空间是重叠字节的地址空间是重叠的，它们如何区分呢？的，它们如何区分呢？片外数据存储器的读写通过片外数据存储器的读写通过RD和和WR信号来控制。程序存储器的读通过信号来控制。程序存储器的读通过PSEN信号控制。同时两者通

30、过不同的指令来实现访问，片外数据存储器信号控制。同时两者通过不同的指令来实现访问，片外数据存储器用用MOVX，程序存储器用，程序存储器用MOVC。片内用片内用MOV指令，片外用指令，片外用MOVX指令指令 MCS-5l单片机内有四个单片机内有四个8位并行位并行I/O端口，分别记作端口，分别记作P0、P1、P2和和P3。每个端口都是。每个端口都是8位准双向位准双向I/O口，共占口，共占32根引根引脚。每个端口都包含一个锁存器、一个输出驱动器和一个脚。每个端口都包含一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。输入缓冲器。2.2.5 MCS-51系列单片机的输入系列单片机的输入/输出口输出口24 在

31、无片外扩展存储器的系统中，这四个端口的每一位都在无片外扩展存储器的系统中，这四个端口的每一位都可以作为准双向通用可以作为准双向通用I/OI/O端口使用。端口使用。在具有片外扩展存储器的系统中：在具有片外扩展存储器的系统中：P0口访问外部存储器时分时作为低口访问外部存储器时分时作为低8位地址位地址/数据总线复用口数据总线复用口P3口的每位还具有第二功能口的每位还具有第二功能P2口访问外部存储器时作为高口访问外部存储器时作为高8位地址总线口。位地址总线口。 P1口只能作通用口只能作通用I/O接口使用。接口使用。1、P0口的位结构与功能口的位结构与功能并行并行I/OI/O接口的内部结构接口的内部结构

32、25P0口口某某位位的的结结构构图图 使用：使用：做系统总线做系统总线：地址数据分时复用：地址数据分时复用用用ALEALE（地址锁存信号输出端）的下（地址锁存信号输出端）的下跳沿控制锁存，跳沿控制锁存，P0P0口输出的低口输出的低8 8位地位地址。址。作作I/OI/O口线口线：读引脚先写：读引脚先写“1”1”u输出锁存器输出锁存器u两个输入缓冲器（两个输入缓冲器（BUF1BUF1和和BUF2BUF2）u推拉式推拉式I/OI/O驱动器驱动器多路开关多路开关1 1、功能：、功能：用于控制选通用于控制选通I/OI/O方方式还是地址式还是地址/ /数据输出方式。数据输出方式。2 2、方式控制：、方式控

33、制：由内部控制信由内部控制信号产生。号产生。1、P0口的位结构与功能口的位结构与功能P0口口某某位位的的结结构构图图 说明：1 1、当控制信号为、当控制信号为0 0时，时，P0P0口作双口作双向向I/OI/O口口，为漏极开路（三态）。，为漏极开路（三态）。2 2、控制信号为、控制信号为1 1时，时，P0P0口为口为地地址址/ /数据复用总线数据复用总线（用于口扩展（用于口扩展）3 3、P0WP0W为端口输出写信号，用为端口输出写信号，用于锁存输出状态于锁存输出状态4 4、POR1POR1为为读锁存器读锁存器信号，执信号，执行行“ANL P0ANL P0，#OFH”#OFH”时该信时该信号有效。

34、号有效。5 5、POR2POR2为为读引脚信号读引脚信号，执行，执行“MOV A,P0”MOV A,P0”时该信号有效时该信号有效 3、在输出数据时，由于、在输出数据时，由于V2截止，输出级是漏极开路电路，要使截止，输出级是漏极开路电路，要使“1”信号信号 正常输出，正常输出，必须外接上拉电阻必须外接上拉电阻。 4、 P0口的输出级具有驱动口的输出级具有驱动8个个LSTTL负载的能力负载的能力，输出电流不大于，输出电流不大于800 A 。 2、在外部输入数据时，、在外部输入数据时，应先把应先把P0口置口置1，使两个输出，使两个输出FET均关断，使引脚均关断，使引脚“浮置浮置”，成为高阻状态，成

35、为高阻状态，这样才能正确地输入数据。这就是所谓的准双向口。这样才能正确地输入数据。这就是所谓的准双向口。 1、IO口的每位锁存器均由口的每位锁存器均由D触发器组成，用来锁存输出的信息。在触发器组成，用来锁存输出的信息。在CPU的的“写锁存器写锁存器”信号控制下，将内部总线上的数据写入锁存器中。信号控制下，将内部总线上的数据写入锁存器中。 2、P1口的位结构与功能口的位结构与功能28并行并行I/OI/O接口的内部结构接口的内部结构P1口口某某位位的的结结构构图图 P1P1口也是口也是个准个准双向双向I IO O口，与口，与P0P0口口不同的是，没有多路不同的是，没有多路开关开关MUXMUX和控制

36、电路和控制电路部分。输出驱动电路部分。输出驱动电路只有一个只有一个FETFET场效应场效应管（管（T2 )T2 )，同时内部，同时内部带上拉电阻，此电阻带上拉电阻，此电阻与电源相连。与电源相连。 P1P1口作通用双向口作通用双向I IO O口用，而不必再口用，而不必再外接上拉电阻。外接上拉电阻。 3、P2口的位结构与功能口的位结构与功能29 并行并行I/OI/O接口的内部结构接口的内部结构P2口口某某位位的的结结构构图图 P2P2口在结构上比口在结构上比P0P0口少了一个输出转换控口少了一个输出转换控制部分，多路开关制部分，多路开关MUXMUX的倒向由的倒向由CPUCPU命令控制，命令控制，且

37、且P2P2口内部接有固定的口内部接有固定的上拉电阻。上拉电阻。 P2P2口既可作为通用口既可作为通用I/OI/O口使用，又可作为地口使用，又可作为地址总线口。当址总线口。当P2P2口用来口用来作通用作通用I/OI/O口时，是一个口时，是一个准双向的准双向的I/OI/O口，口， 4、P3口的位结构与功能口的位结构与功能30 并行并行I/OI/O接口的内部结构接口的内部结构P3口口某某位位的的结结构构图图 P3P3口与口与PlPl口的输出口的输出驱动部分及内部上驱动部分及内部上拉电阻相同，但比拉电阻相同，但比P1P1口多了一个第二口多了一个第二功能控制部分的逻功能控制部分的逻辑电路辑电路P3口的第

38、二功能口的第二功能P3.0(P3.0(RXD) )：串行输入端。：串行输入端。P3.1(P3.1(TXD) )：串行输出端。：串行输出端。P3.2(P3.2(INTO) )：外部中断：外部中断0 0输入端，低电平有效。输入端，低电平有效。P3.3(P3.3(INT1) )：外部中断：外部中断1 1输入端，低电平有效。输入端，低电平有效。P3.4(P3.4(T0) )：定时计数器：定时计数器0 0外部事件计数输入端。外部事件计数输入端。P3.5(P3.5(T1) )：定时计数器：定时计数器1 1外部事件计数输入端。外部事件计数输入端。P3.6(P3.6(WR) )：外部数据存储器写选通信号，低电

39、平有效。：外部数据存储器写选通信号，低电平有效。P3.7(P3.7(RD ) )：外部数据存储器读选通信号，低电平有效。：外部数据存储器读选通信号，低电平有效。 控制总线控制总线I/O口使用注意问题口使用注意问题 1. 在不需外存储器的系统中，这四个端口的每一位都可以作为准双向在不需外存储器的系统中，这四个端口的每一位都可以作为准双向通用通用IO端口使用。在具有片外扩展存储器的系统中，端口使用。在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高口作为高8位地位地址线，址线，P0口作为双向总线，分时作为低口作为双向总线，分时作为低8位地址和数据的输入输出线。位地址和数据的输入输出线。 2. P0口作为通

40、用双向口作为通用双向IO口用时，应外接上拉电阻。口用时，应外接上拉电阻。 3. P3口除了作通用口除了作通用IO使用外，它的各位还具有第二功能。当使用外，它的各位还具有第二功能。当P3口口某一位用于第二功能作输出时，则不能再作通用某一位用于第二功能作输出时，则不能再作通用IO使用。使用。 4. 当当P0P3端口用作输入时，为了避免误读，都必须先向对应的输端口用作输入时，为了避免误读，都必须先向对应的输出锁存器写入出锁存器写入“l” ，使，使FET截止。然后再读端口引脚。截止。然后再读端口引脚。 如：如：MOV P1,#0FFH MOV A, P12.3 MCS-512.3 MCS-51单片机的

41、外部引脚及片外总线单片机的外部引脚及片外总线 4 4. .电源引脚电源引脚：Vcc(40Vcc(40脚脚) )：接：接+5V+5V；Vss(20Vss(20脚脚) )：接地。：接地。323.3.时钟信号引脚时钟信号引脚 ：XTALl(19XTALl(19脚脚) )，XTAL2(18XTAL2(18脚脚) )： 外部时钟信号的两个引脚。外部时钟信号的两个引脚。2 2. .控制线控制线 ALE/PROGALE/PROG ( (3030脚脚) ): :地址锁存信号地址锁存信号RST/VRST/Vpdpd( (9 9脚脚):):复位（掉电保护端）复位（掉电保护端）, ,晶振工作晶振工作时该引脚出现时该

42、引脚出现2 2个机器周期的高电平复位个机器周期的高电平复位CPUCPUPSEN PSEN (29(29脚脚):):外部程序存储器读选通：低电平外部程序存储器读选通：低电平有效有效 EA/VPPEA/VPP(31(31脚脚):):访问内部或外部程序存储器的访问内部或外部程序存储器的选择（低电平选择（低电平- -片外；高电平或悬空片外；高电平或悬空- -片内）片内）1.1.输入输入/ /输出口线输出口线:P0:P0口（口（32-3932-39脚）脚） P1P1口（口（1-81-8脚）脚） P2P2口（口（21-2821-28脚）脚） P3P3口（口（10-1710-17脚）脚）1234567891

43、011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C51VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/MCS-5

44、l单片机内部单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器器，引脚，引脚XTALl和和XTAL2分别是反相放大器的输入端和输分别是反相放大器的输入端和输出端，通常，经由片外晶体振荡器或陶瓷谐振器与两个匹出端，通常，经由片外晶体振荡器或陶瓷谐振器与两个匹配电容一起构成了一个自激振荡电路。配电容一起构成了一个自激振荡电路。33内部时钟方式内部时钟方式CHMOS 外部时钟方式外部时钟方式时钟电路时钟电路 片外总线结构片外总线结构 1.1.地址总线（地址总线（Address BusAddress Bus）:16:16位，寻址范围为位，寻址范围为64KB64KB。由

45、。由P0P0口地口地址锁存器提供低址锁存器提供低8 8位（位（A7-A0A7-A0），），P2P2口提供高口提供高8 8位（位（A15-A8A15-A8）2.2.数据总线（数据总线（Data BusData Bus）:8:8位，位，直接由直接由P0P0口提供。口提供。3.3.控制总线（控制总线（Control BusControl Bus）: :由由第二功能下的第二功能下的P3P3口和口和4 4根独立的控根独立的控制线（制线（RSTRST、EAEA、ALEALE、PSENPSEN）组）组成成. . 复位是单片机的初始化操作，其作用是使复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPUCPU和系统中其和

46、系统中其它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。MCS-5lMCS-5l的的RST/VPDRST/VPD引脚是复位输入引脚，引脚是复位输入引脚，在在RSTRST端变为高电端变为高电平的第二个机器周期执行内部复位。平的第二个机器周期执行内部复位。2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机的工作方式单片机的工作方式 MCS-51单片机的复位电路一般有单片机的复位电路一般有上电复位和按键复位上电复位和按键复位两两种形式，如下图所示：种形式，如下图所示：上电复位电路上电复位电路按键上电复位电路按键上电复位电路1 1、复位方式、复位方

47、式 复位后片内各专用寄存器的状态见下表：复位后片内各专用寄存器的状态见下表：寄存器寄存器内容内容寄存器寄存器内容内容PC0000HTMOD（方式）（方式）00HA00HTCON（控制）（控制）00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P30FFHSCON（串行口控制）（串行口控制）00HIP(中断优先控制中断优先控制)（XXX00000）BSBUF（串行口数据）（串行口数据）不定不定IE（中断允许控制）（中断允许控制）（0XX00000）BPCON（电源控制）（电源控制）（0XXXXXXX）B362 2、程序执行方式、程序执行方式

48、 由于系统复位后，由于系统复位后，PCPC指针总是指向指针总是指向0000H0000H，程序总，程序总是从是从0000H0000H开始执行，而从开始执行，而从0003H0003H到到0032H0032H又是中断服务又是中断服务程序，因而，用户程序一般放在从程序，因而，用户程序一般放在从0100H0100H开始的区域。开始的区域。通过转移指令来执行。通过转移指令来执行。3 3、单步执行方式、单步执行方式 所谓单步执行，是指在外部单步脉冲的作用下，所谓单步执行，是指在外部单步脉冲的作用下，使单片机一个单步使单片机一个单步脉冲执行一条指令后就暂停下来，再一个单步脉冲再执行一条指令后又脉冲执行一条指令

49、后就暂停下来，再一个单步脉冲再执行一条指令后又暂停下来暂停下来。它通常用于调试程序、跟踪程序执行和了解程序执行过程。它通常用于调试程序、跟踪程序执行和了解程序执行过程。 单片机没有单步执行中断，单片机没有单步执行中断，MCS-51MCS-51单片机的单步执行也要利用中断单片机的单步执行也要利用中断系统完成。系统完成。MCS-51MCS-51的中断系统规定，从中断服务程序中返回之后，至的中断系统规定，从中断服务程序中返回之后，至少要再执行一条指令，才能重新进入中断。少要再执行一条指令，才能重新进入中断。 将外部脉冲加到将外部脉冲加到INT0INT0引脚，平时让它为低电平，通过编程规定引脚，平时让

50、它为低电平，通过编程规定INT0INT0为为电平触发。那么，不来脉冲时电平触发。那么，不来脉冲时INT0INT0总处于响应中断的状态。总处于响应中断的状态。在在INT0INT0的中断服务程序中安排下面的指令：的中断服务程序中安排下面的指令：PAUSE0PAUSE0：JNB P3.2JNB P3.2，PAUSE0 PAUSE0 ；若；若INT0=0INT0=0，不往下执行，不往下执行PAUSE1PAUSE1：JB P3.2JB P3.2，PAUSE1 PAUSE1 ；若；若INT0=1INT0=1，不往下执行，不往下执行 RETI RETI ；返回主程序执行下一条指令；返回主程序执行下一条指令4

51、 4、掉电和节电方式、掉电和节电方式一一HMOSHMOS单片机的掉电方式单片机的掉电方式 HMOS HMOS芯片本身运行功耗较大，这类芯片没有设置低功耗运行方式。为芯片本身运行功耗较大，这类芯片没有设置低功耗运行方式。为了减小系统的功耗，设置了掉电方式，了减小系统的功耗，设置了掉电方式，RST/VRST/Vpdpd端接有备用电源，即端接有备用电源，即当单片当单片机正常运行时，单片机内部的机正常运行时，单片机内部的RAMRAM由主电源由主电源VccVcc供电，当供电，当VccVcc掉电，掉电，VccVcc电压电压低于低于RST/VRST/Vpdpd端备用电源电压时，由备用电源向端备用电源电压时，由备用电源向RAMRAM维持供电，保证维持供电，保证RAMRAM中数中数据不丢失。据不丢失。这时系统的其它部件都停止工作，包括片内振荡器。这时系统的其它部件都停止工作，包括片内振荡器。 二二CHMOSCHMOS的节电运行方式的节电运行方式 CHMOS CHMOS的芯片运行时耗电少，有两种节电运行方式：的芯片运行时耗电少，有两种节电运行方式：待机方式（振荡器待机方式（振荡器工作，工作，CPUCPU不工作）和掉电保护方式（振荡器不工作，备用电源为片内不工作）和掉电保护方式（振荡器不工作，备用电源