第一章与第二章

1《单片机原理与应用系统设计》

内容：单片微型机的基本工作原理汇编语言程序设计方法单片微型计算机接口技术与应用单片微型计算机应用系统设计方法2第一章

绪论

内容：1.有关微型计算机、单片机的概念2.单片机的一般结构及特点3.单片机的发展过程4.常用单片机系列简介5.单片机的应用领域6.数制、码制复习

重点：

1.微处理器、微机和单片机的基本概念、单片机的结构特单片机特点与应用。2.数制、码制3wyx回

顾：有关微型计算机的基础知识

硬件：微处理器，存储器，总线，I/O接口软件：系统软件，应用软件1.1单片机的概念4计算机系统通常由多块印刷电路板制成：

主板显卡声卡存储器接口网卡输入输出接口内存条CPU5CPUCPU芯片内存条存储器接口存储器芯片输入输出接口输入输出接口芯片定时计数器芯片A/D、D/A芯片单板机

印刷电路板6

单硅晶片CPU存储器控制电路定时器时钟电路I/O口单片机7wyx1.1

单片机的概念一、微处理器、微机和单片机的概念

微处理器（Microprocessor）——微型计算机的控制和运算器部分；微型计算机（Microcomputer）——有完整运算及控制功能的计算机，包括微处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口电路以及输入/输出设备等；

单片机(singlechipmicrocomputer)——直译为单片微型计算机，它将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型计算机简称单片机。

单片机的形态只是一块芯片，但是它已具有了微型计算机的组成结构和功能。由于单片机的结构特点，在实际应用中常常将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片机称为嵌入式微控制器(embeddedmicrocon-troller)。

8单片微机：SingleChipMicrocomputer的直译，它忠实地反映了早期单片微机的形态和本质。单片微型计算机（SingleChipmicrocomputer），又称微控制器（MicrocomputerUnit）。按照面向对象、突出控制功能，在片内集成了许多外围电路及外设接口，突破了传统意义的计算机结构，发展成microcontroller的体系结构，目前国外已普遍称之为微控制器MCU（MicroControllerUnit）。鉴于它完全作嵌入式应用，故又称为嵌入式微控制器EmbeddedMicrocontroller）。9单片机系统是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。如数字频率计等。单片机应用系统中包括了满足对象（如洗衣机）要求的全部硬件电路和应用软件。构成各种嵌入式应用的电路系统，统称为单片机应用系统。单片微机应用系统结构通常分三个层次，即单片机、单片机系统、单片机应用系统。10

二、单片机开发系统

是单片机的开发调试的工具，有单片单板机和仿真器。实现单片机应用系统的硬、软件开发。MDS（微型机开发系统）、ICE（在线仿真器）11三、单片机的程序设计语言和软件

机器语言：单片机应用系统只使用机器语言（指令的二进制代码，又称指令代码）。机器语言指令组成的程序称目标程序。

MCS-51两个寄存器相加的机器语言指令：00101000

汇编语言：

与机器语言指令一一对应的英文单词缩写，称为指令助记符。汇编语言编写的程序称为汇编语言程序。

MCS-51两个寄存器相加汇编语言指令：ADDA，R0

机器语言（MachineLanguage)有三类汇编语言

(Assemble)

高级语言

(HighLevelLanguage)12

高级语言：高级语言源程序C-51、C、PL/M51等。简单——控制程序不太长。复杂——多种多样的控制对象，少有现成程序借鉴。简单系统——不含管理和开发功能。复杂系统——实时系统，需要监控系统（甚至实时多任务操作系统）。编译型高级语言可生成机器代码；解释型高级语言必须在解释程序支持下直接解释执行。因此，只有编译型高级语言才能作为微机开发语言。13不同计算机语言的应用：

源程序通过编译得到机器能执行的目标程序。

汇编语言程序可以高效率利用计算机资源，目标程序占用内存少，执行速度快，适合于自动测控系统反应快速、结构紧凑的要求。实际应用中，常与C语言配合使用。高级语言程序容易掌握，通用性好，但编译程序系统开销大，目标程序占用内存多，且执行时间比较长，多用于科学计算、工业设计、企业管理。源程序目标程序编译程序1415wyx四、

单片机的一般结构及特点

一般

单片机有2种基本结构形式：

一种是在通用微型计算机中广泛采用的将程序存储器和数据存储器合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿(Princeton)结构或称冯·诺依曼结构；另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的是哈佛结构。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构较多。16单片机的特点：

单片机的中央处理器(CPU)和通用微处理器基本相同，只是增设了“面向控制”的处理功能。例如：位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。171.2单片机的发展过程概述Intel8位单片机的发展

第一代：以1976年推出的MCS-48系列为代表。第二代：以MCS-51的8051为代表的单片机，第三代：以51系列、AVR、PIC等为代表。一般根据控制应用需要:

又可设计成通用单片机、专用单片机按内部数据总线的宽度:

单片机分为4位、8位、16位及32位等。18一、电子计算机的发展历史

1、第一代（1946—1958）：电子管计算机。用于：科学计算2、第二代（1958—1964）：晶体管计算机。用于：科学计算、数据处理、工业控制3、第三代（1964—1971）：集成电路计算机、网络。用于：科学计算、数据处理、工业控制、事务管理。4、第四代（1971—）：大规模集成电路计算机。用于：计算量极大的高尖技术及国民经济领域出现了微型机。5、第五代：智能型计算机正在研制中。用于：模拟人的智能，识别图像、语言和物体，联想、推理、解答问题，使用自然语言进行会话处理。发展历史19二、微型计算机的发展历史微型机算计的核心部分：微处理器的发展已经历了五代。第一代（1971—1973）：4位→8位（初级）第二代（1973—1975）：8位（初级）第三代（1975—1978）：初级8位单片机

IntelMCS—48系列单片机第四代（1978—80年代中期）：高档8位单片机

IntelMCS—51系列单片机→16位、32位第五代（80年代中期至今）：→64位201976-：初级8位单片机IntelMCS-48系列1980-：高档8位单片机IntelMCS-51系列：

—51子系列：8031/8051/8751

—52子系列：8032/8052/8752

低功耗型80C31

高性能型80C252

廉价型89C2051/10511983-

：16位单片机IntelMCS-96系列：

8098/8096、80C198/80C19632位单片机8096021MCS—48

（从1976年起）

基本型：8051、8751、8031MCS—51改进型：8052、8752、8032（从1980年起）低功耗型：80C51、87C51、80C31

强性能型：83C252、87C252、80C252

早期产品：8X9X（8096）MCS—96改进型：8X9XBH、8X9XJF

（从1983年起）新产品：8098（准）强功能型：80C196、80C198（准）22MCS-51系列基本产品型号：8051、8031、8751称为51子系列。不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。

硬件配置基本配置：1.

8位CPU2.片内ROM/EPROM、RAM3.片内并行I/O接口4.片内16位定时器/计数器5.片内中断处理系统6.片内全双工串行I/O口23MCS—51系列单片机的3种基本产品8051：片内含有掩膜ROM型程序存储器；只能由生产厂家代为用户固化；批量大、永久保存、不修改时用。8751：片内含EPROM型程序存储器；用户可固化，可用紫外线光照射擦除；但价格高。8031：片内无程序存储器，可在片外扩展；方便灵活，价格便宜。24INTEL公司先后推出了三个系列的单片机：

MCS—48系列

MCS—51系列

MCS—96系列典型产品：

80968098（准）

80C19680C198（准）

新一代80C51增加了一些外部接口功能单元，如A/D，PCA，WDT等。PHILIPS：80C51ATMEL(FlashROM)：AT89C51CHMOS：低功耗，高速度和高密度(HMOS)待机和掉电保护251.3常用单片机系列简介

一、ATMEL单片机

ATMEL公司所生产的ATMEL89系列单片机（简称89系列单片机），就是基于Intel公司的MCS-5l系列而研制的，该公司的技术优势在于Flash存储器技术。

应用较多的有：AT89C51系列

STC89C51/52系列

SST89系列

AT-tiny、AT90/、ATmega等系列的AVR单片机

这些都是是一种可下载的Flash单片机，它和IBM微机通信进行下载程序十分方便。26

二、Philips单片机Philips公司的的单片机都属于MCS-51系列兼容的单片机。三、Maxim-Dallas单片机四、WinBond单片机

五、Motorola单片机六、其他公司的单片机

1）NEC单片机；

2）东芝单片机；

3）Epson单片机；

提示：经常上网查询，关注发展动态．271.3单片机的应用领域

一、单片机在智能仪器中的应用智能化仪器内部基本上都是用单片机进行信息控制与处理。特别是近年来出现的数字信号处理器DSP是一种速度极高的单片机，它在通信和高速信息处理中起了极大的作用，从而扩展了单片机在智能仪器中的应用。二、单片机在过程控制中的应用28三、单片机与e-Home

家用电器的嵌入式结构有单核嵌入和双核嵌入2种。例如：一般电脑电饭煲，内部只有一个单片机，这种控制系统是单核嵌入；对于分体式空调，室内机与室外机中分别有1个单片机，为双核嵌入结构。四、单片机与Internet

各类家用电器和智能装置，它们的“心脏”多是单片机。由于单片机芯片品种达数百种，其硬件结构和指令系统各不相同，不能直接接入Internet网络。网络芯片——Webchip的出现成为智能装置和家电产品连接Internet的理想“桥梁”．五、单片机的发展1）强化指令功能2）增加各种接口部件3）提高专用程度29工业自动化方面：

力、热、速度、加速度、位移。仪器仪表：

降低成本、简化系统结构、提高可靠性。家用电器：

小家电中要求小型价廉、程序容量不大。信息和通信产品：

PDA则要求大容量存储、大屏幕LCD显示、极低功耗等。军事装备方面：

可靠性、极低功耗。30用单片机构成智能化产品：在智能仪器仪表中的应用；在家用产品中的应用；在医疗仪器中的应用；在计算机外部设备中的应用。单片机在工业测控领域中的应用：过程控制：数控铣床、步进控制、生产流水线等；数据采集；信号处理；旧设备的改造。31单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域321.4单片机应用的特点

单片机的应用很广泛，特点很多，仅从应用的角度来看：计算机的控制应用分为控制系统离线应用：控制系统的计算机辅助设计（控制系统CAD）控制系统在线应用：计算机控制系统→使用单片机33工业控制领域与通用计算机系统不同的要求:(1)面对控制对象。面对物理量传感变换的信号输入；面对人机交互的操作控制；面对对象的伺服驱动控制。(2)嵌入到工控应用系统中的结构形态。(3)工业现场环境中可靠性品质。(4)突出控制功能。对外部信息及时捕捉；对控制对象能灵活地实时控制；有突出控制功能的指令系统，如I/O口控制、位操作、丰富的转移指令等。34小结1、单片机即单片微型计算机，是将计算机主机（CPU、内存和I/O接口）集成在一小块硅片上的微型机。2、单片机为工业测控而设计，又称微控制器。具有三高优势（集成度高、可靠性高、性价比高）。3、主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等。

特别适合于嵌入式微型机应用系统。4、单片机开发系统有单片单板机和仿真器。实现单片机应用系统的硬、软件开发。35（1）总线(BUS)

总线是连接CPU与各功能部件并进行信息传递的公共通道。总线通常分为三种，即数据总线(DB)地址总线(AB)和控制总线(CB)。复习：微型计算机的基本结构及工作原理1.微型计算机的基本结构微型计算机──由微处理器（ＣＰＵ）、存储器、输入输出接口（Ⅰ/０接口）三部分主成，各部分用总线相连。362、输入输出(I/O)接口

由于I/O设备中类繁多，它们在速度、电平、功率、信息形式等很多方面有很大差别，不能直接与CPU连接，必须经过I/O接口电路解决它们之间的匹配问题。

３、存储器

存储器分类

存储器存储的信息

存储器的读写操作过程

37（4）微处理器（ＣＰＵ）

运算器寄存器阵列控制器内部总线

2.复习基本概念与常用术语（1）位(Bit)位是计算中构成信息的最小单位，表示二进制数中的某个数位“0”或“1”。Bit是BinargDigit的缩写。（2）字(Word)字是CPU与输入/输出设备和存储器之间传送数据的基本单位，由若干位组成它与数据总线的宽度(根数)一致。（3）字节(Byte)一字节为8位(bit)。38（4）指令(Instruction)：指规定计算机完成某种操作的命令。目前计算机只能直接识别由二进制编码的指令，即机器码（5）指令系统(InstructionSet)：指一台计算机所能识别的全部指令的集合。（6）程序(Program)：为完成特定任务而设计的一组指令有序的集合。（7）地址(Address)地址指存贮单元的编号。（8）K和KB计算机的存储器容量较大，K和KB常用作计算存储器容量的单位1K=2^10=1024;1KB=1024Byte。（9）关于时序的概念所谓时序，就是计算机在工作过程中，CPU控制器所发出的一系列控制信号在时间上的相互关系。39计算机系统中的数制、码制复习1.数制及其互换2.带符号数的表示法3.原码、反码、补码特点：⑴8位二进制数表示原码、反码、补码的范围

(-127~+127、-127~+127、-128~+127)⑵补码的运算

在微型计算机中，带符号数用补码表示，减法可用补码相加来实现，运算结果为补码。４.负数补码快速求法？５、补码运算举例40第二章单片机硬件结构主要内容2.1MCS-51系列单片机简介2.2MCS-51单片机内部结构2.3MCS-51单片机的引脚

2.4MCS-51单片机的存储器2.5MCS-51并行输入/输出接口2.6

MCS-51工作方式412.1MCS-51系列单片机简介MCS-51系列单片机已有十多种产品，可分为两大系列：51子系列和52子系列。51子系列主要有8031、8051、8751三种机型。它们的指令系统与芯片引脚完全兼容,差别仅在于片内有无ROM或EPROM。52子系列主要有8032、8052、8752三种机型。52子系列与51子系列的不同之处在于：片内数据存储器增至256字节；片内程序存储器增至8KB(8032无)；有3个16位定时/计数器，6个中断源。422.2MCS-51单片机内部结构内部结构框图

MCS-51系列单片机的内部结构框图如图2-1所示。从图2-1中可看出，MCS-51单片机组成结构中包含运算器、控制器、片内存储器、I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统、振荡器等功能部件。432.2MCS-51单片机内部结构2-1内部结构框图442.2MCS-51单片机内部结构各功能部件：

CPU（微处理器）数据存储器（RAM）

片内为128个字节（52子系列的为256个字节）3)程序存储器（ROM/EPROM）

8031:无此部件；

8051:4K字节ROM；

8751:4K字节EPROM；

89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K字节闪存。452.2MCS-51单片机内部结构

各功能部件：

4)P1口、P2口、P3口、P0口：为4个并行8位I/O口。

5)串行口1个可编程全双工的异步串行口

6)2个16位定时器/计数器

7)中断系统

8)特殊功能寄存器（SFR）共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区。462.3MCS-51单片机的引脚MCS-51单片机大多是40条引脚的双列直插式器件.图2-2（a）为MCS-51的40引脚配置图。（b）图为三大总线分布图。472.3MCS-51单片机的引脚图2-248引脚可分为三个部分：

1.电源引脚；

2.时钟引脚；

3.控制引脚

4.I/O口引脚

图2-3所示。2.3MCS-51单片机的引脚492.3MCS-51单片机的引脚时钟引脚I/O口引脚

图2-3控制引脚电源引脚501．主电源引脚

VCC(40脚)：接+5V电源正端。

VSS(20脚)：接+5V电源地端。

2.3MCS-51单片机的引脚512.时钟电路引脚图2-4（1）内时钟方式

如图所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。2.3MCS-51单片机的引脚图2-452

（2）外时钟方式如图所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。由于XTAL2端的电平不是TTL电平，故接一个上拉电阻。外部振荡器的频率应低于12MHZ。

2.3MCS-51单片机的引脚图2-4533.控制引脚

(1)ALE/PROG(30脚)：地址锁存有效信号输出端。ALE在每个机器周期内输出两个脉冲。在访问片外程序存储器期间，下降沿用于控制锁存P0输出的低8位地址；在不访问片外程序存储器期间，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。对于片内含有EPROM的机型，在编程期间，该引脚用作编程脉冲PROG的输入端。

2.3MCS-51单片机的引脚54(2)PSEN(29脚)：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。在访问片外数据存储器期间，PSEN信号将不出现。

(3)RST/VPD(9脚)：RST即为RESET，VPD为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。

上电时，考虑到振荡器有一定的起振时间，该引脚上高电平必须持续10ms以上才能保证有效复位。2.3MCS-51单片机的引脚554.I/O口引脚

(1)P0口(39~32脚)：P0.0~P0.7统称为P0口。在不接片外存储器与不扩展I/O口时，可作为准双向输入/输出口。在接有片外存储器或扩展I/O口时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。

(2)P1口(1~8脚)：P1.0~P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O口使用。对于52子系列，P1.0与P1.1还有第二功能：P1.0可用作定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2，P1.1可用作定时器/计数器2的外部控制端T2EX。2.3MCS-51单片机的引脚564.I/O口引脚

(3)P2口(21~28脚)：P2.0~P2.7统称为P2口，一般可作为准双向I/O口使用；在接有片外存储器或扩展I/O口且寻址范围超过256字节时，P2口用作高8位地址总线。

(4)P3口(10~17脚)：P3.0~P3.7统称为P3口。除作为准双向I/O口使用外，还可以将每一位用于第二功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。P3口的第二功能如表2-1所示。2.3MCS-51单片机的引脚57引脚转义引脚功能说明P3.0RXD串行数据接收端P3.1TXD串行数据发送端P3.2INT0外部中断0请求P3.3INT1外部中断1请求P3.4T0计数器0外部输入P3.5T1计数器1外部输入P3.6WR外部数据存储器写P3.7RD外部数据存储器读表2-1P3口第二功能表2.3MCS-51单片机的引脚582.4MCS-51单片机的存储器

8051单片机的存储器从物理上分四个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。

59

从用户使用的角度，8051存储器地址空间分为三类：

（1）片内、片外统一编址0000～0FFFFH的64K字节的程序存储器地址空间（用16位地址）；

（2）64K字节的片外数据存储器地址空间，地址也从0000～0FFFFH（用16位地址）；

（3）256字节数据存储器地址空间00H~0FFH（用8位地址）。

2.4MCS-51单片机的存储器60FFFFH1000H片外扩展存储器8051片内存储器

0FFFH0000H4KBROM7FH00HFFH80HSFRRAM64KBROMFFFFH0000H0FFFH0000H64KBRAM(I/O)图2-58051存储空间分布图2.4MCS-51单片机的存储器611．编址与访问

程序存储器就是用来存放这些已编好的程序和表格常数，它由只读存储器ROM或EPROM组成。

8051片内有4KBROM，片外16位地址线可扩展64KBROM，二者是统一编址的。当引脚EA*=1，8051从0000H执行片内ROM中的程序。当指令地址超过0FFFH后，自动转向片外ROM取指令。

引脚EA*=0，8051片内ROM不起作用，CPU只能从片外

ROM/EPROM中取指令，地址可以从0000H开始编址。2.4.1程序存储器622.4.1程序存储器PC是程序计数器，是管理程序执行次序的寄存器，存放将要执行的指令的地址。

PC有3种功能：1、复位功能：复位时计算机进入初始状态，PC的内容自动清零。2、计数功能：每取出指令代码的一个字节，PC的内容自动加1（加法计数）3、直接置位功能：在执行跳转、返回指令时将跳转的地址直接加载PC。632.4.1程序存储器表2-2内部ROM中的一些殊单元642.4.2数据存储器1．编址与访问

MCS-51单片机片内、外数据存储器是两个独立的地址空间，应分别单独编址。片内数据存储器除RAM块外，还有特殊功能寄存器(SFR)块。片外数据存储器一般是16位编址。片外RAM：64K字节；地址从0000～FFFFH。数据存储器的编址如图2-6所示。652.4.2数据存储器图2-6数据存储器编址662.4.2数据存储器1．编址与访问

MCS-51单片机片内、外数据存储器是两个独立的地址空间，应分别单独编址。片内数据存储器除RAM块外，还有特殊功能寄存器(SFR)块。片外数据存储器一般是16位编址。片外RAM：64K字节；地址从0000～FFFFH。数据存储器的编址如图2-6所示。672.内部数据存储器

低128个字节，字节地址为00H～7FH。

00H～1FH：32个单元，是4组通用工作寄存器区

20H～2FH：16个单元，可进行128位的位寻址

30H～7FH：用户RAM区，只能进行字节寻址，用作数据缓冲区以及堆栈区。2.4.2数据存储器682.4.2数据存储器图2-7片内RAM地址空间69

内部数据存储器高128单元：被特殊功能寄存器（SFR）使用。单元地址为80H～FFH。

CPU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，共21个。2.4.3专用寄存器702.4.3专用寄存器表2-3特殊寄存器712.4.3专用寄存器72（1）累加器ACC（Accumulator）

8位寄存器，是最常用的专用寄存器（2）B寄存器

8位寄存器，主要用于乘除运算。

B寄存器也可作为一般数据寄存器使用。2.4.3专用寄存器733．程序状态字寄存器PSW

程序状态字PSW是一个8位的标志寄存器，它保存指令执行结果的特征信息，以供程序查询和判别。其各位的定义如下：

字节地址D0HCACF0RS1RS0OV---PPSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.02.4.3专用寄存器74PSW各位的定义如下：

字节地址D0HCACF0RS1RS0OV---PPSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0（1）Cy（PSW.7）进位标志位（2）Ac(PSW.6)辅助进位标志位（3）F0（PSW.5）标志位由用户使用的一个状态标志位。（4）RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：4组工作寄存器区选择控制位1和位0。2.4.3专用寄存器75（5）OV（PSW.2）溢出标志位

指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂，将在第3章介绍。（6）PSW.1位:保留位，未用（7）P(PSW.0)奇偶标志位

P=1，A中“1”的个数为奇数

P=0，A中“1”的个数为偶数2.4.3专用寄存器76

工作寄存器区的选择18～1FH3区1110～17H2区1008～0FH1区0100～07H0区00R0～R7地址寄存器组RS1RS02.4.3专用寄存器774.堆栈指针SP

指示出堆栈顶部在内部RAM块中的位置

复位后，SP中的内容为07H。

5.数据指针DPTR

16位特殊功能寄存器，高位字节寄存器用DPH表示，低位字节寄存器用DPL表示。

6.I/O端口P0～P3

P0～P3分别为I/O端口P0～P3的锁存器。2.4.3专用寄存器787.串行数据缓冲器SBUF

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。

8.定时器/计数器

两个16位定时器/计数器T1和T0，各由两个独立的8位寄存器组成：TH1、TL1、TH0、TL0，只能字节寻址，但不能把T1或T0当作一个16位寄存器来寻址访问。2.4.3专用寄存器79MCS-51单片机共有4个8位双向并行输入/输出（I/O）口，分别为：P0、P1、P2、P3。这4个口可以并行输入或输出8位数据；也可以按位使用，即每一根输入/输出线都能独立的用作输入或输出。2.5MCS-51并行输入/输出接口80

一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓冲器。一个多路转接电路MUX在控制信号的作用下，MUX可以分别接通锁存器输出或地址/数据线。当作为通用的I/O口使用时，内部的控制信号为低电平，封锁与门将输出驱动电路的上拉场效应管（FET）截止，同时使MUX接通锁存器~Q端的输出通路。2.5.1P0口内部结构81图2-8P0口1位结构图2.5.1P0口内部结构821．地址/数据分时复用功能当P0口作为地址/数据分时复用总线时，可从P0口输出地址或数据，另一种是从P0口输入数据。2.5.1P0口内部结构832．通用I/O接口功能

当P0口作为通用I/O口使用，在CPU向端口输出数据时，对应的控制信号为0，当要从P0口输入数据时，引脚信息仍经输入缓冲器进入内部总线。2.5.1P0口内部结构84P0口在有外部扩展存储器时被作为地址/数据总线口，此时是一个真正的双向口；在没有外部扩展存储器时，P0口也可作为通用的I/O接口，但此时只是一个准双向口。2.5.1P0口内部结构85P1口内部结构如图2-9所示输出部分有内部上拉电阻约为20K。其他部分与P0端口使用相类似（读引脚时先写入1）。2.5.2P1和P2口内部结构86

图2-9P1口内部结构如图2.5.2P1和P2口内部结构87

P2口输出地址信息，此时单片机完成外部的取指操作或对外部数据存储器16位地址的读写操作。当P2口作为普通I/O口使用时，用法和P1口类似。2.5.2P1和P2口内部结构88图2-10P2口内部结构如图2.5.2P1和P2口内部结构89P3口的特点在于为适应引脚信号第二功能的需要。对于第二功能为输出的信号引脚，当作为I/O使用时，第二功能信号引线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。当输出第二功能信号时，该位的锁存器应置“1”，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。2.5.3P3口内部结构902.5.3P3口内部结构图2-11P3口1位结构图91MCS-51工作方式有：复位、程序执行、单步执行、掉电保护、低功耗以及EPROM编程和校验等六种工作方式。2.6MCS-51工作方式921.复位方式

MCS-51系列单片机的复位引脚RST上只要出现10ms以上的高电平，单片机就实现复位。单片机在RST引脚高电平的控制下，特殊功能寄存器和程序计数器PC复位后的状态如表2-4所示。2.6.1复位方式和复