单片机原理与接口技术-80C51-单片机的硬件结构

单片机原理与接口技术80C51单片机的硬件结构

外婆打电话给爸爸妈妈，从电话里头得知，今晚要吃鹅，原因是鹅太难养了。就是昨天放的那只鹅。一回到外婆家，我就把大人们要吃鹅的消息告诉了大表弟，大表弟听后，问我：“为什么要吃鹅？”“好像是因为鹅太难养了。”我难过的说。说罢，我便拉着大表弟的手，往厨房里跑，锅上正炖着鹅。大表弟又去问了问外婆，回来后得知的消息也就是我刚刚告诉大表弟的话。因为我们都跟鹅一起玩过，所以，我们决定不吃鹅了。临近晚饭了，我见大表弟和小表弟还没有去厨房吃饭，就拉着他们的手，叫他们在外面等一下，召开“不吃鹅计划”会议，待大人们都离开了我们的旁边，我便开始主持会议了。“等一下千万不能吃鹅！听懂了吗？”我小声的对表弟们说。表弟们点点头，齐声回答：“我们绝对不吃鹅！”再次吩咐了几遍，我才放心的带着他们进了厨房。吃饭的时候，大人们总是叫我们吃鹅，我们总是摇摇头，让给大人们吃，就算大人们逼着我们吃，我们还是不会吃的！大人们见我们这几个小孩都不吃鹅，都笑了，他们都觉得，表弟们是受我影响，才决定不吃鹅的。大表弟的行动很滑稽，他一直在嘴里念叨着“坚决不吃鹅！”姨姨听了他的话，刚开始还点点头，后来实在忍不住了，就说：“别再念叨啦！我们都知道你不吃鹅了。”吃完饭后，妈妈又叫我喝汤，我害怕这是鹅汤，就仔细观察了一番，确认是骨头汤后，才肯喝汤。单片机原理与接口技术80C51单片机的硬件结构单片机原理与接口技术80C51单片机的硬件结构外婆打电话给爸爸妈妈，从电话里头得知，今晚要吃鹅，原因是鹅太难养了。就是昨天放的那只鹅。一回到外婆家，我就把大人们要吃鹅的消息告诉了大表弟，大表弟听后，问我：“为什么要吃鹅？”“好像是因为鹅太难养了。”我难过的说。说罢，我便拉着大表弟的手，往厨房里跑，锅上正炖着鹅。大表弟又去问了问外婆，回来后得知的消息也就是我刚刚告诉大表弟的话。因为我们都跟鹅一起玩过，所以，我们决定不吃鹅了。临近晚饭了，我见大表弟和小表弟还没有去厨房吃饭，就拉着他们的手，叫他们在外面等一下，召开“不吃鹅计划”会议，待大人们都离开了我们的旁边，我便开始主持会议了。“等一下千万不能吃鹅！听懂了吗？”我小声的对表弟们说。表弟们点点头，齐声回答：“我们绝对不吃鹅！”再次吩咐了几遍，我才放心的带着他们进了厨房。吃饭的时候，大人们总是叫我们吃鹅，我们总是摇摇头，让给大人们吃，就算大人们逼着我们吃，我们还是不会吃的！大人们见我们这几个小孩都不吃鹅，都笑了，他们都觉得，表弟们是受我影响，才决定不吃鹅的。大表弟的行动很滑稽，他一直在嘴里念叨着“坚决不吃鹅！”姨姨听了他的话，刚开始还点点头，后来实在忍不住了，就说：“别再念叨啦！我们都知道你不吃鹅了。”吃完饭后，妈妈又叫我喝汤，我害怕这是鹅汤，就仔细观察了一番，确认是骨头汤后，才肯喝汤。2.1单片机的概念单片微型计算机SCMC(SingleChipMicro-Computer)，是计算机、自动控制和大规模集成电路相结合的产物。还有其他的称呼，如：微控制器（MCU），嵌入式微控制器（EMCU），嵌入式微处理器（EMP）等。目前使用最多的仍是8位单片机。在8位单片机中80c51的使用更为广泛。本教材也是以80c51为基础。docin/sundae_meng2.1单片机的概念

单片微型计算机SCMC(SingleChipMicro-Computer)，是计算机、自动控制和大规模集成电路相结合的产物。还有其他的称呼，如：微控制器（MCU），嵌入式微控制器（EMCU），嵌入式微处理器（EMP）等。目前使用最多的仍是8位单片机。在8位单片机中80c51的使用更为广泛。本教材也是以80c51为基础。docin/sundae_meng2单片机的特点：（1）小巧灵活、成本低、易于产品化。能组装成各种智能式测控设备及智能仪器仪表。（2）可靠性好，应用范围广。单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的，抗干扰性强，能适应各种恶劣的环境，这是其他机种无法比拟的。（3）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。单片机的逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能指令，可以对逻辑功能比较复杂的系统进行控制。（4）具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，形成控制网络和远程控制。docin/sundae_meng3单片机的应用（1）工业方面：各种测控系统。数据采集系统，工业机器人，智能化仪器，机、电一体化产品。（2）智能仪器仪表方面。（3）通讯方面：调制解调器、程控交换技术等。（4）消费产品方面：电动玩具、录像机、激光唱机。（5）导弹与控制方面：导弹控制、鱼雷制导控制、智能武器装备、飞机导航系统。（6）计算机外部设备及电器方面：打印机、硬盘驱动器、彩色与黑白复印机、磁带机等。（7）多机分布式系统：可用单片机构成分布式测控系统，它使单片机应用进入了一个全新的阶段。（测控系统，智能仪表，智能玩具，计算机外设）docin/sundae_meng4.典型单片机产品简介(1)MCS-51单片机系列

MCS-51可分为两个子系列和4种类型，按资源的配置数量，MCS-51系列分为51和52两个子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列属于增强型。

资源配置子系列片内ROM的形式片内ROM容量片内RAM容量定时器与计数器中断源无ROMEPROME2PROM8×51系列80318051875189514KB128B2×1658×C51系列80C3180C5187C5189C514KB128B2×1658×52系列80328052875289528KB256B3×1668×C252系列80C23280C25287C25289C2528KB256B3×167docin/sundae_meng80C51与8051的比较（1）MCS-51系列芯片采用HMOS工艺，而80C51芯片则采用CHMOS工艺。CHMOS工艺是CMOS和HMOS的结合，（2）80C51芯片具有CMOS低功耗的特点。例如8051芯片的功耗为630mW,而80C51的功耗只有120mW。（3）80C51在功能增加了待机和掉电保护两种工作方式，以保证单片机在掉电情况下能以最低的消耗电流维持。（4）此外，在80C51系列芯片中，内部程序存储器除了ROM型和EPROM型外，还有E2PROM型，例如89C51就有4KBE2PROM。并且随着集成技术的提高，80C51系列片内程序存储器的容量也越来越大，目前已有64KB的芯片了。另外，许多80C51芯片还具有程序存储器保密机制，以防止应用程序泄密或被复制。docin/sundae_meng80C51芯片逻辑结构图docin/sundae_meng1.CPUCPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器两部分电路组成。（1）运算器电路运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。

docin/sundae_meng（2）控制器电路控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。2.存储器

80C51单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器，其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的，物理结构也不相同。

内部数据存储器包括RAM和RAM地址寄存器，内部数据存储器一般指前128个单元，高128个用于专用寄存器。内部程序存储器包括ROM和ROM地址寄存器，80C51有4kROM存放程序。docin/sundae_meng3.定时器/计数器

MCS－51单片机片内有两个16位的定时/计数器，即定时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。4.并行I/O口

80C51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。5.串行I/O口

80C51单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。docin/sundae_meng6.中断控制系统

80C51共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。7.时钟电路

80C51芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的频率范围为1.2MHz～33MHz，典型取值为6MHz。8.总线以上所有组成部分都是通过总线连接起来，从而构成一个完整的单片机。系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。

docin/sundae_meng2.2.280C51单片机的封装与信号引脚

1.芯片封装形式图2.2为MCS－51系列单片机引脚图及逻辑符号，它们为标准的40脚DIP封装。docin/sundae_meng1.

输入／输出口线

P0口（P0.0～P0.7）：该端口为漏极开路的8位准双向口，它为8位地址线和8位数据线的复用端口。

P1口（P1.0～P1.7）：它是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P1口的驱动能力为4个LSTTL负载。

P2口（P2.0～P2.7）：它为一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P2口的驱动能力也为4个LSTTL负载。在访问外部程序存储器时，它作存储器的高8位地址线。

P3口（P3.0～P3.7）：P3口同样是内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P3口除了作为一般的I/O口使用之外，其还具有特殊功能。2.芯片引脚介绍docin/sundae_meng地址锁存允许信号ALE

系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。此外,ALE是以六分之一晶振频率的固定频率输出的正脉冲，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。docin/sundae_meng

外部程序存储器读选通信号

/PSEN是读外部程序存储器的选通信号，低电平有效。访问程序存储器控制信号当为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令。当为低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令。复位信号RST

该信号高电平有效，在输入端保持两个机器周期的高电平后，就可以完成复位操作。docin/sundae_meng

时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部时钟时，该引脚外部时钟的输入端。

XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部时钟时，该引脚必须悬空。电源引脚Vcc和VssVcc：电源端，接＋5V。Vss：接地端。

docin/sundae_meng“复用”即给一些信号引脚赋予双重功能。第二功能信号定义主要集中在P3口线中，另外再加上几个其它信号线。

EPROM存储器程序固化所需要的信号编程脉冲：30脚（ALE/PROG）编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp)

备用电源引入备用电源是通过9脚（RST/VPD）引入的。当电源发生故障，电压降低到下限值时，备用电源经此端向内部RAM提供电压，以保护内部RAM中的信息不丢失。3.芯片引脚的第二功能docin/sundae_mengP3口还具有第二功能，其引脚描述如表2.1。表2.1P3口线的第二功能口线特殊功能信号名称P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2外部中断0输入口P3.3外部中断1输入口P3.4T0定时器0外部输入口P3.5T1定时器1外部输入口P3.6WR写选通输出口P3.7RD读选通输出口docin/sundae_meng（2）引脚复用不会引起混乱第一功能与第二功能是不同工作方式下的信号，不会发生使用上的矛盾。说明：P3口线先按需要优先选用它的第二功能，剩下不用的才作为I/O口线使用。docin/sundae_meng

2.380C51单片机的内部存储器ROM：存放程序或者始终要保留的数据（表格数据）。RAM：用来存放程序运行中所需要的常数和变量，全局数据也存放在RAM里。docin/sundae_meng

一般来说，单片机芯片的内部包括数据存储器和程序存储器，先介绍数据存储区。８０Ｃ５１单片机的数据存储器共２５６个单元，划分为两部分：低１２８单元区和高１２８单元区，如图２.３所示．图2.380C51内部数据存储器配置图docin/sundae_meng2.3.1内部数据存储器低128单元区

８０Ｃ５１的内部数据存储器低128单元区，称为内部ＲＡＭ，地址为００Ｈ－７ＦＨ．按用途划分为三个区。1、寄存器区

内部RAM的前32个单元作为通用（工作）寄存器使用，地址为00H~1FH。分为4组，组号依次为0、1、2、3，每组有8个寄存器：R7~R0。任一时刻，cpu只能使用其中的一组寄存器，称为当前工作寄存器组，由程序状态字寄存器PSW中的RS1，RS0位的组合来决定。没有选中的单元也可作为一般的数据缓存使用。系统上电复位时，默认选中第0组寄存器。

寄存器：1、可用8位地址寻址；2、在指令中既可用名称表示，也可以使用单元地址表示。docin/sundae_meng2、位寻址区在工作寄存器后的16个数据单元（20H～2FH），它们既可以作为一般的数据单元使用，又可以按位对每个单元进行操作，因此这16个数据单元又称作位寻址区。位寻址区共计128位，其位地址为00H～7FH。

位地址的表示方式：1位地址的形式；

2存储单元地址加位的形式。docin/sundae_meng3.用户RAM区在内部RAM的低128个单元中，剩余的80个数据单元即30H～7FH为真正的用户RAM区，对于这些区域，用户只能以存储单元的形式来使用，通常在应用中也把堆栈开辟在这段区域。docin/sundae_meng2.3.2内部数据存储器高128单元区

内部数据存储器的高128个单元是为专用寄存器提供的，因此该区也称作特殊功能寄存器区（SFR），它们主要用于存放控制命令、状态或数据。除去程序计数器PC外，还有21个特殊功能寄存器，其地址空间为80H～FFH。这21个寄存器中有11个特殊功能寄存器具有位寻址能力，它们的字节地址刚好能被8整除。下面将对部分专用寄存器作简要介绍。docin/sundae_meng（1）累加器A（或ACC----ACCumulator）

累加器为8位寄存器，是程序中最常用的专用寄存器，在指令系统中累加器的助记符为A。存放操作数。大部分单操作数指令的操作取自累加器，很多双操作数指令的一个操作数也取自累加器。运算结果的暂存单元。加、减乘和除等算术运算指令的运算结果都存放在累加器A或AB寄存器中。数据传送的中转站。在变址寻址方式中累加器被作为变址寄存器使用在MCS－51中由于只有一个累加器，而单片机中的大部分数据操作都是通过累加器进行的，故累加器的使用是十分频繁的。1.专用寄存器简介docin/sundae_meng(2）B寄存器（Bregister）

B寄存器为8位寄存器，主要用于乘除指令中。乘法指令的两个操作数分别取自累加器A和寄存器B，其中B为乘数，乘法结果的高8位存放于寄存器B中。除法指令中，被除数取自A，除数取自B，除法的结果商数存放于A，余数存放于B中。在其它指令中，B寄存器也可作为一般的数据单元来使用。（3）程序状态字（PSW----ProgramStatusWord）程序状态字是一个8位寄存器，用于寄存指令执行的状态信息。在状态字中，有些位状态是根据指令执行结果，由硬件自动完成设置的，而有些状态位则必须通过软件方法设定。PSW中的每个状态位都可由软件读出，PSW的各位定义如下。

docin/sundae_meng

位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0RS1RS0OV/ PCY（PSW.7)-进位标志位在执行某些算术和逻辑指令时，可以被硬件或软件置位或清零。在算术运算中它可作为进位标志（加法进位，减法借位，在位操作（在位传送、位与、位或等）中作累加器使用，移位操作中用于构成循环移位通路）docin/sundae_meng

位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0RS1RS0OV/ PAC(PSW.6)-辅助进位标志位（半进位标志位）进行加法或减法操作时，当发生低四位向高四位进位或借位时，AC由硬件置位，否则AC位被置“0”。在进行十进制调整指令时，将借助AC状态进行判断。docin/sundae_meng

位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0RS1RS0OV/ PF0(PSW.6)-用户标志位该位为用户定义的状态标记，用户根据需要用软件对其置位或清零，也可以用软件测试F0来控制程序的跳转。docin/sundae_meng

位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0RS1RS0OV/ PRS1和RS0(PSW.4和PSW.3)-寄存器组选择位该两位通过软件置“0”或“1”来选择当前工作寄存器组。表2.3寄存器组选择docin/sundae_meng

位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0RS1RS0OV/ POV（PSW.2)-溢出标志位当执行算术指令时，由硬件置位或清零来指示溢出状态。加减运算(有无符号数均可)中，OV＝1表示加减运算结果超出了累加器A所能表示的符号数有效范围（－128～＋127），即运算结果是错误的，反之，OV＝0表示运算正确，即无溢出产生。无符号数乘法指令MUL的执行结果也会影响溢出标志，若置于累加器A和寄存器B的两个数的乘积超过了255，则OV＝1，反之OV＝0。由于乘积的高8位存放于B中，低8位存放于A中，OV＝0则意味着只要从A中取得乘积即可，否则要从BA寄存器对中取得乘积结果。在除法运算中，OV=1表示除数为0，除法不能进行；反之，OV=0，除数不为0，除法可正常进行。docin/sundae_meng

位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0RS1RS0OV/ PP(PSW.0)-奇偶标志位每个指令周期由硬件来置位或清零用以表示累加器A中1的个数的奇偶性，若累加器中1的个数为奇数则P＝1，否则P＝0。docin/sundae_meng

（4）

数据指针DPTR

数据指针DPTR为一个16位的专用寄存器，其高位用DPH表示，其低位用DPL表示，它既可以作为一个16位的寄存器来使用，也可作为两个8位的寄存器DPH和DPL使用。DPTR在访问外部数据存储器时既可用来存放16位地址，也可作地址指针使用。如MOVXDPTR，A。（5）I/O端口P0～P3P0～P3为四个8位的特殊功能寄存器，分别是四个并行I/O端口的锁存器，当I/O端口的某一位用作输入时，对应的锁存器必须先置“1”。

docin/sundae_meng（6）

定时器/计数器在MCS－51中，除8032/8052外都只有两个16位定时器/计数器T0和T1，它们由两个相互独立的8位寄存器组成TH和TL，共有四个独立的寄存器TH0、TL0、TH1和TL1，只可对这四个寄存器独立寻址，而不能作为一个16位寄存器来寻址。

（7）

串行数据缓冲寄存器串行数据缓冲器SBUF用于存放将要发送或已接收的数据，它由发送缓冲器和接收缓冲器组成，将要发送的数据被送入SBUF时进入发送缓冲器，反之进入接收缓冲器。

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2.专用寄存器的单元寻址及位寻址docin/sundae_meng

说明：对专用寄存器只能使用直接寻址方式，在指令中既可使用寄存器符号表示，也可使用寄存器地址表示。在21个可寻址的专用寄存器中，有11个寄存器是可以位寻址的。专用寄存器的83个可寻址位加上位寻址区的128个通用位，构成位处理器的整个数据位存储空间。docin/sundae_meng3.程序计数器PC（ProgramCounter）

PC是一个16位的计数器。其内容为将要执行的指令地址，寻址范围达64KB。PC有自动加1功能，以实现程序的顺序执行。PC没有地址，是不可寻址的，因此用户无法对它进行读写。但在执行转移、调用、返回等指令时能自动改变其内容，以改变程序的执行顺序。docin/sundae_meng2.3.3堆栈操作堆栈是一种数据结构。所谓堆栈，就是只允许在其一端进行数据插入和数据删除操作的线性表。数据写入堆栈称为入栈（PUSH）。数据从堆栈中读出称之出栈(POP)。数据操作规则：“后进先出”LIFO。即先入栈的数据由于存放在栈的底部，因此后出栈；而后入栈的数据存放在栈的顶部，因此先出栈。1、堆栈的功用堆栈主要是为子程序调用和中断操作而设立的。其具体功能有两个：保护断点和保护现场。docin/sundae_meng2、堆栈的开辟堆栈只能开辟在芯片的内部数据存储器中，即所谓的内堆栈形式。3、堆栈指针堆栈指针SP（StackPointer）的内容是堆栈栈顶的存储单元地址。SP是一个8位寄存器。说明：系统复位后，SP的内容为07H，但由于堆栈最好在内部RAM的30H～7FH单元中开辟，所以在程序设计时应注意把SP值初始化为30H以后。docin/sundae_meng

图2.4两种不同类型的堆栈结构4、堆栈类型80c51使用向上生长型堆栈，操作规则如下：进栈操作：先SP加1，后写入数据。出栈操作：先读出数据，后SP减1。docin/sundae_meng5.堆栈使用方式堆栈的使用有两种方式。自动方式：即在调用子程序或中断时，返回地址（断点）自动进栈。程序返回时，断点再自动弹回PC。指令方式：即使用专用的堆栈操作指令，进行进出栈操作。其进栈指令为PUSH，出栈指令为POP。例如保护现场就是指令方式进行操作。docin/sundae_meng2.3.4内部程序存储器在MCS－51系列中，程序存储器被用来存放程序、常数或表格等。在80C51中，其片内有4K字节的ROM存储单元，地址为0000H～0FFFH。87C51有4K字节的EPROM，而80C52和87C52则有8K字节的片内存储器。80C31和80C32无片内程序存储器，所以片内程序存储器的有无是区分芯片的主要标志。

MCS－51系列设置信号引脚,以其电平状态来区分程序存储器的有无。无片内程序存储器，接地，有片内程序存储器，接高电平。

docin/sundae_meng如何工作：程序计数器（PC），也叫PC指针，是取指地址。上电复位后内容为0000H，即从0000H地址的指令顺序执行，最大为FFFFH，所以程序空间为64K。64K空间分为片内ROM和片外ROM，但统一编址。

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在64K的程序存储器中，有一组保留单元0000H～002AH，其中0000H～0002H为系统的启动单元。剩下0003H～002AH均匀分为5个特殊的单元，存放5种中断源的中断地址区：

外部中断0入口地址 0003H定时器0中断入口地址 000BH外部中断1入口地址 0013H定时器1中断入口地址 001BH串行口中断入口地址0023Hdocin/sundae_meng80C51单片机具有4个8位双向并行端口（P0～P3），共32根1/O口线。每一根1/O口线都能独立地用作输入或输出。这4个端口是单片机与外部设备进行信息（数据、地址、控制信号）交换的输人或输出通道。可以按字节寻址外，还可以按位寻址。2.480C51单片机的并行I/O口docin/sundae_meng2.4.1P0口逻辑结构

P0口地址为80H，位地址为80H-87H。P0口各位口线的逻辑结构，由一个锁存器、两个三态输入缓冲器、一个多路复用开关以及控制电路和驱动电路等组成。

P0口可以作为输入输出口，在实际应用中它通常作为地址/数据复用总线。在访问外部存储器时，P0口为真正的双向口.docin/sundae_meng2.4.2P1口逻辑结构

P1口地址为90H，位地址为90H-97H。只能作为通用数据I/O口使用，电路逻辑如下图：P1口是一个准双向口，通常作为I/O口使用，由于在其输出端接有上拉电阻，故可以直接输出而无需外接上拉电阻。docin/sundae_meng2.4.3P2口逻辑结构

P2口地址为A0H，位地址为A0H-A7H。 既可做通用I/O口，又可作系统高位地址线，某一位的内部结构与P0类似。docin/sundae_meng2.4.4P3口逻辑结构

P3口地址为B0H，位地址为B0H-B7H。 虽然可做通用I/O口，但在实际应用中，它的第二功能信号更为重要，某一位的内部结构如下图：docin/sundae_meng2.580C51单片机的时钟与定时

单片机本身是一个复杂的同步时序系统，为保证同步工作方式的实现，单片机必须有时钟信号，以使其系统在时钟信号的控制下按时序协调工作。时序是指令执行过程中各信号之间的相互时间关系。

2.5.1时钟电路单片机的时钟电路由振荡电路和分频电路组成。

1.振荡电路在80C51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。如图2.9所示。docin/sundae_meng

图2.980C51单片机的振荡电路

电路中的电容一般取30pF左右，而晶体的振荡频率范围通常是1.2MHz～33MHz。docin/sundae_meng2.分频电路振荡电路产生的振荡信号并不直接为单片机所用，要进行分频，以得到单片机各种相关的时钟信号。docin/sundae_meng3.晶振频率1.2~33MHz。晶振频率高，系统时钟频率就高，单片机运行速度就快。

4.从外部引入脉冲信号驱动时钟电路除了由振荡电路产生高频振荡信号外，还可从外部脉冲源直接引入。在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，引入唯一的外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。

docin/sundae_meng2.5.2定时单位

时序的定时单位共有4个，从小到大依次是：拍节、状态、机器周期和指令周期。1.振荡周期振荡周期指为单片机提供定时信号的振荡源的周期或外部输入时钟的周期，振荡周期即为拍节（P）。2.时钟周期时钟周期又称作状态周期或状态时间S，它是振荡周期的两倍，它分为P1节拍和P2节拍，通常在P1节拍完成算术逻辑操作，在P2节拍完成内部寄存器之间的传送操作。docin/sundae_meng3.机器周期一个机器周期由6个状态组成，如果把一条指令的执行过程分作几个基本操作，则将完成一个基本操作所需的时间称作机器周期。单片机的单周期指令执行时间就为一个机器周期。4.指令周期指令周期是最大的时序单位，即执行一条指令所占用的全部时间，通常为1个、2个、4个机器周期。练习1、一个机器周期=

个振荡周期=

个时钟周期。2、在MCS－51单片机中，如果采用6MHz晶振，1个机器周期为

。docin/sundae_meng2.680C51单片机的系统复位

复位是单片机的硬件初始化操作。复位后，单片机才能开始正常工作。RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续2个机器周期以上。2.6.1复位方式与初始化状

1.复位方式（1）加电复位：通过专用的复位电路产生复位信号。开机加电时，系统自动完成（2）手动复位：一次重新启动操作。（死机、死循环或程序“跑飞”）

在实际应用中，总是把加电复位和手动复位结合在一起，形成一个综合的复位电路。

docin/sundae_meng2.初始化状态

复位后的片内状态为ALE信号变为无效状态，变为无效状态，ALE=0，=1.docin/sundae_meng2.6.2复位电路1.复位电路概述使用过的复位电路：积分电路型、微分电路型、比较型和看门狗型。常用前两种。（1）积分电路型用于产生低电平复位信号，见下图。

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（2）微分电路型用于产生高电平复位信号，见下图。docin/sundae_meng

2.80C51基本复位电路按健手动复位有电平方式和脉冲方式两种。上电自动复位是通