1、1第2章 MCS-51單片機結構及原理 本章內容： （1）MCS-51系列的8051的基本結構； （2）存儲器結構及其配置； （3）P0、P1、P2、P3四個I/O口的基本工作原理 和操作特點； （4）單片機的時序 （5）復位22.1.1 MCS-51的基本組成 MCS-51單片機（以8051為例，Intel產品）l1個8位CPU；l1個片內振蕩器及時鐘電路；l128字節RAM（數據存儲器）；l4K字節ROM（程序存儲器）；l2個16位定時器/計數器；l32條可編程的I/O線（四個8位并行I/O端口）；l1個全雙工串行口；l5個中斷源；3振蕩電路外部中斷CPU中斷控制4K字節ROM128字節R

2、AM定時/計數器1定時/計數器0總線控制4個 I/0口串行口計數器輸入P0P2P1P3RXDTXDEARESETXTAL1XTAL2OSCC1C2PSENALE 地址/數據總線4邏輯符號引腳分配5（1）電源線 5V供電VCC （40）5V GND （20） 地引腳分配P0（2）晶體振蕩器信號輸入輸出XTAL1（18）晶體振蕩器信號輸入XTAL1（19）晶體振蕩器信號輸出（3）輸入/輸出線 P0.0P0.7 P0口P1.0P1.7 P1口P2.0P2.7 P2口P3.0P3.7 P3口P1P2P36（4）控制信號線l ALE（30）地址鎖存控制信號 （Address Latch Enable），

3、 ALE用于將地址總線的低八位鎖存。該信號頻率為晶振頻率 的1/6，可作為外部定時或時鐘使用。引腳分配PSEN （29）外部程序存儲器讀選通信號（ Program Store Enable）該信號為低電平時，CPU從外部程序存儲器單元讀取指令。7l （31）內外程序存儲器選擇控制 （External Access Enable） 0，CPU對程序存儲器的操作僅限于單片機外部程序存儲器。 1， CPU對程序存儲器的操作從單片機內部程序存儲器開始，并可延伸到單片機的外部程序存儲器。EAEAEA（4）控制信號線（續）引腳分配 RESET（9） 復位信號。 RESET持續2個機器周期以上的高電平，單片

4、機復位。8（5）部分引腳的第二功能(復用，同一個引腳被雙重定義)第二功能RXD 串行輸入T1 定時器1外部計數信號輸入T0 定時器0外部計數信號輸入INT1 外部中斷1，輸入TXD 串行輸出INT0 外部中斷0，輸入WR 外部數據存儲器寫選通信號,輸出端口引腳P3.0P3.2P3.1P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RD 外部數據存儲器讀選通信號,輸出9（5）部分引腳的第二功能l程序存儲器固化所需的信號 編程脈沖 ALE/PROG 編程電壓 /VPPl 備用電源引入 RESET/VPD: 當電源電壓下降到某個給定下限時，備用電源由該引腳向單片機芯片內部RAM供電，以保護內部RAM的內容不

5、丟失。2.1.2 MCS-51單片機的引腳與功能EA10TMP1TMP2ALUPSW4K字節ROMACCSPB寄存器RAM地址寄存器地址譯碼器與128字節RAMP2口鎖存器P2口驅動器P3口鎖存器P3口驅動器P1口鎖存器P1口驅動器P0口鎖存器P0口驅動器程序地址寄存器PCPC加1寄存器緩沖器DPTRPCONSCON TMOD TCONTH0TL0TH1TL1SBUFIEIP中斷模塊 串行口模塊定時器/計數器模塊指令寄存器定時與控制電路PSENALERESETEAXTAL1XTAL2OSCC1C2P2.0P2.7P0.0P0.7P3.0P3.7P1.0P1.7VccGND振蕩器總線 數據存儲器

6、 程序存儲器 特殊功能 寄存器 I/O口 I/O口 運算器 控制器2.1.3 MCS-51單片機的內部結構11（一） 中央處理器（CPU） CPU由運算器和控制器組成，它是單片機的核心，完成運算和控制操作。 2.1.3 MCS-51單片機的內部結構1. 運算器組成： 算術邏輯運算器ALU，算術累加器ACC，寄存器B，暫存器TMP1，暫存器TMP2，布爾累加器Cy等功能：進行移位、算術運算和邏輯運算；MCS-51運算器還包含有一個布爾（位）處理器,用來處理位操作。12 （1）累加器A（8位） 功能：暫存操作數及保存運算結果； A是MCS-51單片機中最繁忙的寄存器； （2）寄存器B（8位） 功能

7、：用于乘法、除法運算，對于其它指令可作為一個寄存器使用； （3 ）程序狀態字寄存器PSW（8位） 功能：存放累加器A在運算過程標志位（P，OV，AC，Cy）的狀態；指出CPU所使用的當前工作寄存器組。2.1.3 MCS-51單片機的內部結構13CYACF0RS0OVPRS1PSW.7PSW.0 CY (PSW.7) 進位/借位標志位。 若ACC在運算過程中發生了進位或借位，則CY=1；否則=0。它也是布爾處理器的位累加器，可用于布爾操作。 AC(PSW.6)半進位/借位標志位。 若ACC在運算過程中，D3位向D4位發生了進位或借位，則CY=1,否則=0。機器在執行“DA A”指令時自動要判斷這

8、一位，我們可以暫時不關心它。 F0 (PSW.5) 用戶標志位。PSW.6 PSW.52.1.3 MCS-51單片機內部結構PSW142.1.3 MCS-51單片機的內部結構PSW.7PSW.0 RS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)工作寄存器組選擇位。RS1，RS0 = 0 1 則選擇了工作寄存器組 1 區R0R7分別代表08H 0FH單元。RS1，RS0 = 1 0 則選擇了工作寄存器組 2 區 R0R7分別代表10H 17H單元。RS1，RS0 = 1 1 則選擇了工作寄存器組 3 區R0R7分別代表18H 1FH單元。CYACF0RS0OVPRS1PSW.4 PSW.3RS1，RS

9、0 = 0 0 則選擇了工作寄存器組 0 區R0R7分別代表08H 0FH單元。PSW15CYACF0RS0OVPRS1PSW.7PSW.0OV (PSW.2)溢出標志位。 OV=1時特指累加器在進行帶符號數(-128+127)運算時出錯（超出范圍）；OV=0時未出錯。PSW.1 未定義。P (PSW.0)奇偶標志位。 P=1表示累加器中“1”的個數為奇數 P=0表示累加器中“1”的個數為偶數 CPU隨時監視著ACC中的“1”的個數,并反映在PSW中PSW.2 PSW.12.1.3 MCS-51單片機的內部結構PSW16（4）布爾處理器Cy 實現各種位邏輯運算和傳送；MCS-51具有一個位尋址

10、空間。 （5） TMP1和TMP2為8位暫存寄存器 存放參與預算的操作數。2.1.3 MCS-51單片機的內部結構MCS-51僅能實現兩個8位二進制數的算術邏輯運算！ 17 2. 控制器l組成： 定時與控制部件，復位電路，程序計數器（PC），指令寄存器、指令譯碼器，數據指針（DPTR）,堆棧指針（SP）等l作用：產生計算機所需的時序，控制程序自動執行。CPU程序存儲器指令寄存器外外RAM,EPROM,外外I/O指令譯碼器控制單片機各部分的運行,產生ALE，PSEN, RD/WR2.1.3 MCS-51單片機的內部結構18l程序計數器PC（16位）程序計數器PC用來存放即要執行的指令地址，共16

11、位，低8位經P0 口輸出，高8位經P2口輸出。CPU每取一次機器碼，PC內容自動加一， CPU執行一條指令，PC內容自動增加該指令的長度。CPU復位后，PC內容為0000H，它標志著程序從頭開始執行。 PC的內容變化決定程序的流向。l指令寄存器（8位） 指令寄存器中存放將要執行的指令代碼，通過指令譯碼器，將指令代碼轉化為電信號控制信號ALE等。 2.1.3 MCS-51單片機的內部結構192.1.3 MCS-51單片機的內部結構l數據指針DPTR（16位） 用于訪問外部RAM或外部I/O口，提供十六位地址。用于程序存儲器的查表和程序散轉指令，作為基地址寄存器，提供十六位基地址。堆棧指針寄存器S

12、P（8位） 用于管理堆棧，指出棧頂位置。 MCS-51單片機復位后, (SP)=07H 202.1.3 MCS-51單片機的內部結構（二）存儲器 1.內部數據存儲器單片機的內部數據存儲器由RAM地址寄存器、地址譯碼器以及128個單元的RAM構成，用于存放可讀寫的數據。2. 內部程序存儲器 MCS-51系列單片機（8031除外）的內部程序存儲器由程序地址寄存器、地址譯碼器以及4K（4096）個單元的ROM構成，用于存放程序的機器代碼和常數。 2 . 特殊功能寄存器（Special Function Register，SFR） MCS-51系列單片機有21個可以尋址的特殊功能寄存器，包括單片機內的

13、I/O口、串行口、定時/計數器、中斷系統等相關的數據寄存器（或緩沖器）以及控制寄存器和狀態寄存器，用于存放相應功能部件的控制命令、狀態和數據。21 2.1.3 MCS-51單片機的內部結構（三）并行口（Parallel Port） 有4個并行的I/O口：P0、P1、P2、P3，每根口線都可獨立地用作輸入或輸出。（四）串行口（Serial Port） 有1個全雙工的串行口，用于串行通信。串行口由發送緩沖器SBUF、接收緩沖器SBUF、移位寄存器和串行口控制邏輯等部分組成。（五） 定時/計數器（Timer/Counter） 有2個16位的定時/計數器T0和T1，T0由TH0和TL0構成，T1由TH

14、1和TL1構成，定時/計數器方式寄存器TMOD選擇定時/計數器的工作模式和方式，定時/計數器控制寄存器TCON控制T0和T1的啟動和停止，同時反映T0和T1的溢出狀態。（六）中斷系統（Interrupt System） 有5個中斷源，分別為2個外部中斷、2個定時/計數器溢出產生的中斷、1個串行口接收/發送產生的中斷，提供2個中斷優先級。222.2 MCS51單片機的存儲器 MCS-51單片機的程序存儲器和數據存儲器分開設置，地址空間相互獨立。MCS51存儲器地址空間可分為以下5類：（1）程序存儲器，最大空間64K；（2）片內數據存儲器，128個單元；（3）特殊功能寄存器，共21個；（4）位尋址

15、空間，211位；（5）外部數據寄存器，最大空間64K。這些資源與單片機應用的關系密切，下面我們介紹上述5類存儲空間的功能。 232.2.1 程序存儲器程序存儲器用來存放程序和常數，最大尋址空間64K單元。MCS51系列產品按程序存儲器配置類型分為3類：8051芯片含有4k個單元的ROM；8751芯片含有4k個單元的EPROM；8031中無程序存儲器，需要擴展程序存儲器。在實際應用中，用戶既可使用芯片內部的程序存儲器，也可以使用芯片外部的程序存儲器，但最大空間為64k，程序存儲器的地址空間構成與引腳的 接法有關。EA242.2.1 程序存儲器（1）芯片內部含有程序存儲器的單片機（ 8051/87

16、51 ）當 =1（接高電平）時，8051/8751的程序存儲器結構如圖： EA00000FFF1000FFFF00010FFEFFFE 1001芯片內部的4K 芯片外部的60K程序存儲器結構鎖存器P0P2ALEPSENEAVccR片外ROMDBOE AB8751/8051程序存儲器連接電路252.2.1 程序存儲器（1）芯片內部含有程序存儲器的單片機（8051/8751）當 =0（接低電平）時，8051/8751的程序存儲器結構如圖： EA0000FFFFFFFE0001 芯片外部的64K程序存儲器結構鎖存器P0P2ALEPSENEAROMDBOE AB8751/8051程序存儲器連接電路26

17、2.2.1 程序存儲器（1）芯片內部不含有程序存儲器的單片機（ 8031 ） 必須接地，8031的程序存儲器結構如圖： 0000FFFFFFFE0001 芯片外部的64K程序存儲器結構 不論哪一種MCS-51單片機，如果 接地，其內部的程序存儲器將被CPU忽略。EAEA鎖存器P0P2ALEPSENEAROMDBOE AB8751/8051程序存儲器連接電路8031272.2.1 程序存儲器在單片機的程序存儲器中，有5個特殊的單元地址被定義為中斷入口地址，分別為：外部中斷入口地址0003H，外部中斷入口地址0013H，定時/計數器T0入口地址000BH，定時/計數器T1入口地址001BH，串行口

18、中斷入口地址0023H。0000000100020003000B0013001B0023復位INT0中斷入口INT1中斷入口T0中斷入口T1中斷入口串行口中斷入口中斷入口地址映射 282.2.2 片內數據存儲器MCS-51單片機的片內RAM按照功能可分為3個區域：001FH：32個單元為工作寄存器區202FH：16個單元為位尋址區307FH：80個單元為數據緩沖區000102031F202F7F數據緩沖區（80個單元）位尋址區工作寄存器區30 （16個單元）（32個單元）片內RAM分區示意圖29（一）工作寄存器區（Register Bank）（00-1FH） 0001020304050607R

19、0R1R2R3R4R5R6R7080F1017181FR0R7R0R7R0R7BANK0BANK1BANK2BANK3工作寄存器組分區 工作寄存器區也稱為通用寄存器區。工作寄存器區包含4個工作寄存器組，每個工作寄存器組中包含8個工作寄存器R0R7： BANK0（0007H） BANK1（080FH） BANK2（1017H） BANK3（181FH）2.2.2 片內數據存儲器30 表工作寄存器組的工作寄存器R0R7與內RAM單元的對應關系PSW.4(RS1)PSW.3(RS0)寄存器區R0R1R2R3R4R5R6R700BANK000H01H02H03H04H05H06H07H01BANK10

20、8H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH10BANK210H11H12H13H14H15H16H17H11BANK318H19H1AH1BH1CH1DH1EH1FH2.2.2 片內數據存儲器312.2.2 片內數據存儲器（二）位尋址區（Bit Addressable Area）（202FH） MCS-51單片機的片內RAM中， 202FH單元被開辟為位尋址區；這些單元的每一位都具有一個自己的位地址，共168128位。位尋址區位地址范圍為007FH，CPU可以對每一位直接操作。 322.2.2 片內數據存儲器單元地址 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D02C67666564636

21、261602B5F5E5D5C5B5A59582A5756555453525150294F4E4D4C4B4A4948284746454443424140273F3E3D3C3B3A3938263736353433323130252F2E2D2C2B2A2928242726252423222120231F1E1D1C1B1A1918221716151413121110210F0E0D0C0B0A09082D6F6E6D6C6B6A69682007060504030201002E77767574737271702F7F7E7D7C7B7A7978內部RAM中202FH的位地址映射33l202F單

22、元的位地址區的使用： （I）在片內RAM中只有202FH單元的位能夠進行位操作，我們經常表示為20H.0，它與位地址00H是等價的。 （II）位尋址區16個單元也可以按單元訪問，所以，當位尋址區16個單元的128位未完全使用時，其剩余單元也可作為RAM單元使用。2.2.2 片內數據存儲器34（三） 數據緩沖區（Data Buffer Area）（307FH）（1）數據緩沖區的作用作為數據緩沖、數據暫存、作為堆棧區使用；這些單元只能按單元訪問。（2）堆棧堆棧是為了保護CPU執行程序的現場，在存儲器中開辟了一個“先進后出”（后進先出）的區域；堆棧的操作：入棧，出棧；操作規則：先進后出；堆棧由堆棧指

23、針SP管理，它始終指向棧頂位置，一般情況下，將堆棧設在30H單元之后。程序設計時，最好設在片內RAM的末端，如 MOV SP, #60H, 以避免堆棧向上生成時覆蓋所存儲的數據。2.2.2 片內數據存儲器352.2.3 特殊功能寄存器（SFR） MCS-51芯片內部有21個可尋址的SFR（具有地址），它們離散的分布在片內RAM 80HFFH范圍內，并與內RAM統一編址。 MCS-51芯片內部還有1個不可尋址的SFR程序計數器PC。 對可尋址的SFR只能采用直接尋址方式，即按單元地址訪問的模式； 可尋址的SFR中部分SFR （單元地址能夠被8整除）具有位尋址功能。362.2.3 特殊功能寄存器S

24、FR符號符號SFR名稱名稱SFR對應單元對應單元ACC累加器E0HBB寄存器F0HPSW程序狀態字寄存器D0HDPTR數據指針83H /82HSP堆棧指針81HP0P0口80HP1P1口90HP2P2口A0HP3P3口B0HIP中斷優先級B8HIE中斷允許控制A8HSFR符號符號SFR名稱名稱SFR對應單元對應單元TMODTimer工作方式89HTCONTimer控制寄存器88HTH0T0計數寄存器(H)8CHTL0T0計數寄存器(L)8AHTH1T1計數寄存器(H)8DHTL1T0計數寄存器(L)8BHSCON串行口控制寄存器98HSBUF串行口緩沖器99HPCON電源控制寄存器87H 37

25、2.2.3 特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SFR）的位地址空間凡是SFR的地址能被8整除的SFR（單元地址的末位是0或8）都具有位尋址功能，MCS-51單片機共有11個SFR具有位尋址功能，這些寄存器（單元）的每一位都有一個位地址。位地址空間：80FFH。特殊功能寄存器（SFR）的位地址空間的特點：（1）SFR對應的單元地址為該SFR最低位的位地址。（2）SFR的位尋址區地址是不連續的。382.2.3 特殊功能寄存器 SFR位尋址空間地址映射SFR D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCE7E6E5E4E3E2E1E0BF7F6F5F4F3F2F1F0單元地址PSWD7D6D5D

26、4D3D2D1D0IPBFBEBDBCBBBAB9B8B8P3B7B6B5B4B3B2B1B0B0IEAFAEADACABAAA9A8A8P2A7A6A5A4A3A2A1A0A0SCON9F9E9D9C9B9A999898P19796959493929190TCON8F8E8D8C8B8A8988P08786858483828180908880D0E0F0CyACF0RS1RS0OVPPSPT1PX1PT0PX0P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0EAESET1EX1ET0EX0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0SM0SM1SM2REN

27、TB8RB8TIRITF1TR1TF0TR0IE1IT1IT0IE0392.2.3 特殊功能寄存器MCS-51單片機SFR的使用：（1）對于SFR以單元形式訪問時，只能采用直接尋址方式。 如： MOV SBUF, A MOV 99H, A 二者是等價的。（2）對于80FFH區間未定義的單元，用戶不得使用。同樣，對于未定義位地址所對應的位操作也是無效的。（3）在編程時，最好不要采用SFR作為中間寄存器暫存中間結果。因為復位時，多數SFR被清0.402.2.4 MCS-51單片機的位尋址空間 MCS-51單片機的位尋址空間由兩部分組成，位地址范圍為00 FFH。MCS-51位尋址空間片內RAM中2

28、0-2FH單元的128位，占用位地址范圍： 007FH；地址能被8整除的SFR具有位尋址功能，占用位地址范圍：80FFH412.2.5 外部數據存儲器 MCS51系列單片機的外部數據存儲器是一個獨立的物理空間，外部數據存儲器和外部I/O口共同占用這個空間，最大可以擴展到64k，地址范圍為：0000HFFFFH。外部數據存儲器一般由靜態RAM構成，簡稱外部RAM。鎖存器P0P2ALEEARAM或I/O口DBOE AB8751/8051RDWEWRVccP3.6P3.70000FFFFFFFE0001 芯片外部64kRAM及I/O口（1）外部RAM和外部I/O口與單片機的連接 外部RAM和外部I/

29、O口結構映射42一、單片機I/O的作用單片機芯片上的輸入輸出口有4個，P0，P1，P2和P3。它們的作用與單片機是否擴展有較大關系： （1）8051/8751不進行存儲器和I/O口擴展時 P0：I/O口； P1：I/O口；P2：I/O口； P3：I/O口，也可以作為第二功能使用；當P3口某些引腳作為第二功能使用時，不可再作為I/O口線使用。如 P3.0和P3.1作為RXD和TXD時，不可再作為I/O口線使用。2.3 MCS-51單片機的I/O口 43（2） 8031及8051/8751進行存儲器和I/O口擴展時 P0：低八位地址總線/數據總線 P2：高八位地址總線 P1：I/O口 P3：I/O

30、口或第二功能，當P3口某些引腳作為第二功能使用時，不可再作為I/O口線使用。2.3 MCS-51單片機的I/O口 一、單片機I/O的作用44（一）P0.0P0.7：雙向I/O （內置場效應管上拉） 訪問外部程序存儲器時分時作為雙向8位數據口和輸出低8位地址復用口；不接外部程序存儲器時可作為8位準雙向I/O口使用。引腳P0.X21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫鎖存器內部總線地址/數據 控制34Vcc2.3 MCS-51單片機的I/O口二、單片機I/O的工作原理452.3 MCS-51單片機的I/O口21DQCK/Q讀引腳 =1讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線地址/數據 控制引腳P0.X34控制=0 時

31、，此腳作輸入口（事先必須對它寫“1”）00100截止截止=0Vcc（1）P0.0P0.7做輸入口，事先必須先寫1，然后再讀引腳的狀態。二、單片機I/O的工作原理462.3 MCS-51單片機的I/O口21DQCK/Q讀引腳 =0讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線地址/數據 控制引腳P0.X34控制=0 時，此腳作輸出口（外接上拉電阻）00100截止截止=0Vcc （2）P0.0P0.7作為輸出口，引腳應外接上拉電阻。二、單片機I/O的工作原理VccR(外接)輸出輸出=14721DQCK/Q讀引腳 =0讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線地址/數據 控制=1引腳P0.X34控制=1時，此腳作地址/數據復用口：

32、（1）輸出地址/數據 =0 時1011=0導通截止=0Vcc（3）P0.0P0.7作為雙向8位數據口和輸出低8位地址復用口 【 輸出0】2.3 MCS-51單片機的I/O口二、單片機I/O的工作原理482.3 MCS-51單片機的I/O口（4）P0.0P0.7作為雙向8位數據口和輸出低8位地址復用口【輸出1】21DQCK/Q讀引腳 =0讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線引腳P0.X34控制=1時，此腳作地址/數據復用口：（2）輸出地址/數據 =1 時1100=1截止導通=1地址/數據 控制=1VccVcc二、單片機I/O的工作原理492.3 MCS-51單片機的I/O口 （二）P2.0P2.7: 雙

33、向I/O （內置了上拉電阻） 外部程序存儲器時輸出高8位地址；不接外部程序存儲器時可作為8位準雙向I/O口使用。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫鎖存器內部總線地址高8位 控制引腳 P2.X3內部上拉電阻Vcc二、單片機I/O的工作原理502.3 MCS-51單片機的I/O口（1）P2.0P2.7作為8位準雙向I/O口使用【輸出】。21DQCK/Q讀引腳 =1讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線地址高8位 控制 引腳P2.X控制=0時，此腳作通用輸出口： 輸出=1時110截止3內部上拉電阻11Vcc=1=0二、單片機I/O的工作原理512.3 MCS-51單片機的I/O口21DQCK/Q讀引腳 =1讀鎖

34、存器=0寫鎖存器內部總線地址高8位 控制 引腳P2.X控制=0時，先寫1，此腳作通用輸入口10截止3內部上拉電阻11Vcc=0二、單片機I/O的工作原理（2）P2.0P2.7作為8位準雙向I/O口使用【輸入】。522.3 MCS-51單片機的I/O口21DQCK/Q讀引腳 =0讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線地址高8位 控制=1 引腳P2.X01導通3內部上拉電阻0=0=0控制=1 時，此腳作高8位地址A8A15輸出口：當輸出 =0 時二、單片機I/O的工作原理（3）P2.0P2.7作為高八位地址總線【輸出地址】。Vcc532.3 MCS-51單片機的I/O口 （三）P3.0P3.7: 雙功能口（

35、內置了上拉電阻） 具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能時它就是普通的通用準雙向I/O口。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫鎖存器內部總線第二功能輸出引腳 P3.X3內部上拉電阻Vcc第二功能輸入4二、單片機I/O的工作原理542.3 MCS-51單片機的I/O口 （1）P3.0P3.7作為第二功能【輸出RD/RW/TXD】。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線第二功能輸出（WR，RD，TxD）引腳 P3.X3內部上拉電阻Vcc4第二功能輸出時，內部自動 D=1111反相器二、單片機I/O的工作原理552.3 MCS-51單片機的I/O口21DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器=0寫鎖

36、存器內部總線第二個能輸出此端自動1引腳 P3.X3內部上拉電阻Vcc 第二功能輸入（RxD/T0/T1/INT0/INT1）4第二功能輸入時，信號經緩沖器4 直接進入內總線1110截止 （2）P3.0P3.7作為第二功能【輸入RXD/T0/INT0】。二、單片機I/O的工作原理562.3 MCS-51單片機的I/O口 （3）P3.0P3.7作為通用I/O口【輸入】。二、單片機I/O的工作原理21DQCK/Q讀引腳=1讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線引腳 P3.X3內部上拉電阻Vcc 第二功能輸入4先寫1，再讀引腳1110截止第二個能輸出此端自動1572.3 MCS-51單片機的I/O口 （4）P3

37、.0P3.7作為通用I/O口【輸出】。二、單片機I/O的工作原理21DQCK/Q讀引腳 = 0讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線引腳 P3.X3內部上拉電阻Vcc 第二功能輸入4輸出1的操作1110截止1第二個能輸出此端自動1輸出輸出1582.3 MCS-51單片機的I/O口 （四） P1.0P1.7: 準雙向I/O口（內置了上拉電阻）21DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線Vcc引腳P1.X內部上拉電阻二、單片機I/O的工作原理592.3 MCS-51單片機的I/O口 （1）P1.0P1.7作為輸出口【輸出1】21DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線Vcc引腳P1.X內

38、部上拉電阻輸出數據 = 1 時110截止=1二、單片機I/O的工作原理602.3 MCS-51單片機的I/O口21DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線Vcc引腳P1.X內部上拉電阻輸出數據 = 0 時001=0導通 （2）P1.0P1.7作為輸出口【輸出0】二、單片機I/O的工作原理612.3 MCS-51單片機的I/O口21DQCK/Q讀引腳 =1讀鎖存器=0寫鎖存器內部總線Vcc引腳P1.X內部上拉電阻輸入數據時，要先對其寫“1”110截止 （3）P1.0P1.7作為輸入口二、單片機I/O的工作原理622.3 MCS-51單片機的I/O口21DQCK/Q讀引腳 =0讀鎖存器寫

39、鎖存器內部總線Vcc引腳P1.X內部上拉電阻 （五）讀單片機I/O口寄存器（以P1口為例）二、單片機I/O的工作原理=163（1）驅動能力： P0：雙向，8個TTL P1、 P2和 P3：準雙向，4個TTL （2）作為輸入口使用，必須先寫1，再讀引腳狀態。 （3）由于P0口為內置場效應管上拉，作為輸出口時，上拉的場效應截止，輸出引腳與電源Vcc之間呈現開路狀態，因此，為了保證輸出口能夠輸出標準的高低電平，其輸出引腳應上拉電阻。2.3 MCS-51單片機的I/O口三、單片機I/O的使用642.4 MCS-51單片機的時鐘電路與時序2.4.1 MCS-51單片機的時鐘電路 時鐘電路用來產生CPU工

40、作所需的時鐘控制信號。時鐘的頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量直接影響單片機系統的穩定性。 時鐘電路的設計形式：內部方式和外部方式（一）內部方式： 原理：借助于單片機內部電路（反相放大器）外接晶體振蕩器和微調電容構成自激振蕩器，提供時鐘信號。 OSC：1.2M12MHz C1、C2：530pF 內部方式內部方式XTAL2XTAL18051C1C2OSC652.4.1 MCS-51單片機的時鐘電路XTAL1XTAL2外部振蕩源外部方式外部方式8051VCCR（2）外部方式 直接使用外部振蕩脈沖信號。（常用于多CPU系統，以保持各個CPU同步工作）外部振蕩脈沖信號為滿足一定的幅寬的方波，頻率

41、不大于12MHz。66 在計算機中，一條指令可分解為若干個基本的微操作，這些微操作所對應的脈沖信號在時間上有嚴格的先后次序，即為計算機的時序。 （一）機器周期與指令周期 與時序有關的周期：時鐘周期、機器周期、指令周期。 振蕩周期(T)為晶體振蕩器（晶振）的振蕩周期2.4.2 MCS-51單片機的時序oscfT1 機器周期(TM) : CPU完成一個基本操作所用的時間。 MCS-51單片機的1個機器周期包含12個振蕩周期oscfT12M指令周期（TI）：執行一條指令所用的時間； MCS-51：1TI = 1 4 TM67682.4.2 MCS-51單片機的時序MCS-51單片機的機器周期(TM)狀態P1相P2相TMTM692.4.2 MCS-51單片機的時序（二） 典型指令的時序04XXXXXXXXXXXXXX程序存儲器2000H2002H2003H2004H2005H2006H2007H2001HINC A 的機器碼P1相P2相讀機器碼讀下一個機器碼,丟棄CPU執行指令 I NC A(PC)加加1(PC)不加不加1（1）單字節單周期指令70 （2）雙字節單周期指令2.4.2 MCS-51單片機的時序2450XXXXXXXXXXXX程序存儲器2