1、第第2章章 單片機基本原理單片機基本原理MCS-51MCS-51系列單片機簡介系列單片機簡介MCS-51MCS-51系列單片機的結構原理系列單片機的結構原理MCS-51MCS-51系列單片機的外部引腳及片外總線系列單片機的外部引腳及片外總線MCS-51MCS-51單片機的工作方式單片機的工作方式 重點理解：重點理解：1 . MCS-51系列單片機存儲器結構特點系列單片機存儲器結構特點2. 單片機特殊功能寄存器的作用單片機特殊功能寄存器的作用3. 四個并行四個并行I/O端口的使用端口的使用MCS-51MCS-51單片機的時序單片機的時序51子系列的主要特點為：子系列的主要特點為：第第2 2章章

2、單片機基本原理單片機基本原理2 2.1 MCS-51系列單片機簡介系列單片機簡介MCS-51系列單片機是美國系列單片機是美國Intel公司在公司在1980年推出的高性能年推出的高性能8位單片機，它包含位單片機，它包含51和和52 兩個子系列。兩個子系列。8位位CPU。片內帶振蕩器，頻率范圍片內帶振蕩器，頻率范圍1.212MHZ。片內帶片內帶128字節的數據存儲器。字節的數據存儲器。片內帶片內帶4K的程序存儲器。的程序存儲器。程序存儲器的尋址空間為程序存儲器的尋址空間為64K字節。字節。片外數據存儲器的尋址空間為片外數據存儲器的尋址空間為64K字節。字節。128個用戶位尋址空間。個用戶位尋址空間

3、。 21個字節特殊功能寄存器。個字節特殊功能寄存器。4個個8位的并行位的并行I/O接口：接口：P0、P1、P2、P3。2個個16位定時器位定時器/計數器計數器2個優先級別的個優先級別的5個中斷源。個中斷源。1個全雙工的串行個全雙工的串行I/O接口，可多機通信。接口，可多機通信。111條指令，含乘法指令和除法指令。條指令，含乘法指令和除法指令。片內采用單總線結構。片內采用單總線結構。有較強的位處理能力。有較強的位處理能力。采用單一采用單一+5V電源。電源。52子系列與子系列與51子系列相比大部分相同，子系列相比大部分相同，不同之處不同之處在于：片內數在于：片內數據存儲器增至據存儲器增至256字節

4、；字節；8032芯片不帶芯片不帶ROM，8052芯片帶芯片帶8KROM，8752芯片帶芯片帶8KEPROM；有；有3個個16位定時器位定時器/計數器；計數器；6個中斷源。個中斷源。第第2 2章章 單片機基本原理單片機基本原理2.2 MCS-51系列單片機的結構原理系列單片機的結構原理4時鐘電路時鐘電路CPUROMRAMT0 T1中斷系統中斷系統串行接口串行接口并行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定時計數器定時計數器8位的位的CPU:運算部件和控制運算部件和控制部件部件內部內部RAM：共共256個單元個單元內部內部ROM：4K字節字節ROM2個個16位的位的定定

5、時時/計數器：計數器：處理突發處理突發事件，及事件，及時作出反時作出反應。應。4個個8位的位的并行并行I/O口口一個全雙工一個全雙工串行串行口。雙機通口。雙機通訊訊5個中斷源的個中斷源的中斷系統中斷系統時鐘電路：時鐘電路：產生時鐘脈沖序列產生時鐘脈沖序列單片機基本組成單片機基本組成PSENALERESETXTAL1P0.0P0.7P2.0P2.7RAM地址地址寄存器寄存器RAMP0鎖存器鎖存器P2鎖存器鎖存器EPROM或或ROM程序地址程序地址寄存器寄存器緩沖器緩沖器B寄存器寄存器ACC暫存器暫存器2暫存器暫存器1ALUPSWSP：堆：堆棧指針棧指針PC增量器增量器PC：程序計數器：程序計數器

6、DPTR：數據指針數據指針計數器計數器P0驅動器驅動器P2驅動器驅動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時定時及及控制控制P1鎖存器鎖存器P3鎖存器鎖存器P1驅動器驅動器P3驅動器驅動器振蕩器振蕩器VssP1.0P1.7P3.0P3.7EAXTAL2Vcc內部結構內部結構2.2.3 MCS-51系列單片機的中央處理器（系列單片機的中央處理器（CPU）1運算部件運算部件 運算部件以算術邏輯運算單元運算部件以算術邏輯運算單元ALU為核心，包含累加器為核心，包含累加器ACC（簡稱（簡稱A）、）、B寄存器、暫存器、標志寄存器寄存器、暫存器、標志寄存器PSW等許多部件，它能實現算術運算、

7、邏等許多部件，它能實現算術運算、邏輯運算、位運算、數據傳輸等處理。輯運算、位運算、數據傳輸等處理。 標志寄存器標志寄存器PSW是一個是一個8位的寄存器，它用于保存位的寄存器，它用于保存指令執行結果的狀態指令執行結果的狀態，以供程序查詢和判別。以供程序查詢和判別。 D7D6D5D4D3D2D1D0CACF0RS1RS0OV-PC（PSW.7）：進位標志位。）：進位標志位。D7有進有進/借位借位CY=1，否則，否則CY=0 AC（PSW.6）：輔助進位標志位。低）：輔助進位標志位。低4位位向高向高4位是否有進位是否有進/借位借位F0（PSW.5）：用戶標志位。）：用戶標志位。 RS1、RS0（PS

8、W.4、PSW.3）：寄存器組選擇位。）：寄存器組選擇位。 RS1RS0工作寄存器組工作寄存器組000組（組（00H-07H）011組（組（08H-0FH）102組（組（10H-17H）113組（組（18H-1FH）OV（PSW.2）：溢出標志位。）：溢出標志位。補碼運算有溢出，結果超過補碼運算有溢出，結果超過-128127， OV=1，無溢出，無溢出，OV=0。OV=D7C D6CP（PSW.0）：奇偶標志位（偶）。若累加器）：奇偶標志位（偶）。若累加器A中中1的個數為奇數，則的個數為奇數，則P置位，置位，若累加器若累加器A中中1的個數為偶數，則的個數為偶數，則P清零。清零。 加法運算過程如

9、下：加法運算過程如下： 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 則執行后累加器則執行后累加器A中的值為中的值為0BFH，由相加過程得，由相加過程得C=0、AC=0、OV=1、P=1。【例【例2-1】 試分析下面指令執行后，累加器試分析下面指令執行后，累加器A，標志位，標志位C、AC、OV、P的值？的值？MOV A，#67HADD A，#58H二控制部件二控制部件 控制部件是單片機的控制中心，它包括控制部件是單片機的控制中心，它包括定時和控制電路、指令寄存定時和控

10、制電路、指令寄存器、指令譯碼器、程序計數器器、指令譯碼器、程序計數器PC、堆棧指針、堆棧指針SP、數據指針、數據指針DPTR以及信以及信息傳送控制部件息傳送控制部件等。等。 它先以它先以振蕩信號振蕩信號為基準產生為基準產生CPU的時序，從的時序，從ROM中取出指令到指令寄中取出指令到指令寄存器，然后在指令譯碼器中對指令進行譯碼，產生指令執行所需的各種存器，然后在指令譯碼器中對指令進行譯碼，產生指令執行所需的各種控制信號，送到單片機內部的各功能部件，指揮各功能部件產生相應的控制信號，送到單片機內部的各功能部件，指揮各功能部件產生相應的操作，完成對應的功能。操作，完成對應的功能。 2.2.4 MC

11、S-51系列單片機的存儲器結構系列單片機的存儲器結構本節是本章的重點與難點本節是本章的重點與難點,主要掌握以下主要掌握以下3個問題：個問題： MCS-51程序存儲器地址空間與操作程序存儲器地址空間與操作 MCS-51數據存儲器地址空間與操作數據存儲器地址空間與操作 特殊功能寄存器地址空間與操作特殊功能寄存器地址空間與操作 MCS-51系列單片機內集成有一定容量的程序存儲器和數據系列單片機內集成有一定容量的程序存儲器和數據存儲器。其存儲結構特點之一是將存儲器。其存儲結構特點之一是將程序存儲器程序存儲器和和數據存儲器數據存儲器分開，并有各自的尋址機構和尋址方式，這種結構的單片機分開，并有各自的尋址

12、機構和尋址方式，這種結構的單片機稱為哈佛結構單片機。稱為哈佛結構單片機。 存儲器組織與操作存儲器組織與操作11在物理上在物理上： 有有4 4個相互獨立的存儲空間：個相互獨立的存儲空間： 片內和片外程序存儲器；片內和片外數據存儲器片內和片外程序存儲器；片內和片外數據存儲器增強型單片機中通常還包含有一個片內增強型單片機中通常還包含有一個片內EEPROMEEPROM，能為數據的掉電保存提供服，能為數據的掉電保存提供服務。務。在邏輯上：在邏輯上：有三個彼此獨立的地址空間有三個彼此獨立的地址空間： 片內外統一編地址的片內外統一編地址的64KB64KB程序存儲器地址間程序存儲器地址間 片內片內128128

13、字節數據存儲器地址空間（不同型號可以有字節數據存儲器地址空間（不同型號可以有25612802561280字節）字節） 片內片內128128字節的特殊功能寄存器（字節的特殊功能寄存器（SFRSFR） 64KB64KB片外數據存儲器地址空間片外數據存儲器地址空間在訪問這些不同的邏輯空間的時候，應選用不同形式的指令在訪問這些不同的邏輯空間的時候，應選用不同形式的指令一程序存儲器一程序存儲器 程序存儲器用于存放單片機工作時的程序，單片機工作時先由用戶編程序存儲器用于存放單片機工作時的程序，單片機工作時先由用戶編制好的程序和表格常數，把它存放于程序存儲器中，然后在控制器的控制制好的程序和表格常數，把它存

14、放于程序存儲器中，然后在控制器的控制下，依次從程序存儲器中取出指令送到下，依次從程序存儲器中取出指令送到CPU中執行，實現相應的功能。中執行，實現相應的功能。PC-程序計數器，用來存放要執行指令的地址。能夠程序計數器，用來存放要執行指令的地址。能夠自動計數自動計數，每取出一條指，每取出一條指令，內容自動加令，內容自動加1，以指向下一條要執行的指令，以指向下一條要執行的指令，PC為為16位。位。 對于內部沒有對于內部沒有ROM的的8031和和8032，工作時只能擴展外部，工作時只能擴展外部ROM，最多可擴展，最多可擴展64K，地址范圍為，地址范圍為0000HFFFFH。 對于內部有對于內部有RO

15、M的芯片，根據情況外部可以擴展的芯片，根據情況外部可以擴展ROM，但內部，但內部ROM和外和外部部ROM共用共用64K存儲空間存儲空間，其中，其中，片內程序存儲器地址空間和片外程序存儲片內程序存儲器地址空間和片外程序存儲器的低地址空間重疊器的低地址空間重疊。51子系列重疊區域為子系列重疊區域為0000H0FFFH，52子系列重疊區子系列重疊區域為域為0000H1FFFH。1程序存儲器的編址與訪問程序存儲器的編址與訪問片片 外外ROMEA=0片片 外外ROMEA=0片片 內內ROMEA=1片片 外外ROM0000HFFFFH0000H0FFFH1000HFFFFH片片 外外ROMEA=0片片 內

16、內ROMEA=1片片 外外ROM0000H1FFFH2000HFFFFH（a）片內無）片內無ROM（b）片內有）片內有4K ROM（c）片內有）片內有8K ROM引腳引腳EA電平的高低來決定是從片內程序存儲器里取指令還是從片外。電平的高低來決定是從片內程序存儲器里取指令還是從片外。EA接低電平接低電平片外，片外，EA接高電平接高電平片內。片內。2程序存儲器的程序存儲器的7個特殊地址個特殊地址復位后復位后PC內容為內容為0000H中斷源中斷源入口地址入口地址外部中斷外部中斷00003H定時定時/計數器計數器0000BH外部中斷外部中斷10013H定時定時/計數器計數器1001BH串行口串行口00

17、23H定時定時/計數器計數器2（僅（僅52子系列有）子系列有）002BH 64K程序存儲器中程序存儲器中有有7個地址單元具有特殊功能個地址單元具有特殊功能，用于存放對應中，用于存放對應中斷程序的跳轉指令，被稱為中斷的入口地址。斷程序的跳轉指令，被稱為中斷的入口地址。 二數據存儲器二數據存儲器從物理結構上分為片內數據存儲器和片外數據存儲器從物理結構上分為片內數據存儲器和片外數據存儲器。 1片內數據存儲器片內數據存儲器 對于對于51子系列，片內數據存儲器子系列，片內數據存儲器RAM有有128字節字節，編址為，編址為00H7FH；對于對于52子系列，片內數據存儲器有子系列，片內數據存儲器有256字節

18、，編址為字節，編址為00HFFH；除了；除了RAM塊外，還有塊外，還有特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）塊，編址為塊，編址為80HFFH ，與，與52系系列列RAM后后128字節編址重疊的。后者也有字節編址重疊的。后者也有128字節，編址為字節，編址為80HFFH。訪。訪問時通過不同的指令相區分。問時通過不同的指令相區分。 片內數據存儲器按功能分成以下幾個部分：片內數據存儲器按功能分成以下幾個部分：工作寄存器組區、位工作寄存器組區、位尋址區、一般尋址區、一般RAM區，其中還包含堆棧區區，其中還包含堆棧區。 當訪問內部當訪問內部RAM時，用時，用MOV類指令；當訪問外部類指令；當訪問外部R

19、AM時，則用時，則用MOVX類指令，所以地址重疊不會造成操作混亂。類指令，所以地址重疊不會造成操作混亂。SFR00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80HFFH工作寄存器組區位尋址區一般RAM區一般RAM區僅52子系列(1).(1).工作寄存器組區工作寄存器組區 00H1FH單元為工作寄存器組區，共單元為工作寄存器組區，共32個字節。工作寄存器也稱為通個字節。工作寄存器也稱為通用寄存器，用于臨時寄存用寄存器，用于臨時寄存8位信息。工作寄存器共有位信息。工作寄存器共有4組，稱為組，稱為0組、組、1組、組、2組和組和3組，每組組，每組8個，分別依次用個，分別依次用R0R7表示表示 (2)

20、.位尋址區位尋址區 20H2FH為位尋址區，共為位尋址區，共16字節，字節，128位。這位。這128位每位都可以按位位每位都可以按位方式使用，每一位都有一個位地址，位地址范圍為方式使用，每一位都有一個位地址，位地址范圍為00H7FH 字節單元地址字節單元地址D7D6D5D4D3D2D1D020H070605040302010021H0F0E0D0C0B0A090822H171615141312111023H1F1E1D1C1B1A191824H272625242322212025H2F2E2D2C2B2A292826H373635343332313027H3F3E3D3C3B3A393828H

21、474645444342414029H4F4E4D4C4B4A49482AH57565554535251502BH5F5E5D5C5B5A59582CH67666564636261602DH6F6E6D6C6B6A69682EH77767574737271702FH7F7E7D7C7B7A7978(3).一般一般RAM區區 30H7FH是一般是一般RAM區，也稱為用戶區，也稱為用戶RAM區，共區，共80字節，對于字節，對于52子系列，一般子系列，一般RAM區從區從30HFFH單元。另外，對于前兩區中未用的單元。另外，對于前兩區中未用的單元也可作為用戶單元也可作為用戶RAM單元使用。注意：單元使

22、用。注意：只能進行字節尋址，一般只能進行字節尋址，一般是作為數據緩沖區或堆棧區。是作為數據緩沖區或堆棧區。 (4). 堆棧區與堆棧指針堆棧區與堆棧指針 堆棧是按堆棧是按先入后出、后入先出先入后出、后入先出的原則進行管理的一段存儲區域。的原則進行管理的一段存儲區域。 在在MCS-51單片機中通常指定單片機中通常指定RAM的一部分作為堆棧。第一個進棧的數的一部分作為堆棧。第一個進棧的數據所在的存儲單元稱為棧底，最后進棧的叫棧頂。堆棧指針據所在的存儲單元稱為棧底，最后進棧的叫棧頂。堆棧指針SP為一個為一個8位位專用寄存器，它指出棧頂在內部專用寄存器，它指出棧頂在內部RAM中的位置。每存入中的位置。每

23、存入(或取出或取出)一個字節一個字節數據，數據，SP就自動加就自動加1(或減或減1)，SP始終指向新的棧頂始終指向新的棧頂。PUSH或或POP系統復位后系統復位后SPSP指針初始化為指針初始化為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的狀態，實際上是的狀態，實際上是MCS-51MCS-51的狀態字及控制字寄存器。的狀態字及控制字寄存器。5151單片機通過寫單片機通過寫SFRSFR來控制相應的功能部件（定時器、串口、中斷等）的來控制相應的功能部件（定時器、串口、中斷等）的工作方式，同時工作方式，同時SFRSFR也綜合的

24、、實際的反映了整個單片也綜合的、實際的反映了整個單片機系統內部的工作狀態。例如，前面提到的機系統內部的工作狀態。例如，前面提到的PSWPSW程序字程序字寄存器，就是一個特殊功能寄存器。寄存器，就是一個特殊功能寄存器。共有共有2121個個。有的有的SFRSFR可進行可進行位尋址位尋址，其，其字節地址的末位是字節地址的末位是0H0H或或8H8H。特殊功能寄存器名稱特殊功能寄存器名稱符號符號地址地址位地址與位名稱位地址與位名稱D7D6D5D4D3D2D1D0P0口口P080H8786858483828180堆棧指針堆棧指針SP81H數據指針低字節數據指針低字節DPL82H數據指針高字節數據指針高字節

25、DPH83H定時定時/計數器控制計數器控制TCON88HTF18FTR18ETF08DTR08CIE18BIT18AIE089IT088定時定時/計數器方式計數器方式TMOD89HGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定時定時/計數器計數器0低字節低字節TL08AH定時定時/計數器計數器0高字節高字節TH08BH定時定時/計數器計數器1低字節低字節TL18CH定時定時/計數器計數器1高字節高字節TH18DHP1口口P190H9796959493929190電源控制電源控制PCON97HSMODGF1GF0PDIDL串行口控制串行口控制SCON98HSM09FSM19ESM09DREN9C

26、TB89BRB89ATI99RI98串行口數據串行口數據SBUF99HP2口口P2A0HA7A6A5A4A3A2A1A0中斷允許控制中斷允許控制IEA8HEAAFET2ADESACET1ABEX1AAET0A9EX0A91 1、數據指針、數據指針DPTRDPTR1616位特殊功能寄存器，高位字節寄存器用位特殊功能寄存器，高位字節寄存器用DPHDPH表示，低位字節表示，低位字節寄存器用寄存器用DPLDPL表示。表示。用來指示片外存儲空間的地址。用來指示片外存儲空間的地址。2 2、I/OI/O端口端口P0-P3P0-P3P0-P3P0-P3分別為分別為I/OI/O端口端口P0-P3P0-P3的鎖存

27、器。的鎖存器。3 3、寄存器、寄存器B B為執行乘法或除法操作設置的。為執行乘法或除法操作設置的。在不執行乘、除的情況下，在不執行乘、除的情況下，可當作一個普通寄存器來使用。可當作一個普通寄存器來使用。4 4、串行數據緩沖器、串行數據緩沖器SBUFSBUF存放欲發送或已接收的數據，一個字節地址，物理上是由兩個獨存放欲發送或已接收的數據，一個字節地址，物理上是由兩個獨立的寄存器組成，一個是發送緩沖器，另一個是接收緩沖器。立的寄存器組成，一個是發送緩沖器，另一個是接收緩沖器。5 5、定時器、定時器/ /計數器計數器兩個兩個1616位位定時器定時器/ /計數器計數器T1T1和和T0T0, ,各由兩個

28、獨立的各由兩個獨立的8 8位寄存器組成位寄存器組成：TH1TH1、TL1TL1、TH0TH0、TL0TL0，只能字節尋址只能字節尋址，但不能把，但不能把T1T1或或T0T0當作一當作一個個1616位寄存器來尋址訪問。位寄存器來尋址訪問。2片外數據存儲器片外數據存儲器 擴展的外部數據存儲器最多擴展的外部數據存儲器最多64KB64KB，地址范圍為，地址范圍為0000H0FFFFH0000H0FFFFH，通過，通過DPTRDPTR作指針間接方式訪問，對于低端的作指針間接方式訪問，對于低端的256256字節，可用兩位十六進制地址編字節，可用兩位十六進制地址編址，地址范圍為址，地址范圍為00H0FFH0

29、0H0FFH，可通過，可通過R0R0和和R1R1間接方式訪問。間接方式訪問。說明說明：第一第一，64K的程序存儲器和的程序存儲器和64K的片外數據存儲器地址空間都為的片外數據存儲器地址空間都為0000H0FFFFH，地址空間是重疊的，它們如何區分呢？，地址空間是重疊的，它們如何區分呢？第二第二，片內數據存儲器和片外數據存儲器的低，片內數據存儲器和片外數據存儲器的低256字節的地址空間是重疊字節的地址空間是重疊的，它們如何區分呢？的，它們如何區分呢？片外數據存儲器的讀寫通過片外數據存儲器的讀寫通過RD和和WR信號來控制。程序存儲器的讀通過信號來控制。程序存儲器的讀通過PSEN信號控制。同時兩者通

30、過不同的指令來實現訪問，片外數據存儲器信號控制。同時兩者通過不同的指令來實現訪問，片外數據存儲器用用MOVX，程序存儲器用，程序存儲器用MOVC。片內用片內用MOV指令，片外用指令，片外用MOVX指令指令 MCS-5l單片機內有四個單片機內有四個8位并行位并行I/O端口，分別記作端口，分別記作P0、P1、P2和和P3。每個端口都是。每個端口都是8位準雙向位準雙向I/O口，共占口，共占32根引根引腳。每個端口都包含一個鎖存器、一個輸出驅動器和一個腳。每個端口都包含一個鎖存器、一個輸出驅動器和一個輸入緩沖器。輸入緩沖器。2.2.5 MCS-51系列單片機的輸入系列單片機的輸入/輸出口輸出口24 在

31、無片外擴展存儲器的系統中，這四個端口的每一位都在無片外擴展存儲器的系統中，這四個端口的每一位都可以作為準雙向通用可以作為準雙向通用I/OI/O端口使用。端口使用。在具有片外擴展存儲器的系統中：在具有片外擴展存儲器的系統中：P0口訪問外部存儲器時分時作為低口訪問外部存儲器時分時作為低8位地址位地址/數據總線復用口數據總線復用口P3口的每位還具有第二功能口的每位還具有第二功能P2口訪問外部存儲器時作為高口訪問外部存儲器時作為高8位地址總線口。位地址總線口。 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口的位結構與功能口的位結構與功能并行并行I/OI/O接口的內部結構接口的內部結構

32、25P0口口某某位位的的結結構構圖圖 使用：使用：做系統總線做系統總線：地址數據分時復用：地址數據分時復用用用ALEALE（地址鎖存信號輸出端）的下（地址鎖存信號輸出端）的下跳沿控制鎖存，跳沿控制鎖存，P0P0口輸出的低口輸出的低8 8位地位地址。址。作作I/OI/O口線口線：讀引腳先寫：讀引腳先寫“1”1”u輸出鎖存器輸出鎖存器u兩個輸入緩沖器（兩個輸入緩沖器（BUF1BUF1和和BUF2BUF2）u推拉式推拉式I/OI/O驅動器驅動器多路開關多路開關1 1、功能：、功能：用于控制選通用于控制選通I/OI/O方方式還是地址式還是地址/ /數據輸出方式。數據輸出方式。2 2、方式控制：、方式控

33、制：由內部控制信由內部控制信號產生。號產生。1、P0口的位結構與功能口的位結構與功能P0口口某某位位的的結結構構圖圖 說明：1 1、當控制信號為、當控制信號為0 0時，時，P0P0口作雙口作雙向向I/OI/O口口，為漏極開路（三態）。，為漏極開路（三態）。2 2、控制信號為、控制信號為1 1時，時，P0P0口為口為地地址址/ /數據復用總線數據復用總線（用于口擴展（用于口擴展）3 3、P0WP0W為端口輸出寫信號，用為端口輸出寫信號，用于鎖存輸出狀態于鎖存輸出狀態4 4、POR1POR1為為讀鎖存器讀鎖存器信號，執信號，執行行“ANL P0ANL P0，#OFH”#OFH”時該信時該信號有效。

34、號有效。5 5、POR2POR2為為讀引腳信號讀引腳信號，執行，執行“MOV A,P0”MOV A,P0”時該信號有效時該信號有效 3、在輸出數據時，由于、在輸出數據時，由于V2截止，輸出級是漏極開路電路，要使截止，輸出級是漏極開路電路，要使“1”信號信號 正常輸出，正常輸出，必須外接上拉電阻必須外接上拉電阻。 4、 P0口的輸出級具有驅動口的輸出級具有驅動8個個LSTTL負載的能力負載的能力，輸出電流不大于，輸出電流不大于800 A 。 2、在外部輸入數據時，、在外部輸入數據時，應先把應先把P0口置口置1，使兩個輸出，使兩個輸出FET均關斷，使引腳均關斷，使引腳“浮置浮置”，成為高阻狀態，成

35、為高阻狀態，這樣才能正確地輸入數據。這就是所謂的準雙向口。這樣才能正確地輸入數據。這就是所謂的準雙向口。 1、IO口的每位鎖存器均由口的每位鎖存器均由D觸發器組成，用來鎖存輸出的信息。在觸發器組成，用來鎖存輸出的信息。在CPU的的“寫鎖存器寫鎖存器”信號控制下，將內部總線上的數據寫入鎖存器中。信號控制下，將內部總線上的數據寫入鎖存器中。 2、P1口的位結構與功能口的位結構與功能28并行并行I/OI/O接口的內部結構接口的內部結構P1口口某某位位的的結結構構圖圖 P1P1口也是口也是個準個準雙向雙向I IO O口，與口，與P0P0口口不同的是，沒有多路不同的是，沒有多路開關開關MUXMUX和控制

36、電路和控制電路部分。輸出驅動電路部分。輸出驅動電路只有一個只有一個FETFET場效應場效應管（管（T2 )T2 )，同時內部，同時內部帶上拉電阻，此電阻帶上拉電阻，此電阻與電源相連。與電源相連。 P1P1口作通用雙向口作通用雙向I IO O口用，而不必再口用，而不必再外接上拉電阻。外接上拉電阻。 3、P2口的位結構與功能口的位結構與功能29 并行并行I/OI/O接口的內部結構接口的內部結構P2口口某某位位的的結結構構圖圖 P2P2口在結構上比口在結構上比P0P0口少了一個輸出轉換控口少了一個輸出轉換控制部分，多路開關制部分，多路開關MUXMUX的倒向由的倒向由CPUCPU命令控制，命令控制，且

37、且P2P2口內部接有固定的口內部接有固定的上拉電阻。上拉電阻。 P2P2口既可作為通用口既可作為通用I/OI/O口使用，又可作為地口使用，又可作為地址總線口。當址總線口。當P2P2口用來口用來作通用作通用I/OI/O口時，是一個口時，是一個準雙向的準雙向的I/OI/O口，口， 4、P3口的位結構與功能口的位結構與功能30 并行并行I/OI/O接口的內部結構接口的內部結構P3口口某某位位的的結結構構圖圖 P3P3口與口與PlPl口的輸出口的輸出驅動部分及內部上驅動部分及內部上拉電阻相同，但比拉電阻相同，但比P1P1口多了一個第二口多了一個第二功能控制部分的邏功能控制部分的邏輯電路輯電路P3口的第

38、二功能口的第二功能P3.0(P3.0(RXD) )：串行輸入端。：串行輸入端。P3.1(P3.1(TXD) )：串行輸出端。：串行輸出端。P3.2(P3.2(INTO) )：外部中斷：外部中斷0 0輸入端，低電平有效。輸入端，低電平有效。P3.3(P3.3(INT1) )：外部中斷：外部中斷1 1輸入端，低電平有效。輸入端，低電平有效。P3.4(P3.4(T0) )：定時計數器：定時計數器0 0外部事件計數輸入端。外部事件計數輸入端。P3.5(P3.5(T1) )：定時計數器：定時計數器1 1外部事件計數輸入端。外部事件計數輸入端。P3.6(P3.6(WR) )：外部數據存儲器寫選通信號，低電

39、平有效。：外部數據存儲器寫選通信號，低電平有效。P3.7(P3.7(RD ) )：外部數據存儲器讀選通信號，低電平有效。：外部數據存儲器讀選通信號，低電平有效。 控制總線控制總線I/O口使用注意問題口使用注意問題 1. 在不需外存儲器的系統中，這四個端口的每一位都可以作為準雙向在不需外存儲器的系統中，這四個端口的每一位都可以作為準雙向通用通用IO端口使用。在具有片外擴展存儲器的系統中，端口使用。在具有片外擴展存儲器的系統中，P2口作為高口作為高8位地位地址線，址線，P0口作為雙向總線，分時作為低口作為雙向總線，分時作為低8位地址和數據的輸入輸出線。位地址和數據的輸入輸出線。 2. P0口作為通

40、用雙向口作為通用雙向IO口用時，應外接上拉電阻。口用時，應外接上拉電阻。 3. P3口除了作通用口除了作通用IO使用外，它的各位還具有第二功能。當使用外，它的各位還具有第二功能。當P3口口某一位用于第二功能作輸出時，則不能再作通用某一位用于第二功能作輸出時，則不能再作通用IO使用。使用。 4. 當當P0P3端口用作輸入時，為了避免誤讀，都必須先向對應的輸端口用作輸入時，為了避免誤讀，都必須先向對應的輸出鎖存器寫入出鎖存器寫入“l” ，使，使FET截止。然后再讀端口引腳。截止。然后再讀端口引腳。 如：如：MOV P1,#0FFH MOV A, P12.3 MCS-512.3 MCS-51單片機的

41、外部引腳及片外總線單片機的外部引腳及片外總線 4 4. .電源引腳電源引腳：Vcc(40Vcc(40腳腳) )：接：接+5V+5V；Vss(20Vss(20腳腳) )：接地。：接地。323.3.時鐘信號引腳時鐘信號引腳 ：XTALl(19XTALl(19腳腳) )，XTAL2(18XTAL2(18腳腳) )： 外部時鐘信號的兩個引腳。外部時鐘信號的兩個引腳。2 2. .控制線控制線 ALE/PROGALE/PROG ( (3030腳腳) ): :地址鎖存信號地址鎖存信號RST/VRST/Vpdpd( (9 9腳腳):):復位（掉電保護端）復位（掉電保護端）, ,晶振工作晶振工作時該引腳出現時該

42、引腳出現2 2個機器周期的高電平復位個機器周期的高電平復位CPUCPUPSEN PSEN (29(29腳腳):):外部程序存儲器讀選通：低電平外部程序存儲器讀選通：低電平有效有效 EA/VPPEA/VPP(31(31腳腳):):訪問內部或外部程序存儲器的訪問內部或外部程序存儲器的選擇（低電平選擇（低電平- -片外；高電平或懸空片外；高電平或懸空- -片內）片內）1.1.輸入輸入/ /輸出口線輸出口線:P0:P0口（口（32-3932-39腳）腳） P1P1口（口（1-81-8腳）腳） P2P2口（口（21-2821-28腳）腳） P3P3口（口（10-1710-17腳）腳）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單片機內部單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器器，引腳，引腳XTALl和和XTAL2分別是反相放大器的輸入端和輸分別是反相放大器的輸入端和輸出端，通常，經由片外晶體振蕩器或陶瓷諧振器與兩個匹出端，通常，經由片外晶體振蕩器或陶瓷諧振器與兩個匹配電容一起構成了一個自激振蕩電路。配電容一起構成了一個自激振蕩電路。33內部時鐘方式內部時鐘方式CHMOS 外部時鐘方式外部時鐘方式時鐘電路時鐘電路 片外總線結構片外總線結構 1.1.地址總線（地址總線（Address BusAddress Bus）:16:16位，尋址范圍為位，尋址范圍為64KB64KB。由

45、。由P0P0口地口地址鎖存器提供低址鎖存器提供低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.數據總線（數據總線（Data BusData Bus）:8:8位，位，直接由直接由P0P0口提供。口提供。3.3.控制總線（控制總線（Control BusControl Bus）: :由由第二功能下的第二功能下的P3P3口和口和4 4根獨立的控根獨立的控制線（制線（RSTRST、EAEA、ALEALE、PSENPSEN）組）組成成. . 復位是單片機的初始化操作，其作用是使復位是單片機的初始化操作，其作用是使CPUCPU和系統中其和

46、系統中其它部件都處于一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作它部件都處于一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作。MCS-5lMCS-5l的的RST/VPDRST/VPD引腳是復位輸入引腳，引腳是復位輸入引腳，在在RSTRST端變為高電端變為高電平的第二個機器周期執行內部復位。平的第二個機器周期執行內部復位。2.4 MCS-512.4 MCS-51單片機的工作方式單片機的工作方式 MCS-51單片機的復位電路一般有單片機的復位電路一般有上電復位和按鍵復位上電復位和按鍵復位兩兩種形式，如下圖所示：種形式，如下圖所示：上電復位電路上電復位電路按鍵上電復位電路按鍵上電復位電路1 1、復位方式、復位方

47、式 復位后片內各專用寄存器的狀態見下表：復位后片內各專用寄存器的狀態見下表：寄存器寄存器內容內容寄存器寄存器內容內容PC0000HTMOD（方式）（方式）00HA00HTCON（控制）（控制）00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P30FFHSCON（串行口控制）（串行口控制）00HIP(中斷優先控制中斷優先控制)（XXX00000）BSBUF（串行口數據）（串行口數據）不定不定IE（中斷允許控制）（中斷允許控制）（0XX00000）BPCON（電源控制）（電源控制）（0XXXXXXX）B362 2、程序執行方式、程序執行方式

48、 由于系統復位后，由于系統復位后，PCPC指針總是指向指針總是指向0000H0000H，程序總，程序總是從是從0000H0000H開始執行，而從開始執行，而從0003H0003H到到0032H0032H又是中斷服務又是中斷服務程序，因而，用戶程序一般放在從程序，因而，用戶程序一般放在從0100H0100H開始的區域。開始的區域。通過轉移指令來執行。通過轉移指令來執行。3 3、單步執行方式、單步執行方式 所謂單步執行，是指在外部單步脈沖的作用下，所謂單步執行，是指在外部單步脈沖的作用下，使單片機一個單步使單片機一個單步脈沖執行一條指令后就暫停下來，再一個單步脈沖再執行一條指令后又脈沖執行一條指令

49、后就暫停下來，再一個單步脈沖再執行一條指令后又暫停下來暫停下來。它通常用于調試程序、跟蹤程序執行和了解程序執行過程。它通常用于調試程序、跟蹤程序執行和了解程序執行過程。 單片機沒有單步執行中斷，單片機沒有單步執行中斷，MCS-51MCS-51單片機的單步執行也要利用中斷單片機的單步執行也要利用中斷系統完成。系統完成。MCS-51MCS-51的中斷系統規定，從中斷服務程序中返回之后，至的中斷系統規定，從中斷服務程序中返回之后，至少要再執行一條指令，才能重新進入中斷。少要再執行一條指令，才能重新進入中斷。 將外部脈沖加到將外部脈沖加到INT0INT0引腳，平時讓它為低電平，通過編程規定引腳，平時讓

50、它為低電平，通過編程規定INT0INT0為為電平觸發。那么，不來脈沖時電平觸發。那么，不來脈沖時INT0INT0總處于響應中斷的狀態。總處于響應中斷的狀態。在在INT0INT0的中斷服務程序中安排下面的指令：的中斷服務程序中安排下面的指令：PAUSE0PAUSE0：JNB P3.2JNB P3.2，PAUSE0 PAUSE0 ；若；若INT0=0INT0=0，不往下執行，不往下執行PAUSE1PAUSE1：JB P3.2JB P3.2，PAUSE1 PAUSE1 ；若；若INT0=1INT0=1，不往下執行，不往下執行 RETI RETI ；返回主程序執行下一條指令；返回主程序執行下一條指令4

51、 4、掉電和節電方式、掉電和節電方式一一HMOSHMOS單片機的掉電方式單片機的掉電方式 HMOS HMOS芯片本身運行功耗較大，這類芯片沒有設置低功耗運行方式。為芯片本身運行功耗較大，這類芯片沒有設置低功耗運行方式。為了減小系統的功耗，設置了掉電方式，了減小系統的功耗，設置了掉電方式，RST/VRST/Vpdpd端接有備用電源，即端接有備用電源，即當單片當單片機正常運行時，單片機內部的機正常運行時，單片機內部的RAMRAM由主電源由主電源VccVcc供電，當供電，當VccVcc掉電，掉電，VccVcc電壓電壓低于低于RST/VRST/Vpdpd端備用電源電壓時，由備用電源向端備用電源電壓時，由備用電源向RAMRAM維持供電，保證維持供電，保證RAMRAM中數中數據不丟失。據不丟失。這時系統的其它部件都停止工作，包括片內振蕩器。這時系統的其它部件都停止工作，包括片內振蕩器。 二二CHMOSCHMOS的節電運行方式的節電運行方式 CHMOS CHMOS的芯片運行時耗電少，有兩種節電運行方式：的芯片運行時耗電少，有兩種節電運行方式：待機方式（振蕩器待機方式（振蕩器工作，工作，CPUCPU不工作）和掉電保護方式（振蕩器不工作，備用電源為片內不工作）和掉電保護方式（振蕩器不工作，備用電源