1、單片機原理與實踐單片機原理與實踐第第2 2章章 單片機組成及結構分析單片機組成及結構分析【學習目標學習目標】1 1、理解單片機的內部結構、外部引腳、理解單片機的內部結構、外部引腳 2 2、理解存儲器的基本知識及、理解存儲器的基本知識及80C5180C51系列單片機的系列單片機的存儲器系統存儲器系統 3 3、理解并行、理解并行I/OI/O端口的工作原理端口的工作原理 4 4、了解、了解80C5180C51的各特殊功能寄存器的各特殊功能寄存器 5 5、了解時鐘與復位電路的接法、了解時鐘與復位電路的接法【重點內容重點內容】1 1、80C5180C51系列單片機的引腳系列單片機的引腳 2 2、80C5

2、180C51系列單片機的存儲空間配置系列單片機的存儲空間配置 3 3 、80C5180C51系列單片機并行口的功能系列單片機并行口的功能 MCS-51單片機基本結構硬件硬件基本配置：基本配置：1. 8位位CPU2. 片內片內ROM/EPROM、RAM3. 片內片內16位定時器位定時器/計數器計數器4. 片內中斷處理系統片內中斷處理系統5. 片內并行片內并行 I/O接口接口6. 片內全雙工串行片內全雙工串行I/O口口不同型號不同型號MCS-51單片機單片機CPU處理能力和指令系統處理能力和指令系統完全兼容，只是存儲器和完全兼容，只是存儲器和I/O接口的配置有所不同接口的配置有所不同。一個一個8位

3、的位的CPU振蕩器和振蕩器和時鐘電路時鐘電路64KB 總線總線擴展控制器擴展控制器數據存儲器數據存儲器256B RAM/SFR216位位定時器定時器/計數器計數器可編程可編程I/O程序存儲器程序存儲器4KB ROM可編程全雙工可編程全雙工串行口串行口外中斷外中斷2個個內中斷內中斷3個個控制控制并行口并行口串行通信串行通信外部時鐘源外部時鐘源外部事件計數外部事件計數單片機單片機內部結構框圖內部結構框圖單片機的核心部件，包含了運算器、控制器、若干寄存器等單片機的核心部件，包含了運算器、控制器、若干寄存器等分為高分為高128B和低和低128B，用于存放可讀寫的數據。，用于存放可讀寫的數據。 用于存放

4、程序、原始數據或表格。地址范圍用于存放程序、原始數據或表格。地址范圍0000H0FFFH4個個8位并行位并行I/O口口(P1、P2、P3、P4)，實現數據的輸入輸出，實現數據的輸入輸出實現定時和計數功能，以此對計算機進行控制實現定時和計數功能，以此對計算機進行控制用來控制單片機擴展的外用來控制單片機擴展的外ROM、RAM的讀寫的讀寫實現單片機和其他設備之間的串行數據傳送實現單片機和其他設備之間的串行數據傳送 為單片機產生時鐘脈沖序列為單片機產生時鐘脈沖序列MCS-51單片機內部結構單片機內部結構MCS51系列單片機內部結構框圖 2.2.1 1 80C51 80C51系列單片機存儲系列單片機存儲

5、器結構器結構 存儲器的基本概念存儲器的基本概念 存儲器由大量緩沖寄存器組成，其用途是存儲器由大量緩沖寄存器組成，其用途是存放程序和數據，存放程序和數據，使計算機具有記憶功能。這些程序和數據在存儲器中以二進制使計算機具有記憶功能。這些程序和數據在存儲器中以二進制代碼表示，根據計算機的命令，按照指定地址，可以把代碼取代碼表示，根據計算機的命令，按照指定地址，可以把代碼取出來或存入新代碼。出來或存入新代碼。只讀存儲器（只讀存儲器（ROMROM） 掩膜掩膜ROMROM。( (不能更改程序不能更改程序) ) 可編程的只讀存儲器可編程的只讀存儲器(PROM)(PROM)。( (一次性寫入一次性寫入) )

6、可改寫的只讀存儲器可改寫的只讀存儲器EPROMEPROM。( (紫外線照射擦除紫外線照射擦除) ) 可電改寫只讀存儲器可電改寫只讀存儲器(EEPROM)(EEPROM)。( (電寫入和清除電寫入和清除) )1 1存儲器的類型存儲器的類型隨機存取存儲器隨機存取存儲器(RAM(RAM數據存儲器數據存儲器) ) 靜態靜態SRAMSRAM。( (只要不斷電，數據可永久保存只要不斷電，數據可永久保存) ) 動態動態DRAMDRAM。( (只能保存若干毫秒時間只能保存若干毫秒時間) )可現場改寫的非易失性存儲器可現場改寫的非易失性存儲器 快擦寫存儲器快擦寫存儲器(FLASH)(FLASH)。( (斷電后信

7、息不丟失斷電后信息不丟失) ) 鐵電存儲器鐵電存儲器FRAMFRAM。( (集成度高、讀寫快等集成度高、讀寫快等) )一、存儲器空間分類一、存儲器空間分類v根據作用分類：根據作用分類：2.1 單片機存儲器分配（1 1）程序存儲器（）程序存儲器（ROMROM）（2 2）數據存儲器（）數據存儲器（RAMRAM）2地址從地址從0000H0000H開始。開始。2用于存放程序和表格常數。用于存放程序和表格常數。2 地址為地址為00H00H7FH7FH。2 用于存放運算的中間結果、數據暫存以及數據用于存放運算的中間結果、數據暫存以及數據緩沖等。緩沖等。一、存儲器空間分類一、存儲器空間分類v根據作用分類：根

8、據作用分類： 程序存儲器程序存儲器ROM 數據存儲器數據存儲器RAMv根據位置分類：根據位置分類： 片內存儲器片內存儲器 片外存儲器片外存儲器構成了構成了4個結構獨立的存儲器空間個結構獨立的存儲器空間2.1 單片機存儲器分配1、片內程序存儲器（片內、片內程序存儲器（片內ROM）2、片內數據存儲器（片內、片內數據存儲器（片內RAM）3、片外、片外ROM擴展擴展4、片外、片外RAM擴展擴展 8051、8751有有4KB的片內的片內ROM（0000H0FFFH）共有共有256B007FH：128B片內片內RAM80HFFH：21個特殊功能寄存器（占個特殊功能寄存器（占21B） 最多最多64K片外片外

9、ROM，地址為，地址為0000HFFFFH或者或者1000HFFFFH 地址：地址：0000HFFFFH 注：注：8051、8751芯片根據芯片根據EA狀態狀態2.1 單片機存儲器分配2.1 2.1 存儲器結構存儲器結構振蕩與定時振蕩與定時電路電路4KB4KB程序存程序存儲器儲器128B128B數據數據存儲器存儲器CPUCPU兩個兩個1616位定時位定時器器/ /計數器計數器并行端口并行端口總線控制總線控制串行端口串行端口系系 統統 總總 線線時鐘源時鐘源T T0 0 T T1 1P P0 0 P P1 1 P P2 2 P P3 3TXD RXDTXD RXD128B128B特殊功特殊功能寄

10、存器能寄存器內部中內部中斷信號斷信號外部中外部中斷信號斷信號控制信號控制信號內部數據存儲器內部數據存儲器內部程序存內部程序存儲器儲器外部數據存外部數據存儲器儲器外部程序存外部程序存儲器儲器vMCS-51（8051）存儲結構如圖所示）存儲結構如圖所示單片機原理與應用2.1 單片機存儲器分配v片內外統一編址的片內外統一編址的64KB的程序存儲器地址空間的程序存儲器地址空間 片內片外的程序存貯器在同一邏輯空間中，地址片內片外的程序存貯器在同一邏輯空間中，地址從從0000HFFFFH，共有，共有64K字節范圍字節范圍v片內片內256B數據存儲地址空間數據存儲地址空間 片內數據存貯器為片內數據存貯器為0

11、0HFFH v片外片外64KB的數據存儲器地址空間的數據存儲器地址空間 片外為片外為0000HFFFFH從用戶使用的角度，即從邏輯上劃分3個存儲器地址空間：2.1 單片機存儲器分配二、區分四個獨立空間的方法EA引腳接地，程序從片外引腳接地，程序從片外ROM開始開始 0000H0FFFH位于片外位于片外ROMEA引腳接高電平，程序從片內引腳接高電平，程序從片內ROM開始開始 0000H0FFFH位于片內位于片內ROM 硬件連接決定空間硬件連接決定空間:2.2.1 1.2 80C51.2 80C51的程序存儲器（的程序存儲器（ROMROM） 地址范圍：地址范圍：0000H0000HFFFFHFFF

12、FH，共，共64KB64KB。 低段低段4KB4KB：0000H0000H0FFFH0FFFH 80C5180C51和和87C5187C51在片內，在片內，80C3180C31內部無，在片外。內部無，在片外。 高段高段60KB60KB：1000H1000HFFFFHFFFFH。在片外。在片外。 讀寫讀寫ROMROM用用MOVCMOVC指令，指令，控制信號是控制信號是PSENPSEN和和EAEA。2.2.1 1.3 80C51.3 80C51的數據存儲器（的數據存儲器（RAMRAM）數據存儲器分為外數據存儲器分為外RAMRAM和內和內RAMRAM。外外RAMRAM地址范圍：地址范圍：0000H0

13、000HFFFFH FFFFH 共共64KB64KB。內內RAMRAM地址范圍：地址范圍：00H00HFFHFFH共共256 B256 B。分為兩個部分：分為兩個部分：地址為地址為00H00H7FH7FH（低（低128 B128 B）的內部數據存儲空間的內部數據存儲空間地址為地址為80H80HFFHFFH（高（高128 B128 B）的特殊功能寄存器區。的特殊功能寄存器區。訪問片外訪問片外RAMRAM用用“MOVX”MOVX”指指令令訪問片內訪問片內RAMRAM用用“MOV”MOV”指令。指令。（一）片內（一）片內RAM地址空間地址空間尋址：用指令尋址：用指令MOV最大可尋址最大可尋址256個

14、單元。個單元。低低128B（00H-7FH）：）：真正真正RAM區區高高128B（80H-FFH）：）：特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）區）區地址：地址：00H-FFHvMCS-51（8051）存儲結構如圖所示）存儲結構如圖所示2.1 單片機存儲器分配（二）低（二）低128字節字節RAM（00H7FH）1、工作寄存器區（、工作寄存器區（00H1FH）2、位尋址區（、位尋址區（20H2FH） 3、用戶、用戶RAM區（區（30H7FH）1 1、工作區寄存器、工作區寄存器共共3232字節，地址字節，地址00H-1FH00H-1FH分成分成4 4組寄存器區；組寄存器區；每組寄存器區每組寄存器區

15、8 8個字節，個字節，R0-R7R0-R7；當前使用的工作寄存器組由當前使用的工作寄存器組由RS1RS1、RS0RS0選擇；選擇；在任何時刻在任何時刻CPUCPU只能使用其中只能使用其中一個一個區區（當前寄存器組當前寄存器組） 每個區有每個區有8個單元，都用個單元，都用R0R7編號。編號。 在任何時刻在任何時刻CPU只能使用其中一個區（當前寄只能使用其中一個區（當前寄存器組），即將這個區的存器組），即將這個區的8個單元作為工作寄個單元作為工作寄存器，其他區仍是一般的存器，其他區仍是一般的RAM。具體使用哪個。具體使用哪個區，由程序狀態寄存器區，由程序狀態寄存器PSW中的中的RS1、RS0兩位的

16、狀態來決定。兩位的狀態來決定。單片機原理與應用2 2、位尋址區、位尋址區共共1616字節，地址字節，地址20H-2FH20H-2FH；可位尋址，即每一位進行單獨讀寫；可位尋址，即每一位進行單獨讀寫；共共128128位位, ,位地址位地址00H-7FH00H-7FH；這些可尋址位，通過執行指令可直接對這些可尋址位，通過執行指令可直接對某一位操作，如置某一位操作，如置1、清、清0、判斷轉移等、判斷轉移等。位尋址是位尋址是80C51的一個重要特點。的一個重要特點。表表2 RAM位尋址區位地址表位尋址區位地址表字節地址 MSB 位地址 LSB 2FH 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 2

17、EH 77 76 75 74 73 72 71 70 2DH 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 2CH 67 66 65 64 63 62 61 60 2BH 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 2AH 57 56 55 54 53 52 51 50 29H 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 28H 47 46 45 44 43 42 41 40 27H 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 26H 37 36 35 34 33 32 31 30 25H 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 24H 27 26 25 24 23 22

18、 21 20 23H 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 22H 17 16 15 14 13 12 11 10 21H 1F 1E 0D 0C 0B 0A 09 08 20H 07 06 05 04 03 02 01 00 3 3、通用數據存儲區、通用數據存儲區共共8080字節，地址字節，地址30H-7FH30H-7FH，用戶用戶RAMRAM區，用于存放運算數區，用于存放運算數據和結果；據和結果；只能進行字節讀寫；只能進行字節讀寫；一般將堆棧也設在該區域。一般將堆棧也設在該區域。例：例：MOV SPMOV SP，#5FH #5FH 則從則從60607FH7FH單元為堆棧區單元為堆

19、棧區4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器共共128128字節，地址字節，地址80H-FFH80H-FFH；每個每個SFRSFR寄存器都與特定功能有關；寄存器都與特定功能有關；對單片機的控制，實際就是通過向對單片機的控制，實際就是通過向SFRSFR 寄存器里寫入不同的值來實現的。寄存器里寫入不同的值來實現的。部分部分SFRSFR有位尋址功能，位地址有位尋址功能，位地址80H-FFH80H-FFH； SFRSFR中共有中共有1111個專用寄存器可以位尋址，個專用寄存器可以位尋址，它們字節地址的低半字節都為它們字節地址的低半字節都為0H0H或或8H(8H(即即可位尋址的特殊功能寄存器字節地址具有可

20、位尋址的特殊功能寄存器字節地址具有能被能被8 8整除的特征整除的特征) ) 。4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器注：vSFR中的寄存器都有復位值，用到的寄存器中的寄存器都有復位值，用到的寄存器在復位后應考慮到是否重新賦值；在復位后應考慮到是否重新賦值；vSFR可視為專用可視為專用RAM，有，有11個可以位尋址個可以位尋址（可以由布爾處理器控制），共（可以由布爾處理器控制），共21單元，其單元，其余余107單元用戶不能使用；單元用戶不能使用；v8052另有另有3個個SFR，占據，占據5個單元個單元。單片機原理與應用2

21、.1.5 幾個特殊功能寄存器幾個特殊功能寄存器1）累加器累加器ACC 累加器累加器ACC是最常用的專用寄存器。是最常用的專用寄存器。用用A作為作為ACC的助記符。的助記符。 用于存放第一個操作數及運算結果。用于存放第一個操作數及運算結果。 單片機原理與應用2）B寄存器寄存器 是特殊功能寄存器之一。是特殊功能寄存器之一。l 在乘法指令中，在乘法指令中，B用于存放乘數和乘積的高用于存放乘數和乘積的高8位。位。 AB=B（高位）（高位）A（低位）（低位）l 在除法指令中用于存放除數和余數。在除法指令中用于存放除數和余數。 AB=（商（商A，余數，余數B）l 在其它指令中用作一般的寄存器或在其它指令中

22、用作一般的寄存器或RAM單元。單元。單片機原理與應用3 ）程序狀態字程序狀態字PSW程序狀態字程序狀態字PSW是一個是一個8位寄存器，位寄存器，PSW包含了程序執行后的狀態信息，供程序查詢或包含了程序執行后的狀態信息，供程序查詢或判斷用。判斷用。PSW的格式的格式：單片機原理與應用PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP3、程序狀態程序狀態寄存器寄存器PSW(地址為地址為D0H) 用來保存用來保存ALU運算結果的特征（如：結果是否為運算結果的特征（如：結果是否為0，是否有溢出等）和處理器狀態。它的各位包含了，是否有溢出等）和處理器狀態。它的各

23、位包含了程序執行后的狀態信息，供程序查詢或判別之用。程序執行后的狀態信息，供程序查詢或判別之用。 PSW除有確定的字節地址除有確定的字節地址(0D0H)外，每一位均有外，每一位均有位地址。位地址。PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（1）CY(PSW.D7)進位標志位 8051在進行位操作在進行位操作(布爾操作布爾操作)時，時，CY作為位累作為位累加器加器C。在。在MOV指令中，判斷是否為位操作，主要指令中，判斷是否為位操作，主要看是否對看是否對C操作。操作。 在執行加法在執行加法(或減法或減法)運算指令時，如果運算結果最運算指令時，如果

24、運算結果最高位高位(位位7)向前有進位向前有進位(或借位或借位)，CY位由硬件置位由硬件置“1”；如運算結果最高位如運算結果最高位(位位7)無進位無進位(或借位或借位)，則，則CY由硬件由硬件清清“0”。1 0PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（2）AC(PSW.D6)半進位標志位半進位標志位1 0PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（4）RS0和和RSl工作寄存器組選擇控制位工作寄存器組選擇控制位 決定選擇哪一組工作寄存決定選擇哪一組工作寄存器為當前工作寄存器組。器為當前工作寄存

25、器組。00PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（5）OV(PSW.D2)溢出標志位溢出標志位1 01 0v4、數據指針、數據指針DPTR（83H，82H）：）：vDPTR是一個是一個16位的特殊功能寄存器。位的特殊功能寄存器。v由由DPH（83H），），DPL（82H）組成。）組成。vDPH，DPL可以單獨使用。可以單獨使用。4、數據指針、數據指針DPTR（83H，82H）：）：堆堆棧棧 5、堆棧指針、堆棧指針SP (81H)SP RAM中底端固定，頂端浮動中底端固定，頂端浮動的特殊寄存器區的特殊寄存器區堆棧。用來堆棧。用來臨時存放還需使

26、用的數據。數據臨時存放還需使用的數據。數據的存取遵循的存取遵循“先進后出先進后出”的原則。的原則。 堆棧指針堆棧指針SP用來指示棧頂，用來指示棧頂，數據壓入時，數據壓入時，SP先加先加1，棧區向，棧區向地址增大方向生成；數據彈出時，地址增大方向生成；數據彈出時，先彈出數據，先彈出數據，SP再減再減1。 SP總是指示棧頂。總是指示棧頂。:7FH:07H00H : : : ： : :內部內部RAM 81H:80H:7FH : P0 SP : ： : : ：60H ： : :SP81HSP如：如：MOV SP，#60H 使用堆棧時，為防止與工作使用堆棧時，為防止與工作寄存器重疊沖突，將寄存器重疊沖突

27、，將30H7FH設為棧區。需先給設為棧區。需先給SP賦值。賦值。單片機復位后單片機復位后SP指向堆底指向堆底07H。5、堆棧指針、堆棧指針SP (81H)SP81H0000011101100000堆堆棧棧:7FH:07H00H : : : ： : :內部內部RAM 81H:80H:7FH : P0 SP : ： : : ：60H ： : :程序計數器程序計數器PCPC PCPC是單片機是單片機CPUCPU內一個物理結構獨立的特殊寄存器。內一個物理結構獨立的特殊寄存器。作用就是用來存放將要從作用就是用來存放將要從ROMROM中讀出的下一指令的地址，共中讀出的下一指令的地址，共1616位，可對位，

28、可對64K ROM64K ROM直接尋址。直接尋址。PCPC具備的功能：具備的功能： （1 1）自動加）自動加1 1功能，即功能，即CPUCPU從存儲器中讀出一個字節的指令碼從存儲器中讀出一個字節的指令碼后，后，PCPC自動加自動加1 1（指向下一個存儲單元）。（指向下一個存儲單元）。（2 2）執行轉移指令時，）執行轉移指令時，PCPC能根據該指令的要求修改下一個能根據該指令的要求修改下一個指令的地址。指令的地址。（3 3）在執行調用子程序或發生中斷時，）在執行調用子程序或發生中斷時，CPUCPU會自動將當前會自動將當前PCPC值壓入堆棧，將子程序或中斷入口地址裝入值壓入堆棧，將子程序或中斷入

29、口地址裝入PCPC；子程序或中斷；子程序或中斷返回時，恢復原壓入堆棧的返回時，恢復原壓入堆棧的PCPC值，繼續執行原順序程序指令。值，繼續執行原順序程序指令。 2.2.2 2 外部引腳功能外部引腳功能2 2時鐘引腳時鐘引腳XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2：晶體振蕩電路反相輸入端和輸出晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。端。 1 1電源引腳電源引腳VCCVCC：芯片電源，芯片電源，+5 V+5 V。VSSVSS：接地。接地。 3 3控制引腳控制引腳RST/VPDRST/VPD：復位信號輸入端復位信號輸入端/ /備用電源輸入端備用電源輸入端EA/VPPEA/VPP：內外內外ROMROM選擇端

30、選擇端/ /片內片內EPROMEPROM編程電源。編程電源。ALE/PROGALE/PROG：地址鎖存允許地址鎖存允許/ /片內片內EPROMEPROM編程脈沖。編程脈沖。PSENPSEN：外部外部ROMROM讀選通信號。讀選通信號。 3、控制信號引腳：、控制信號引腳： RSTRST、EAEA、ALEALE、PSENPSENvRST/VRST/VPDPD（9 9腳）：腳）：RSTRST：復位信號輸入端，高電平有效。當此輸入端保持復位信號輸入端，高電平有效。當此輸入端保持兩個機器周期的高電平時，就可以完成復位操作。兩個機器周期的高電平時，就可以完成復位操作。 V VPDPD ：RSTRST引腳的

31、第二功能，備用電源輸入端。當主電源引腳的第二功能，備用電源輸入端。當主電源Vcc Vcc 發生故障，降低到低電平規定值時，將發生故障，降低到低電平規定值時，將+5V+5V電源自動接入電源自動接入該引腳，為該引腳，為RAMRAM提供備用電源，以保證提供備用電源，以保證RAMRAM中的信息不丟失，中的信息不丟失，使得復位后能繼續正常運行。使得復位后能繼續正常運行。vEA/Vpppp（31腳）：腳）：EAEA：內外內外ROMROM選擇端選擇端V Vpppp：對對80C5180C51片內片內 Flash ROMFlash ROM固化編程時，編程固化編程時，編程電壓輸入端（電壓輸入端（12-21V12-

32、21V）。）。vALE/PROGALE/PROG（3030腳）：腳）：ALEALE：地址鎖存允許信號端。地址鎖存允許信號端。CPUCPU訪問片外存儲器時，該引腳輸出信號作訪問片外存儲器時，該引腳輸出信號作為鎖存低為鎖存低8 8位地址的控制信號。它的負載能位地址的控制信號。它的負載能力為力為8 8個個LSLS型型TTLTTL負載。負載。ALEALE接高電平，接高電平，P0P0口上信息視為地址信息；口上信息視為地址信息；ALEALE接低電平，接低電平，P0P0口上信息視為數據信息。口上信息視為數據信息。vPSEN（29腳）：腳）：程序存儲器允許信號輸出端。程序存儲器允許信號輸出端。在訪問片外在訪問

33、片外ROMROM時，定時輸出負脈沖作為時，定時輸出負脈沖作為讀讀片外片外ROMROM的選通信號的選通信號，接片外，接片外ROMROM 的的OEOE端。端。它的負載能力為它的負載能力為8 8個個LSLS型型TTLTTL負載。負載。EPROM存儲器擴展電路：存儲器擴展電路：數據存儲器擴展電路數據存儲器擴展電路2.2.2.22.2 并行并行I/OI/O端口端口四個四個8 8位的雙向并行端口位的雙向并行端口:P0:P0、P1P1、P2P2、P3P3。 P0 P0、P1P1、P2P2、P3P3口對應四個數據鎖存器：口對應四個數據鎖存器：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，對應內部，對應內部RAMRA

34、M地址分別為地址分別為80H80H、90H90H、A0HA0H、B0H B0H 訪問并行訪問并行I/OI/O端口除了可以用字節地址訪端口除了可以用字節地址訪問外，還可以按位尋址。當單片機復位時，問外，還可以按位尋址。當單片機復位時，P0P0P3P3鎖存器的內容均為鎖存器的內容均為1 1。 vP1、P2 和P3 口為準雙向口, 在內部差別不大, 但使用功能有所不同。 v P1口是用戶專用 8 位準雙向I/O口, 具有通用輸入/輸出功能, 每一位都能獨立地設定為輸入或輸出。當有輸出方式變為輸入方式時, 該位的鎖存器必須寫入“1”, 然后才能進入輸入操作。 v P2口是 8 位準雙向I/O口。外接I

35、/O設備時, 可作為擴展系統的地址總線, 輸出高8位地址, 與P0 口一起組成 16 位地址總線。 對于 8031 而言, P2 口一般只作為地址總線使用, 而不作為I/O線直接與外部設備相連。 2 2P3P3口口第二功能第二功能2.2.3 3 振蕩電路和復位電路振蕩電路和復位電路 2.2.3 3.1 .1 時鐘電路時鐘電路 1 1內部時鐘信號的產生內部時鐘信號的產生2 2引入外部時鐘信號引入外部時鐘信號 80C51芯片內部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器。反相芯片內部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器。反相放大器的輸入端為放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為，輸出端為XTAL2，兩

36、端跨接石英晶體及兩個，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構成穩定的自激振蕩器。電容就可以構成穩定的自激振蕩器。 電容器和通常取電容器和通常取30 pF左右，可穩定頻率并對振蕩頻率有微調作用。左右，可穩定頻率并對振蕩頻率有微調作用。振蕩脈沖頻率范圍為振蕩脈沖頻率范圍為fOSC=024 MHz。 振蕩器的頻率為振蕩器的頻率為fOSC，振蕩信號從，振蕩信號從XTAL2端輸入到片內的時鐘發生器上端輸入到片內的時鐘發生器上片內時鐘信號的產生片內時鐘信號的產生2.2.3 3.2 CPU.2 CPU時序時序 v執行一條指令需要多長時間則以執行一條指令需要多長時間則以機器周期機器周期為單位。為單位。v一個機器周

37、期是指一個機器周期是指CPU訪問存儲器一次所需的時間。訪問存儲器一次所需的時間。例如，取指令、讀存儲器、寫存儲器等等。v一個機器周期包括一個機器周期包括12個振蕩周期，分為個振蕩周期，分為6個個S狀態：狀態：S1S6。v每個狀態又分為兩拍，稱為每個狀態又分為兩拍，稱為P1和和P2。v因此，一個機器周期中的因此，一個機器周期中的12個振蕩周期表示為個振蕩周期表示為S1P1，S1P2，S2P1，S6P1，S6P2。v若采用6MHz晶體振蕩器，則每個機器周期為多少？MCS-51MCS-51的時序單位有的時序單位有4 4個，分別是振蕩周期個，分別是振蕩周期P P、時鐘周期、時鐘周期S S、機、機器周期

38、和指令周期器周期和指令周期4設設: :晶體振蕩器頻率晶體振蕩器頻率 fosc=6MHz fosc=6MHz, ,4則則: :振蕩周期振蕩周期=1/fosc=1/6 s=1/fosc=1/6 s（微秒）（微秒）4因為因為: :一個機器周期包括一個機器周期包括1212個振蕩周期個振蕩周期, ,4所以所以: :一個機器周期一個機器周期=12=12* *(1/6) s(1/6) s（微秒）（微秒） = = 2 2ss（微秒）（微秒）問問: :如果如果fosc=12MHz,fosc=12MHz, 一個機器周期為多少一個機器周期為多少? ?答案1s1s（微秒）（微秒）4每條指令都由一個或幾個機器周期組成。

39、每條指令都由一個或幾個機器周期組成。4指令周期：執行一條指令所需的時間。指令周期：執行一條指令所需的時間。4每條指令由一個或若干個字節組成每條指令由一個或若干個字節組成。有單字有單字節指令，雙字節指令，節指令，雙字節指令，多字節指令等。字節數多字節指令等。字節數少則占存儲器空間少。少則占存儲器空間少。4每條指令的每條指令的都由一個或幾個都由一個或幾個 組成。組成。有單周期指令、雙周期指令、有單周期指令、雙周期指令、和四周期指令。機器周期數少則執行速度快和四周期指令。機器周期數少則執行速度快。v設振蕩周期為設振蕩周期為6MHz，則一個機器周期為，則一個機器周期為 2 2ss（微秒）。（微秒）。v

40、單周期指令：指令周期為單周期指令：指令周期為 2 2ss（微秒）（微秒）v雙周期指令：指令周期為雙周期指令：指令周期為 4 4ss（微秒）（微秒）v四周期指令：指令周期為四周期指令：指令周期為 8s8s（微秒）（微秒）v控制控制P0.0口的燈時亮時暗：口的燈時亮時暗： v ORG 0000Hv JMP STARTv ORG 0030HSTART: SETB P0.0 ；P0.0=1v CALL DELAYv CLR P0.0 ;P0.0=0v CALL DELAYv JMP STARTDELAY: MOV R3,#20 ;延時延時0.2sD1: MOV R4,#20D2: MOV R5,#25

41、0v DJNZ R5,$v DJNZ R4,D2v DJNZ R3,D1v RET vEND START 2.2.3 3 80C51 80C51系列單片機的工作方式系列單片機的工作方式 2.2.3 3. .4 4 復位復位電路電路 1 1復位條件復位條件 復位（復位（RSTRST）引腳（）引腳（9 9腳）上加一個持續時間為兩個機器周期腳）上加一個持續時間為兩個機器周期的高電平。的高電平。若單片機的時鐘頻率為若單片機的時鐘頻率為12 MHz12 MHz，則機器周期為，則機器周期為1 s1 s，那么需，那么需要持續要持續2 s2 s以上的時間；以上的時間；若單片機的時鐘頻率為若單片機的時鐘頻率為6

42、 MHz6 MHz，則機器周期為，則機器周期為2 s2 s，那么需要，那么需要持續持續4 s4 s以上的時間。以上的時間。 復位就是對單片機或系統中其它部件設置初始狀復位就是對單片機或系統中其它部件設置初始狀態，以便單片機從復位后開始工作。態，以便單片機從復位后開始工作。2、復位電路、復位電路 3 3復位后內部寄存器狀態復位后內部寄存器狀態預備知識二、數制二、數制 計算機只識別和處理數字信息，數字是以二進制數的形式表計算機只識別和處理數字信息，數字是以二進制數的形式表示的。它易于物理實現，同時，資料存儲、傳送和處理簡單可靠；示的。它易于物理實現，同時，資料存儲、傳送和處理簡單可靠；運算規則簡單

43、，使邏輯電路的設計、分析、綜合方便，使計算器運算規則簡單，使邏輯電路的設計、分析、綜合方便，使計算器具有邏輯性。具有邏輯性。1 1、常用數制、常用數制 （1.1.）十進制數：）十進制數： 1985 = 1000+900+80+5 1985 = 1000+900+80+5 = 1 = 110103 3+9+910102 2+8+810101 1+5+510100 0 特點：特點：有有0 -9 0 -9 十個不同的符號。十個不同的符號。 逢十進一。逢十進一。 一般用下腳標一般用下腳標 D D 表示，如表示，如 1985 1985D D , ,或無下腳標。或無下腳標。預備知識（ 2. 2.）二進制數：）二進制數：特點：有特點：有0 0，1 1兩個不同的符號。兩個不同的符號。 逢二進一。二進制數的下腳標為逢二進一。二進制數的下腳標為B B例如：對于整數，例如：對于整數， 10011001B B=1=