單片機(jī)學(xué)習(xí)第二章

1、第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 單片機(jī)的內(nèi)部組成 時鐘及復(fù)位電路 MCS-51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容2.1 MCS-51 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)2.3 時鐘及復(fù)位電路2.4 MCS-51 單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成2.1.1 80C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1. MCS-51系列(1)MCS-51是Intel公司生產(chǎn)的一個單片機(jī)系列名稱。屬于這一系列的

2、單片機(jī)有多種，例如8051/8751/8031、8052/8752/8032、80C51/87C51/80C31、80C52/87C52/80C32等。 (2)該系列生產(chǎn)工藝有兩種：一是HMOS工藝(高密度短溝道MOS工藝)。二是CHMOS工藝(互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝)。CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合，既保持了HMOS高速度和高密度的特點，還具有CMOS的低功耗的特點。在產(chǎn)品型號中凡帶有字母C的即為CHMOS芯片，CHMOS芯片的電平既與TTL電平兼容，又與CMOS電平兼容。(3)在功能上，該系列單片機(jī)有基本型和增強(qiáng)型兩大類?；拘停喊?051/8751/8031、80C51/8

3、7C51/80C31。增強(qiáng)型：包括8052/8752/8032、80C52/87C52/80C32。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成(4)在片內(nèi)程序存儲器的配置上，該系列單片機(jī)有三種形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLess(無片內(nèi)程序存儲器)。例如：80C51有4KB的掩膜ROM。87C51有4KB的EPROM。80C31在芯片內(nèi)無程序存儲器。 2. 80C51系列80C51是MCS-51系列中CHMOS工藝的一個典型品種；其他廠商以8051為基核開發(fā)出的CMOS工藝單片機(jī)產(chǎn)品統(tǒng)稱為80C51系列。當(dāng)前常用的8

4、0C51系列單片機(jī)的主要產(chǎn)品按廠商分類如下。Intel公司的產(chǎn)品：80C31、80C51、87C51、80C32、80C52、87C52等。Atmel公司的產(chǎn)品：89C51、89C52、89C2051等。其他：Philips、華邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的產(chǎn)品。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成3. 80C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1 80C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 時鐘電路 ROM/EPROM/FLASH 4KB RAM 128 字節(jié) SFR 21 個 定時

5、/計數(shù)器 2 個 總線控制 中斷系統(tǒng) 5 中斷源、2 優(yōu)先級 串行口 全雙工 1 個 并行口 4 個 PU XTAL2 XTAL1 P0 P1 P2 P3 VCC VSS RST PSEN EA ALE 第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成與并行口P3復(fù)用的引腳有：串行口輸入與輸出引腳RXD和TXD。外部中斷輸入引腳和。外部計數(shù)輸入引腳T0和T1。外部數(shù)據(jù)存儲器寫和讀控制信號引腳和。由此可見，80C51單片機(jī)主要由以下幾部分組成。(1) CPU系統(tǒng)8位CPU，含布爾處理器。時鐘電路?？偩€控制邏輯。(2) 存儲器系統(tǒng)4KB

6、的程序存儲器(ROM/EPROM/Flash，可外擴(kuò)至64KB)。128B的數(shù)據(jù)存儲器(RAM，可再外擴(kuò)64KB)。特殊功能寄存器SFR。(3) I/O口和其他功能單元4個并行I/O口。2個16位定時/計數(shù)器。1個全雙工異步串行。中斷系統(tǒng)(5個中斷源、2個優(yōu)先級)。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成2.1.2 MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部組成及信號引腳1. 80C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)由微處理器(含運算器和控制器)、存儲器、I/O口以及特殊功能寄存器SFR等構(gòu)成，內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖2-2所示(圖中未畫出增強(qiáng)型單

7、片機(jī)相關(guān)部件)。 圖2-2 80C51內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成(1)80C51的微處理器作為80C51單片機(jī)的核心部分的微處理器是一個8位的高性能中央處理器(CPU)。它的作用是讀入并分析每條指令，根據(jù)各指令的功能控制單片機(jī)的各功能部件執(zhí)行指定的運算或操作。它主要由以下兩部分構(gòu)成。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成 運算器運算器由算術(shù)/邏輯運算單元ALU、累加器ACC、寄存器B、暫存寄存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW組成。它完

8、成的任務(wù)是實現(xiàn)算術(shù)和邏輯運算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送等操作。80C51的ALU功能極強(qiáng)，既可實現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的加、減、乘、除算術(shù)運算和與、或、異或、循環(huán)、求補(bǔ)等邏輯運算，同時還具有一般微處理器所不具備的位處理功能。累加器ACC用于向ALU提供操作數(shù)和存放運算的結(jié)果。在運算時將一個操作數(shù)經(jīng)暫存器送至ALU，與另一個來自暫存器的操作數(shù)在ALU中進(jìn)行運算，運算后的結(jié)果又送回累加器ACC。同一般微機(jī)一樣，80C51單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上也是以累加器ACC為中心，大部分指令的執(zhí)行都要通過累加器ACC進(jìn)行。但為了提高實時性，80C51的一些指令的操作可以不經(jīng)過累加器ACC，如內(nèi)部RAM單元到寄存器的傳送和一些邏輯操作。

9、寄存器B在乘、除運算時用來存放一個操作數(shù)，也用來存放運算后的一部分結(jié)果。在不進(jìn)行乘、除運算時，可以作為普通的寄存器使用。暫存寄存器用來暫時存放數(shù)據(jù)總線或其他寄存器送來的操作數(shù)。它作為ALU的數(shù)據(jù)輸入源，向ALU提供操作數(shù)。程序狀態(tài)字寄存器PSW是狀態(tài)標(biāo)志寄存器，它用來保存ALU運算結(jié)果的特征(如結(jié)果是否為0，是否有溢出等)和處理器狀態(tài)。這些特征和狀態(tài)可以作為控制程序轉(zhuǎn)移的條件，供程序判別和查詢。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成 控制器同一般微處理器的控制器一樣，80C51的控制器也由指令寄存器IR、指令譯碼器ID、定

10、時及控制邏輯電路和程序計數(shù)器PC等組成。程序計數(shù)器PC是一個16位的計數(shù)器(PC不屬于特殊功能寄存器SFR的范疇)。它總是存放著下一個要取的指令的16位存儲單元地址。也就是說，CPU總是把PC的內(nèi)容作為地址，從內(nèi)存中取出指令碼或含在指令中的操作數(shù)。因此，每當(dāng)取完一個字節(jié)后，PC的內(nèi)容自動加1，為取下一個字節(jié)做好準(zhǔn)備。只有在執(zhí)行轉(zhuǎn)移、子程序調(diào)用指令和中斷響應(yīng)時例外，那時PC的內(nèi)容不再加1，而是由指令或中斷響應(yīng)過程自動給PC置入新的地址。單片機(jī)上電或復(fù)位時，PC自動清0，即裝入地址0000H，這就保證了單片機(jī)上電或復(fù)位后，程序從0000H地址開始執(zhí)行。指令寄存器IR保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。執(zhí)行

11、一條指令時，先要把它從程序存儲器取到指令寄存器中。指令內(nèi)容含操作碼和地址碼，操作碼送往指令譯碼器ID，并形成相應(yīng)指令的微操作信號。地址碼送往操作數(shù)地址形成電路，以便形成實際的操作數(shù)地址。定時與控制邏輯電路是微處理器的核心部件，它的任務(wù)是控制取指令、執(zhí)行指令、存取操作數(shù)或運算結(jié)果等操作，向其他部件發(fā)出各種微操作控制信號，協(xié)調(diào)各部件的工作。80C51單片機(jī)片內(nèi)設(shè)有振蕩電路，只需外接石英晶體和頻率微調(diào)電容就可產(chǎn)生內(nèi)部時鐘信號。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成(2)80C51的片內(nèi)存儲器80C51單片機(jī)的片內(nèi)存儲器與一般微機(jī)

12、的存儲器的配置不同。一般微機(jī)的ROM和RAM安排在同一空間的不同范圍(稱為普林斯頓結(jié)構(gòu))。而80C51單片機(jī)的存儲器在物理上設(shè)計成程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩個獨立的空間(稱為哈佛結(jié)構(gòu))?；拘蛦纹瑱C(jī)片內(nèi)程序存儲器容量為4KB，地址范圍是0000H0FFFH。增強(qiáng)型單片機(jī)片內(nèi)程序存儲器容量為8KB，地址范圍是0000H1FFFH?；拘蛦纹瑱C(jī)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器容量為128B，地址范圍是00H7FH，用于存放運算的中間結(jié)果、暫存數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)緩沖。這128B的低32個單元用作工作寄存器，32個單元分成4組，每組8個單元。在20H2FH共16個單元是位尋址區(qū)，位地址的范圍是00H7FH。然后是80個單元的通用

13、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。增強(qiáng)型單片機(jī)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器容量為256B，地址范圍是00HFFH。低128B的配置情況與基本型單片機(jī)相同。高128B為一般RAM，僅能采用寄存器間接尋址方式訪問(與該地址范圍重疊的特殊功能寄存器SFR空間采用直接尋址方式訪問)。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成(3)80C51的I/O口及功能單元80C51單片機(jī)有4個8位的并行口，即P0P3口，它們均為雙向口，既可作為輸入，又可作為輸出。每個口各有8條I/O線。80C51單片機(jī)還有一個全雙工的串行口(利用P3口的兩個引腳P3.0和P3.1)。80C51單片

14、機(jī)內(nèi)部集成有兩個16位的定時/計數(shù)器(增強(qiáng)型單片機(jī)有3個定時/計數(shù)器)。80C51單片機(jī)還具有一套完善的中斷系統(tǒng)。(4)80C51的特殊功能寄存器(SFR)80C51單片機(jī)內(nèi)部有SP、DPTR(可分成DPH、DPL兩個8位寄存器)、PCON、IE、IP等21個特殊功能寄存器單元，它們同內(nèi)部RAM的128B統(tǒng)一編址，地址范圍是80HFFH。這些SFR只用到了80HFFH中的21B單元，且這些單元是離散分布的。增強(qiáng)型單片機(jī)的SFR有26B單元，所增加的5個單元均與定時/計數(shù)器2相關(guān)。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成2.

15、80C51單片機(jī)的封裝和引腳80C51系列單片機(jī)采用雙列直插式(DIP)、QFP44(Quad Flat Pack)和LCC(Leaded Chip Carrier)形式封裝。這里介紹常用的總線型DIP40封裝和非總線型DIP20封裝，如圖2-3所示。圖2-3 80C51單片機(jī)引腳封裝第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成(1) 總線型DIP40引腳封裝 電源及時鐘引腳(4個)Vcc：電源接入引腳。Vss：接地引腳。XTALl：晶體振蕩器接入的一個引腳(采用外部振蕩器時，此引腳接地)。XTAL2：晶體振蕩器接入的另一個引腳

16、(采用外部振蕩器時，此引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 控制線引腳(4個)RST/VPD：復(fù)位信號輸入引腳/備用電源輸入引腳。ALE/：地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳。/Vpp：內(nèi)外存儲器選擇引腳/片內(nèi)EPROM(或FlashROM)編程電壓輸入引腳。：外部程序存儲器選通信號輸出引腳。 并行I/O引腳(32個，分成4個8位口)P0.0P0.7：一般I/O口引腳或數(shù)據(jù)/低位地址總線復(fù)用引腳。P1.0P1.7：一般I/O口引腳。P2.0P2.7：一般I/O口引腳或高位地址總線引腳。P3.0P3.7：一般I/O口引腳或第二功能引腳。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)

17、2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成(2)非總線型DIP20封裝的引腳(以89C2051為例) 電源及時鐘引腳(4個)Vcc：電源接入引腳。GND：接地引腳。XTALl：晶體振蕩器接入的一個引腳(采用外部振蕩器時，此引腳接地)。XTAL2：晶體振蕩器接入的另一個引腳(采用外部振蕩器時，此引腳作為外部振蕩信號的輸入端)。 控制線引腳(1個)RST：復(fù)位信號輸入引腳。 并行I/O引腳(15個)P1.0P1.7：一般I/O口引腳(P1.0和P1.1兼作模擬信號輸入引腳AIN0和AIN1)。P3.0P3.5、P3.7：一般I/O口引腳或第二功能引腳。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體

18、系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成2.1.3 存儲器結(jié)構(gòu)存儲器是組成計算機(jī)的主要部件，其功能是存儲信息(程序和數(shù)據(jù))。存儲器可以分成兩大類，一類是隨機(jī)存取存儲器RAM，另一類是只讀存儲器ROM。對于RAM，CPU在運行時能隨時進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，但在關(guān)閉電源時，其所存儲的信息將丟失。所以，它用來存放暫時性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運算的中間結(jié)果或用作堆棧。ROM是一種寫入信息后不易改寫的存儲器。斷電后，ROM中的信息保留不變。所以，ROM用來存放程序或常數(shù)，如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表等。 第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51

19、單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成1. 80C51單片機(jī)的程序存儲器配置80C51單片機(jī)的程序計數(shù)器PC是16位的計數(shù)器，所以能尋址64KB的程序存儲器地址范圍。允許用戶程序調(diào)用或轉(zhuǎn)向64KB的任何存儲單元。MCS-51系列的80C51在芯片內(nèi)部有4KB的掩膜ROM，87C51在芯片內(nèi)部有4KB的EPROM，而80C31在芯片內(nèi)部沒有程序存儲器，應(yīng)用時要在單片機(jī)外部配置一定容量的EPROM。80C51程序存儲器的配置如圖2-4所示。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成圖2-4 80C51程序存儲器的配置第二章第二章 MCS

20、-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成80C51的引腳為訪問內(nèi)部或外部程序存儲器的選擇端。接高電平時，CPU將首先訪問內(nèi)部存儲器，當(dāng)指令地址超過0FFFH時，自動轉(zhuǎn)向片外ROM去取指令；接低電平時(接地)，CPU只能訪問外部程序存儲器(對于80C31單片機(jī)，由于其內(nèi)部無程序存儲器，只能采用這種接法)。外部程序存儲器的地址從0000H開始編址。程序存儲器低端的一些地址被固定地用作特定的入口地址。0000H：單片機(jī)復(fù)位后的入口地址。0003H：外部中斷0的中斷服務(wù)程序入口地址。000BH：定時/計數(shù)器0溢出中斷服務(wù)程序入口地址。0013H：外部中

21、斷1的中斷服務(wù)程序入口地址。001BH：定時/計數(shù)器1溢出中斷服務(wù)程序入口地址。0023H：串行口的中斷服務(wù)程序入口地址。注意：對于增強(qiáng)型，002BH為定時/計數(shù)器2溢出或T2EX負(fù)跳變中斷服務(wù)程序入口地址。編程時，通常在這些入口地址開始的2或3個單元中，放入一條轉(zhuǎn)移指令，以使相應(yīng)的服務(wù)與實際分配的程序存儲器區(qū)域中的程序段相對應(yīng)(僅在中斷服務(wù)程序少于8B時，才可以將中斷服務(wù)程序直接放在相應(yīng)的入口地址開始的幾個單元中)。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成2. 80C51單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器配置80C51單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器，

22、分為片外RAM和片內(nèi)RAM兩大部分，如圖2-5所示。 圖2-5 80C51單片機(jī)RAM的配置第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成80C51片內(nèi)RAM共有128B，分成工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、通用RAM區(qū)三部分?；拘蛦纹瑱C(jī)片內(nèi)RAM地址范圍是00H7FH。增強(qiáng)型單片機(jī)(如80C52)片內(nèi)除地址范圍在00H7FH的128B RAM外，又增加了80HFFH的高128B的RAM。增加的這一部分RAM僅能采用間接尋址方式訪問(以與特殊功能寄存器SFR的訪問相區(qū)別)。片外RAM地址空間為64KB，地址范圍是0000HFFFFH。與

23、程序存儲器地址空間不同的是，片外RAM地址空間與片內(nèi)RAM地址空間在地址的低端0000H007FH是重疊的。這就需要采用不同的尋址方式加以區(qū)分。訪問片外RAM時采用專門的指令MOVX實現(xiàn)，這時讀()或?qū)?)信號有效；而訪問片內(nèi)RAM使用MOV指令，無讀寫信號產(chǎn)生。另外，與片內(nèi)RAM不同，片外RAM不能進(jìn)行堆棧操作。在80C51單片機(jī)中，盡管片內(nèi)RAM的容量不大，但它的功能多，使用靈活，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計時必須要周密考慮的。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成(1)工作寄存器區(qū)80C51單片機(jī)片內(nèi)RAM低端的00H1FH

24、共32B，分成4個工作寄存器組，每組占8個單元。寄存器0組：地址00H07H。寄存器1組：地址08H0FH。寄存器2組：地址10H17H。寄存器3組：地址18H1FH。每個工作寄存器組都有8個寄存器，分別稱為R0、R1、.、R7。程序運行時，只能有一個工作寄存器組作為當(dāng)前工作寄存器組。當(dāng)前工作寄存器組的選擇由特殊功能寄存器中的程序狀態(tài)字寄存器PSW的RS1、RS0位來決定?？梢詫@兩位進(jìn)行編程，以選擇不同的工作寄存器組。工作寄存器組與RS1、RS0的關(guān)系及地址如表2-1所示。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成表2-1

25、80C51單片機(jī)工作寄存器地址表當(dāng)前工作寄存器組從某一工作寄存器組換至另一工作寄存器組時，原來工作寄存器組的各寄存器的內(nèi)容將被屏蔽保護(hù)起來。利用這一特性可以方便地完成快速現(xiàn)場保護(hù)任務(wù)。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成(2)位尋址區(qū)內(nèi)部RAM的20H2FH共16B是位尋址區(qū)。其128位的地址范圍是00H7FH。對被尋址的位可進(jìn)行位操作。人們常將程序狀態(tài)標(biāo)志和位控制變量設(shè)在位尋址區(qū)內(nèi)。對于該區(qū)未用到的單元也可以作為通用RAM使用。位地址與字節(jié)地址的關(guān)系如表2-2所示。(3)通用RAM區(qū)位尋址區(qū)之后的30H7FH共80B為

26、通用RAM區(qū)。這些單元可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用。這一區(qū)域的操作指令非常豐富，數(shù)據(jù)處理方便靈活。在實際應(yīng)用中，常需在RAM區(qū)設(shè)置堆棧。80C5l的堆棧一般設(shè)在30H7FH的范圍內(nèi)。棧頂?shù)奈恢糜啥褩Ｖ羔楽P指示。復(fù)位時SP的初值為07H，在系統(tǒng)初始化時可以重新設(shè)置。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成 表2-2 80C51單片機(jī)的位地址表 第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成2.1.4 80C51單片機(jī)的特殊功能寄存器在80C51中設(shè)置了與片內(nèi)RAM統(tǒng)一

27、編址的21個特殊功能寄存器(SFR)，它們離散地分布在80HFFH的地址空間中。字節(jié)地址能被8整除的(即十六進(jìn)制的地址碼尾數(shù)為0或8的)單元是具有位地址的寄存器。在SFR地址空間中，有效的位地址共有83個，如表2-3所示。訪問SFR只允許使用直接尋址方式。特殊功能寄存器(SFR)的每一位的定義和作用與單片機(jī)各部件直接相關(guān)。這里先概要說明一下，詳細(xì)用法在相應(yīng)的章節(jié)中進(jìn)行說明。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成1. 與運算器相關(guān)的寄存器(3個)(1)累加器ACC，8位，它是80C51單片機(jī)中最繁忙的寄存器，用于向ALU提供

28、操作數(shù)，許多運算的結(jié)果也存放在累加器中。(2)寄存器B，8位，主要用于乘、除法運算，也可以作為RAM的一個單元使用。(3)程序狀態(tài)字寄存器PSW，8位，其各位含義如下。CY：進(jìn)位、借位標(biāo)志，有進(jìn)位、借位時CY=1，否則CY=0。AC：輔助進(jìn)位、借位標(biāo)志(高半字節(jié)與低半字節(jié)間的進(jìn)位或借位)。F0：用戶標(biāo)志位，由用戶自己定義。RS1、RS0：當(dāng)前工作寄存器組選擇位。OV：溢出標(biāo)志位，有溢出時OV=1，否則OV=0。P：奇偶標(biāo)志位，存于ACC中的運算結(jié)果有奇數(shù)個1時P=1，否則P=0。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成表2-

29、3 80C51特殊功能寄存器位地址及字節(jié)地址表第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成2. 指針類寄存器(2個)(1)堆棧指針SP，8位。它總是指向棧頂。80C51單片機(jī)的堆棧常設(shè)在30H7FH這一段RAM中。堆棧操作遵循“后進(jìn)先出”的原則，入棧操作時，SP先加1，數(shù)據(jù)再壓入SP指向的單元。出棧操作時，先將SP指向的單元的數(shù)據(jù)彈出，然后SP再減1，這時SP指向的單元是新的棧頂。由此可見，80C51單片機(jī)的堆棧區(qū)是向地址增大的方向生成的(這與常用的80X86微機(jī)不同)。(2)數(shù)據(jù)指針DPTR，16位。用來存放16位的地址。它由

30、兩個8位的寄存器DPH和DPL組成。通過DPTR利用間接尋址或變址尋址方式可對片外的64KB范圍的RAM或ROM數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成3. 與接口相關(guān)的寄存器(7個)(1)并行I/O接口P0、P1、P2、P3，均為8位。通過對這4個寄存器的讀/寫，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)從相應(yīng)接口的輸入/輸出。(2)串行接口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF。(3)串行接口控制寄存器SCON。(4)串行通信波特率倍增寄存器PCON(一些位還與電源控制相關(guān)，所以又稱為電源控制寄存器)。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系

31、結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51單片機(jī)的基本組成單片機(jī)的基本組成4. 與中斷相關(guān)的寄存器(3個)(1) 中斷允許控制寄存器IE。(2) 中斷優(yōu)先級控制寄存器IP。5. 與定時/計數(shù)器相關(guān)的寄存器(6個)(1) 定時/計數(shù)器T0的兩個8位計數(shù)初值寄存器TH0、TL0，它們可以構(gòu)成16位的計數(shù)器，TH0存放高8位，TL0存放低8位。(2) 定時/計數(shù)器T1的兩個8位計數(shù)初值寄存器TH1、TL1，它們可以構(gòu)成16位的計數(shù)器，TH1存放高8位，TL1存放低8位。(3) 定時/計數(shù)器的工作方式寄存器TMOD。(4) 定時/計數(shù)器的控制寄存器TCON。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.

32、2 并行輸入并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)有4個8位的并行I/O接口P0、P1、P2和P3。各接口均由接口鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器組成。各接口除可以作為字節(jié)輸入/輸出外，它們的每一條接口線也可以單獨地用作位輸入/輸出線。各接口編址于特殊功能寄存器中，既有字節(jié)地址又有位地址。對接口鎖存器進(jìn)行讀寫，就可以實現(xiàn)接口的輸入/輸出操作。雖然各接口的功能不同，且結(jié)構(gòu)也存在一些差異，但每個接口的位結(jié)構(gòu)是相同的。所以，接口結(jié)構(gòu)的介紹均以其位結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。當(dāng)不需要外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展時(如80C51/87C51的單片應(yīng)用)，P0接口、P2接口可用作通用的輸入/輸出接口。當(dāng)需要外部

33、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展時(如80C31的應(yīng)用)，P0接口作為分時復(fù)用的低8位地址/數(shù)據(jù)總線，P2接口作為高8位地址總線。P1接口是80C51的唯一的單功能接口，僅能用作通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口。P3接口是雙功能接口，除具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能外，每一接口線還具有特殊的第二功能。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)2.2.1 P0口P0接口由1個輸出鎖存器、1個轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、2個三態(tài)輸入緩沖器、輸出驅(qū)動電路和1個與門及1個反相器組成，如圖2-6所示。 圖2-6 P0接口的位結(jié)構(gòu)圖中的控制信號C的狀態(tài)決定轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置。當(dāng)C=

34、0時，開關(guān)處于圖中所示位置；當(dāng)C=1時，開關(guān)撥向反相器輸出端位置。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)1. P0用作通用I/O接口當(dāng)系統(tǒng)不進(jìn)行片外的ROM擴(kuò)展(此時=1)，也不進(jìn)行片外的RAM擴(kuò)展(內(nèi)部RAM傳送使用MOV類指令)時，P0作為通用I/O口使用，在這種情況下，單片機(jī)硬件自動使控制C=0，MUX開關(guān)接向鎖存器的反相輸出端，另外，與門輸出的“0”使輸出驅(qū)動器的上拉場效應(yīng)管T1處于截止?fàn)顟B(tài)。因此，輸出驅(qū)動級工作在需外接上拉電阻的漏極開路狀態(tài)。作為輸出接口時，CPU執(zhí)行接口的輸出指令，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)在“寫存儲器”信

35、號的作用下由D端進(jìn)入鎖存器，經(jīng)鎖存器的反相端送至場效應(yīng)管T3，再經(jīng)T3反相，在P0.X引腳出現(xiàn)的數(shù)據(jù)正好是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。作為輸入接口時，數(shù)據(jù)可以讀自接口的鎖存器，也可以讀自接口的引腳。這要根據(jù)輸入操作采用的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令來決定。CPU在執(zhí)行“讀-修改-寫”類輸入指令時(如ANL P0, A)，內(nèi)部產(chǎn)生的“讀鎖存器”操作信號使鎖存器Q端數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，在與累加器A進(jìn)行邏輯運算之后，結(jié)果又送回P0的接口鎖存器并出現(xiàn)在引腳上。讀接口鎖存器可以避免因外部電路原因使原接口引腳的狀態(tài)發(fā)生變化造成的誤讀(例如，用一根接口線驅(qū)動一個晶體管的基極，在晶體管的射極接地的情況下，當(dāng)向接

36、口線寫1時，晶體管導(dǎo)通，并把引腳的電平拉低到0.7V。這時若從引腳讀數(shù)據(jù)，會把狀態(tài)為1的數(shù)據(jù)誤讀為0。若從鎖存器讀，則不會讀錯)。CPU在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時(如MOV A, P0)，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀引腳”。這時必須注意，在執(zhí)行該類輸入指令前要先把鎖存器寫入1，目的是使場效應(yīng)管T2截止，從而使引腳處于懸浮狀態(tài)，可以作為高阻抗輸入。否則，在作為輸入方式之前曾向鎖存器輸出過0，則T2導(dǎo)通會使引腳鉗位在0電平，使輸入高電平下無法讀入。所以，P0接口在作為通用I/O接口時，屬于準(zhǔn)雙向接口。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口

37、結(jié)構(gòu)2. P0用作地址/數(shù)據(jù)總線當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行片外的ROM擴(kuò)展(此時=0)或進(jìn)行片外RAM擴(kuò)展(外部RAM傳送使用“MOVX DPTR”或“MOVX Ri”類指令)時，P0用作地址/數(shù)據(jù)總線。在這種情況下，單片機(jī)內(nèi)硬件自動使C=1，MUX開關(guān)接向反相器的輸出端，這時與門的輸出由地址/數(shù)據(jù)線的狀態(tài)決定。CPU在執(zhí)行輸出指令時，低8位地址信息和數(shù)據(jù)信息分時出現(xiàn)在地址/數(shù)據(jù)總線上。若地址/數(shù)據(jù)總線的狀態(tài)為1，則場效應(yīng)管T1導(dǎo)通、T2截止，引腳狀態(tài)為1；若地址/數(shù)據(jù)總線的狀態(tài)為0，則場效應(yīng)管T1截止、T2導(dǎo)通，引腳狀態(tài)為0?？梢奝0.X引腳的狀態(tài)正好與地址/數(shù)據(jù)線的信息相同。CPU在執(zhí)行輸入指令時，首先低

38、8位地址信息出現(xiàn)在地址/數(shù)據(jù)總線上，P0.X引腳的狀態(tài)與地址/數(shù)據(jù)總線的地址信息相同。然后，CPU自動地使轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX撥向鎖存器，并向P0接口寫入FFH，同時“讀引腳”信號有效，數(shù)據(jù)經(jīng)緩沖器進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。由此可見，P0接口作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時是一個真正的雙向接口。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)2.2.2 P1口P1接口的位結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。 圖2-7 P1接口的位結(jié)構(gòu)由圖2-7可見，P1接口由1個輸出鎖存器、2個三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動電路組成，在內(nèi)部設(shè)有上拉電阻。P1接口是通用的準(zhǔn)雙向I/O接口。輸出高電平

39、時，能向外提供拉電流負(fù)載，不必再接上拉電阻。當(dāng)接口用作輸入時，須向鎖存器寫入1。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)2.2.3 P2口P2接口由1個輸出鎖存器、1個轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、2個三態(tài)輸入緩沖器、輸出驅(qū)動電路和1個反相器組成。P2接口的位結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。 圖2-8 P2接口的位結(jié)構(gòu)圖中的控制信號C的狀態(tài)決定轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置。當(dāng)C=0時，開關(guān)處于圖中所示的位置；當(dāng)C=1時，開關(guān)撥向地址線位置。由圖2-8可見，輸出驅(qū)動電路與P0接口不同，內(nèi)部設(shè)有上拉電阻(由兩個場效應(yīng)管并聯(lián)構(gòu)成，圖中用等效電阻R表示)。第二章第二章 MCS-

40、51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)1. P2用作通用I/O接口當(dāng)不需要在單片機(jī)芯片外部擴(kuò)展程序存儲器(對于80C51/87C51，=1)，僅可能擴(kuò)展256B的片外RAM時(此時訪問片外RAM不用MOVX, DPTR類指令，而是利用MOVX, Ri類指令來實現(xiàn))，只用到了地址線的低8位，P2接口仍可以作為通用I/O接口使用。CPU在執(zhí)行輸出指令時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器”信號的作用下由D端進(jìn)入鎖存器，經(jīng)反相器反相后送至場效應(yīng)管T，再經(jīng)T反相，在P2.X引腳出現(xiàn)的數(shù)據(jù)正好是內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)。P2接口用作輸入時，數(shù)據(jù)可以讀自接口的鎖存器，也可

41、以讀自接口的引腳。這要根據(jù)輸入操作采用的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令來決定。CPU在執(zhí)行“讀-修改-寫”類輸入指令時(如ANL P2, A)，內(nèi)部產(chǎn)生的“讀鎖存器”操作信號使鎖存器Q端數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，在與累加器A進(jìn)行邏輯運算之后，結(jié)果又送回P2的接口鎖存器并出現(xiàn)在引腳上。CPU在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時(如MOV A, P2)，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀引腳”。應(yīng)在執(zhí)行輸入指令前把鎖存器寫入1，目的是使場效應(yīng)管T截止，從而使引腳處于高阻抗輸入狀態(tài)。所以，P2接口在作為通用I/O接口時，屬于準(zhǔn)雙向接口。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并行輸

42、入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)2. P2用作地址總線當(dāng)需要在單片機(jī)芯片外部擴(kuò)展程序存儲器(=0)或擴(kuò)展的RAM容量超過256B時(讀/寫片外RAM或I/O接口要采用“MOVX DPTR”類指令)，單片機(jī)內(nèi)硬件自動使控制C=1，MUX開關(guān)接向地址線，這時P2.X引腳的狀態(tài)正好與地址線的信息相同。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)2.2.4 P3口P3接口的位結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。P3接口由1個輸出鎖存器、3個輸入緩沖器(其中2個為三態(tài))、輸出驅(qū)動電路和1個與非門組成。輸出驅(qū)動電路與P3接口和P1接口相同，內(nèi)部設(shè)有上拉電阻。 圖2-9

43、P3接口的位結(jié)構(gòu)第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)1. P3用作第一功能的通用I/O接口當(dāng)CPU對P3接口進(jìn)行字節(jié)或位尋址時(多數(shù)應(yīng)用場合是把幾條接口線設(shè)為第二功能，另外幾條接口線設(shè)為第一功能，這時宜采用位尋址方式)，單片機(jī)內(nèi)部的硬件自動將第二功能輸出線的W置1。這時，對應(yīng)的接口線為通用I/O接口方式。作為輸出時，鎖存器的狀態(tài)(Q端)與輸出引腳的狀態(tài)相同；作為輸入時，也要先向接口鎖存器寫入1，使引腳處于高阻輸入狀態(tài)。輸入的數(shù)據(jù)在“讀引腳”信號的作用下，進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。所以，P3接口在作為通用I/O接口時，也屬于準(zhǔn)雙向接口。

44、第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)2. P3用作第二功能使用當(dāng)CPU不對P3接口進(jìn)行字節(jié)或位尋址時，單片機(jī)內(nèi)部硬件自動將接口鎖存器的Q端置1。這時，P3接口可以作為第二功能使用。各引腳的定義如下。P3.0：RXD(串行接口輸入)。P3.1：TXD(串行接口輸出)。P3.3：(外部中斷0輸入)。P3.3：(外部中斷1輸入)。P3.4：T0(定時/計數(shù)器0的外部輸入)。P3.5：T1(定時/計數(shù)器1的外部輸入)。P3.6：(片外數(shù)據(jù)存儲器“寫”選通控制輸出)。P3.7：(片外數(shù)據(jù)存儲器“讀”選通控制輸出)。P3接口相應(yīng)的接口線處

45、于第二功能，應(yīng)滿足的條件如下。(1)串行I/O接口處于運行狀態(tài)(RXD、TXD)。(2)外部中斷已經(jīng)打開(、)。 (3)定時器/計數(shù)器處于外部計數(shù)狀態(tài)(T0、T1)。(4)執(zhí)行讀/寫外部RAM的指令(、)。作為輸出功能的接口線(如TXD)，由于該位的鎖存器已自動置1，與非門對第二功能輸出是暢通的，即引腳的狀態(tài)與第二功能輸出是相同的。作為輸入功能的接口線(如RXD)，由于此時該位的鎖存器和第二功能輸出線均為1，場效應(yīng)晶體管T截止，該接口引腳處于高阻輸入狀態(tài)。引腳信號經(jīng)輸入緩沖器(非三態(tài)門)進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部的第二功能輸入線。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.2 并行輸入并

46、行輸入/輸出口結(jié)構(gòu)輸出口結(jié)構(gòu)2.2.5 并行接口的負(fù)載能力P0、P1、P2、P3接口的輸入和輸出電平與CMOS電平和TTL電平均兼容。P0接口的每一位接口線可以驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。在作為通用I/O接口時，由于輸出驅(qū)動電路是開漏方式，由集電極開路(OC門)電路或漏極開路電路驅(qū)動時需外接上拉電阻；當(dāng)作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時，接口線輸出不是開漏的，無須外接上拉電阻。P1、P2、P3接口的每一位能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。它們的輸出驅(qū)動電路設(shè)有內(nèi)部上拉電阻，所以可以方便地由集電極開路(OC門)電路或漏極開路電路所驅(qū)動，而無須外接上拉電阻。由于單片機(jī)接口線僅能提供幾毫安的電流，當(dāng)作為輸出驅(qū)動一般的晶體

47、管的基極時，應(yīng)在接口與晶體管的基極之間串接限流電阻。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.3 時鐘及復(fù)位電路時鐘及復(fù)位電路2.3.1 時鐘電路及時序單片機(jī)的工作過程是：取一條指令、譯碼、進(jìn)行微操作，再取一條指令、譯碼、進(jìn)行微操作，這樣自動地、一步一步地由微操作依序完成相應(yīng)指令規(guī)定的功能。各指令的微操作在時間上有嚴(yán)格的次序，這種微操作的時間次序稱作時序。單片機(jī)的時鐘信號用來為單片機(jī)芯片內(nèi)部各種微操作提供時間基準(zhǔn)。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.3 時鐘及復(fù)位電路時鐘及復(fù)位電路1. 80C51的時鐘產(chǎn)生方式80C51單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)

48、生方式：即內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式如圖2-10(a)所示。在80C51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。圖中電容器C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在530pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.212MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。 (a) 內(nèi)部時鐘方式 (b) 外部時鐘方式 圖2-10 80C51單片機(jī)的時鐘信號第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.3 時鐘及復(fù)位電路時鐘及復(fù)位電路外部時鐘方式是把外部已有的時鐘

49、信號引入到單片機(jī)內(nèi)，如圖2-10(b)所示。此方式常用于多片80C51單片機(jī)同時工作，以便于各單片機(jī)的同步。一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于30ns，且為頻率低于12MHz的方波。對于CHMOS工藝的單片機(jī)，外部時鐘要由XTAL1端引入，而XTAL2引腳應(yīng)懸空。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.3 時鐘及復(fù)位電路時鐘及復(fù)位電路2. 80C51的時鐘信號晶振周期(或外部時鐘信號周期)為最小的時序單位，如圖2-11所示。 圖2-11 80C51單片機(jī)的時鐘信號晶振信號經(jīng)分頻器后形成兩相錯開的時鐘信號P1和P2。時鐘信號的周期也稱為S狀態(tài)，它是晶振周期的兩倍，即一個時

50、鐘周期包含兩個晶振周期。在每個時鐘周期的前半周期，相位1(P1)信號有效，在每個時鐘周期的后半周期，相位2(P2)信號有效。每個時鐘周期有兩個節(jié)拍(相)P1和P2，CPU以P1和P2為基本節(jié)拍，指揮各個部件協(xié)調(diào)地工作。第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.3 時鐘及復(fù)位電路時鐘及復(fù)位電路晶振信號12分頻后形成機(jī)器周期，即一個機(jī)器周期包含下兩個晶振周期或6個時鐘周期。因此，每個機(jī)器周期的12個振蕩脈沖可以表示為S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、.、S6P2。指令的執(zhí)行時間稱作指令周期。80C51單片機(jī)的指令按執(zhí)行時間可以分為三類：單周期指令、雙周期指令和四周期指令(

51、四周期指令只有乘、除兩條指令)。晶振周期、時鐘周期、機(jī)器周期和指令周期均是單片機(jī)時序單位。機(jī)器周期常用作計算其他時間(如指令周期)的基本單位。如晶振頻率為12MHz時，機(jī)器周期為1s，指令周期為14個機(jī)器周期，即14s。 第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.3 時鐘及復(fù)位電路時鐘及復(fù)位電路3. 80C51的典型時序(1) 單周期指令時序單字節(jié)指令時序如圖2-12(a)所示。在S1P2開始把指令操作碼讀入指令寄存器，并執(zhí)行指令。但在S4P2開始讀的下一指令的操作碼要丟棄，且程序計數(shù)器PC不加1。雙字節(jié)指令時，如圖2-12(b)所示。在S1P2開始把指令操作碼讀入指令寄存器，并執(zhí)行指令。在S4P2開始再讀入指令的第二字節(jié)。單字節(jié)、雙字節(jié)指令均在S6P2結(jié)束操作。 (a) 單字節(jié)指令 (b) 雙字節(jié)指令 圖2-12 單周期指令時序第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.3 時鐘及復(fù)位電路時鐘及復(fù)位電路(2)雙周期指令 對于單字節(jié)指令，在兩個機(jī)器周期之內(nèi)要進(jìn)行4次讀操作。只是后3次讀操作無效，如圖2-13所示。 圖2-13 單字節(jié)雙周期指令時序第二章第二章 MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.3