第二章硬件結(jié)構(gòu)

1、2.1 MCS-51的硬件結(jié)構(gòu)的硬件結(jié)構(gòu)2.2 MCS-51的引腳和功能的引腳和功能2.3 MCS-51的的CPU2.4 MCS-51存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)2.5 并行并行I/O端口的結(jié)構(gòu)與操作端口的結(jié)構(gòu)與操作2.6 時(shí)鐘電路與時(shí)序時(shí)鐘電路與時(shí)序2.7 復(fù)位操作和復(fù)位電路復(fù)位操作和復(fù)位電路2.1 MCS-512.1 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖2-12-1所示所示: :介紹圖介紹圖2-12-1中的各功能部件：中的各功能部件： 1.CPU1.CPU（微處理器）：（微處理器）：8 8位位CPUCPU，包括，包括運(yùn)算器、控制器運(yùn)算器、控制器，具有位處理功能。

2、，具有位處理功能。2.2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAMRAM）片內(nèi)為片內(nèi)為128128個(gè)個(gè)字節(jié)（字節(jié)（5252子系列的為子系列的為256256個(gè)字節(jié)），最多外擴(kuò)個(gè)字節(jié)），最多外擴(kuò)64Kbyte64Kbyte。3.3.程序存儲(chǔ)器（程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROMROM/EPROM） 8031:8031:無此部件；無此部件； 8051:8051:4K4K字節(jié)字節(jié)ROMROM； 8751:8751:4K4K字節(jié)字節(jié)EPROM EPROM ； 89C51/89C52/89C55:89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 4K/8K/20K 字節(jié)閃存。字節(jié)閃存。 最多外擴(kuò)最多外擴(kuò)64Kby

3、te64Kbyte。4.4.中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) ：5 5個(gè)中斷源，個(gè)中斷源，2 2級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)。級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)。5.5.定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2 2個(gè)個(gè)1616位的定時(shí)器位的定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。6. 6. 串行口串行口 1 1個(gè)全雙工的異步串行口，具有四種工作方式。個(gè)全雙工的異步串行口，具有四種工作方式。 7. P17. P1口、口、P2P2口、口、P3P3口、口、P0P0口口 為為4 4個(gè)并行個(gè)并行8 8位位I/OI/O口。口。 8. 8. 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR） 共有共有2121個(gè)，是一個(gè)具有特殊功能的個(gè)，是一個(gè)具有特殊功能的RAMRAM區(qū)。區(qū)。 補(bǔ)充：

4、存儲(chǔ)器補(bǔ)充：存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)單元、單元位數(shù)、地址存儲(chǔ)單元、單元位數(shù)、地址 地址線地址線：8 10 12 14 16容量容量： 256 1024 4096 16384 65536 101102103104105106107108109110旅店旅店2.2 MCS-512.2 MCS-51的引腳的引腳 4040只引腳只引腳雙列直插封雙列直插封裝（裝（DIPDIP）。）。4444只引腳方形封裝方式（只引腳方形封裝方式（4 4只無用）只無用）4040只引腳只引腳按功能分為按功能分為3 3類類： （1 1）電源及時(shí)鐘引腳）電源及時(shí)鐘引腳: Vcc: Vcc、VssVss；XTAL1XTAL1、XTAL2XT

5、AL2。 （2 2）控制引腳：）控制引腳： PSENPSEN、EA EA 、ALEALE、RESET RESET （即（即RSTRST）。）。 （3 3）I/OI/O口引腳：口引腳：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，為，為4 4個(gè)個(gè)8 8位位I/OI/O口的外部引口的外部引腳。腳。2.2.1 2.2.1 電源及時(shí)鐘引腳電源及時(shí)鐘引腳 1 1電源引腳電源引腳 （1 1）VccVcc（4040腳）：腳）：+5V+5V電源；電源； （2 2）VssVss（2020腳）：腳）：接地。接地。2 2時(shí)鐘引腳時(shí)鐘引腳 （1 1）XTAL1XTAL1（1919腳）：腳）：接外部晶體的一端，如果采用外接晶

6、體接外部晶體的一端，如果采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。（2 2）XTAL2XTAL2（1818腳）：腳）：接外部晶體的另一端，如果采用外接晶接外部晶體的另一端，如果采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接收時(shí)鐘振蕩器信號(hào)。體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接收時(shí)鐘振蕩器信號(hào)。2.2.2 2.2.2 控制引腳控制引腳 提供控制信號(hào)，有的引腳還具有復(fù)用功能。提供控制信號(hào)，有的引腳還具有復(fù)用功能。 (1) RST/V(1) RST/VPDPD(9(9腳腳) )：復(fù)位（大于兩個(gè)機(jī)器周期高電平）與備用：復(fù)位（大于兩個(gè)機(jī)器周期高電平）與備用電源。電源。 (2) ALE/PROG(2) ALE/PR

7、OG（3030腳）：腳）：第一功能第一功能ALEALE為地址鎖存允許，可驅(qū)為地址鎖存允許，可驅(qū)動(dòng)動(dòng)8 8個(gè)個(gè)LSLS型型TTLTTL負(fù)載。負(fù)載。 PROGPROG為本引腳的第二功能。為編程脈沖輸入端。為本引腳的第二功能。為編程脈沖輸入端。單片機(jī)RSTK+5V2001K30FXTAL1 單片機(jī) XTAL2 (3) (3) PSEN PSEN （2929腳）：腳）：外部程序存儲(chǔ)器的外部程序存儲(chǔ)器的讀選通讀選通信號(hào)?？梢则?qū)信號(hào)?？梢则?qū)動(dòng)動(dòng)8 8個(gè)個(gè)LSLS型型TTLTTL負(fù)載。負(fù)載。 (4) (4) EA/VEA/VPPPP (Enable Address/Voltage Pulse of (Ena

8、ble Address/Voltage Pulse of ProgramingPrograming，3131腳腳) ) EAEA為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。 EA=1EA=1，訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在PCPC（程序計(jì)數(shù)器）值（程序計(jì)數(shù)器）值超超過過0FFFH0FFFH（對于（對于80518051、87518751）時(shí)，即超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的）時(shí)，即超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的4K4K字節(jié)地址范圍時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程字節(jié)地址范圍時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序序。 EA=0EA=0，單片機(jī)則只訪問外部程序存儲(chǔ)器。單片機(jī)則只訪問

9、外部程序存儲(chǔ)器。 V VPPPP為本引腳的第二功能。用于為本引腳的第二功能。用于施加編程電壓施加編程電壓（例如（例如+21V+21V或或+12V+12V）。對）。對89C5189C51，加在，加在V VPPPP腳的腳的編程電壓為編程電壓為+12V+12V或或+5V+5V。2.2.3 I/O2.2.3 I/O口引腳口引腳 (1) (1) P0P0口口：雙向雙向8 8位三態(tài)位三態(tài)I/OI/O口，此口為地址總線（低口，此口為地址總線（低8 8位）及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可位）及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)8 8個(gè)個(gè)LSLS型型TTLTTL負(fù)載。負(fù)載。 (2) (2) P1P1口口：8 8位位準(zhǔn)雙向準(zhǔn)

10、雙向I/OI/O口，可驅(qū)動(dòng)口，可驅(qū)動(dòng)4 4個(gè)個(gè)LSLS型型TTLTTL負(fù)載。負(fù)載。 (3) (3) P2P2口口：8 8位位準(zhǔn)雙向準(zhǔn)雙向I/OI/O口，與地址總線（高口，與地址總線（高8 8位）復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)位）復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4 4個(gè)個(gè)LSLS型型TTLTTL負(fù)載。負(fù)載。n注：注：n1.準(zhǔn)雙向準(zhǔn)雙向一般只能用于數(shù)字輸入輸出，輸入時(shí)為弱上拉狀態(tài)（約一般只能用于數(shù)字輸入輸出，輸入時(shí)為弱上拉狀態(tài)（約50K上拉），端口只有上拉），端口只有兩種狀態(tài)：高或低。兩種狀態(tài)：高或低。n2：雙向雙向除用于數(shù)字輸入輸出外還可用于模擬輸入輸出，模擬輸入時(shí)端口通過方向控制除用于數(shù)字輸入輸出外還可用于模擬輸入輸出，模擬輸入時(shí)

11、端口通過方向控制設(shè)置成為高阻輸入狀態(tài)。雙向端口有三種狀態(tài)：高、低或高阻。設(shè)置成為高阻輸入狀態(tài)。雙向端口有三種狀態(tài)：高、低或高阻。n3：初始狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)下準(zhǔn)雙向口為：初始狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)下準(zhǔn)雙向口為1,雙向口為高阻狀態(tài)雙向口為高阻狀態(tài).有帶些比較器的單片機(jī)有帶些比較器的單片機(jī),比較比較器的輸入端只能做在雙向口器的輸入端只能做在雙向口,不能做在準(zhǔn)雙向口不能做在準(zhǔn)雙向口.所以軟件設(shè)計(jì)的第一步就是對所以軟件設(shè)計(jì)的第一步就是對 I/O 口的口的設(shè)置設(shè)置.n標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)51內(nèi)核單片機(jī)的內(nèi)核單片機(jī)的IO口，口，P0口則為雙向三態(tài)輸入輸出口，口則為雙向三態(tài)輸入輸出口，P1P2P3是準(zhǔn)雙向是準(zhǔn)雙向IO口，口，沒有方

12、向控制，做輸入時(shí)需要先往端口數(shù)據(jù)寄存器寫沒有方向控制，做輸入時(shí)需要先往端口數(shù)據(jù)寄存器寫1才行才行(也可看作此時(shí)為輸出，端口也可看作此時(shí)為輸出，端口輸出高電平）。輸出高電平）。 (4) (4) P3P3口口：8 8位位準(zhǔn)雙向準(zhǔn)雙向I/OI/O口，口，雙功能雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4 4個(gè)個(gè)LSLS型型TTLTTL負(fù)載。負(fù)載。注意注意: :準(zhǔn)雙向口與雙向三態(tài)口的差別準(zhǔn)雙向口與雙向三態(tài)口的差別。n當(dāng)當(dāng)3 3個(gè)準(zhǔn)雙向個(gè)準(zhǔn)雙向I/OI/O口作輸入口使用時(shí)，要向該口先寫口作輸入口使用時(shí)，要向該口先寫“1”1”。n準(zhǔn)雙向準(zhǔn)雙向I/OI/O口無高阻的口無高阻的“浮空浮空”狀態(tài)。狀態(tài)。2.3 MCS-

13、512.3 MCS-51的的CPUCPU 由由運(yùn)算器運(yùn)算器和和控制器控制器所構(gòu)成所構(gòu)成2.3.1 2.3.1 運(yùn)算器運(yùn)算器 對操作數(shù)進(jìn)行對操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作。1 1算術(shù)邏輯運(yùn)算單元算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALUALU2 2累加器累加器A A 使用最頻繁的寄存器，使用最頻繁的寄存器，可寫為可寫為AccAcc。 A A的作用：的作用：（1 1）是）是ALUALU的輸入之一，又是運(yùn)算結(jié)果的存放單元。的輸入之一，又是運(yùn)算結(jié)果的存放單元。（2 2）數(shù)據(jù)傳送大多都通過累加器）數(shù)據(jù)傳送大多都通過累加器A A。MCS-51MCS-51增加了一部分可以不增加了一部分可以不經(jīng)過累加器的

14、傳送指令，即可加快數(shù)據(jù)的傳送速度，又減少經(jīng)過累加器的傳送指令，即可加快數(shù)據(jù)的傳送速度，又減少A A的的“瓶頸堵塞瓶頸堵塞”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 A A的進(jìn)位的進(jìn)位標(biāo)志標(biāo)志CyCy同時(shí)又是同時(shí)又是位處理機(jī)的位累加器。位處理機(jī)的位累加器。3 3程序狀態(tài)字寄存器程序狀態(tài)字寄存器PSWPSW （1 1）CyCy（PSW.7PSW.7）進(jìn)位標(biāo)志位進(jìn)位標(biāo)志位（2 2）Ac(PSW.6) Ac(PSW.6) 輔助進(jìn)位標(biāo)志位，用于輔助進(jìn)位標(biāo)志位，用于BCDBCD碼的十碼的十 進(jìn)制調(diào)整運(yùn)算。進(jìn)制調(diào)整運(yùn)算。（3 3）F0F0（PSW.5PSW.5）用戶使用的狀態(tài)標(biāo)志位。用戶使用的狀態(tài)標(biāo)志位。 （4 4）RS1RS1、RS

15、0RS0（PSW.4PSW.4、PSW.3PSW.3）：4 4組工作寄存器區(qū)選擇控組工作寄存器區(qū)選擇控制位制位1 1和位和位0 0。 RS1 RS0 RS1 RS0 所選的所選的4 4組寄存器組寄存器 0 0 00 0 0區(qū)（內(nèi)部區(qū)（內(nèi)部RAMRAM地址地址00H00H07H07H） 0 1 10 1 1區(qū)（內(nèi)部區(qū)（內(nèi)部RAMRAM地址地址08H08H0FH0FH） 1 0 21 0 2區(qū)（內(nèi)部區(qū)（內(nèi)部RAMRAM地址地址10H10H17H17H） 1 1 31 1 3區(qū)（內(nèi)部區(qū)（內(nèi)部RAMRAM地址地址18H18H1FH1FH）（5 5）OVOV（PSW.2PSW.2）溢出標(biāo)志位）溢出標(biāo)志位

16、 指示運(yùn)算是否產(chǎn)生溢出。各種算術(shù)運(yùn)算指令對該位的指示運(yùn)算是否產(chǎn)生溢出。各種算術(shù)運(yùn)算指令對該位的影響情況較復(fù)雜，將在第影響情況較復(fù)雜，將在第3 3章介紹。章介紹。 （6 6）PSW.1PSW.1位位: : 保留位，未用保留位，未用 （7 7）P(PSW.0)P(PSW.0)奇偶標(biāo)志位奇偶標(biāo)志位 P=1P=1，A A中中“1”1”的個(gè)數(shù)為的個(gè)數(shù)為奇數(shù)奇數(shù)P=0P=0，A A中中“1”1”的個(gè)數(shù)為的個(gè)數(shù)為偶數(shù)偶數(shù)2.3.2 2.3.2 控制器控制器 1 1程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PCPC（Program CounterProgram Counter） 存放下一條要執(zhí)行的指令在程序存儲(chǔ)器中的地址。存放下一

17、條要執(zhí)行的指令在程序存儲(chǔ)器中的地址。 基本工作方式有以下幾種：基本工作方式有以下幾種： （1 1）程序計(jì)數(shù)器）程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)加自動(dòng)加1 1 （2 2）執(zhí)行）執(zhí)行有條件轉(zhuǎn)移有條件轉(zhuǎn)移或或無條件轉(zhuǎn)移無條件轉(zhuǎn)移指令時(shí)，程序計(jì)數(shù)器將指令時(shí)，程序計(jì)數(shù)器將被置入新的數(shù)值，從而使程序的流向發(fā)生變化。被置入新的數(shù)值，從而使程序的流向發(fā)生變化。 （3 3）在執(zhí)行調(diào)用）在執(zhí)行調(diào)用子程序調(diào)用或中斷調(diào)用子程序調(diào)用或中斷調(diào)用，完成下列操作：，完成下列操作： PCPC的現(xiàn)行值保護(hù)的現(xiàn)行值保護(hù) 將子程序入口地址或中斷向量的地址送入將子程序入口地址或中斷向量的地址送入PCPC。2 2指令寄存器指令寄存器IRIR、指令譯碼器及

18、控制邏輯電路、指令譯碼器及控制邏輯電路2.4 MCS-512.4 MCS-51存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)哈佛（哈佛（Har-vardHar-vard）結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間各自獨(dú)立。）結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間各自獨(dú)立。 存儲(chǔ)器空間可劃分為存儲(chǔ)器空間可劃分為5 5類：類：1.1.程序存儲(chǔ)器空間程序存儲(chǔ)器空間 80318031無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 2.2.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間 3.3.特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR-Special Function Register-Special Function Register4.4.位地址空間位地址空間: :

19、211211個(gè)個(gè)可尋址位?？蓪ぶ肺弧?.5.外部數(shù)據(jù)寄存器空間外部數(shù)據(jù)寄存器空間: :片外可擴(kuò)展片外可擴(kuò)展64K64K字節(jié)字節(jié)RAMRAM。2.4.1 2.4.1 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器 存放存放應(yīng)用程序應(yīng)用程序和和表格表格之類的固定常數(shù)。之類的固定常數(shù)。分為片內(nèi)和片外兩部分，由分為片內(nèi)和片外兩部分，由EAEA引腳上所接的電平確定。引腳上所接的電平確定。80318031無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器， EAEA引腳應(yīng)接低電平。引腳應(yīng)接低電平。程序存儲(chǔ)器中的程序存儲(chǔ)器中的0000H0000H地址是系統(tǒng)地址是系統(tǒng)程序的啟動(dòng)地址程序的啟動(dòng)地址 5 5個(gè)單元具有特殊用途個(gè)單元具有特殊用途 表表2-1

20、 52-1 5種中斷源的中斷入口地址種中斷源的中斷入口地址外中斷外中斷0 0（INT0INT0） 0003H0003H定時(shí)器定時(shí)器0(T0) 000BH0(T0) 000BH外中斷外中斷1 (INT1) 0013H 1 (INT1) 0013H 定時(shí)器定時(shí)器1(T1) 001BH 1(T1) 001BH 串行口串行口 0023H0023H2.4.2 2.4.2 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 128128個(gè)，字節(jié)地址為個(gè)，字節(jié)地址為00H00H7FH7FH。00H00H1FH1FH：3232個(gè)單元，是個(gè)單元，是4 4組通用工作寄存器區(qū)組通用工作寄存器區(qū)20H20H2FH2FH：1616個(gè)單元，可

21、進(jìn)行個(gè)單元，可進(jìn)行128128位的位尋址位的位尋址30H30H7FH7FH：用戶用戶RAMRAM區(qū)，只能進(jìn)行字節(jié)尋址，用作區(qū)，只能進(jìn)行字節(jié)尋址，用作 數(shù)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以及堆棧區(qū)。據(jù)緩沖區(qū)以及堆棧區(qū)。2.4.3 2.4.3 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR）CPUCPU對各種功能部件的控制對各種功能部件的控制采用特殊功能寄存器集中控制采用特殊功能寄存器集中控制方式，方式，共共2121個(gè)個(gè)。 有的有的SFRSFR可進(jìn)行可進(jìn)行位尋址位尋址。 表表2-2(P21)2-2(P21)是是SFRSFR的名稱及其分布。的名稱及其分布。 其其字節(jié)地址的末位是字節(jié)地址的末位是0H0H或或8H8H。 下面介

22、紹下面介紹SFRSFR塊中的某些寄存器。塊中的某些寄存器。表表2-2 SFR的名稱及其分布的名稱及其分布1 1堆棧指針堆棧指針SPSP 指示堆棧頂部在內(nèi)部指示堆棧頂部在內(nèi)部RAMRAM塊中的位置塊中的位置 復(fù)位后，復(fù)位后，SPSP中的內(nèi)容為中的內(nèi)容為07H07H。（1 1）保護(hù)斷點(diǎn)）保護(hù)斷點(diǎn)（2 2）現(xiàn)場保護(hù)）現(xiàn)場保護(hù) 堆棧堆棧向上生長向上生長 2. 2. 數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針DPTRDPTR 高位字節(jié)寄存器用高位字節(jié)寄存器用DPHDPH表示，低位字節(jié)寄存器用表示，低位字節(jié)寄存器用DPLDPL表示。表示。 3. I/O3. I/O端口端口P0P0P3P3 P0P0P3P3分別為分別為I/OI/O端

23、口端口P0P0P3P3的鎖存器。的鎖存器。4.4.寄存器寄存器B B 為執(zhí)行乘法和除法操作設(shè)置的。為執(zhí)行乘法和除法操作設(shè)置的。 在不執(zhí)行乘、除的情況下，可當(dāng)作一個(gè)普通寄存器來使用。在不執(zhí)行乘、除的情況下，可當(dāng)作一個(gè)普通寄存器來使用。5.5.串行數(shù)據(jù)緩沖器串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUFSBUF 存放欲發(fā)送或已接收的數(shù)據(jù)，一個(gè)字節(jié)地址，物理上是由兩存放欲發(fā)送或已接收的數(shù)據(jù)，一個(gè)字節(jié)地址，物理上是由兩個(gè)獨(dú)立的寄存器組成，一個(gè)是發(fā)送緩沖器，另一個(gè)是接收緩個(gè)獨(dú)立的寄存器組成，一個(gè)是發(fā)送緩沖器，另一個(gè)是接收緩沖器。沖器。6.6.定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 兩個(gè)兩個(gè)1616位位定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1

24、T1和和T0T0，各由兩個(gè)獨(dú)立的，各由兩個(gè)獨(dú)立的8 8位寄存位寄存器組成：器組成： TH1TH1、TL1TL1、TH0TH0、TL0TL0，只能字節(jié)尋址，但不能把，只能字節(jié)尋址，但不能把T1T1或或T0T0當(dāng)作一個(gè)當(dāng)作一個(gè)1616位寄存器來尋址訪問。位寄存器來尋址訪問。2.4.4 2.4.4 位地址空間位地址空間 211211個(gè)（個(gè)（128128個(gè)個(gè)+83+83個(gè)）尋址位個(gè)）尋址位。位地址范圍為：。位地址范圍為：00H00HFFHFFH。 內(nèi)部內(nèi)部RAMRAM的可尋址位的可尋址位128128個(gè)個(gè)( (字節(jié)地址字節(jié)地址20H20H2FH)2FH)見見表表2-32-3（P24P24）。 特殊功能寄

25、存器特殊功能寄存器SFRSFR為為8383個(gè)個(gè)可尋址位，見可尋址位，見表表2-42-4（P24P24）。2.4.5 2.4.5 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器最多可最多可外擴(kuò)外擴(kuò)64K64K字節(jié)字節(jié)的的RAMRAM或或I/OI/O 。 使用各類存儲(chǔ)器，注意幾點(diǎn)：使用各類存儲(chǔ)器，注意幾點(diǎn)： (1) (1) 地址的重疊性地址的重疊性 表表2-3 內(nèi)部內(nèi)部RAM的可尋址位及位地址的可尋址位及位地址表表2-4 SFR中的位地址分布中的位地址分布 程序存儲(chǔ)器（程序存儲(chǔ)器（ROMROM）與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（）與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAMRAM）全部）全部64K64K字節(jié)地址字節(jié)地址空間重疊空間重疊) )。程序存儲(chǔ)器（程序

26、存儲(chǔ)器（ROMROM）與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（）與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAMRAM）在使用上是嚴(yán)格）在使用上是嚴(yán)格區(qū)分的區(qū)分的 。(3)(3)位地址空間共有兩個(gè)區(qū)域。位地址空間共有兩個(gè)區(qū)域。 (4)(4)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中，片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中，RAMRAM與與I/OI/O端口統(tǒng)一編址。端口統(tǒng)一編址。所有外圍所有外圍I/OI/O端口的地址均占用端口的地址均占用RAMRAM單元地址，使用與訪問單元地址，使用與訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同的傳送指令。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同的傳送指令。 圖圖2-62-6為各類存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)器空間的位置的總結(jié)。為各類存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)器空間的位置的總結(jié)。 2.5 2.5 并行并行I/OI/O端口端口 4 4個(gè)

27、雙向的個(gè)雙向的8 8位并行位并行I/OI/O端口端口(Port) (Port) ，記作，記作P0P0P3 P3 屬于特殊功能寄存器，還可位尋址。屬于特殊功能寄存器，還可位尋址。 2.5.1 P02.5.1 P0端口端口 P0P0口某一位的電路包括：口某一位的電路包括：(1) (1) 一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于數(shù)據(jù)位的鎖存一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于數(shù)據(jù)位的鎖存(2) (2) 兩個(gè)三態(tài)的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。兩個(gè)三態(tài)的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。(3) (3) 一個(gè)多路轉(zhuǎn)接開關(guān)一個(gè)多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUXMUX，使使:P0:P0口可作口可作通用通用I/OI/O口口，或，或地址地址/ /數(shù)據(jù)線口數(shù)據(jù)線口。(4) (4) 數(shù)據(jù)輸

28、出的驅(qū)動(dòng)和控制電路，由兩只場效應(yīng)管（數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動(dòng)和控制電路，由兩只場效應(yīng)管（FETFET）組成，）組成，上面的場效應(yīng)管構(gòu)成上拉電路。上面的場效應(yīng)管構(gòu)成上拉電路。P0P0口傳送地址或數(shù)據(jù)口傳送地址或數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)，CPUCPU發(fā)出控制信號(hào)為發(fā)出控制信號(hào)為高電平高電平，打開上面，打開上面的與門，使的與門，使多路轉(zhuǎn)接開關(guān)多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUXMUX打向上邊打向上邊，使內(nèi)部地址，使內(nèi)部地址/ /數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線與下面的場效應(yīng)管處于反相接通與下面的場效應(yīng)管處于反相接通狀態(tài)。此時(shí)輸出驅(qū)動(dòng)電路由于上下兩個(gè)狀態(tài)。此時(shí)輸出驅(qū)動(dòng)電路由于上下兩個(gè)FETFET處于反相，形成推拉處于反相，形成推拉式電路結(jié)構(gòu)，大大提高負(fù)載能力。式

29、電路結(jié)構(gòu)，大大提高負(fù)載能力。P0P0口作通用的口作通用的I/OI/O口使用口使用。這時(shí)，。這時(shí)，CPUCPU發(fā)來的發(fā)來的“控制控制”信號(hào)為信號(hào)為低低電平電平，上拉場效應(yīng)管截止，上拉場效應(yīng)管截止，多路轉(zhuǎn)接開關(guān)多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUXMUX打向下邊打向下邊，與，與D D鎖存器的鎖存器的Q Q* *端接通。端接通。（1 1） P0P0作輸出口使用作輸出口使用來自來自CPUCPU的的“寫入寫入”脈沖加在脈沖加在D D鎖存器的鎖存器的CPCP端，內(nèi)部總線上的數(shù)端，內(nèi)部總線上的數(shù)據(jù)寫入據(jù)寫入D D鎖存器，并向端口引腳鎖存器，并向端口引腳P0.xP0.x輸出。輸出。注意：注意：由于輸出電路是漏極開路（因?yàn)檫@時(shí)上拉

30、場效由于輸出電路是漏極開路（因?yàn)檫@時(shí)上拉場效應(yīng)管截止），必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。應(yīng)管截止），必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。（2 2） P0P0作輸入口使用作輸入口使用區(qū)分區(qū)分“讀引腳讀引腳”和和“讀鎖存器讀鎖存器”?！白x引腳讀引腳”信號(hào)把下方緩沖器打開，引腳上的狀態(tài)經(jīng)緩沖器信號(hào)把下方緩沖器打開，引腳上的狀態(tài)經(jīng)緩沖器讀入內(nèi)部總線；讀入內(nèi)部總線；“讀鎖存器讀鎖存器”信號(hào)打開上面的緩沖器把鎖存器信號(hào)打開上面的緩沖器把鎖存器Q Q端的狀態(tài)讀入端的狀態(tài)讀入內(nèi)部總線。內(nèi)部總線。2.5.2 P12.5.2 P1端口端口 字節(jié)地址字節(jié)地址90H90H，位地址，位地址90H90H97H97H。P1

31、P1口只作通用的口只作通用的I/OI/O口使用口使用，在電路結(jié)構(gòu)上與，在電路結(jié)構(gòu)上與P0P0口有口有兩點(diǎn)區(qū)別兩點(diǎn)區(qū)別：（1 1）因?yàn)橹粋魉蛿?shù)據(jù)，不再需要多路轉(zhuǎn)接開關(guān)）因?yàn)橹粋魉蛿?shù)據(jù)，不再需要多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUXMUX。（2 2）由于）由于P1P1口用來傳送數(shù)據(jù)，因此口用來傳送數(shù)據(jù)，因此輸出電路中有上拉電阻，這輸出電路中有上拉電阻，這樣電路的輸出不是三態(tài)的樣電路的輸出不是三態(tài)的，所以，所以P1P1口是準(zhǔn)雙向口。口是準(zhǔn)雙向口。因此：因此：（1 1）P1P1口作為輸出口使用時(shí)口作為輸出口使用時(shí)，外電路無需再接上拉電，外電路無需再接上拉電 阻。阻。（2 2）P1P1口作為輸入口使用時(shí)口作為輸入口使用時(shí)，

32、應(yīng)先向其鎖存器先寫入應(yīng)先向其鎖存器先寫入 “ “1”1”，使輸出驅(qū)動(dòng)電路的使輸出驅(qū)動(dòng)電路的FETFET截止。截止。2.5.3 P22.5.3 P2端口端口 字節(jié)地址為字節(jié)地址為A0HA0H，位地址位地址A0HA0HA7HA7H。 在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，因?yàn)镻2P2口用于提供高位地址，有一個(gè)多路轉(zhuǎn)口用于提供高位地址，有一個(gè)多路轉(zhuǎn)接開關(guān)接開關(guān)MUXMUX。但。但MUXMUX的一個(gè)輸入端不再是的一個(gè)輸入端不再是“地址地址/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)”，而是單一的而是單一的“地址地址”，因?yàn)?，因?yàn)镻2P2口只作為地址線使用?？谥蛔鳛榈刂肪€使用。當(dāng)當(dāng)P2P2口用作為高位地址線使用時(shí)口用作為高位地址線使用時(shí)，

33、多路轉(zhuǎn)接開關(guān)應(yīng)接向，多路轉(zhuǎn)接開關(guān)應(yīng)接向“地地址址”端。正因?yàn)橹蛔鳛榈刂肪€使用，口的輸出用不著是三端。正因?yàn)橹蛔鳛榈刂肪€使用，口的輸出用不著是三態(tài)的，所以，態(tài)的，所以，P2P2口也是一個(gè)口也是一個(gè)準(zhǔn)雙向口。準(zhǔn)雙向口。P2P2口也可以作為通用口也可以作為通用I/OI/O口使用，這時(shí)，多路轉(zhuǎn)接開關(guān)接向鎖口使用，這時(shí)，多路轉(zhuǎn)接開關(guān)接向鎖存器存器Q Q端端。 2.5.4 P32.5.4 P3端口端口 P3P3口的字節(jié)地址為口的字節(jié)地址為B0HB0H，位地址位地址為為B0HB0HB7HB7H 。 P3P3口的口的第二功能第二功能定義，應(yīng)熟記。定義，應(yīng)熟記。 表表2-2 P32-2 P3口的第二功能定義口的

34、第二功能定義 口引腳口引腳 第二功能第二功能 P3.0P3.0 RXD RXD（串行輸入口）（串行輸入口） P3.1P3.1 TXD TXD（串行輸出口）（串行輸出口） P3.2P3.2 INT0 INT0* * （外部中斷（外部中斷0 0） P3.3P3.3 INT1 INT1* * （外部中斷（外部中斷1 1） P3.4P3.4 T0 T0（定時(shí)器（定時(shí)器0 0外部計(jì)數(shù)輸入）外部計(jì)數(shù)輸入） P3.5P3.5 T1 T1（定時(shí)器（定時(shí)器1 1外部計(jì)數(shù)輸入）外部計(jì)數(shù)輸入） P3.6P3.6 WR WR* * （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7P3.7 RD RD* *

35、（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 第二功能信號(hào)第二功能信號(hào)有有輸出輸出和和輸入輸入兩類：兩類：（1 1）作）作通用的通用的I/OI/O輸出輸出， “ “第二輸出功能第二輸出功能”線應(yīng)保持高電線應(yīng)保持高電平，與非門開通，使鎖存器平，與非門開通，使鎖存器Q Q端輸出暢通。作端輸出暢通。作第二功能信第二功能信號(hào)輸出號(hào)輸出，鎖存器預(yù)先置，鎖存器預(yù)先置“1”1”，使，使與非門與非門對對“第二輸出功第二輸出功能能”信號(hào)的輸出是暢通的。信號(hào)的輸出是暢通的。（2 2）作）作第二功能信號(hào)輸入第二功能信號(hào)輸入，在口線引腳的內(nèi)部增加了一個(gè)，在口線引腳的內(nèi)部增加了一個(gè)緩沖器，輸入的信號(hào)就從這個(gè)緩沖器的

36、輸出端取得。而作緩沖器，輸入的信號(hào)就從這個(gè)緩沖器的輸出端取得。而作為為通用通用I/OI/O輸入輸入，仍取自三態(tài)緩沖器的輸出端。，仍取自三態(tài)緩沖器的輸出端。 P3P3口無論作哪種輸入，鎖存器輸出和口無論作哪種輸入，鎖存器輸出和“第二輸出功能第二輸出功能”線線都應(yīng)保持高電平。都應(yīng)保持高電平。2.5.5 P02.5.5 P0P3P3端口功能總結(jié)端口功能總結(jié)使用中應(yīng)注意的問題：使用中應(yīng)注意的問題：（1 1）P0P0P3P3口都是并行口都是并行I/OI/O口，但口，但P0P0口和口和P2P2口口，還可用來構(gòu)建，還可用來構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線，所以在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線，所以在電路中有一個(gè)電路中

37、有一個(gè)MUXMUX，以，以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 而而P1P1口和口和P3P3口口無構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線的功能，因無構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線的功能，因此，此，無需轉(zhuǎn)接開關(guān)無需轉(zhuǎn)接開關(guān)MUXMUX。 由于由于P0P0口口可作為地址可作為地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用線使用，需傳送系統(tǒng)的低數(shù)據(jù)復(fù)用線使用，需傳送系統(tǒng)的低8 8位位地址和地址和8 8位數(shù)據(jù)，因此位數(shù)據(jù)，因此MUXMUX的一個(gè)輸入端為的一個(gè)輸入端為“地址地址/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)”信信號(hào)號(hào)。 而而P2P2口口僅作為高位地址線使用，不涉及數(shù)據(jù)，所以僅作為高位地址線使用，不涉及數(shù)據(jù)，所以MUXMUX的一的一個(gè)輸入信號(hào)為個(gè)輸入信號(hào)為“地址地址”。（2

38、2）在在4 4個(gè)口中只有個(gè)口中只有P0P0口口是一個(gè)真正的是一個(gè)真正的雙向口雙向口，P1P1P3P3口口都都是是準(zhǔn)雙向口準(zhǔn)雙向口。原因原因: :P0P0口作數(shù)據(jù)總線使用時(shí)，為保證數(shù)據(jù)正確傳送，需解決口作數(shù)據(jù)總線使用時(shí)，為保證數(shù)據(jù)正確傳送，需解決芯片內(nèi)外的隔離問題，芯片內(nèi)外的隔離問題，即只有在數(shù)據(jù)傳送時(shí)芯片內(nèi)外才接即只有在數(shù)據(jù)傳送時(shí)芯片內(nèi)外才接通；不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，芯片內(nèi)外應(yīng)處于隔離狀態(tài)。為此，通；不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，芯片內(nèi)外應(yīng)處于隔離狀態(tài)。為此，P0P0口的輸出緩沖器應(yīng)為三態(tài)門?？诘妮敵鼍彌_器應(yīng)為三態(tài)門。在在P0P0口中輸出三態(tài)門是由兩只場效應(yīng)管（口中輸出三態(tài)門是由兩只場效應(yīng)管（FETFET）組

39、成）組成，所以是，所以是一個(gè)真正的雙向口。而一個(gè)真正的雙向口。而P1P1P3P3口，上拉電阻代替口，上拉電阻代替P0P0口中的口中的場效應(yīng)管場效應(yīng)管，輸出緩沖器不是三態(tài)的準(zhǔn)雙向口，輸出緩沖器不是三態(tài)的準(zhǔn)雙向口（3 3）P3P3口的口線具有第二功能，為系統(tǒng)提供一些控制信號(hào)?？诘目诰€具有第二功能，為系統(tǒng)提供一些控制信號(hào)。因此在因此在P3P3口電路增加了第二功能控制邏輯。這是口電路增加了第二功能控制邏輯。這是P3P3口與其它口與其它各口的不同之處各口的不同之處。2.6 2.6 時(shí)鐘電路與時(shí)序時(shí)鐘電路與時(shí)序時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生MCS-51MCS-51單片機(jī)工作所必需的時(shí)鐘控制信號(hào)。單片機(jī)工

40、作所必需的時(shí)鐘控制信號(hào)。2.6.1 2.6.1 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度速度，電路的質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的，電路的質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式：。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式：內(nèi)部時(shí)鐘內(nèi)部時(shí)鐘方式和方式和外部外部時(shí)鐘時(shí)鐘方式。方式。一、內(nèi)部時(shí)鐘方式一、內(nèi)部時(shí)鐘方式 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器高增益反相放大器，反相放大器，反相放大器的輸入端為芯片引腳的輸入端為芯片引腳XTAL1XTAL1，輸出端為引腳，輸出端為引腳XTAL2XTAL2。 C1C1和和C2C2典型值通常選擇為典型值通常選擇為3

41、0pF30pF左右。左右。 晶體的振蕩頻率晶體的振蕩頻率在在1.2MHz1.2MHz12MHz12MHz之間。某些高速單片機(jī)芯片之間。某些高速單片機(jī)芯片的時(shí)鐘頻率已達(dá)的時(shí)鐘頻率已達(dá)40MHz40MHz。二、外部時(shí)鐘方式二、外部時(shí)鐘方式 常用于多片常用于多片MCS-51MCS-51單片機(jī)同時(shí)工作。單片機(jī)同時(shí)工作。 三、時(shí)鐘信號(hào)的輸出三、時(shí)鐘信號(hào)的輸出為應(yīng)用系統(tǒng)中的其它芯片提供時(shí)鐘，但需增加驅(qū)動(dòng)能力。為應(yīng)用系統(tǒng)中的其它芯片提供時(shí)鐘，但需增加驅(qū)動(dòng)能力。 2.6.2 2.6.2 機(jī)器周期、指令周期與指令時(shí)序機(jī)器周期、指令周期與指令時(shí)序單片機(jī)執(zhí)行的指令的單片機(jī)執(zhí)行的指令的各種時(shí)序均與時(shí)鐘周期各種時(shí)序均與

42、時(shí)鐘周期有關(guān)有關(guān)一、時(shí)鐘周期一、時(shí)鐘周期單片機(jī)的單片機(jī)的基本時(shí)間單位基本時(shí)間單位。若時(shí)鐘的晶體的振蕩頻率為。若時(shí)鐘的晶體的振蕩頻率為foscfosc，則時(shí)鐘周期則時(shí)鐘周期Tosc=1/foscTosc=1/fosc。如。如fosc=6MHzfosc=6MHz，Tosc=166.7nsTosc=166.7ns。二、機(jī)器周期二、機(jī)器周期CPUCPU完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間稱為稱為機(jī)器周期機(jī)器周期。執(zhí)行一條。執(zhí)行一條指令分為幾個(gè)機(jī)器周期。每個(gè)機(jī)器周期完成一個(gè)基本操作。指令分為幾個(gè)機(jī)器周期。每個(gè)機(jī)器周期完成一個(gè)基本操作。MCS-51MCS-51單片機(jī)每單片機(jī)每1212個(gè)時(shí)鐘周期為一個(gè)機(jī)