第2章MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理

1、汽車單片機(jī)與車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（講義）汽車單片機(jī)與車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（講義）上上 冊(cè)冊(cè)主講：李鵬偉主講：李鵬偉第三章第第2章章 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理 MCS-51單片機(jī)是高性能單片機(jī)是高性能8位單片機(jī)，其代表是位單片機(jī)，其代表是8051。該系列其他單片機(jī)以。該系列其他單片機(jī)以8051為核心，再增加一為核心，再增加一定的功能部件后構(gòu)成的。定的功能部件后構(gòu)成的。 在單片機(jī)中除了有在單片機(jī)中除了有CPU、存儲(chǔ)器和輸入、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接輸出接口外，還有定時(shí)器口外，還有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行計(jì)數(shù)器、串行I/O接口和中斷系統(tǒng)接口和中斷系統(tǒng)等邏輯部件。本章主要介紹等邏輯部件。本章主要介

2、紹MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和功能、存儲(chǔ)器、構(gòu)和功能、存儲(chǔ)器、I/O口以及單片機(jī)的引腳功能等。口以及單片機(jī)的引腳功能等。2.1 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與封裝單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與封裝2.1.1 MCS-51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)及功能單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)及功能 MCS-51單片機(jī)是由單片機(jī)是由8位位CPU、程序存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器（EPROM/ROM）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、并行）、并行I/O口、串行口、串行I/O口、定時(shí)器口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器和時(shí)鐘電路等部分組成，各部分通過內(nèi)部總線蕩器和時(shí)鐘電路等部分組成，各部分通過內(nèi)部總線相連。相連。MCS

3、-51單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。所示。圖圖2-1 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖下面介紹各部分的功能。下面介紹各部分的功能。 中央處理器是中央處理器是MCS-51單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制操作。故制操作。故CPU由運(yùn)算器和控制器兩大部分組成。由運(yùn)算器和控制器兩大部分組成。1中央處理器（中央處理器（CPU） （1）運(yùn)算器。用來完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和位操作。）運(yùn)算器。用來完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和位操作。它由算術(shù)它由算術(shù)/邏輯單元（邏輯單元（ALU）、累加器）、累加器A、寄存器、寄存器B、暫、暫存寄存器、程序狀態(tài)字寄存器存寄存器、

4、程序狀態(tài)字寄存器PSW等組成。等組成。 算術(shù)算術(shù)/邏輯單元（邏輯單元（ALU）由加法器和相應(yīng)的控制器）由加法器和相應(yīng)的控制器邏輯電路組成，可實(shí)現(xiàn)邏輯電路組成，可實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的加減乘除算術(shù)運(yùn)算和位數(shù)據(jù)的加減乘除算術(shù)運(yùn)算和與、或等邏輯運(yùn)算，又具有位處理功能。與、或等邏輯運(yùn)算，又具有位處理功能。 累加器累加器A是一個(gè)非常常用的寄存器。運(yùn)算時(shí)將一是一個(gè)非常常用的寄存器。運(yùn)算時(shí)將一個(gè)操作數(shù)經(jīng)暫存寄存器送至個(gè)操作數(shù)經(jīng)暫存寄存器送至ALU，與另一個(gè)來自暫存，與另一個(gè)來自暫存寄存器的操作數(shù)在寄存器的操作數(shù)在ALU中運(yùn)算，結(jié)果又送入累加器中運(yùn)算，結(jié)果又送入累加器A中。中。 寄存器寄存器B在乘、除運(yùn)算時(shí)用來存放一

5、個(gè)操作數(shù)，在乘、除運(yùn)算時(shí)用來存放一個(gè)操作數(shù)，也用來存放結(jié)果的一部分。也用來存放結(jié)果的一部分。 暫存寄存器用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)總線和其他寄存器暫存寄存器用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)總線和其他寄存器送來的操作數(shù)。送來的操作數(shù)。 程序狀態(tài)字寄存器程序狀態(tài)字寄存器PSW是狀態(tài)標(biāo)志寄存器，用來是狀態(tài)標(biāo)志寄存器，用來保存保存ALU運(yùn)算結(jié)果的特征和處理狀態(tài)。運(yùn)算結(jié)果的特征和處理狀態(tài)。 （2）控制器。用來統(tǒng)一控制和協(xié)調(diào)單片機(jī)進(jìn)行工作）控制器。用來統(tǒng)一控制和協(xié)調(diào)單片機(jī)進(jìn)行工作的部件。由程序計(jì)數(shù)器的部件。由程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器、指令寄存器IR、指令譯碼、指令譯碼器器ID和定時(shí)及控制邏輯電路等部分組成。和定時(shí)及控制邏輯電路等

6、部分組成。 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC是是16位計(jì)數(shù)器，總是存放下一條要位計(jì)數(shù)器，總是存放下一條要讀取指令所在存儲(chǔ)單元的讀取指令所在存儲(chǔ)單元的16位地址。每取完一個(gè)字節(jié)位地址。每取完一個(gè)字節(jié)后后PC自動(dòng)加自動(dòng)加1。單片機(jī)復(fù)位時(shí)。單片機(jī)復(fù)位時(shí)PC自動(dòng)清自動(dòng)清0，即裝入地，即裝入地址址0000H。 指令寄存器指令寄存器IR用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。 指令譯碼器指令譯碼器ID用來翻譯操作碼，確定所要執(zhí)行的操用來翻譯操作碼，確定所要執(zhí)行的操作。作。 定時(shí)與控制邏輯是定時(shí)與控制邏輯是CPU的核心部件，它控制讀指令、的核心部件，它控制讀指令、執(zhí)行指令、存取操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)

7、果等操作，向其他部執(zhí)行指令、存取操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果等操作，向其他部件發(fā)出各種操作控制信號(hào)，協(xié)調(diào)各部件工作。件發(fā)出各種操作控制信號(hào)，協(xié)調(diào)各部件工作。2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器物理上設(shè)計(jì)成程序存儲(chǔ)單片機(jī)的存儲(chǔ)器物理上設(shè)計(jì)成程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩個(gè)獨(dú)立空間。器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩個(gè)獨(dú)立空間。 MCS-51單片機(jī)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共有單片機(jī)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共有256BRAM單單元，其中后元，其中后128個(gè)單元被特殊功能寄存器占用個(gè)單元被特殊功能寄存器占用（80HFFH），供用戶使用的是前），供用戶使用的是前128B單元單元（00H7FH），用于存放運(yùn)算結(jié)果、暫存數(shù)據(jù)和數(shù)），用于存放運(yùn)算結(jié)果、暫存數(shù)

8、據(jù)和數(shù)據(jù)緩存。因此前據(jù)緩存。因此前128B單元簡稱內(nèi)部單元簡稱內(nèi)部RAM。 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器為4KBROM，用于存放程序和，用于存放程序和原始數(shù)據(jù)，簡稱片內(nèi)原始數(shù)據(jù)，簡稱片內(nèi)ROM，地址范圍為，地址范圍為0000H07FFH。3定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 MCS-51單片機(jī)有單片機(jī)有2個(gè)個(gè)16位定時(shí)器位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。時(shí)和計(jì)數(shù)功能。4并行并行I/O口口 MCS-51單片機(jī)有單片機(jī)有4個(gè)個(gè)8位位I/O口，即口，即P0、P1、P2和和P3，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行輸入輸出。，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行輸入輸出。5串行口串行口 MCS-51單片機(jī)有一個(gè)全雙工串行口（單片機(jī)有一個(gè)

9、全雙工串行口（UART），），利用利用P3.0（RXD）和）和P3.1（TXD）實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外設(shè)）實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送。的數(shù)據(jù)傳送。 6中斷控制系統(tǒng)中斷控制系統(tǒng) MCS-51單片機(jī)有單片機(jī)有5個(gè)中斷源，包括個(gè)中斷源，包括2個(gè)外部中斷，個(gè)外部中斷，2個(gè)定時(shí)個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷，計(jì)數(shù)中斷，1個(gè)串行中斷。有高級(jí)和低級(jí)兩個(gè)個(gè)串行中斷。有高級(jí)和低級(jí)兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)。7時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 主要為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，石英晶體和微主要為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，石英晶體和微調(diào)電容需要外接，典型晶振頻率為調(diào)電容需要外接，典型晶振頻率為11.0592MHz、12 MHz和和24 MHz，微調(diào)電容容量為，微調(diào)電

10、容容量為20pF30pF。8總線總線 為了減少單片機(jī)的連線和引腳，提高集成度和可為了減少單片機(jī)的連線和引腳，提高集成度和可靠性，系統(tǒng)的地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)都是通靠性，系統(tǒng)的地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)都是通過總線傳送的，因此有三種總線，即地址總線、數(shù)據(jù)過總線傳送的，因此有三種總線，即地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線?？偩€和控制總線。2.1.2 MCS-51單片機(jī)引腳分布及功能單片機(jī)引腳分布及功能 圖圖2-2是是89C51的引腳結(jié)構(gòu)圖，有雙列直插封裝的引腳結(jié)構(gòu)圖，有雙列直插封裝（DIP）方式和方形封裝方式。下面分別敘述這些引）方式和方形封裝方式。下面分別敘述這些引腳的功能。腳的功能。 圖圖2

11、-2 89C51的引腳結(jié)構(gòu)的引腳結(jié)構(gòu)1電源引腳電源引腳VCC和和VSS VCC（40腳）：電源端，接腳）：電源端，接+5V。 VSS（20腳）：接地端，有時(shí)標(biāo)為腳）：接地端，有時(shí)標(biāo)為GND。2時(shí)鐘信號(hào)引腳時(shí)鐘信號(hào)引腳XTAL1和和XTAL2 XTAL1（19腳）：接外部晶振和微調(diào)電容的一腳）：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，也是外部時(shí)鐘源的輸入端。端，也是外部時(shí)鐘源的輸入端。 XTAL2（18腳）：接外部晶振和微調(diào)電容的另腳）：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，采用外部時(shí)鐘源時(shí)該腳懸空。判斷單片機(jī)的一端，采用外部時(shí)鐘源時(shí)該腳懸空。判斷單片機(jī)的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看振蕩電路是否正常工作，可

12、用示波器查看XTAL2端端是否有脈沖信號(hào)輸出。是否有脈沖信號(hào)輸出。PSENEA3控制信號(hào)引腳控制信號(hào)引腳RST、ALE、和和 RST（9腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。 ALE（30腳）：地址鎖存允許信號(hào)端。腳）：地址鎖存允許信號(hào)端。CPU訪問片訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)該引腳輸出信號(hào)作為鎖存低外存儲(chǔ)器時(shí)該引腳輸出信號(hào)作為鎖存低8位地址的控位地址的控制信號(hào)。單片機(jī)正常工作時(shí)該引腳不斷向外輸出正脈制信號(hào)。單片機(jī)正常工作時(shí)該引腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)，頻率為振蕩頻率的沖信號(hào)，頻率為振蕩頻率的1/6。PSEN （29腳）：片外程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。腳）：片外程序存儲(chǔ)允許輸

13、出信號(hào)端。單片模式時(shí)該引腳不接。單片模式時(shí)該引腳不接。EA （31腳）：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。當(dāng)腳）：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。當(dāng)引腳接高電平時(shí)，引腳接高電平時(shí)，CPU從片內(nèi)從片內(nèi)ROM訪問并從內(nèi)部程訪問并從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令執(zhí)行；當(dāng)引腳接低電平時(shí)，序存儲(chǔ)器中的指令執(zhí)行；當(dāng)引腳接低電平時(shí)，CPU只只訪問片外訪問片外ROM并執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器中的指令。并執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器中的指令。4輸入輸入/輸出端口輸出端口P0、P1、P2和和P3 P0口（口（3239腳）：腳）：8位漏極開路型雙向并行位漏極開路型雙向并行I/O口?？?。 P1口（口（18腳）：腳）：8位具有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向位

14、具有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向I/O口。口。 P2口（口（2128腳）：腳）：8位具有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向位具有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向I/O口?？?。 P3口（口（1017腳）：腳）：8位具有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)位具有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向雙向I/O口，每一位又具有特殊功能（第二功能），口，每一位又具有特殊功能（第二功能），如表如表2-1所示。所示。表表2-1 P3口引腳與特殊功能表口引腳與特殊功能表INT0INT1WRRD端口引腳端口引腳 特殊功能特殊功能P3.0RXD（串行輸入口）（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）（串行輸出口）P3.2 （外部中斷（外部中斷0）P3.3 （外部中斷（外部中斷1）P

15、3.4T0（定時(shí)器（定時(shí)器0的外部輸入）的外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器（定時(shí)器1的外部輸入）的外部輸入）P3.6 （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）P3.7 （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）2.2 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器 CPU訪問存儲(chǔ)器時(shí)，一個(gè)地址對(duì)應(yīng)唯一的存儲(chǔ)訪問存儲(chǔ)器時(shí)，一個(gè)地址對(duì)應(yīng)唯一的存儲(chǔ)器單元，可以是器單元，可以是ROM，也可以是，也可以是RAM，并用同類，并用同類訪問指令，此種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)稱為訪問指令，此種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)。MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器在物理上是分開的，共有單片機(jī)的存儲(chǔ)器在物理上是分開的，共有

16、4個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這種程序存儲(chǔ)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這種程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的結(jié)構(gòu)形式稱為器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的結(jié)構(gòu)形式稱為哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)。 MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器從邏輯上劃分為單片機(jī)的存儲(chǔ)器從邏輯上劃分為3個(gè)存儲(chǔ)個(gè)存儲(chǔ)地址空間：片內(nèi)外統(tǒng)一編址的地址空間：片內(nèi)外統(tǒng)一編址的64KB程序存儲(chǔ)器地址程序存儲(chǔ)器地址空間（空間（0000HFFFFH），），64KB片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間（址空間（0000HFFFFH），），256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址

17、空間。器地址空間。CPU訪問片內(nèi)、片外訪問片內(nèi)、片外ROM指令用指令用MOVC，訪問片外，訪問片外RAM指令用指令用MOVX，訪問片內(nèi)，訪問片內(nèi)RAM指令用指令用MOV。圖。圖2-3為為MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置。配置。2.2.1 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器EA 程序存儲(chǔ)器用來存放調(diào)試好的應(yīng)用程序和表格常程序存儲(chǔ)器用來存放調(diào)試好的應(yīng)用程序和表格常數(shù)。內(nèi)部有數(shù)。內(nèi)部有ROM的單片機(jī)，在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)把引腳的單片機(jī)，在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)把引腳 接高電平，使程序從內(nèi)部接高電平，使程序從內(nèi)部ROM開始執(zhí)行，當(dāng)開始執(zhí)行，當(dāng)PC值值超過內(nèi)部超過內(nèi)部ROM地址空間時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部地址空間時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部

18、ROM去執(zhí)去執(zhí)行程序。對(duì)內(nèi)部無行程序。對(duì)內(nèi)部無ROM的單片機(jī)，應(yīng)始終接低電平，的單片機(jī)，應(yīng)始終接低電平，迫使迫使CPU從外部從外部ROM取指令。取指令。圖圖2-3 MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置 64KB程序存儲(chǔ)器中的程序存儲(chǔ)器中的7個(gè)入口地址具有特殊功能。個(gè)入口地址具有特殊功能。 0000H單元：程序的起始地址，系統(tǒng)復(fù)位后單元：程序的起始地址，系統(tǒng)復(fù)位后PC的的值為值為0000H，0000H0002H單元用于初始化，一般在單元用于初始化，一般在起始地址單元中設(shè)置一條絕對(duì)轉(zhuǎn)移指令使之轉(zhuǎn)向主程起始地址單元中設(shè)置一條絕對(duì)轉(zhuǎn)移指令使之轉(zhuǎn)向主程序處執(zhí)行。序處執(zhí)行。 其他其他6個(gè)特殊功

19、能的入口地址分別對(duì)應(yīng)個(gè)特殊功能的入口地址分別對(duì)應(yīng)6種中斷源的種中斷源的中斷服務(wù)程序入口地址，如表中斷服務(wù)程序入口地址，如表2-2所示。通常在中斷入所示。通常在中斷入口地址處寫一條跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序處執(zhí)口地址處寫一條跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序處執(zhí)行。行。表表2-2 中斷向量入口地址表中斷向量入口地址表中中 斷斷 源源入口地址入口地址外部中斷外部中斷00003H定時(shí)計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)器T0溢出溢出000BH外部中斷外部中斷10013H定時(shí)計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)器T1溢出溢出001BH串行口中斷串行口中斷0023H定時(shí)計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)器T2溢出或溢出或T2EX輸入輸入負(fù)跳變負(fù)跳變002BH2.2.2

20、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間由內(nèi)部和外部據(jù)暫存和緩沖等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間由內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間組成，當(dāng)訪問片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間組成，當(dāng)訪問片內(nèi)RAM時(shí)，用時(shí)，用MOV類指令；當(dāng)訪問片外類指令；當(dāng)訪問片外RAM時(shí)，則用時(shí)，則用MOVX類指令。類指令。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上又分為三部分：低片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上又分為三部分：低128BRAM、高、高128BRAM（僅（僅52系列）和特殊功能寄系列）和特殊功能寄存器（存器（SFR）。）。1片外片外RAM 片外片外RAM與片內(nèi)與片內(nèi)RAM的低

21、地址部分（的低地址部分（0000H00FFH）是重疊的。片內(nèi)）是重疊的。片內(nèi)RAM使用使用MOV指令，片外指令，片外64KBRAM空間專門為空間專門為MOVX指令所用，采用指令所用，采用R0、R1或或DPTR寄存器間接尋址方式訪問。如寄存器間接尋址方式訪問。如MOVX A，DPTR。2片內(nèi)片內(nèi)RAM（1）低）低128BRAM（00H7FH） 片內(nèi)片內(nèi)RAM的低的低128BRAM由工作寄存器區(qū)、位尋址由工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)組成，如圖區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)組成，如圖2-4所示。所示。圖圖2-4 低低128BRAM區(qū)區(qū) 00H1FH地址安排為地址安排為4組工作寄存器區(qū)，每組有組工作寄存器區(qū)，每

22、組有8個(gè)個(gè)工作寄存器（工作寄存器（R0R7），共占），共占32個(gè)單元，見表個(gè)單元，見表2-3。通。通過對(duì)程序狀態(tài)字過對(duì)程序狀態(tài)字PSW中中RS1、RS0的設(shè)置，每組寄存器的設(shè)置，每組寄存器均可選作均可選作CPU的當(dāng)前工作寄存器組。的當(dāng)前工作寄存器組。表表2-3 工作寄存器地址表工作寄存器地址表RS1RS0寄存器組R0R1R2R3R4R5R6R700工作寄存器組000H01H02H03H04H05H06H07H01工作寄存器組108H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH10工作寄存器組210H11H12H13H14H15H16H17H11工作寄存器組38H19H1AH1BH1CH1DH1E

23、H1FH 內(nèi)部內(nèi)部RAM中的中的20H2FH是是16個(gè)單元的位尋址區(qū)，這個(gè)單元的位尋址區(qū)，這16個(gè)單元共有個(gè)單元共有128位，其位地址為位，其位地址為00H7FH。所謂位。所謂位尋址是指尋址是指CPU能直接對(duì)這些位進(jìn)行置能直接對(duì)這些位進(jìn)行置“1”、清、清“0”、求、求反、傳送等邏輯操作。反、傳送等邏輯操作。 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)是片內(nèi)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)是片內(nèi)RAM中中30H7FH的的80個(gè)單元，個(gè)單元，只能以存儲(chǔ)單元的形式使用，一般常把堆棧開辟于此只能以存儲(chǔ)單元的形式使用，一般常把堆棧開辟于此區(qū)中。區(qū)中。（2）高）高128BRAM（80H0FFH） 該存儲(chǔ)區(qū)僅該存儲(chǔ)區(qū)僅52子系列有，只可用間接尋址方式訪問。子系

24、列有，只可用間接尋址方式訪問。（3）特殊功能寄存器（）特殊功能寄存器（SFR）（）（80H0FFH） 該區(qū)存放相應(yīng)功能部件的控制命令的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，該區(qū)存放相應(yīng)功能部件的控制命令的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，MCS-51系列單片機(jī)的特殊功能寄存器共有系列單片機(jī)的特殊功能寄存器共有22個(gè)，可個(gè)，可直接尋址的有直接尋址的有21個(gè)。個(gè)。 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC（Program Counter）。）。PC是是16位計(jì)數(shù)器，內(nèi)容為將要執(zhí)行的指令地址，有自動(dòng)位計(jì)數(shù)器，內(nèi)容為將要執(zhí)行的指令地址，有自動(dòng)加加1功能，以實(shí)現(xiàn)程序順序執(zhí)行。功能，以實(shí)現(xiàn)程序順序執(zhí)行。PC沒有地址，不沒有地址，不可以尋址。但在執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指

25、令時(shí)自可以尋址。但在執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令時(shí)自動(dòng)改變其內(nèi)容實(shí)現(xiàn)程序執(zhí)行順序的改變。動(dòng)改變其內(nèi)容實(shí)現(xiàn)程序執(zhí)行順序的改變。 累加器累加器A（ACC，Accumulator）。）。ACC為為8位寄位寄存器，用于寄放操作數(shù)，也是存器，用于寄放操作數(shù)，也是ALU運(yùn)算結(jié)果的暫存單運(yùn)算結(jié)果的暫存單元，也是數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，在變址尋址方式中把累加器元，也是數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，在變址尋址方式中把累加器作為變址寄存器使用。因此累加器作為變址寄存器使用。因此累加器A使用非常頻繁。使用非常頻繁。 寄存器寄存器B。8位寄存器，主要用于乘、除運(yùn)算。位寄存器，主要用于乘、除運(yùn)算。 程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字PSW（Program St

26、atus Word）。）。8位位寄存器，寄存指令執(zhí)行的狀態(tài)信息。寄存器，寄存指令執(zhí)行的狀態(tài)信息。 PSW的各位定義如下：的各位定義如下：位位 序序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位標(biāo)志位標(biāo)志CYACF0RS1RS0OVPPSW各位的功能如下：各位的功能如下： CY（PSW.7）進(jìn)位標(biāo)志。加減法運(yùn)算時(shí)如果結(jié)果的）進(jìn)位標(biāo)志。加減法運(yùn)算時(shí)如果結(jié)果的最高位（最高位（D7位）向上有進(jìn)位或借位，位）向上有進(jìn)位或借位，CY置置1，否則清，否則清0。在位操作時(shí)。在位操作時(shí)CY又作為位累加器使用。又作為位累加器使用。 AC（PSW.6）半進(jìn)位標(biāo)志。加減運(yùn)算時(shí)如果運(yùn)

27、算結(jié)）半進(jìn)位標(biāo)志。加減運(yùn)算時(shí)如果運(yùn)算結(jié)果低半字節(jié)（果低半字節(jié)（D3位）向高半字節(jié)有進(jìn)位或借位，位）向高半字節(jié)有進(jìn)位或借位，AC置置1，否則清，否則清0。F0（PSW.5）用戶標(biāo)志位。）用戶標(biāo)志位。 RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）工作寄存器組選擇控）工作寄存器組選擇控制位。用軟件對(duì)制位。用軟件對(duì)RS1、RS0作不同組合，以確定工作寄作不同組合，以確定工作寄存器的組號(hào)，如表存器的組號(hào)，如表2-3所示。所示。 OV（PSW.2）溢出標(biāo)志。帶符號(hào)數(shù)補(bǔ)碼運(yùn)算時(shí)，）溢出標(biāo)志。帶符號(hào)數(shù)補(bǔ)碼運(yùn)算時(shí)，如果有溢出，即當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出如果有溢出，即當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出128127的范圍的范圍時(shí)，時(shí)，OV置置1；無

28、溢出時(shí)；無溢出時(shí)OV清清0。（PSW.1）為保留位。）為保留位。 P（PSW.0）奇）奇/偶標(biāo)志。每個(gè)指令周期均由硬件來偶標(biāo)志。每個(gè)指令周期均由硬件來置位或清置位或清0，以指出累加器，以指出累加器A中中1的個(gè)數(shù)的奇偶性。若的個(gè)數(shù)的奇偶性。若1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則P置位，否則清置位，否則清0。 堆棧指針堆棧指針SP。堆棧是一個(gè)特殊的存儲(chǔ)區(qū)，暫存數(shù)。堆棧是一個(gè)特殊的存儲(chǔ)區(qū)，暫存數(shù)據(jù)和地址，它是按據(jù)和地址，它是按“先進(jìn)后出先進(jìn)后出”的原則存放數(shù)據(jù)的。的原則存放數(shù)據(jù)的。 第一個(gè)進(jìn)棧的數(shù)據(jù)所在的存儲(chǔ)單元稱為棧底，最后進(jìn)第一個(gè)進(jìn)棧的數(shù)據(jù)所在的存儲(chǔ)單元稱為棧底，最后進(jìn)棧數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元叫做棧頂，棧

29、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元叫做棧頂，SP是是8位特殊功能寄存器，位特殊功能寄存器，始終指向棧頂在片內(nèi)始終指向棧頂在片內(nèi)RAM中的位置，每存或取一字節(jié)數(shù)中的位置，每存或取一字節(jié)數(shù)據(jù)據(jù)SP就自動(dòng)加或減就自動(dòng)加或減1，系統(tǒng)復(fù)位后，系統(tǒng)復(fù)位后SP的初始值為的初始值為07H，即，即堆棧實(shí)際從堆棧實(shí)際從08H單元開始工作。單元開始工作。 數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針DPTR。DPTR是是16位的特殊功能寄存器，位的特殊功能寄存器，由高由高8位字節(jié)位字節(jié)DPH和低和低8位字節(jié)位字節(jié)DPL組成。用于存放組成。用于存放16位位地址，作間址寄存器和基址寄存器使用，以便訪問片外地址，作間址寄存器和基址寄存器使用，以便訪問片外RAM和和RO

30、M。DPTR可以作為可以作為2個(gè)獨(dú)立的個(gè)獨(dú)立的8位寄存器位寄存器DPH和和DPL使用。使用。 并行并行I/O接口接口P0、P1、P2和和P3。均為。均為8位，可以實(shí)現(xiàn)位，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入或輸出。數(shù)據(jù)的輸入或輸出。其余的特殊功能寄存器在以后章節(jié)介紹。其余的特殊功能寄存器在以后章節(jié)介紹。2.3 MCS-51單片機(jī)單片機(jī)I/O端口電路、時(shí)鐘電路與工作方式端口電路、時(shí)鐘電路與工作方式2.3.1 MCS-51單片機(jī)單片機(jī)I/O端口的結(jié)構(gòu)及使用方法端口的結(jié)構(gòu)及使用方法 MCS-51單片機(jī)內(nèi)有單片機(jī)內(nèi)有4個(gè)個(gè)8位并行位并行I/O口，稱為口，稱為P0、P1、P2和和P3。每個(gè)端口都是。每個(gè)端口都是8位準(zhǔn)雙向

31、位準(zhǔn)雙向I/O口，共占口，共占32個(gè)引個(gè)引腳。每個(gè)端口都包含一個(gè)鎖存器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和腳。每個(gè)端口都包含一個(gè)鎖存器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)輸入緩沖器。在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，一個(gè)輸入緩沖器。在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，P2口送出高口送出高8位地址，位地址，P0口為雙向總線，分時(shí)送出低口為雙向總線，分時(shí)送出低8位地址和數(shù)據(jù)的輸入位地址和數(shù)據(jù)的輸入/輸出。輸出。1P0口口 P0口的字節(jié)地址為口的字節(jié)地址為80H，位地址為，位地址為80H87H。圖。圖2-5所示為所示為P0口某一位的結(jié)構(gòu)圖。它由一個(gè)輸出鎖存器、口某一位的結(jié)構(gòu)圖。它由一個(gè)輸出鎖存器、2個(gè)三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路及控制電路組

32、成。個(gè)三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路及控制電路組成。圖中控制信號(hào)圖中控制信號(hào)C的狀態(tài)決定轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置。當(dāng)?shù)臓顟B(tài)決定轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置。當(dāng)C=0時(shí)，時(shí)，開關(guān)處于圖示位置；當(dāng)開關(guān)處于圖示位置；當(dāng)C=1時(shí)，開關(guān)撥向反相器輸出時(shí)，開關(guān)撥向反相器輸出端位置。端位置。圖圖2-5 P0口某位結(jié)構(gòu)圖口某位結(jié)構(gòu)圖VCC10K（1）P0口用作輸入口用作輸入/輸出口輸出口 當(dāng)執(zhí)行一條由端口輸入的指令時(shí)，當(dāng)執(zhí)行一條由端口輸入的指令時(shí)，“讀引腳讀引腳”脈沖脈沖把三態(tài)緩沖器把三態(tài)緩沖器2打開，這樣，端口引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過打開，這樣，端口引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器緩沖器2讀入到內(nèi)部總線。在讀入端口引腳數(shù)據(jù)時(shí)，讀入到內(nèi)部總線。在讀入端

33、口引腳數(shù)據(jù)時(shí)，由于輸出驅(qū)動(dòng)由于輸出驅(qū)動(dòng)VT2并接在引腳上，如果并接在引腳上，如果VT2導(dǎo)通，就導(dǎo)通，就會(huì)將輸入的高電平拉成低電平，產(chǎn)生誤讀。因此在端會(huì)將輸入的高電平拉成低電平，產(chǎn)生誤讀。因此在端口執(zhí)行輸入操作前，應(yīng)先向端口鎖存器寫入口執(zhí)行輸入操作前，應(yīng)先向端口鎖存器寫入1，也就，也就是使鎖存器是使鎖存器Q的反的值的反的值=0。因?yàn)榭刂凭€。因?yàn)榭刂凭€C=0，因此，因此VT1和和VT2全截止，引腳處于懸浮狀態(tài)，可作高阻抗全截止，引腳處于懸浮狀態(tài)，可作高阻抗輸入。輸入。例如執(zhí)行：例如執(zhí)行： MOV A，P0 CPU執(zhí)行的是執(zhí)行的是“讀引腳讀引腳”的操作，將的操作，將P0口上的數(shù)口上的數(shù)據(jù)讀入累加器據(jù)

34、讀入累加器A，必須注意，執(zhí)行該類輸入指令前必，必須注意，執(zhí)行該類輸入指令前必須把鎖存器寫入須把鎖存器寫入“1”。 當(dāng)當(dāng)P0口作為輸出端口時(shí)，口作為輸出端口時(shí)，CPU執(zhí)行執(zhí)行“讀讀修改修改寫寫”的操作，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)在的操作，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器寫鎖存器”的信號(hào)作用下由的信號(hào)作用下由D端進(jìn)入鎖存器，經(jīng)鎖存器的反相端端進(jìn)入鎖存器，經(jīng)鎖存器的反相端送至送至VT2，在經(jīng)，在經(jīng)VT2反相，在反相，在P0.X引腳上出現(xiàn)的數(shù)引腳上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)正好是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。據(jù)正好是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。例如執(zhí)行：例如執(zhí)行：ANL P0，A 內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)部產(chǎn)生的“讀鎖存器讀鎖存器”操作信號(hào)使鎖存器操作信號(hào)使鎖

35、存器Q端數(shù)端數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，在與累加器據(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(yùn)算后，進(jìn)行邏輯運(yùn)算后，結(jié)果又送回結(jié)果又送回P0的接口鎖存器并出現(xiàn)在引腳上。的接口鎖存器并出現(xiàn)在引腳上。（2）P0口用作地址口用作地址/數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行片外當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行片外ROM擴(kuò)展或進(jìn)行片外擴(kuò)展或進(jìn)行片外RAM擴(kuò)展，擴(kuò)展，P0口用作地址口用作地址/數(shù)據(jù)總線。數(shù)據(jù)總線。2P1口口 P1口的字節(jié)地址為口的字節(jié)地址為90H，位地址為，位地址為90H97H。圖圖2-6所示為所示為P1口某一位的結(jié)構(gòu)圖。它由一個(gè)輸出口某一位的結(jié)構(gòu)圖。它由一個(gè)輸出鎖存器、鎖存器、2個(gè)三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路組成。個(gè)三態(tài)輸入緩

36、沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路組成。輸出驅(qū)動(dòng)電路只有一個(gè)場效應(yīng)管輸出驅(qū)動(dòng)電路只有一個(gè)場效應(yīng)管VT1，同時(shí)內(nèi)部帶，同時(shí)內(nèi)部帶上拉電阻。上拉電阻。圖圖2-6 P1口某位結(jié)構(gòu)圖口某位結(jié)構(gòu)圖 P1口可作通用雙向口可作通用雙向I/O口用，不必再外接上拉電阻。口用，不必再外接上拉電阻。當(dāng)端口用作輸入時(shí)和當(dāng)端口用作輸入時(shí)和P0口一樣，必須先向?qū)?yīng)的鎖口一樣，必須先向?qū)?yīng)的鎖存器寫入存器寫入“1”，使，使VT1截止，然后讀引腳。截止，然后讀引腳。3P2口口 P2口的字節(jié)地址為口的字節(jié)地址為0A0H，位地址為，位地址為0A0H0A7H。圖圖2-7所示為所示為P2口某一位的結(jié)構(gòu)圖。它由一個(gè)輸出鎖存口某一位的結(jié)構(gòu)圖。它由一個(gè)輸

37、出鎖存器、器、2個(gè)三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路及控制電路個(gè)三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路及控制電路組成。輸出驅(qū)動(dòng)電路只有一個(gè)場效應(yīng)管組成。輸出驅(qū)動(dòng)電路只有一個(gè)場效應(yīng)管VT1，同時(shí)內(nèi)，同時(shí)內(nèi)部帶上拉電阻。部帶上拉電阻。圖圖2-7 P2口某位結(jié)構(gòu)圖口某位結(jié)構(gòu)圖P2口作為輸入口作為輸入/輸出口使用時(shí)和輸出口使用時(shí)和P0口一樣?？谝粯印＠鐖?zhí)行：例如執(zhí)行： ANL P2，A CPU執(zhí)行的是執(zhí)行的是“讀讀修改修改寫寫”的操作。內(nèi)部產(chǎn)生的操作。內(nèi)部產(chǎn)生的的“讀鎖存器讀鎖存器”操作信號(hào)使鎖存器操作信號(hào)使鎖存器Q端數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)部數(shù)端數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，在與累加器據(jù)總線，在與累加器A進(jìn)行邏輯運(yùn)算后，結(jié)果又送回進(jìn)行

38、邏輯運(yùn)算后，結(jié)果又送回P2口的接口鎖存器并出現(xiàn)在引腳上?？诘慕涌阪i存器并出現(xiàn)在引腳上。例如執(zhí)行：例如執(zhí)行： MOV A，P2 CPU執(zhí)行的是執(zhí)行的是“讀引腳讀引腳”的操作。將的操作。將P2口鎖存器的口鎖存器的內(nèi)容送入累加器內(nèi)容送入累加器A。必須注意，執(zhí)行該類輸入指令前必。必須注意，執(zhí)行該類輸入指令前必須把鎖存器寫入須把鎖存器寫入“1”。 當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)需要進(jìn)行片外當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)需要進(jìn)行片外ROM擴(kuò)展或進(jìn)行片外擴(kuò)展或進(jìn)行片外RAM擴(kuò)展時(shí)，擴(kuò)展時(shí)，P2口可用于輸出高口可用于輸出高8位地址。位地址。4P3口口 P3口的字節(jié)地址為口的字節(jié)地址為0B0H，位地址為，位地址為0B0H0B7H。圖圖2-8所示為

39、所示為P3口某一位的結(jié)構(gòu)圖。它由一個(gè)輸出鎖口某一位的結(jié)構(gòu)圖。它由一個(gè)輸出鎖存器、存器、3個(gè)三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路組成。輸個(gè)三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路組成。輸出驅(qū)動(dòng)電路只有一個(gè)場效應(yīng)管出驅(qū)動(dòng)電路只有一個(gè)場效應(yīng)管VT1，同時(shí)內(nèi)部帶上拉，同時(shí)內(nèi)部帶上拉電阻。比電阻。比P1口多了一個(gè)第二功能控制部分的邏輯電口多了一個(gè)第二功能控制部分的邏輯電路。路。圖圖2-8 P3口某位結(jié)構(gòu)圖口某位結(jié)構(gòu)圖 P3口是一個(gè)多功能端口。圖中口是一個(gè)多功能端口。圖中“與非與非”門的作用門的作用是一個(gè)開關(guān)，決定是輸出鎖存器是一個(gè)開關(guān)，決定是輸出鎖存器Q端數(shù)據(jù)，還是輸出端數(shù)據(jù)，還是輸出第二功能（第二功能（W）的信號(hào)。當(dāng)）的

40、信號(hào)。當(dāng)W=1時(shí)，輸出時(shí)，輸出Q端信號(hào)；端信號(hào)；當(dāng)當(dāng)Q=1時(shí)，可輸出時(shí)，可輸出W線信號(hào)。線信號(hào)。 當(dāng)當(dāng)P3口作為輸入使用時(shí)，同口作為輸入使用時(shí)，同P0P2口一樣，先由口一樣，先由軟件向口鎖存器寫軟件向口鎖存器寫1，即使，即使D鎖存器鎖存器Q端保持端保持“1”，“與非與非”門輸出為門輸出為0，場效應(yīng)管截止，引腳端可作為，場效應(yīng)管截止，引腳端可作為高阻輸入。當(dāng)高阻輸入。當(dāng)CPU執(zhí)行讀命令操作時(shí)，使緩沖器執(zhí)行讀命令操作時(shí)，使緩沖器2上上的的“讀引腳讀引腳”信號(hào)有效，三態(tài)緩沖器信號(hào)有效，三態(tài)緩沖器2開通，于是引開通，于是引腳的狀態(tài)經(jīng)緩沖器腳的狀態(tài)經(jīng)緩沖器3、緩沖器、緩沖器2送至送至CPU內(nèi)部總線。內(nèi)部

41、總線。 當(dāng)某位被用作第二功能時(shí)，該位當(dāng)某位被用作第二功能時(shí)，該位D鎖存器鎖存器Q端被內(nèi)端被內(nèi)部硬件自動(dòng)置部硬件自動(dòng)置“1”，使，使“與非與非”門對(duì)第二功能是暢門對(duì)第二功能是暢通的。由于端口不作為通的。由于端口不作為I/O口（不執(zhí)行口（不執(zhí)行MOV A，P3），故），故“讀引腳讀引腳”信號(hào)無效，緩沖器信號(hào)無效，緩沖器2不通，第二不通，第二輸入功能信號(hào)經(jīng)緩沖器輸入功能信號(hào)經(jīng)緩沖器4送入第二輸入功能端。送入第二輸入功能端。 注意：注意：P0口與其他口不同，它的輸出級(jí)無上拉電口與其他口不同，它的輸出級(jí)無上拉電阻。阻。P1P3口都是準(zhǔn)雙向口，作為輸入時(shí)必須先對(duì)口都是準(zhǔn)雙向口，作為輸入時(shí)必須先對(duì)相應(yīng)端口鎖

42、存器寫相應(yīng)端口鎖存器寫1。2.3.2 MCS-51單片機(jī)時(shí)鐘電路單片機(jī)時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。單時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，因此必須受控于唯片機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，因此必須受控于唯一的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的則是指令執(zhí)行時(shí)各信一的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的則是指令執(zhí)行時(shí)各信號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系。號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系。1單片機(jī)時(shí)鐘電路單片機(jī)時(shí)鐘電路 單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，成振蕩器，XTAL1為反相放大器的輸入端，為反相放大器的輸入端，XTAL2

43、為為輸出端，兩端跨接石英晶體和兩個(gè)電容就構(gòu)成穩(wěn)定的輸出端，兩端跨接石英晶體和兩個(gè)電容就構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容器自激振蕩器。電容器C1和和C2通常取通常取30pF左右，可穩(wěn)左右，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩脈沖頻率范圍定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩脈沖頻率范圍為為fosc=024MHz。 單片機(jī)的時(shí)鐘電路有兩種方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式和單片機(jī)的時(shí)鐘電路有兩種方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。如圖外部時(shí)鐘方式。如圖2-9所示。所示。圖圖2-9 單片機(jī)的時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘電路2CPU時(shí)序的幾個(gè)概念時(shí)序的幾個(gè)概念（1）節(jié)拍與狀態(tài)周期）節(jié)拍與狀態(tài)周期 節(jié)拍（用節(jié)拍（用P表示）是指振蕩脈沖的

44、周期。振蕩脈表示）是指振蕩脈沖的周期。振蕩脈沖經(jīng)過兩分頻后就是單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，把時(shí)鐘信沖經(jīng)過兩分頻后就是單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，把時(shí)鐘信號(hào)的周期定義為狀態(tài)（用號(hào)的周期定義為狀態(tài)（用S表示）。即一個(gè)狀態(tài)包含表示）。即一個(gè)狀態(tài)包含兩個(gè)節(jié)拍。兩個(gè)節(jié)拍。 時(shí)鐘周期也稱為狀態(tài)周期，它是計(jì)算機(jī)中最基本時(shí)鐘周期也稱為狀態(tài)周期，它是計(jì)算機(jī)中最基本的時(shí)間單位。的時(shí)間單位。MCS-51單片機(jī)中一個(gè)時(shí)鐘周期為振蕩單片機(jī)中一個(gè)時(shí)鐘周期為振蕩周期的周期的2倍。倍。（2）機(jī)器周期和指令周期）機(jī)器周期和指令周期 一個(gè)機(jī)器周期是指一個(gè)機(jī)器周期是指CPU訪問存儲(chǔ)器一次所需要的訪問存儲(chǔ)器一次所需要的時(shí)間，一個(gè)機(jī)器周期包括時(shí)間，一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)振蕩周期，分為個(gè)振蕩周期，分為6個(gè)狀個(gè)狀態(tài)：態(tài)：S1S6，每個(gè)狀態(tài)又分為兩個(gè)節(jié)拍。，每個(gè)狀態(tài)又分為兩個(gè)節(jié)拍。 指令周期是完成一條指令所需要的時(shí)間。指令周期是完成一條指令所需要的時(shí)間。MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)中有單周期指令、雙周期指令和四周期指單片機(jī)系統(tǒng)中有單周期指令、雙周期指令和四周期指令。四周期指令只有乘、除兩條指令。令。四周期指令只有乘、除兩條指令。振蕩周期振蕩周期=1/ fosc狀態(tài)周期狀態(tài)周期=2/ fosc機(jī)器周期機(jī)器周期=12/ fosc指令周期指令周期=（14）機(jī)器周期）機(jī)器周期2.3.3 MCS-51單片機(jī)工作方式單片機(jī)工作方式1復(fù)位操作復(fù)位操作