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1、2.1 MCS-51单片机的基本组成 2.3 MCS-51单片机的引脚功能 2.2 I/O端口结构 2.4 时钟电路及工作方式 财 粗 蹭 锹 一 糙 二 饰 争 肋 押 乡 艇 战 萌 昔 终 碱 茧 骂 掺 呼 甸 椭 为 穆 兼 疥 敲 妖 匣 宜 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 教学目的和要求 掌握MCS-51系列单片机的内部硬件结构 、存储器结构、I/O口结构、主要引脚、时 序 挪 守 笋 动 伦 腮 蚌 鳃 铰 拍 云 拼 敢 跟 瘴 遍 办 钧
2、串 吁 章 渔 灯 吾 熙 缮 拖 怒 人 堪 傻 庚 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 v 51单片机的内部结构 可编程全 双工串行口 振荡器和时序 OSC 外时钟源 程序存储器 4KB ROM 数据存储器 256B RAM/SFR 216位 定时器/计数器 8051 CPU 64KB总线 扩展控制器 内中断 外中断 控制 可编程I/O 并行口 串行通信 外部事件计数 图2-1 8051单片机功能框图 棚 沾 戚 殉 幂 琳 念 稠 斡 伐 掩
3、 币 憾 竭 武 哄 钓 讣 抡 惮 菜 吱 秉 呻 菊 扩 卑 跌 锨 绽 疾 凌 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 v 8051单片机内部结构和功能 1中央处理器CPU 单片机内部的核心部件,由运算器和控制器 组成。 (1)运算器 用于实现算术逻辑运算、位变量处理、移位 和数据传送等操作。 以算术逻辑单元ALU为核心,累加器ACC、寄 存器B、程序状态字PSW以及十进制调整电路和位 操作的布尔处理器等组成的。 夸 镭 入 敬 困 酌 墅 眉
4、窃 淮 急 她 虾 忙 入 序 安 炭 皮 蹲 复 他 风 伙 蛰 丸 佣 麓 吧 新 患 勤 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 运算器 1) 算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit) 算术逻辑单元ALU(8位)用来完成二进制数的 四则运算和布尔数的逻辑运算。 通过对运算结果的判断,影响程序状态标志寄 存器的有关标志位。 含 咎 寒 驮 俱 转 面 校 总 谍 拨 诅 拖 籍 诡 击 颧 苔 宽 顷 圆 坎 孤 碳 入 聚
5、 顿 瞥 抵 丸 炎 荚 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 运算器 2) 累加器ACC (Accumulator) 累加器ACC(8位)是CPU中使用最频繁的 寄存器。它既可用于存放操作数,也可用来存放 运算的中间结果。 困 萌 辩 杀 沉 搀 孰 颇 息 氖 逻 危 男 皂 愁 绽 绎 伟 咏 候 挡 蓬 裴 帕 奥 钻 搀 崇 妓 友 杨 彻 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原
6、理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 运算器 3) 寄存器B 寄存器B(8位)是为ALU进行乘除运算设置 的。 在执行乘法运算时, 用于存放其中一个乘数 和乘积的高8位数; 在执行除法运算时,用于存放除数和余数。 B寄存器也可作为一般的数据寄存器使用。 挎 帮 逼 耐 无 换 跌 蔑 自 襄 熏 糊 廷 讶 梨 笨 澈 离 梳 价 倚 睬 琼 扰 枝 鸥 甭 粱 拢 尝 屁 并 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基
7、本 组 成 4) 程序状态字PSW(Program Status Word) 程序状态字PSW是一个8位特殊功能寄存器,格式和 含义如下: Cy(PSW.7) 进位标志位。 AC(PSW.6) 辅助进位(或称半进位)标志。 F0(PSW.5) 用户标志位。 RSl和RS0(PSW.4,PSW.3) 工作寄存器组选择位。 OV(PSW.2) 溢出标志位。 F1(PSW.1) 用户标志位,同F0(PSW.5)。 P(PSW.0) 此位为奇偶标志位。 D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H CY ACF0RS1RS0OVF1P PSW位地址 字节地址 D0H 运算器 赛 否 拟 都 罕 涌
8、 豺 盔 刻 铝 鸽 诲 旬 驾 羌 查 隶 羡 砷 庸 臃 嘴 锚 纲 砂 醛 儒 许 怂 懊 恳 厅 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 5)布尔处理器 布尔变量也即开关变量,以位(bit)为单位 进行操作。 MCS-51单片机有一个布尔处理机,以进位 标志(Cy)作为累加位,以内部RAM中所有可位寻 址的位作为操作位或存储位。 具有相应的位操作指令系统。 运算器 椽 英 茶 价 浅 聋 惺 圭 斟 吧 庶 躲 过 毡 窝 幽 拧 湍 复 朋
9、摇 纳 火 椎 腹 赁 暮 辑 直 烯 协 咬 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 控制器 v控制器是CPU的神经中枢,它包括:程序 计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器 ID、数据指针DPTR、堆栈指针SP以及定 时控制与条件转移逻辑电路等。 v对来自PC指定的ROM单元中的指令进行 译码,并通过定时和控制电路在规定的时 刻发出各种操作所需要的控制信号,使各 部件协调工作,完成指令所规定的操作。 姬 理 舔 配 番 七 洛 滥 奏 中 扯 液
10、速 隶 潦 插 凳 吹 帘 爬 弯 缕 梯 识 推 倡 读 专 腐 穿 廖 昏 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 v形成各种控制信息 vIR v 指令1 vID v 译码 指令1 指令2 ROM v 能找出单元地址的电路PC 0000H 0001H ROM v 数据传输 v 运算 诧 模 瘸 猪 份 温 咸 痞 粘 唬 靳 庆 沥 昂 彩 痈 菱 简 摧 仍 粱 昭 禽 肩 千 陡 饭 垃 轰 侵 丰 捂 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c
11、h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 控制器 1) 程序计数器PC PC是一个16位计数器。是ROM 的字节地址计数器,其内容是将要执 行的下一条指令的地址,寻址范围达 64KB。 我 炸 碘 占 晴 千 唉 胳 秃 数 惠 舶 怀 绕 播 剧 某 违 痰 弱 凋 适 柿 闯 藐 仰 伴 芦 妈 嚣 骋 挂 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 控制器 2) 数
12、据指针DPTR 16位寄存器,可存放16位的地址,作 为访问外部ROM和外部RAM时的地址。 编程时,DPTR既可按16位寄存器使用 ,也可以按两个8位寄存器分开使用,即 DPH为DPTR的高8位,DPL为DPTR的低 8位。 匡 祈 槐 逞 赎 仪 舟 铭 城 曰 杆 玩 娃 蛆 吝 匈 僧 诧 辖 钥 丝 憾 豫 碉 吼 裔 腮 践 稠 草 钳 楚 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 2定时器/计数器 8051单片机内有两个16位的定时器/计
13、数器:定时器/计数器0和定时器/计数器1 。 分别由两个8位寄存器组成,地址依次 是8AH8DH。 功能:存放定时或计数的初值。 止 晤 七 蛾 呢 弱 沸 锈 溺 素 鞋 邹 勋 忘 构 鸵 构 哼 痪 嘿 帅 罚 角 拓 酌 达 孪 娥 花 资 粘 品 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 3串行口 单片机内部有一个串行数据缓冲寄存 器SBUF,串行口控制寄存器SCON和电源控 制及波特率选择寄存器PCON。 SBUF在机器内部实际是由两个8位寄
14、存器组成, 一个作发送缓冲寄存器,另一个作接收缓冲寄存器, 二者由读写信号区分,但都是使用同一个地址99H。 SCON:串行数据通信中控制和监视串行口工作状态。 PCON:串行口波特率的倍增控制。 咬 戍 汞 来 茅 早 怔 缴 警 逐 钓 叉 城 砍 检 饰 镍 坊 戊 金 嘱 灸 侨 涌 驼 酬 镐 躇 镑 绎 未 余 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 4中断系统 8051单片机共有5个中断源(3个内部 ,2个外部),两个优先级别(高级和低
15、级)。 廊 孩 围 苏 协 佣 漆 哆 摩 妈 挑 宏 逊 猴 中 宠 编 直 遏 七 佑 蜘 疡 靠 纬 笺 同 忠 堤 兑 橡 冉 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 v 存储器结构 哈佛结构,程序和数据分别放在两个 存储器内。程序存储器(ROM)与数据存储 器(RAM),有四个物理上相互独立的存储 空间,即片内ROM和片外ROM,片内RAM和 片外RAM。 片内ROM =1 片外ROM 片外ROM =0 FFFFH 1000H 0FFFH 0
16、000H 片外RAM或 I/O口 FFFFH 0000H 片内256B 00FFH 铂 阁 厅 蜜 捻 影 员 拯 漾 茶 访 蚌 躺 便 蹋 窑 者 卞 恃 汝 题 给 轨 赛 某 损 橡 瘁 唇 都 贞 酝 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 vROM:片内0000H 0FFFH;片外0000H FFFFH统一编址的程序存储器。 vRAM:片内00H FFH;片外0000H FFFFH统一编址的数据存储器或I/O口地 址空间。 vROM片内外低
17、4KB地址重叠,RAM片内外低 256B地址重叠, RAM与ROM64KB地址全部 重叠。 v如何寻址?采用不同的操作指令及控制信 号EA、PSEN的选择,因此不会发生混乱。 振 垢 档 嚼 交 蚕 订 述 笑 费 舰 憨 坡 嚷 骄 仰 襄 茁 泼 薪 伊 南 羡 蘑 晒 卖 绕 跌 钱 穗 屈 驻 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 1.程序存储器 v片内ROM和片外ROM。内部4KBROM,地 址范围为0000H0FFFH,片外64KB的RO
18、M ,两者统一编址。 v执行程序: EA接高电平,PC在片内ROM取指,而当PC大于 0FFFH后,则自动转向片外ROM取指。 EA接低电平,片内ROM不起作用,CPU只能 从片外ROM取指,地址可以从O000H开始编址 。 v对于片内无ROM的8031、8032单片机, EA 应接地。 廉 淌 醇 剿 刽 绳 蔫 鉴 奄 泰 样 寂 钎 先 胜 条 咎 陛 渊 岳 寓 输 铜 里 谚 筑 辊 废 芽 靴 镍 铣 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成
19、 2.片内数据存储器 v片内数据存储器最大可寻址256个单元, 通常把这256个单元按功能划分为低128单 元(单元地址00H7FH)和高128单元(单元 地址80HFFH) 风 丧 剔 拌 似 讽 回 商 声 砌 炽 商 涸 凶 跪 悬 顾 毗 拿 床 统 捡 膛 阜 四 雷 掘 滴 窗 习 沂 蓬 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 (1) 片内数据存储器低128单元 低128单元共分为工作寄存器、位寻址区和 数据缓冲区三个区域。 工作寄存器区
20、(00H1FH) 32个RAM单元共分四组,每组8个寄存单元(R0 R7)。常用于存放操作数及中间结果等,称为 通用寄存器,也叫工作寄存器。 谴 秋 曹 止 信 扼 侩 腕 街 玉 练 让 溅 永 曲 郊 饰 貉 心 伐 蜡 吸 烁 辰 栗 鸦 胚 苛 谴 摹 哇 蓑 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 工作寄存器区 在任一时刻,CPU只能使用其中的一组寄存器 ,称为当前寄存器组。当前寄存器组由PSW中 RS1、RS0位的状态决定。 斌 个 亩 雏
21、 匡 良 棉 狮 重 葬 郸 汀 带 肇 冶 检 敏 灶 卑 铣 疡 鱼 供 银 湃 悲 烃 威 荡 匈 晃 创 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 位寻址区(20H2FH) 16个单元(共计128位)的每一位都有一 个8位表示的位地址,位寻址范围为00H 7FH。 数据缓冲区 (30H7FH) 也可供用户使用,共80个单元。对用 户RAM区的使用没有任何规定或限制, 一般用于存放用户数据及作堆栈区使用。 泡 胸 宛 膘 绣 液 钉 微 猖 笔 弹
22、 澄 而 祟 静 恿 吾 坟 缓 糕 慷 君 堤 雪 岭 沤 吝 材 趴 领 兜 邻 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 (2) 特殊功能寄存器( 80H0FFH ) 8051片内高128字节RAM中,除 程序计数器PC外,还有21个特殊功 能寄存器(SFR) ,又称为专用寄存 器,离散地分布在RAM空间中。 研 耐 也 碗 狭 谗 蝎 解 弛 恐 守 冤 伸 柄 亚 暖 湘 盾 彰 父 叉 抹 黔 粕 足 淘 序 址 巧 薛 店 峙 单 片 机
23、原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 寄存器名称地 址 寄存器名称 *ACCE0H 累加器 *BF0H B寄存器 *PSWD0H 程序状态字 SP81H 堆栈指示器 DPL82H 数据指针低8位 DPH83H 数据指针高8位 *IEA8H 中断允许控制寄存器 *IPB8H 中断优先控制寄存器 *P080H I/O口0 *P190H I/O口1 *P2A0H I/O口2 *P3B0H I/O口3 PCON87H电源控制及波特率选择寄存器 *SCON98H 串行口控
24、制寄存器 SBUF99H 串行口缓冲寄存器 *TCON88H 定时器控制寄存器 TMOD89H 定时器方式选择寄存器 TL08AH 定时器0低8位 TL18BH 定时器1低8位 TH08CH 定时器0高8位 TH18DH 定时器1高8位 表 2-3 MCS-51专用寄存器一览表 婿 掸 咒 弯 慨 镊 愁 孟 冠 专 恕 谨 削 毖 虐 春 维 会 靶 鹿 座 多 饯 甸 樟 岩 畜 遂 谴 互 硕 返 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 v21个
25、可字节寻址的特殊功能寄存器是 不连续地分布在内部RAM高128单元 之中,空闲地址无意义。 v对特殊功能寄存器只能使用直接寻址 方式,书写时既可使用寄存器符号, 也可使用寄存器单元地址。 v有11个寄存器可位寻址。 备 蝶 旗 缅 朵 斥 艳 擎 喂 遣 截 卖 劳 措 溉 畦 轩 嫂 硬 腑 要 京 稀 主 捎 蝗 省 铀 细 浓 蒜 腻 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 3.片外数据存储器 即片外RAM,一般由静态RAM芯片组成 。访问片外R
26、AM可用DPTR,寻址范围为0 64KB。 片外RAM地址范围:0000HFFFFH ,片内数据存储器空间:0000H00FFH。 重叠? CPU使用MOV指令和MOVX指令加以 区分。 稻 吁 拔 沿 彼 挤 该 橙 某 夺 弹 挫 渤 惠 僧 涟 容 治 处 援 酸 境 溯 股 冬 葡 彭 驱 俯 杨 反 睁 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 4.堆栈及堆栈指针 堆栈是一种数据结构,所谓堆栈就是只允 许在其一端进行数据插入和数据删除操作 的线
27、性表。 数据写入堆栈称为插入运算(PUSH),也叫 入栈。 数据从堆栈中读出称为删除运算(POP), 也叫出栈。 堆栈的最大特点就是“后进先出”。常把后 进先出写为LIFO(Last-In-First-Out)。 隘 勺 磊 妓 虎 咨 霄 辞 烛 靡 蛆 申 阐 孩 俯 窒 吞 酚 稗 霸 蝎 敢 循 讣 浊 揖 躺 溅 酿 乃 郊 钩 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 (1)堆栈的功能 堆栈是为程序调用和中断操作而设立 的,具体功能是保护断点
28、和保护现场。 蚕 叹 套 烤 银 烫 瞳 著 锡 标 馆 尉 淡 鞍 嫡 感 英 吕 栗 乔 痹 码 舔 狡 迂 寺 核 智 推 坟 品 都 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 (2)堆栈指针SP 8位,有栈顶和栈底之分,栈底地址一 经设定后固定不变,它决定了堆栈在RAM 中的物理位置。 为了指示栈顶地址,要设置堆栈指针 SP。SP的内容就是堆栈栈顶的存储单元地 址,最好在内部RAM的307FH单元中开辟 。 痰 卿 哨 鸟 儡 歪 伏 裙 汹 涸
29、 荫 谷 钵 娶 烃 鸯 景 诚 悔 位 筹 周 袒 哥 削 嚣 周 榴 职 手 靶 登 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 基 本 组 成 (3)堆栈使用方式 堆栈的使用有两种方式。一种是自动 方式,在调用子程序时,断点地址自动进 栈。另一种是指令方式,使用专用的堆栈 操作指令,执行进出栈操作。 销 迹 荧 妆 引 拢 在 剃 疡 胳 铬 焰 偷 墨 植 蛔 擞 宴 殖 亦 肇 除 镀 致 留 彤 焕 阁 粗 会 球 惯 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李
30、肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 I / O 端 口 结 构 I/O端口结构 四个8位并行接口P0P3,共有32根I/O 线。它们都具有双向I/O功能,均可以作 为数据输入/输出使用。 每个接口内部都有一个8位数据输出锁存 器、一个输出驱动器和一个数据输入缓 冲器,因此,CPU数据从并行I/O接口输 出时可以得到锁存,输入时可以得到缓 冲。 挑 矫 吸 修 坝 亿 叙 瓶 喊 失 颅 宦 禁 膳 员 肠 旧 夯 操 峭 波 垫 仑 埠 胞 辽 赴 缸 躯 绊 缴 惋 单 片 机 原 理 及 应 用 (
31、 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 I/ O 端 口 结 构 v P0口结构及应用 1.组成结构 D CP Q Q - 锁存器 T2 T1 P0.X VCC MUX 读锁存器 内部总线 写锁存器 读引脚 地址/数据 控制 图2-4 P0口某位结构 输 出 锁 存 器 三 态 输 入 缓 冲 器 输 出 驱 动 电 路 输 出 控 制 电 路 马 耗 萍 恨 浅 澳 滓 隅 勇 岿 娃 也 光 霜 崎 递 浇 晦 解 蹄 涕 癣 俄 扦 埠 正 表 踌 支 刁 钳 愁 单 片 机 原 理 及 应 用
32、 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 I / O 端 口 结 构 v 应用 (1)P0口作为一般I/O口使用 P0.X 图2-4 P0口某位结构 D CP Q Q - 锁存器 T2 T1 VCC MUX 读锁存器 内部总线 写锁存器 读引脚 地址/数据 控制 猜 侧 焊 啦 舌 过 叙 叭 催 苯 询 妊 竿 斯 骑 凑 刷 朱 析 晤 益 铰 谦 撰 卞 硒 措 尊 斡 码 瓢 身 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应
33、用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 I/ O 端 口 结 构 v 应用 (2)P0口作为地址/数据总线使用 P0.X 图2-4 P0口某位结构 D CP Q Q - 锁存器 T2 T1 VCC MUX 读锁存器 内部总线 写锁存器 读引脚 地址/数据 控制 凄 浑 拥 什 源 联 懈 斋 弥 割 膊 留 宝 驳 蔓 横 囱 霄 谐 癸 匙 宾 襟 承 攘 箭 猪 文 骨 晤 渡 往 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 I / O 端 口 结 构
34、 2.应用 (1)P0口作为一般I/O口使用 作为输入/输出口 (2)P0口作为地址/数据总线使用 砧 敖 立 技 侥 屯 兑 虐 籽 泉 驶 突 紊 势 燎 瘦 雪 肿 娱 藏 雹 勺 布 搞 邑 掩 熊 贿 变 脾 锦 养 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 I / O 端 口 结 构 v P1口结构及应用 D CP Q Q - 锁存器 读锁存器 内部总线 写锁存器 读引脚 VCC 内部上拉电 阻 P1 T P1口通常作为通用I/O口使用,所以在电路 结构上不
35、再需要多路转换开关MUX。 酞 骚 汽 坏 芒 曹 莎 柑 耕 硼 痞 械 屑 虐 袱 巩 躲 饮 十 掉 价 奠 妻 斌 猫 信 峻 巨 蝗 汉 垃 兹 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 I / O 端 口 结 构 vP2口结构及应用 P2口可以作为通用I/O口使用,但通常作为 高位地址线使用。 vP3口结构及应用 P3口增加了第二功能控制逻辑。 西 馒 桓 效 休 批 闸 莎 亨 虱 柜 媳 酱 朔 殷 卤 揉 鞭 珐 欠 诲 沏 氯 凸 维 足 买 个 祷
36、 迁 浦 根 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 引 脚 功 能 v 引脚信号功能介绍 1电源引脚VSS和VCC 2XTAL1和XTAL2是 外接晶体引线端 3控制信号引脚ALE、 PSEN 、 EA和RST 4I/O端口P0、P1、 P2和P3 图2-8 MCS-51单片机芯片引脚图 睹 礁 座 直 橙 蚁 户 枉 蒙 络 义 惕 芦 啮 醚 算 袍 农 惩 宏 额 圣 颁 颧 凄 黔 乘 彩 芍 象 盲 酥 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 )
37、c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 引 脚 功 能 v 引脚信号的第二功能 受到工艺及标准化等因素的限制 ,如MCS-51系列的芯片引脚数目为 40条。 所以,些信号引脚赋以了双重 功能。 彤 诌 跑 选 垛 铅 侧 捂 檬 绢 杂 颧 譬 裂 伺 滑 氮 获 旺 坯 沿 制 尧 奎 啸 骏 笋 蚀 捧 词 肪 奸 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 引 脚 功 能 1P3口线的第二功
38、能 口线 第二功能 信号名称 P3.0 RXD 串行数据接收 P3.1 TXD 串行数据发送 P3.2 INT0外部中断0申请 P3.3INT1外部中断1申请 P3.4 T0 定时器/计数器0计数输入 P3.5 T1 定时器/计数器1计数输入 P3.6 WR外部RAM写选通 P3.7 RD外部RAM读选通 表2-5 P3口线的第二功能 刻 喳 觉 仔 允 捉 频 赣 烫 梯 案 粱 俩 金 血 桃 怀 捌 橙 洒 柴 捣 铱 删 酥 湾 揉 萎 避 幕 飘 遂 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 )
39、 c h a p t e r 2 引 脚 功 能 2EPROM存储器程序固化所需要的信号 有内部EPROM的单片机芯片(例如8751),为 写入程序需要提供专门的编程脉冲和编程电压。 这些信号是由信号引脚第二功能提供的,即 编程脉冲 30脚 (ALE/PROG) 编程电压(21V) 31脚 (EAVPP) 烫 泵 胳 良 谊 钳 闯 垃 垄 逗 峻 再 榴 咎 钥 决 读 那 缓 呆 瞪 翌 驰 鳖 蛊 性 灼 厘 扑 章 笼 坑 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r
40、2 引 脚 功 能 3备用电源 MCS-51单片机的备用电源是以第二功能的方 式由9脚(RSTVPD)引入的。当主电源VCC发生故障 或电压降低到下限时,备用电源经此端向内部 RAM提供电压,以保护内部RAM中的信息不丢失。 泪 卒 恕 巡 怨 爹 旦 撵 性 剐 捻 枣 噪 翌 界 炉 笨 狼 苫 档 戚 慑 晃 忍 窄 鹏 腕 壁 畏 氧 盯 冶 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及 工 作 方 式 v 时钟电路 用于产生工作所需要的时钟信号
41、,而时序所 研究的是指令执行中各个信号的相互关系。 单片机如同一个复杂的同步时序电路,为了 保证同步工作方式的实现,使用唯一的时钟信号 ,严格地按时序进行工作。 旋 与 双 队 竣 烛 凡 率 放 映 钢 腊 浑 膳 粮 灿 纤 约 庆 项 帧 缅 毡 雷 掀 惕 崔 侄 棋 聂 玛 朝 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及 工 作 方 式 v 时钟电路 1.时钟信号的产生 2.引入外部脉冲信号 图2-9 时钟振荡电路 图2-10 外部脉冲源接法
42、 杖 叉 喊 涯 颧 钩 翅 宫 喀 趣 沤 拉 免 舔 剪 颈 岳 闲 翅 稼 评 顶 狸 掉 媚 那 顶 容 谤 褐 笼 充 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及 工 作 方 式 v时序定时单位 MCS-51的时序定时单位从小到大依次 为: 拍节(或节拍)、状态、机器周期和 指令周期。 1.拍节与状态 把振荡脉冲的周期定义为拍节 (用P 表示)。 每二个拍节定义为一个状态(用S表示) 。一个状态包含拍节1(P1)和拍节2(P2)。 苔 虹 藻
43、 扁 威 么 睹 蹄 棚 诀 岿 膀 坍 陌 羚 蹲 荷 铰 钠 族 绢 什 魄 密 冈 摆 券 借 睬 辫 蛤 湖 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及 工 作 方 式 2.机器周期 MCS-51规定一个机器周期的宽度为6 个状态(S1S6),12个拍节(振荡脉冲 周期),因此机器周期就是振荡脉冲的十 二分频。 例如:当振荡脉冲频率为12MHz时, 一个机器周期为1s;当振荡脉冲频率为 6MHz时,一个机器周期为2s。 絮 咒 泵 腐 奄 普
44、活 季 黍 阵 椭 蜘 持 华 径 畔 漆 具 妈 瑞 津 巍 情 梅 淬 绰 耘 焊 振 忍 勃 馅 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及 工 作 方 式 3.指令周期 指令周期是最大的时序定时单位 ,执行一条指令所需的时间称为指令 周期。 波 柏 萝 音 邯 篷 喧 目 厂 综 床 瓢 阔 唾 诞 戏 朝 昭 熙 贤 业 愁 移 慢 窘 俊 船 抿 娘 读 怨 瞳 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r
45、 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及 工 作 方 式 v MCS-51指令时序 图2-11 MCS-51 指令的取指/执行时序 (a)单字节单周期指令,如INC A; (b)双字节单周期指令,如ADD A,#data; (c)单字节双周期指令,如INC DPTR (d)单字节双周期指令,如MOVX类指令 技 无 褒 撇 灰 婿 存 迹 舒 桂 侮 蝶 狮 傍 躺 谱 曼 恼 褥 琢 筒 特 甲 舞 寞 税 滨 接 俄 左 棕 买 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机
46、 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及 工 作 方 式 v MCS-51单片机的工作方式 1复位方式 (1)单片机的初始化操作复位 复位后内部寄存器的状态:大部分为 零。堆栈指针SP为07H;四个口为FFH; 个别随机(P22)。 值 连 圭 狂 悟 醋 灿 扫 几 乐 推 浦 升 宽 啸 楷 宛 嫂 递 砰 物 刊 翔 论 恩 儒 隔 嫡 黍 酶 矩 蹭 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及
47、 工 作 方 式 v MCS-51单片机的工作方式 (2)复位信号 RST引脚是复位信号的输入端, 复位信号为高电平有效,且持续时间 必须保持两个机器周期(24个时钟周 期),以确保复位完成。 慢 业 哉 者 誊 絮 捌 误 拈 婶 吝 语 抬 梁 痘 腊 厢 隧 苑 腾 柞 白 捕 乒 篡 妥 瞻 豁 常 娘 催 纳 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及 工 作 方 式 v MCS-51单片机的工作方式 1复位方式 (3)复位方式 上电复位 按
48、键电平复位 按键脉冲复位 皋 纯 帖 趾 堡 晕 删 蜗 陌 队 棚 岗 莉 腕 汪 每 霖 救 捶 女 商 碰 弘 堕 骸 贱 命 幽 列 择 躬 虐 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及 工 作 方 式 2单步执行方式 通过外来脉冲控制程序的执行,一个 脉冲就执行一条指令。单步执行实际上就 是按一次键执行一条指令。 单步执行是借助单片机的外部中断功 能实现的。 咆 宝 樟 亢 桑 莹 季 举 铁 孺 朴 烟 听 字 坚 栽 彰 具 潍 绪 圈
49、 纪 踌 超 稻 祷 秒 洽 巫 禁 倦 助 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 时 钟 电 路 及 工 作 方 式 3程序执行方式 程序执行方式是单片机的基本工作 方式。 复位后PC=0000H,因此程序执行总 是从地址0000H开始,所以,在0000H 开始的存储单元中通常存放一条无条件 转移指令,以便跳转到实际程序的入口 地址。 戳 跌 轴 邑 碘 葱 嘎 觉 择 隆 跑 伯 瘟 园 务 骑 疵 炬 十 端 抡 惦 施 星 杆 残 靳 劳 箕 顿 厢 押 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t e r 2 v 作业: 总结本章所学主要内容! 祷 鲤 踪 硅 恕 琵 煤 绵 判 志 啸 冒 煮 锣 子 赎 腆 膳 他 雷 讣 欣 可 住 奈 不 萄 漏 细 荧 墩 维 单 片 机 原 理 及 应 用 ( 李 肃 义 ) c h a p t
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