2025/6/141單片機(jī)原理與應(yīng)用●

教學(xué)目標(biāo)：

學(xué)習(xí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳功能

學(xué)習(xí)單片機(jī)的存儲(chǔ)器組織

學(xué)習(xí)單片機(jī)輸入輸出端口的結(jié)構(gòu)與功能●

學(xué)習(xí)要求：

掌握MCS—51系列單片機(jī)的外部引腳功能

掌握單片機(jī)存儲(chǔ)器的構(gòu)成與編址方式掌握輸入輸出端口的功能

掌握振蕩電路與復(fù)位電路的功能第二章MCS51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2025/6/142單片機(jī)原理與應(yīng)用第二章MCS51單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理2.1MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理2.2MCS-51單片機(jī)的引腳分布及其功能2.3MCS-51單片機(jī)的工作時(shí)序2025/6/143單片機(jī)原理與應(yīng)用2.1

MCS-51單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu)

基本組成

nMCS--51系列單片機(jī)是美國(guó)Intel公司在1980年推出的8位單片機(jī)

，包含51和52兩個(gè)子系列。n51子系列的典型產(chǎn)品有8031，8051和8751三種機(jī)型

n52子系列包括8032，8052和8751三種機(jī)型

n目前有多家著名半導(dǎo)體購(gòu)買(mǎi)了核，加上自己的外圍，生產(chǎn)多種兼容芯片。

不同型號(hào)MCS-51單片機(jī)CPU處理能力和指令系統(tǒng)完全兼容，只是存儲(chǔ)器和I/O接口的配置有所不同。MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖2025/6/145單片機(jī)原理與應(yīng)用MCS-51單片機(jī)的組成：

（1）8位CPU；（2）振蕩頻率1.2～12MHZ；（3）128個(gè)字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（片內(nèi)RAM）；（4）21個(gè)專(zhuān)用寄存器；

（5）4KB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（8031無(wú)）；

（6）8位并行I/O口P0，P1，P2，P3；（7）一個(gè)全雙工串行I/O口；

（8）2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；

（9）5個(gè)中斷源，分為2個(gè)優(yōu)先級(jí)；2025/6/146單片機(jī)原理與應(yīng)用(一)CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)CPU是單片機(jī)的核心，由運(yùn)算器和控制器等部件組成程序增量器MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖所示：2025/6/147單片機(jī)原理與應(yīng)用(一)CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)CPU是單片機(jī)的核心，由運(yùn)算器和控制器等部件組成運(yùn)算器運(yùn)算器以8位算術(shù)/邏輯運(yùn)算部件ALU為核心，加上通過(guò)內(nèi)部總線而掛在其周?chē)臅捍嫫鱐MP1、TMP2、累加器ACC、寄存器B、狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSW以及布爾處理器組成整個(gè)運(yùn)算器的邏輯電路。2025/6/148MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用程序增量器2025/6/149單片機(jī)原理與應(yīng)用1．算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU(8位)ALU能完成+、–、×、÷算術(shù)運(yùn)算，與、或、非、異或、循環(huán)移位等邏輯運(yùn)算。ALU只能進(jìn)行運(yùn)算不能寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)應(yīng)先放在ACC中或其他寄存單元中。運(yùn)算時(shí)先將數(shù)據(jù)送到TMP1、TMP2中，再經(jīng)ALU運(yùn)算處理，運(yùn)算后結(jié)果經(jīng)內(nèi)部總線送回ACC中或其他寄存單元中。累加器A在數(shù)據(jù)傳輸和處理過(guò)程中起著十分重要的作用。2025/6/1410單片機(jī)原理與應(yīng)用2．寄存器陣列(1)工作寄存器R0～R7

(8位)暫存運(yùn)算數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。4個(gè)工作寄存器區(qū)，工作寄存器0區(qū)～3區(qū)。每個(gè)區(qū)均含8個(gè)寄存器R0～R7。用PSW中的兩位PSW.4和PSW.3來(lái)切換工作寄存器區(qū)，選用一個(gè)工作寄存器區(qū)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。2025/6/1411單片機(jī)原理與應(yīng)用(2)累加器ACC(8位)需要ALU處理的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果多數(shù)要經(jīng)過(guò)A累加器(3)寄存器B(8位)與A累加器配合執(zhí)行乘、除運(yùn)算。也可用作通用寄存器。2025/6/1412單片機(jī)原理與應(yīng)用(4)程序狀態(tài)字PSW(8位)存放ALU運(yùn)算過(guò)程的標(biāo)志狀態(tài)

（1）進(jìn)位標(biāo)志C（PSW.7）

表示運(yùn)算是否有進(jìn)位（借位），有“1”，否則“0”，很多算術(shù)邏輯運(yùn)算指令都會(huì)影響（2）輔助進(jìn)位標(biāo)志AC（PSW.6）

做加減運(yùn)算時(shí)，若低半字節(jié)有進(jìn)位（借位）則AC=1，主要用于BCD運(yùn)算調(diào)整時(shí)。（3）軟件標(biāo)志FO（PSW.5）

由用戶定義，可置位、清0、測(cè)試2025/6/1413單片機(jī)原理與應(yīng)用（4）工作寄存器組選擇位RS1、RS0（PSW.4，PSW.3）：

RS1 RS0 工作寄存器組

片內(nèi)RAM地址

0 0 第0組 00H～07H

0 1 第1組 08H～0FH

1 0 第2組10H～17H

1 1 第3組18H～1FH

單片機(jī)上電復(fù)位后，RS1RS0=00。

2025/6/1414單片機(jī)原理與應(yīng)用（5）溢出標(biāo)志OV（PSW.2）

運(yùn)算結(jié)果超出機(jī)器所能表示的范圍時(shí)稱(chēng)溢出。溢出是指有符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)，數(shù)值超過(guò)了+127---128。OV=Cy7?Cy6，補(bǔ)碼運(yùn)算產(chǎn)生溢出OV=1，否則OV=0（6）奇偶標(biāo)志P（PSW.0）

P反映執(zhí)行指令后累加器A中1的個(gè)數(shù)的奇偶,若A中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則P=1，若A中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則P=0。2025/6/1415單片機(jī)原理與應(yīng)用例：分析執(zhí)行下列指令序列后，A、C、AC、OV、P的內(nèi)容是什么？

MOVA，#79HADDA，#58H

該指令功能是將79H+58H→A。計(jì)算過(guò)程如下：（79H）01111001+（58H）01011000

————————————（D1H）11010001A=D1H最高位無(wú)進(jìn)位，Ｃ=0；低半字節(jié)有進(jìn)位，AC=1；OV=1，發(fā)生溢出；A中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，P=0。2025/6/1416單片機(jī)原理與應(yīng)用3.布爾處理機(jī)有相應(yīng)的指令系統(tǒng)，可提供17條位操作指令，硬件上有自己的“累加器”，即進(jìn)位位C，也有自己的位尋址空間.2025/6/1417單片機(jī)原理與應(yīng)用控制器以定時(shí)控制邏輯為中心，包括指令寄存器IR、指令譯碼器ID、程序計(jì)數(shù)器PC(16位)、數(shù)據(jù)指針DPTR、堆棧指針SP以及程序地址寄存器、16位地址緩沖器CPU總是按PC的指示讀取程序。PC可自動(dòng)加1。因此CPU執(zhí)行程序一般是順序方式。當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)移、子程序調(diào)用、中斷和復(fù)位等操作，PC被強(qiáng)制改寫(xiě)，程序執(zhí)行順序也發(fā)生改變。復(fù)位時(shí)，PC=0000H。2025/6/1418MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用程序增量器2025/6/1419單片機(jī)原理與應(yīng)用

指令寄存器IR和指令譯碼器ID：由PC中的內(nèi)容指定ROM地址，取出來(lái)的指令經(jīng)指令寄存器IR送至指令譯碼器ID，由ID對(duì)指令譯碼產(chǎn)生一定序列的控制信號(hào)，以執(zhí)行指令所規(guī)定的操作振蕩器及定時(shí)電路：8051單片機(jī)內(nèi)有振蕩電路，只需外接石英晶體和頻率微調(diào)電容。同其他計(jì)算機(jī)一樣，在基本節(jié)拍的控制下協(xié)調(diào)的工作。2025/6/1420單片機(jī)原理與應(yīng)用堆棧指針SP(8位)堆棧是按“先進(jìn)后出”原則存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)。MCS-51堆棧設(shè)在片內(nèi)RAM區(qū)。數(shù)據(jù)入棧/出棧時(shí)，SP自動(dòng)加1/減1，其內(nèi)容始終為棧頂?shù)刂?。?fù)位時(shí)SP=07H。數(shù)據(jù)指針DPTR(16位)存放片外存儲(chǔ)器地址，作為片外存儲(chǔ)器的指針。可分成兩個(gè)8位寄存器DPH、DPL使用。2025/6/1421單片機(jī)原理與應(yīng)用(二)MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器空間及配置89C51存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器ROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ROM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)器片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2025/6/1422單片機(jī)原理與應(yīng)用8051片內(nèi)有ROM程序存儲(chǔ)器和RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩類(lèi)，他們有各自獨(dú)立的存儲(chǔ)地址空間。（1）程序存儲(chǔ)器空間：采用片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址的方式，共有64KB，地址范圍為0000H～FFFFH(用16位地址表示)。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間：分為片內(nèi)和片外兩部分。

片內(nèi)有256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間，地址范圍為00H～FFH(用8位地址表示)。

片外有64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，其地址范圍也是0000H～FFFFH(用16位地址表示)。

片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的訪問(wèn)通過(guò)不同的數(shù)據(jù)訪問(wèn)指令來(lái)區(qū)分開(kāi)來(lái)

2025/6/1423單片機(jī)原理與應(yīng)用物理空間與地址物理上4個(gè)存儲(chǔ)器地址空間：片內(nèi)/片外程序存儲(chǔ)器空間片內(nèi)/片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間邏輯上3個(gè)存儲(chǔ)器地址空間：64KB程序存儲(chǔ)器256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器64KB片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2025/6/14241、程序存儲(chǔ)器空間配置2025/6/1425單片機(jī)原理與應(yīng)用

程序存儲(chǔ)器空間的片內(nèi)、片外選擇通過(guò)單片機(jī)的引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)接低電平時(shí)（），程序存儲(chǔ)器空間接高電平由片內(nèi)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于8031/80C31/8032/80C32這些片內(nèi)沒(méi)有ROM的單片機(jī)，的這些單片機(jī)，如果想使用這些片內(nèi)存儲(chǔ)器的話，引腳也必須接高電平。的前4KB（MCS-52是8KB）由片外實(shí)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)（），程序存儲(chǔ)器空間的前4KB（MCS-52是8KB）引腳必須接低電平。同樣，對(duì)于具有片內(nèi)FLASH或者ROM2025/6/14262、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間配置256字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為兩部分:低128字節(jié)(00H～7FH)是真正的RAM區(qū)，高128字節(jié)(80H～FFH)為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)（MCS-52也有高128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，它們和特殊功能寄存器重疊的，區(qū)分這些重疊的高128字節(jié)存儲(chǔ)單元的方法是使用不同的尋址方式，SFR使用直接尋址而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元使用間接尋址)。2025/6/1427單片機(jī)原理與應(yīng)用51子系列片內(nèi)RAM塊可分工作寄存器存器區(qū)、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等三個(gè)區(qū)域。統(tǒng)一編址，從00H～7FH，各區(qū)域有自己的特殊功能，也可統(tǒng)一調(diào)度使用。（1）片內(nèi)RAM(00H～7FH)2025/6/1428單片機(jī)原理與應(yīng)用工作寄存器區(qū)：字節(jié)地址：00H～1FH位尋址區(qū)：字節(jié)地址：20H～2FH位地址為：00H～7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/堆棧區(qū)：字節(jié)地址：00H～7FH一般使用30H～7FH2025/6/1429單片機(jī)原理與應(yīng)用工作寄存器存器區(qū)2025/6/1430單片機(jī)原理與應(yīng)用RS1 RS0 工作寄存器組

片內(nèi)RAM地址

0 0 第0組 00H～07H

0 1 第1組 08H～0FH

1 0 第2組10H～17H

1 1 第3組18H～1FH

單片機(jī)上電復(fù)位后，RS1RS0=00。2025/6/1431單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)工作寄存器的這個(gè)特性，提供了快速保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)功能，提高了CPU的響應(yīng)速度，也提高了程序效率：如工作寄存器工作在0區(qū)，當(dāng)需保護(hù)這些R0-R7中的數(shù)據(jù)時(shí)，不必將其存到其他地方，只需簡(jiǎn)單的切換R0-R7的工作區(qū)即可，比如切換到1區(qū)后，再用R0-R7是從地址08H-0FH2025/6/1432單片機(jī)原理與應(yīng)用

為適應(yīng)控制型應(yīng)用領(lǐng)域需要，內(nèi)部RAM的20H-2FH這16個(gè)字節(jié)，CPU對(duì)它們不僅有字節(jié)尋址能力，而且還具有位尋址能力，這16字節(jié)RAM單元的8*16=128位賦以位地址00H-7FH，CPU能直接尋址這些位，執(zhí)行置“1”、清“0”、求反、“1”轉(zhuǎn)移、“0”轉(zhuǎn)移、傳送等邏輯操作?？捎米鬈浖?biāo)志位等位尋址區(qū)2025/6/1433單片機(jī)原理與應(yīng)用工作寄存器區(qū)：字節(jié)地址：00H～1FH位尋址區(qū)：字節(jié)地址：20H～2FH位地址為：00H～7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/堆棧區(qū)：字節(jié)地址：00H～7FH一般使用30H～7FH2025/6/1434單片機(jī)原理與應(yīng)用2025/6/1435單片機(jī)原理與應(yīng)用30H-7FH這部分RAM空間只能進(jìn)行字節(jié)尋址，可以作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，也可作堆棧區(qū)。

所謂堆棧區(qū)就是指在片內(nèi)RAM中專(zhuān)門(mén)開(kāi)辟出來(lái)一個(gè)區(qū)域，數(shù)據(jù)的存取是以“后進(jìn)先出”的結(jié)構(gòu)方式處理的。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方式對(duì)于處理中斷，調(diào)用子程序都非常方便。

數(shù)據(jù)緩沖區(qū)2025/6/1436單片機(jī)原理與應(yīng)用工作寄存器區(qū)：字節(jié)地址：00H～1FH位尋址區(qū)：字節(jié)地址：20H～2FH位地址為：00H～7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/堆棧區(qū)：字節(jié)地址：00H～7FH一般使用30H～7FH2025/6/1437單片機(jī)原理與應(yīng)用堆棧的操作有兩種：一種叫數(shù)據(jù)壓入(PUSH)，另一種叫數(shù)據(jù)彈出(POP)。89C51的堆棧指針SP是一個(gè)雙向計(jì)數(shù)器。進(jìn)棧時(shí)，SP內(nèi)容自動(dòng)增值，出棧時(shí)自動(dòng)減值。存取信息必須按“后進(jìn)先出”或“先進(jìn)后出”的規(guī)則進(jìn)行。（a）入棧（PUSH）（b）出棧（POP）2025/6/1438單片機(jī)原理與應(yīng)用圖中，假若有8個(gè)RAM單元，每個(gè)單元都在其右面編有地址，棧頂由堆棧指針SP自動(dòng)管理。每次進(jìn)行壓入或彈出操作以后，堆棧指針便自動(dòng)調(diào)整以保持指示堆棧頂部的位置2025/6/1439單片機(jī)原理與應(yīng)用MCS51單片機(jī)的堆棧區(qū)原則上是由用戶在內(nèi)部RAM區(qū)任意分配的，只有對(duì)堆棧指針SP賦以不同的初值。但具體應(yīng)用系統(tǒng)中，堆棧區(qū)的設(shè)置應(yīng)和整個(gè)RAM分配統(tǒng)一起來(lái)考慮，工作寄存器區(qū)和位尋址區(qū)分配好后，再指定堆棧區(qū)。MCS51的堆棧是向上生成的。注意：。上電復(fù)位后，SP=07H，應(yīng)重新賦值數(shù)據(jù)緩沖區(qū)2025/6/1440單片機(jī)原理與應(yīng)用特殊功能寄存器又稱(chēng)專(zhuān)用寄存器，MCS51除PC和R0-R7外，其余22個(gè)寄存器都屬SFR（其中有4個(gè)只在8052中存在），這里有5個(gè)為16位寄存器（其中有2個(gè)只在8052中存在），其余均為8位，共占22+5=27個(gè)字節(jié)（8051中共占18+3=21個(gè)字節(jié)），離散分布在128個(gè)地址單元中，其余單元沒(méi)定義，用戶不能訪問(wèn)，否則出現(xiàn)不確定值,用直接尋址方式尋址（2）特殊功能寄存器SFR2025/6/14412025/6/14單片機(jī)原理與應(yīng)用占用字節(jié)地址：80H～FFH位尋址寄存器：其字節(jié)地址可被8整除。專(zhuān)用寄存器：A、B、PSW、DPTR、SPI/O接口寄存器：

P0、P1、P2、P3、SBUF、TMOD、TCON、SCON…2025/6/1443單片機(jī)原理與應(yīng)用SFR反映了8051的狀態(tài)，實(shí)際上是8051的狀態(tài)字和控制寄存器，大體可分為兩類(lèi)：

與引腳有關(guān)的SFR

P0-P3：四個(gè)鎖存器，每個(gè)附加相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)和輸入緩沖，構(gòu)成4個(gè)并行口，提供32根雙向I/O線。

內(nèi)部功能控制用SFR

ACC、B、PSW、SP、DPTR、IE、IP、

SCON、SBUF、TCON、TMOD、PCON、T0、T1（T2、T2CON、T2MOD、RCAP2）2025/6/1444單片機(jī)原理與應(yīng)用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由RAM組成，有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)之分，8051單片機(jī)一般采用靜態(tài)RAM。單片機(jī)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可用地址指針寄存器DPTR，它是一個(gè)16位寄存器，尋址范圍最大為64KB，0000H-FFFFH。16位地址通過(guò)P0、P2口提供，ALE鎖存低八位。單片機(jī)提供RD、WR信號(hào)控制RAM讀寫(xiě)。3、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2025/6/1445單片機(jī)原理與應(yīng)用

訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也可用R0、R1間址尋址，尋址范圍為256個(gè)字節(jié)；由P0口送出，高八位地址默認(rèn)是P2口的值。在編址時(shí)，片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址可與片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址重疊，事實(shí)上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器的地址也是重疊的。2025/6/1446單片機(jī)原理與應(yīng)用規(guī)定：片內(nèi)RAM的低128個(gè)字節(jié)用直接尋址、寄存器尋址和寄存器間址尋址，而SFR塊只能用直接尋址，訪問(wèn)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用MOV指令，訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用MOVX指令，而訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器則用MOVC指令

應(yīng)用系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)一般先充分使用內(nèi)部RAM，只有在數(shù)據(jù)量比較大時(shí)才使用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。2025/6/1447單片機(jī)原理與應(yīng)用(三)Ｉ／Ｏ接口89C51有四個(gè)8位并行I/O接口P0～P3。它們都是雙向端口，每個(gè)端口各有8條I/O線。P0-P3口四個(gè)鎖存器同RAM統(tǒng)一編址，可作為SFR來(lái)尋址。P0～P3端口在結(jié)構(gòu)與功能上基本相同，又各有特點(diǎn)2025/6/14481、P0口當(dāng)不接外部程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，P0口作為8位雙向I/O口使用；當(dāng)進(jìn)行程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，P0口分時(shí)作為雙向8位數(shù)據(jù)口和輸出低8位地址復(fù)用口。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制引腳P0.X34Vcc鎖存器V1V2MUX2025/6/144921DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制引腳P0.X3400100截止=0Vcc(1)雙向I/O口方式1：輸出V2鎖存器V1MUX控制=0時(shí)，此腳作輸出口時(shí)，由于V2截止，輸出極是漏極開(kāi)路，要使“1”信號(hào)正確輸出，必須外接上拉電阻。作輸出口時(shí)，CPU執(zhí)行口的輸出指令，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)在“寫(xiě)鎖存器”信號(hào)的作用下由D端進(jìn)入鎖存器，經(jīng)鎖存器的反向端/Q送至場(chǎng)效應(yīng)管V1，再經(jīng)V1反向，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)。截止2025/6/145021DQCK/Q讀引腳=1讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制引腳P0.X34控制=0時(shí)，此腳作可以作為輸入口。數(shù)據(jù)可以讀自口的鎖存器，也可以讀自口的引腳。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(lái)決定。讀引腳時(shí)，事先必須對(duì)該端口寫(xiě)“1”，以消除上次輸出為“0”時(shí)的影響。00100截止截止=0Vcc(2)雙向I/O口方式(輸入)鎖存器V1MUXV22025/6/1451

CPU在執(zhí)行“讀—修改—寫(xiě)”類(lèi)輸入指令時(shí)（如：ANLP0，A），內(nèi)部產(chǎn)生的“讀鎖存器”操作信號(hào)，使鎖存器Q端數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，在與累加器A進(jìn)行邏輯運(yùn)算之后，結(jié)果又送回P0的口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。讀口鎖存器可以避免因外部電路原因使原口引腳的狀態(tài)發(fā)生變化造成的誤讀。(3)讀-修改-寫(xiě)操作21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器=1寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制引腳P0.X3400100截止截止=0Vcc鎖存器V1MUXV2導(dǎo)通Vcc0.7v2025/6/145221DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制=1引腳P0.X34控制=1時(shí)，此腳作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口：（1）輸出地址/數(shù)據(jù)=0

時(shí)1011=0導(dǎo)通截止=0Vcc(4)地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用方式鎖存器V1MUXV22025/6/145321DQCK/Q讀引腳

=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制=1引腳P0.X34控制=1時(shí)，此腳作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口：（2）輸出地址/數(shù)據(jù)=1

時(shí)1100=1截止導(dǎo)通=1Vcc鎖存器V1MUXV22025/6/145421DQCK/Q讀引腳

=1讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制=1引腳P0.X34控制=1時(shí)，此腳作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口：（3）輸入數(shù)據(jù)時(shí)，輸入指令將使引腳與內(nèi)部總線直通Vcc鎖存器V1MUXV22025/6/1455P1.0—P1.7:雙向I/O口（內(nèi)置了上拉電阻）

輸出時(shí)一切照常，僅在作輸入口用時(shí)要先對(duì)其寫(xiě)“1”。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線Vcc引腳P1.X內(nèi)部上拉電阻2、P1口鎖存器V12025/6/145621DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線Vcc引腳P1.X內(nèi)部上拉電阻輸出數(shù)據(jù)=1時(shí)110截止=1(1)雙向I/O口方式1：輸出1鎖存器V12025/6/145721DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線Vcc引腳P1.X內(nèi)部上拉電阻輸出數(shù)據(jù)=0時(shí)001=0導(dǎo)通(2)雙向I/O口方式1：輸出0鎖存器V12025/6/145821DQCK/Q讀引腳=1讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線Vcc引腳P1.X內(nèi)部上拉電阻輸入數(shù)據(jù)時(shí)，要先對(duì)其寫(xiě)“1”110截止(3)雙向I/O口方式2：輸入鎖存器V12025/6/14593、P2口P2.0—P2.7:向I/O（內(nèi)置了上拉電阻）

尋址外部存儲(chǔ)器時(shí)輸出高8位地址；不接外部存儲(chǔ)器時(shí)可作為8位雙向I/O口使用。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位控制引腳P2.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc鎖存器V1MUX2025/6/146021DQCK/Q讀引腳

=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位控制引腳P2.X控制=0時(shí)，此腳作通用輸出口：輸出=1時(shí)110截止3內(nèi)部上拉電阻11Vcc=1=0(1)雙向I/O口方式：輸出1鎖存器V1MUX2025/6/146121DQCK/Q讀引腳

=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位控制引腳P2.X控制=0時(shí)，此腳作通用輸出口：輸出=0時(shí)001導(dǎo)通3內(nèi)部上拉電阻00Vcc=0=0(2)雙向I/O口方式：輸出0鎖存器V1MUX2025/6/146221DQCK/Q讀引腳

=1讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位控制引腳P2.X控制=0時(shí)，此腳作通用輸入口：讀引腳=1時(shí)0103內(nèi)部上拉電阻11Vcc=0=0(3)雙向I/O口方式：輸入截止鎖存器V1MUX2025/6/146321DQCK/Q讀引腳

=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位控制=1引腳P2.X控制=1時(shí)，此腳作高8位地址A8—A15輸出口：當(dāng)輸出=1時(shí)10截止3內(nèi)部上拉電阻1=1Vcc=1(4)高8位地址輸出方式：輸出12025/6/146421DQCK/Q讀引腳

=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位控制=1引腳P2.X01導(dǎo)通3內(nèi)部上拉電阻0=0Vcc=0控制=1時(shí)，此腳作高8位地址A8—A15輸出口：當(dāng)輸出=0時(shí)(5)高8位地址輸出方式：輸出02025/6/14654、P3口P3.0—P3.7:雙功能口（內(nèi)置了上拉電阻）

它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能時(shí)它就是普通的通用準(zhǔn)雙向I/O口。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線第二功能輸出引腳P3.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc第二功能輸入4鎖存器V12025/6/1466P3口第二功能表引腳第二功能P3.0RxD:串行口接收數(shù)據(jù)輸入端P3.1TxD:

串行口發(fā)送數(shù)據(jù)輸出端P3.2INT0:

外部中斷申請(qǐng)輸入端0P3.3INT1:

外部中斷申請(qǐng)輸入端1P3.4T0:

外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端0P3.5T1:

外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端1P3.6WR:

寫(xiě)外設(shè)控制信號(hào)輸出端P3.7RD:

讀外設(shè)控制信號(hào)輸出端2025/6/146721DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線第二功能輸出（WR，RD，TxD）引腳P3.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc4111反相器(1)雙向I/O口方式：輸出1011截止鎖存器V12025/6/146821DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線第二功能輸出（WR，RD，TxD）引腳P3.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc4000反相器(2)雙向I/O口方式：輸出0110導(dǎo)通鎖存器V12025/6/146921DQCK/Q讀引腳=1讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線第二功能輸出（WR，RD，TxD）引腳P3.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc4111反相器(3)雙向I/O口方式：輸入01截止鎖存器V12025/6/147021DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線第二功能輸出（WR，RD，TxD）引腳P3.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc4第二功能輸出時(shí)，內(nèi)部自動(dòng)D=1111反相器(4)第二功能輸出方式鎖存器V12025/6/147121DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線此端自動(dòng)＝1引腳P3.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc

第二功能輸入（RxD，T0，T1，INT0，INT1）4第二功能輸入時(shí)，信號(hào)經(jīng)緩沖器4直接進(jìn)入內(nèi)總線1110截止(5)第二功能輸入方式鎖存器V12025/6/1472單片機(jī)原理與應(yīng)用I/O口線功能P0可以作為8位數(shù)據(jù)口和低8位地址口，也可作為通用I/O口；P2可以作為高8位地址口，也可作為通用I/O口；P1只能作為通用I/O口；P3可作為通用I/O口，也可用于第二功能；

P0可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載P1、P2、P3可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載所有口作輸入口使用時(shí)要先寫(xiě)1，準(zhǔn)雙向口

40DIP2025/6/1473MCS-51I/O端口的簡(jiǎn)單應(yīng)用這里舉一個(gè)簡(jiǎn)單的MCS-51I/O口的應(yīng)用實(shí)例。如圖所示，單片機(jī)的P1.0口設(shè)置成輸入口，通過(guò)一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)連接到地。P1.1口設(shè)置成輸出口，通過(guò)電阻R1連接到Q1的基極，Q1的發(fā)射極連接到地，集電極通過(guò)發(fā)光二極管D1和電阻R2連接到+5V電源。2025/6/1474要實(shí)現(xiàn)的功能是每當(dāng)按鈕開(kāi)關(guān)S1按下時(shí)，發(fā)光二極管就亮，松開(kāi)時(shí)發(fā)光二極管就滅。具體的程序如下：

SETBP1.0 ;為了P1.0做輸入，先要輸出高電平LOOP1:CLRP1.1 ;熄滅LOOP2:JBP1.0,LOOP1 ;查看開(kāi)關(guān)是否按下，高電平說(shuō)明沒(méi)有

;按下，低電平說(shuō)明已按下。

LCALLDELAY10ms;軟件延時(shí)10ms，去開(kāi)關(guān)抖動(dòng)

JBP1.0,LOOP1 ;再查看一次開(kāi)關(guān)狀態(tài)

SETBP1.1 ;點(diǎn)亮發(fā)光二極管

SJMPLOOP2 ;重復(fù)2025/6/1475單片機(jī)原理與應(yīng)用第二章MCS51單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理2.1MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理2.2MCS-51單片機(jī)的引腳分布及其功能2.3MCS-51單片機(jī)的工作時(shí)序2025/6/1476單片機(jī)原理與應(yīng)用8051、8052引腳是相互兼容的，均采用40腳DIP封裝，因受引腳數(shù)目限制，不少引腳具有第二功能。目前也有簡(jiǎn)化封裝，如1051、2051，采用20腳DIP封裝，減少P0、P2口16條引腳。44腳PLCC封裝2025/6/1477單片機(jī)原理與應(yīng)用2025/6/14782025/6/14792025/6/1480單片機(jī)原理與應(yīng)用電源引腳：Vcc和Vss時(shí)鐘電路引腳：XTAL1和XTAL2控制信號(hào)引腳RST、ALE、PSEN和EAI/O端口P0、P1、P2和P32025/6/1481單片機(jī)原理與應(yīng)用引腳功能簡(jiǎn)要說(shuō)明：電源VCC、VSS

VCC+5V工作電源VSS接地端時(shí)鐘XTAL1、XTAL2XTAL2振蕩電路反向放大輸出端若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。89C51/8031正常工作時(shí)，該引腳應(yīng)有脈沖信號(hào)輸出XTAL1振蕩電路反向放大輸入端在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳接地XTAL1

單片機(jī)

XTAL2時(shí)鐘頻率:范圍要求在1.2MHz～12MHz之間2025/6/1482（a）內(nèi)部振蕩方式（b）外部振蕩方式圖2.14MCS-51單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路圖2.15MCS-51單片機(jī)時(shí)鐘電路產(chǎn)生方式2025/6/1483單片機(jī)原理與應(yīng)用控制線ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)端輸出脈沖頻率是振蕩頻率的1/6，可作為低8位地址鎖存信號(hào)也可為定時(shí)信號(hào)，還可判斷芯片好壞。PROG編程脈沖輸入端。2025/6/1484PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)端EA/VPP：程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)端和編程電源輸入端ALE和PSEN可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載2025/6/1485

RST/VPD：復(fù)位信號(hào)端和后備電源輸入端。輸入24個(gè)振蕩周期以上的高電平脈沖，單片機(jī)復(fù)位。VPD使用后備電源，可實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)。2025/6/1486單片機(jī)原理與應(yīng)用

復(fù)位電路： 1）上電復(fù)位 2）外部信號(hào)復(fù)位單片機(jī)RSTK+5V200Ω1K30μF2025/6/1487單片機(jī)原理與應(yīng)用表2-2復(fù)位后有關(guān)狀態(tài)

寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PCABPSWSPDPTRP0～P3IPIETMOD

0000HOOH00H00H07H0000HFFHXX000000B0X000000B00H

TCONT2CONTH0TL0TH1TL1SCONSBUFPCON

00H00H00H00H00H00H00HXXH(0XXX0000B)

2025/6/1488單片機(jī)原理與應(yīng)用注意：?jiǎn)纹瑱C(jī)各功能模塊由特殊寄存器控制，因此上述復(fù)位狀態(tài)決定了單片機(jī)的初始狀態(tài)：1、PC＝0000H，從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。2、PSW=00H，所以RS1RS0=00，當(dāng)前工作寄存器組為第0組。３、SP=07，堆棧區(qū)從片內(nèi)RAM08H單元開(kāi)始。４、各定時(shí)器／計(jì)數(shù)器初值為0。５、禁止中斷工作。６、全部中斷設(shè)置在低優(yōu)先級(jí)中斷狀態(tài)。７、P0～P3口全1。2025/6/1489有時(shí)候系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)錯(cuò)誤，進(jìn)入死循環(huán)，除了手動(dòng)復(fù)位，還有一種自動(dòng)復(fù)位的手段。由于這種電路常由一個(gè)定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此常常稱(chēng)為“看門(mén)狗定時(shí)器（WatchDogTimer）”，簡(jiǎn)稱(chēng)WDT?？撮T(mén)狗電路一般利用外部芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，有些新型單片機(jī)（如MSP430單片機(jī)）內(nèi)部集成了看門(mén)狗電路。

MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)中常用的一款WDT芯片是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的看門(mén)狗集成電路DS1232，其外部引腳如圖所示：DS12322025/6/1490

DS1232在系統(tǒng)上電或者在電源電壓瞬時(shí)突變的時(shí)候自動(dòng)復(fù)位處理器，也可以在處理器工作異常時(shí)對(duì)處理器進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位，外部增加一個(gè)手動(dòng)按鍵時(shí)，還可以對(duì)處理器進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。

DS1232的管腳功能是：：按扭復(fù)位輸入端TD：看門(mén)狗定時(shí)器延時(shí)設(shè)置端TOL：5%或10%電壓監(jiān)測(cè)選擇端RST：高電平有效復(fù)位脈沖輸出端：低電平有效復(fù)位脈沖輸出端 ：周期輸入端VCC：電源GND：地2025/6/1491

DS1232內(nèi)部有一個(gè)定時(shí)器，當(dāng)該定時(shí)器的輸入端/ST在一定的時(shí)間間隔內(nèi)沒(méi)有有效輸入時(shí)DS1232也將使RST端輸出至少250ms的正脈沖，同時(shí)/RST端輸出寬度相同的負(fù)脈沖，構(gòu)成看門(mén)狗復(fù)位系統(tǒng)?？撮T(mén)狗的定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度由TD引腳的連接狀態(tài)決定，如下表所示：TD引腳連接定時(shí)時(shí)間最小值典型值最大值地（GND）62.5ms150ms250ms浮空250ms600ms1000ms電源（Vcc）500ms1200ms2000ms2025/6/1492當(dāng)電源電壓VCC低于設(shè)定值（4.75V或4.5V，由TOL端選擇，當(dāng)TOL端為低電平時(shí)為4.75V，當(dāng)TOL端為高電平時(shí)為4.5V）時(shí)，RST端將輸出至少250ms的正脈沖，同時(shí)/RST端輸出寬度相同，電平相反的負(fù)脈沖。

利用DS1232構(gòu)成的包含看門(mén)狗的MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位電路如圖所示：2025/6/1493圖中連接到DS1232的/PBRST引腳的按鍵按下時(shí)，/PBRST引腳連接到地，這也將使RST端輸出至少250ms的正脈沖，同時(shí)/RST端輸出寬度相同的負(fù)脈沖，構(gòu)成按鍵復(fù)位系統(tǒng)。2025/6/1494單片機(jī)原理與應(yīng)用第二章MCS51單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理2.1MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理2.2MCS-51單片機(jī)的引腳分布及其功能2.3MCS-51單片機(jī)的工作時(shí)序2025/6/1495單片機(jī)原理與應(yīng)用1.時(shí)序的概念

計(jì)算機(jī)是按程序工作的，程序是由許多指令組成的，指令是宏觀組成程序的最小單位，指令是逐條存放在程序存儲(chǔ)器中的，當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，首先將指令取出送到指令寄存器中，然后進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)換成一系列定時(shí)控制的微操作，用來(lái)控制單片機(jī)各部分工作，來(lái)完成指令所要求的操作。

因?yàn)橐粭l指令分解成許多基本的微操作，而這些微操作對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)在時(shí)間上由嚴(yán)格的先后次序這種次序就是計(jì)算機(jī)的時(shí)序2025/6/1496單片機(jī)原理與應(yīng)用時(shí)序是非常重要的概念，指明了單片機(jī)內(nèi)部和外部互連所必須遵守的規(guī)律。

幾個(gè)概念：振蕩周期狀態(tài)周期機(jī)器周期指令周期2025/6/1497