《单片机2ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机2ppt课件（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 2 2 章章MCS-51MCS-51单片机的单片机的硬件构造硬件构造 对于于硬硬件件系系统设计人人员来来说，掌掌握握单片片机机硬硬件件资源源是是非非常常重重要要的的，只只需需熟熟习了了单片片机机的的硬硬件件“家家底底，才才干干合合理理安安排排、正正确确运运用用现有有资源源，并并做做到到物物尽尽其其用用。MCS-51单片片机机是是美美国国Intel公公司司的的产品品，但但在在实践践运运用用时经常常选用用美美国国ATMEL公公司司的的产品品，如如AT89C51/52 40脚脚 和和 AT89C2051 20脚脚 。ATMEL公公司司AT系系列列单片片机机相相当当于于Intel公公司司单片片机
2、机的的Flash版版本本，两两者者硬硬件件构构造造一一样，指指令令兼兼容容，但但Flash版版本本可可以以使使程程序序的的修修正正、调整整更更加加方方便便，所所以以ATMEL公公司司的的产品品几几乎乎成成了了MSC-51系系列列单片片机机的的主流。主流。2.1 MCS-512.1 MCS-51外部引脚外部引脚 AT89C51/52 AT89C51/52的外部有的外部有4040个脚与个脚与8051/87518051/8751一样，如图一样，如图2-12-1所示，这些管脚根据功能可以将它们分成三大组：所示，这些管脚根据功能可以将它们分成三大组：1 1系统任务必需的引脚系统任务必需的引脚5 5个脚个
3、脚VCCVCC4040脚、脚、VSSVSS2020脚：电源脚：电源5V5V和地和地AT89LVAT89LV系列芯片系列芯片可以任务在可以任务在2.7V2.7V6V6V。RST/VPDRST/VPD9 9脚：脚：RSTRST即为即为RESETRESET的缩写，的缩写，VPDVPD为备用电源。为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电维护端。当单片机振荡器该引脚为单片机的上电复位或掉电维护端。当单片机振荡器任务时，该引脚上出现继续两个机器周期的高电平，可以使任务时，该引脚上出现继续两个机器周期的高电平，可以使单片机回复到初始形状复位。上电时，思索到振荡器有单片机回复到初始形状复位。上电时，思索到振
4、荡器有一定的起振时间，该引脚上高电平必需继续一定的起振时间，该引脚上高电平必需继续10 ms10 ms以上才干以上才干保证有效复位。保证有效复位。XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2：接晶振，实践运用时还需加两个：接晶振，实践运用时还需加两个30pF30pF的补偿的补偿电容，常用晶振频率有电容，常用晶振频率有6MHz6MHz、12 MHz12 MHz和和11.0592 MHz11.0592 MHz，AT89C51/52AT89C51/52最高任务频率达最高任务频率达24 MHz24 MHz。上述管脚的电压或波形不满足要求的话，系统无法任务，普上述管脚的电压或波形不满足要求的话，系统无法任
5、务，普通表现为无法启动。通表现为无法启动。2 2与外部电路联络的脚与外部电路联络的脚3232个脚个脚P0P0：在扩展时作为数据总线：在扩展时作为数据总线/ /地址低地址低8 8位线，扩展不用时可以位线，扩展不用时可以作为用户作为用户I/OI/O线。线。P1P1：仅作用户：仅作用户I/OI/O口。口。P2P2：在扩展时作为地址高：在扩展时作为地址高8 8位线，扩展不用时作为用户位线，扩展不用时作为用户I/OI/O线。线。P3P3：首先保证第二功能如表：首先保证第二功能如表2-12-1所示，假设第二功能不所示，假设第二功能不用，那么可作为用户用，那么可作为用户I/OI/O线。线。 3 3控制脚控制
6、脚3 3个脚个脚1 1/VPP/VPP3131脚：为片内、片外脚：为片内、片外ROMROM选择控制脚，详细如选择控制脚，详细如图图2-22-2所示，早期的所示，早期的80318031等内部没有等内部没有ROMROM，故运用时接地，目，故运用时接地，目前前AT89C51/52AT89C51/52内部均有内部均有ROMROMFlashFlash，所以运用时直接接，所以运用时直接接VCCVCC。对于。对于EPROMEPROM型单片机如型单片机如87518751，在编程期间该脚用于，在编程期间该脚用于提供编程电压提供编程电压VPPVPP。图2-2 MCS-51程序存储器构造2 2ALE/PROGALE
7、/PROG3030脚：地址锁存有效信号输出端。脚：地址锁存有效信号输出端。ALEALE在在每个机器周期内输出两个脉冲，在访问片外程序存储器期间，每个机器周期内输出两个脉冲，在访问片外程序存储器期间，下降沿用于控制锁存下降沿用于控制锁存P0P0输出的低输出的低8 8位地址；在不访问片外程位地址；在不访问片外程序存储器期间，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的，序存储器期间，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的，但要留意，在访问片外数据存储器期间，但要留意，在访问片外数据存储器期间，ALEALE脉冲会跳空一脉冲会跳空一个，此时作为时钟输出就不妥了。对于片内含有个，此时作为时钟输出就不妥了。对于
8、片内含有EPROMEPROM的机的机型，在编程期间，该引脚用作编程脉冲型，在编程期间，该引脚用作编程脉冲PROGPROG的输入端。的输入端。3 32929脚：片外程序存储器读选通讯号输出端，低电脚：片外程序存储器读选通讯号输出端，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期该信号两次有效，以经过数据总线器周期该信号两次有效，以经过数据总线P0P0口读回指令或常口读回指令或常数。要留意的是该脚与外部数据存储器的读、写无关。数。要留意的是该脚与外部数据存储器的读、写无关。用于控制的脚其实还有用于控制的脚其实还有P3P3口的、，它
9、们用于外部数据存储器口的、，它们用于外部数据存储器及及I/OI/O的读、写控制。虽然控制线数量不多，但在运用系统的读、写控制。虽然控制线数量不多，但在运用系统中担当着非常重要的角色，在系统扩展部分我们可以领会这中担当着非常重要的角色，在系统扩展部分我们可以领会这一点。一点。2.1 MCS-51 2.1 MCS-51 单片机的硬件构造单片机的硬件构造CPUCPU运算部件运算部件控制部件控制部件B BRAMRAMP0P0口口P2P2口口ROMROM(EPROM)(EPROM)串串行行口口 C / T C / T中断中断系统系统SFRSFRP1P1口口8 8P3P3口口8 88 88 8XTAL1X
10、TAL1XTAL2XTAL2PSEN ALEPSEN ALE EA RESET EA RESETVccVccVssVssu按功能可分成按功能可分成8个部件，个部件，经过片内片内单一一总线衔接起来接起来1.1.微处置器微处置器2.2.数据存储器数据存储器3.3.程序存储器程序存储器4.I/O4.I/O口口5.5.串行口串行口6.6.定时定时/ /计数器计数器7.7.中断系统中断系统8.8.特殊功能特殊功能存放器存放器u控制方式：控制方式：SFR对各功能部件集中控制各功能部件集中控制片内总线片内总线片内总线片内总线各功能部件：各功能部件： 1.CPU1.CPU微处置器微处置器2.2.数据存储器数据
11、存储器RAMRAM 片内为片内为128128个字节个字节5252子系列的为子系列的为256256个字节个字节3.3.程序存储器程序存储器ROM/EPROMROM/EPROM 8031: 8031:无此部件；无此部件； 8051:4K 8051:4K字节字节ROMROM； 8751:4K 8751:4K字节字节EPROM EPROM ； 89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 字节闪存。字节闪存。4. P14. P1口、口、P2P2口、口、P3P3口、口、P0P0口：为口：为4 4个并行个并行8 8位位I/OI/O口。口。
12、5. 5. 串行口串行口 1 1个全双工的异步串行口个全双工的异步串行口6. 6. 定时器定时器/ /计数器计数器7. 7. 中断系统中断系统 8. 8. 特殊功能存放器特殊功能存放器SFRSFR 共有共有2121个，是一个具有特殊功能的个，是一个具有特殊功能的RAMRAM区。区。 2.2 MCS-51的引脚的引脚 40只引脚双列直只引脚双列直插封装插封装DIP4444只引脚方形封装方式只引脚方形封装方式4 4只无用只无用引脚引脚逻辑图80518051单片机片机为4040条引脚双列直插式封装条引脚双列直插式封装引脚可分引脚可分为三个部分三个部分控控制制引引脚脚并行并行I/O口引脚口引脚电源源及
13、及时钟引引脚脚 1 1电源及时钟引脚电源及时钟引脚: Vcc: Vcc、VssVss；XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2。 2 2控制引脚：控制引脚： PSEN* PSEN*、EA* EA* 、ALEALE、RESET RESET 3 3I/OI/O口引脚：口引脚：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，4 4个个8 8位位I/OI/O口口2.2.1 2.2.1 电源及时钟引脚电源及时钟引脚 1 1电源引脚电源引脚 1 1VccVcc4040脚：脚：+5V+5V电源；电源； 2 2VssVss2020脚：接地。脚：接地。 2 2时钟引脚时钟引脚 1 1XTAL1XTAL11919脚脚：
14、采采用用外外接接晶晶体体振振荡荡器器时时，此此引引脚脚应接地。应接地。2 2XTAL2XTAL21818脚：接外部晶体的另一端。脚：接外部晶体的另一端。2.2.2 2.2.2 控制引脚控制引脚 (1) RST/VPD(9(1) RST/VPD(9脚脚) )：复位与备用电源：复位与备用电源(2) ALE/PROG*(2) ALE/PROG*3030脚：脚： 第一功能第一功能ALE ALE ：地址锁存允许：地址锁存允许 第二功能第二功能PROG*PROG*：编程脉冲输入端。：编程脉冲输入端。(3) PSEN* (3) PSEN* 2929脚：读外部程序存储器的选通讯号。脚：读外部程序存储器的选通讯
15、号。可以驱动可以驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。(4) EA*/VPP (31(4) EA*/VPP (31脚脚) )： EA* EA*为内外程序存储器选择控为内外程序存储器选择控制制 EA*=1 EA*=1，访问片内程序存储器，访问片内程序存储器， EA*=0 EA*=0，单片机那么只访问外部程序存储器。，单片机那么只访问外部程序存储器。 第二功能第二功能VPPVPP，用于施加编程电压。，用于施加编程电压。2.2.3 I/O2.2.3 I/O口引脚口引脚(1) P0(1) P0口：双向口：双向8 8位三位三态I/OI/O口，地址口，地址总线低低8 8位及数位及数据据总线分分
16、时复用口，可复用口，可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。(2) P1(2) P1口：口：8 8位准双向位准双向I/OI/O口，可口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。(3) P2(3) P2口：口：8 8位准双向位准双向I/OI/O口，与地址口，与地址总线高高8 8位复用，位复用，可可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。(4) P3(4) P3口：口：8 8位准双向位准双向I/OI/O口，双功能复用口，可口，双功能复用口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。留意留意: :准双向口与双向三准双向口与双向三态口的差口的差别。当当3 3个准双向个准双向I/OI
17、/O口作口作输入口运用入口运用时，要向，要向该口先写口先写“1“1，另外准双向另外准双向I/OI/O口无高阻的口无高阻的“浮空形状。浮空形状。引脚引脚转义引转义引脚脚功能说明功能说明P3.0RXD串行数据接收端串行数据接收端P3.1TXD串行数据发送端串行数据发送端P3.2INT0外部中断外部中断0请求请求P3.3INT1外部中断外部中断1请求请求P3.4T0计数器计数器0外部输入外部输入P3.5T1计数器计数器1外部输入外部输入P3.6WR外部数据存储器写外部数据存储器写P3.7RD外部数据存储器读外部数据存储器读2.3 MCS-512.3 MCS-51的的CPU CPU 由运算器和控制器所
18、构成由运算器和控制器所构成2.3.1 2.3.1 运算器运算器 对操作数进展算术、逻辑运算和位操作。对操作数进展算术、逻辑运算和位操作。1 1算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元ALUALU2 2累加器累加器A A 运用最频繁的存放器，可写为运用最频繁的存放器，可写为AccAcc。 A A的作用：的作用：1 1是是ALUALU单元的输入之一，又是运算结果存放单元。单元的输入之一，又是运算结果存放单元。2 2数据传送大多都经过累加器数据传送大多都经过累加器A A。3 3A A的进位标志的进位标志CyCy同时又是位处置机的位累加器。同时又是位处置机的位累加器。3 3程序形状字存放器程序形状字存放器PS
19、W PSW 1 1CyCyPSW.7PSW.7进位标志位进位标志位2 2Ac(PSW.6)Ac(PSW.6)辅助进位标志位辅助进位标志位3 3F0F0PSW.5PSW.5标志位标志位 由用户运用的一个形状标志位。由用户运用的一个形状标志位。4 4RS1RS1、RS0RS0PSW.4PSW.4、PSW.3PSW.3：4 4组任务存放器区组任务存放器区选择控制位选择控制位1 1和位和位0 0。任务存放器区的选择任务存放器区的选择 18181FH1FH3 3区区1 11 1101017H17H2 2区区1 01 008080FH0FH1 1区区0 10 1000007H07H0 0区区0 00 0R
20、0R0R7R7地地址址存放器组存放器组RS1 RS0RS1 RS05 5OVOVPSW.2PSW.2溢出溢出标志位志位 指示运算能否指示运算能否产生溢出。各种算生溢出。各种算术运算运算指令指令对该位的影响情况位的影响情况较复复杂，将在第，将在第3 3章章引引见。 6 6PSW.1PSW.1位位: : 保管位，未用保管位，未用 7 7P(PSW.0)P(PSW.0)奇偶奇偶标志位志位 P=1P=1，A A中中“1“1的个数的个数为奇数奇数P=0P=0，A A中中“1“1的个数的个数为偶数偶数2.3.2 2.3.2 控制器控制器 1 1程序程序计数器数器PCPCProgram CounterPro
21、gram Counter 存放下一条要存放下一条要执行的指令在程序存行的指令在程序存储器中的地址。器中的地址。 根本任根本任务方式：方式： 1 1程序程序计数器自数器自动加加1 1 2 2执行行有有条条件件或或无无条条件件转移移指指令令时，程程序序计数数器器将被置入新的数将被置入新的数值，从而使程序的流向，从而使程序的流向发生生变化。化。 3 3执行子程序行子程序调用或中断用或中断调用用时完成以下操作：完成以下操作： PC PC的当前的当前值维护 将子程序入口地址或中断向量的地址送入将子程序入口地址或中断向量的地址送入PCPC。 2 2指令存放器指令存放器IRIR、指令、指令译码器及控制器及控
22、制逻辑电路路2.4 MCS-51存储器的构造存储器的构造哈佛哈佛Har-vard构造构造 存储器空间可划分为存储器空间可划分为5类：类：1.程序存储器空间程序存储器空间 8031无内部程序存储器。无内部程序存储器。 2.内部数据存储器空间内部数据存储器空间 3.特殊功能存放器特殊功能存放器 4.位地址空间位地址空间 211个可寻址位。个可寻址位。 5.外部数据存放器空间外部数据存放器空间 片外可扩展片外可扩展64K字节字节RAM。 内部数据存储器内部数据存储器a外部数据存储器外部数据存储器bMCS-51单片机存储器空间分配单片机存储器空间分配特特殊殊功功能能寄寄存存器器00H1FH20H2FH
23、30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特特殊殊功功能能存存放放器器中中位位寻址址外部外部ROM内部内部ROM(EA=1)外部外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH外外 部部RAM(I/O口口地址地址)0000HFFFFH程序存储器程序存储器c任务存任务存放器区放器区位寻址区位寻址区通用通用RAM区区前往2.4.1 2.4.1 程序存储器程序存储器 存放运用程序和表格之类的固定常数。存放运用程序和表格之类的固定常数。 分为片内和片外两部分，由分为片内和片外两部分，由EA*EA*引脚上所接电平确定引脚上
24、所接电平确定 程序存储器中的程序存储器中的0000H0000H地址是系统程序的启动地址地址是系统程序的启动地址 5 5个单元具有特殊用途个单元具有特殊用途 表表2-1 52-1 5种中断源的中断入口地址种中断源的中断入口地址外中断外中断0 0003H0 0003H定时器定时器T0 000BHT0 000BH外中断外中断1 0013H 1 0013H 定时器定时器T1 001BH T1 001BH 串行口串行口 0023H 0023H2.4.2 2.4.2 内部数据存储器内部数据存储器 共共128128个字节，个字节，字节地址为字节地址为00H00H7FH7FH。 00H 00H1FH1FH：3
25、232个单元，个单元，是是4 4组通用任务存放组通用任务存放器区器区 20H 20H2FH2FH：1616个单元，个单元，可进展可进展128128位的位寻位的位寻址址 30H 30H7FH7FH：用户：用户RAMRAM区，区，只能进展字节寻址，只能进展字节寻址，用作数据缓冲区以及用作数据缓冲区以及堆栈区。堆栈区。2.4.3 2.4.3 特殊功能特殊功能存放器存放器SFRSFR CPU CPU对各种功对各种功能部件的控制采能部件的控制采用特殊功能存放用特殊功能存放器集中控制方式，器集中控制方式，共共2121个。个。 有的有的SFRSFR可进可进展位寻址，其字展位寻址，其字节地址的末位是节地址的末
26、位是0H0H或或8H8H。表表2-2 SFR的称号及其分布的称号及其分布SFR中的某些存放器中的某些存放器 1堆栈指针堆栈指针SP 指示出堆栈顶部在内部指示出堆栈顶部在内部RAM块中的位置块中的位置 复位后复位后 ，SP中的内容为中的内容为07H。1维护断点维护断点2现场维护现场维护堆栈向上生长堆栈向上生长 2. 数据指针数据指针DPTR 16位特殊功能存放器，高位字节存放器用位特殊功能存放器，高位字节存放器用DPH表示，表示，低位字节存放器用低位字节存放器用DPL表示。表示。 3. I/O端口端口P0P3 P0P3分别为分别为I/O端口端口P0P3的锁存器。的锁存器。 4.4.存放器存放器B
27、 B 为执行乘法和除法操作设置的。为执行乘法和除法操作设置的。 在不执行乘、除的情况下，可当作一个普通存放器在不执行乘、除的情况下，可当作一个普通存放器来运用。来运用。5.5.串行数据缓冲器串行数据缓冲器SBUF SBUF 存放欲发送或已接纳的数据，一个字节地址，物理存放欲发送或已接纳的数据，一个字节地址，物理上是由两个独立的存放器组成，一个是发送缓冲器，上是由两个独立的存放器组成，一个是发送缓冲器，另一个是接纳缓冲器。另一个是接纳缓冲器。6.6.定时器定时器/ /计数器计数器 两个两个1616位定时器位定时器/ /计数器计数器T1T1和和T0T0，各由两个独立，各由两个独立的的8 8位存放器
28、组成：位存放器组成： TH1 TH1、TL1TL1、TH0TH0、TL0TL0，只能字，只能字节寻址，但不能把节寻址，但不能把T1T1或或T0T0当作一个当作一个1616位存放器来寻位存放器来寻址访问。址访问。2.4.4 2.4.4 位地址空间位地址空间 211 211个个128128个个+83+83个寻址位。位地个寻址位。位地址范围为：址范围为：00H00HFFHFFH。 内部内部RAMRAM的可寻址位的可寻址位128128个个( (字节地址字节地址20H20H2FH)2FH)见表见表2-32-3P24P24。 特殊功能存放器特殊功能存放器SFRSFR为为8383个可寻址位，见个可寻址位，见
29、表表2-42-4P24P24。表表2-3 内部的可寻址位及位地址内部的可寻址位及位地址表表2-4 SFR中的位地址分布中的位地址分布 2.4.5 2.4.5 外部数据存储器外部数据存储器 最多可外扩最多可外扩64K64K字节的字节的RAMRAM或或I/OI/O。几点留意：。几点留意：(1) (1) 地址的重叠性地址的重叠性 程序存储器与数据存储器全部程序存储器与数据存储器全部64K64K字节地字节地址空间重叠址空间重叠程序存储器与数据存储器在运用上是严厉区分程序存储器与数据存储器在运用上是严厉区分的的(3) (3) 位地址空间共有两个区域位地址空间共有两个区域 (4) (4) 片外与片内数据存
30、储器由指令来区分片外与片内数据存储器由指令来区分(5) (5) 片外数据存储区中，片外数据存储区中，RAMRAM与与I/OI/O端口一致编端口一致编址。址。一切外围一切外围I/OI/O端口的地址均占用端口的地址均占用RAMRAM地址单元，地址单元，运用与访问外部数据存储器一样的传送指令。运用与访问外部数据存储器一样的传送指令。内部数据存储器内部数据存储器a外部数据存储器外部数据存储器bMCS-51单片机存储器空间分配单片机存储器空间分配特特殊殊功功能能寄寄存存器器00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特特殊殊功功能能存
31、存放放器器中中位位寻址址外部外部ROM内部内部ROM(EA=1)外部外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH外外 部部RAM(I/O口口地址地址)0000HFFFFH程序存储器程序存储器c任务存任务存放器区放器区位寻址区位寻址区通用通用RAM区区前往多路开关多路开关功能：用于控制功能：用于控制选通通I/O方式方式还是是地址地址/数据数据输出方式出方式方式控制：由内部控制信号方式控制：由内部控制信号产生生输入入锁存器存器两个两个输入入缓冲器冲器(BUF1和和BUF2)推拉式推拉式I/O驱动器器2.5 2.5 并行并行I/OI/O端口端口共有共有4 4个个
32、8 8位双向位双向I/OI/O口，共口，共3232口口线。每位均有本人的每位均有本人的锁存器存器(SFR)(SFR)，输出出驱动器和器和输入入缓冲器。冲器。2.5.1 P02.5.1 P0口位口位图内部构内部构造造BUF2BUF15 5、P0R2P0R2为读引脚信号，引脚信号，执行行“MOV A,P0“MOV A,P0时该信号有信号有效效6 6、读引脚端口引脚端口时，输出出锁存器存器应为“1“1阐明：明：1 1、当控制信号、当控制信号为0 0时，P0P0口做双口做双向向I/OI/O口，口，为漏极开路三漏极开路三态2 2、控制信号、控制信号为1 1时，P0P0口口为地址地址/ /数据复用数据复用
33、总线用于口用于口扩展展3 3、P0WP0W为端口端口输出写信号，用于出写信号，用于锁存存输出形状出形状4 4、P0R1P0R1为读锁存器信号，存器信号，执行行“ANL P0,#0FH“ANL P0,#0FH时该信号有信号有效效Q QQ QD DC CVccVcc控制控制AD0AD0P0R1P0R1 P0R2P0R2D0D0P0WP0W图图1 1、P0P0口内部构造口内部构造读锁存器读锁存器读引脚读引脚锁存器锁存器内部总线内部总线写锁存器写锁存器地址地址/ /数据数据P00P00多路开关多路开关102.5.2 P12.5.2 P1口内部构造口内部构造vP1P1口内部构造如口内部构造如图2 2所示
34、所示v输出部分有内部上拉出部分有内部上拉电阻阻R*R*约为20K20K。v其他部分与其他部分与P0P0端口运用相端口运用相类似似读引脚引脚时先写入先写入1 1。写数据读端口2.5.3 P22.5.3 P2口内部构造口内部构造2 2、当控制信号、当控制信号为1 1时P2P2口口输出地址信息，出地址信息，此此时单片机完成外部的取片机完成外部的取指操作或指操作或对外部数据存外部数据存储器器1616位地址的位地址的读写操写操作。作。3 3、当、当P2P2口作口作为普通普通I/OI/O口口运用运用时用法和用法和P1P1口口类似。似。阐明：明：1 1、P2P2可以作可以作为通用的通用的I/OI/O，也可以
35、作，也可以作为高高8 8位地址位地址输出。出。P0.3地址锁存器CBI/OA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0DBABP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0P3.1P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VSSVCC P0.0P0.1P0.2P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.2MCS-51片外总线构造表示图 前往前往MCS-51单片机片外总线 P0.4前往前往单片机单片机 8031P2.0P2.1P2.
36、2A8A9A10ALERD74LS373G6264A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2O3O4O5O6O7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7OECEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7WEWRP2.7P2.3P2.4A11A126264WE单片机单片机 8031P2.0:.A8.ALERD74LS373GA7.A0P0.0P0.0 : :P0.7P0.7OECEQ0.Q7D0.D7A12P2.4WRD7.D02.5.4 P32.5.4 P3口内部构造口内部构造阐明：明：1、做普通端口运用、做普通端口运用时，第二，第二功能功能应为
37、“1。2、运用第二功能、运用第二功能时，输出端出端口口锁存器存器应为“1。3、变异功能异功能 P3.0 TXD P3.4 T0 P3.1 RXD P3.5 T1 P3.2 INT0 P3.6 WR P3.3 INT1 P3.7 RD1输出输出I/O口口1读I/O口1 12.5.5 P02.5.5 P0P3P3端口功能总结端口功能总结运用中应留意的问题：运用中应留意的问题： P0 P0P3P3口都是并行口都是并行I/OI/O口，但口，但P0P0口和口和P2P2口还可用来构建数据总口还可用来构建数据总线和地址总线，所以电路中有一个线和地址总线，所以电路中有一个MUXMUX，进展转换。，进展转换。
38、而而P1P1口和口和P3P3口无构建系统的数据总线和地址总线的功能，因口无构建系统的数据总线和地址总线的功能，因此，无需转接开关此，无需转接开关MUXMUX。只需只需P0P0口是一个真正的双向口，口是一个真正的双向口，P1P1P3P3口都是准双向口。口都是准双向口。 缘由缘由:P0:P0口作数据总线运用时，为保证数据正确传送，需处口作数据总线运用时，为保证数据正确传送，需处理芯片内外的隔离问题，即只需在数据传送时芯片内外才接理芯片内外的隔离问题，即只需在数据传送时芯片内外才接通；否那么应处于隔离形状。为此，通；否那么应处于隔离形状。为此，P0P0口的输出缓冲器应为口的输出缓冲器应为三态门。三态
39、门。P3P3口具有第二功能。因此在口具有第二功能。因此在P3P3口电路添加了第二功能控制逻辑。口电路添加了第二功能控制逻辑。这是这是P3P3口与其它各口的不同之处。口与其它各口的不同之处。 图2-7 驱动LED电路 图2-7 驱动LED电路续2 2驱动继电器实例驱动继电器实例 继电器的驱动，从电平角度来说也有高电平驱动和低电继电器的驱动，从电平角度来说也有高电平驱动和低电平驱动两种，但实践运用的继电器的任务电压都是平驱动两种，但实践运用的继电器的任务电压都是9 V9 V、12 12 V V甚至更高，所以除了思索驱动电流能否足够继电器所需甚至更高，所以除了思索驱动电流能否足够继电器所需的驱动电流
40、可用继电器的标称任务电压除以标称电阻来估算，的驱动电流可用继电器的标称任务电压除以标称电阻来估算，常见的大约在常见的大约在40 mA40 mA60 mA60 mA，所以不论哪种构造都需求三极，所以不论哪种构造都需求三极管等电流放大电路外，还要思索低电平、高电平哪种驱动管等电流放大电路外，还要思索低电平、高电平哪种驱动更容易实现。更容易实现。 图图2-82-8a a是经常会犯错误的所谓低电平驱动电路，虽是经常会犯错误的所谓低电平驱动电路，虽然低电平常继电器确实能任务，但当输出为高电平而想使继然低电平常继电器确实能任务，但当输出为高电平而想使继电器截止时，结果却无法跳开，好似被粘住一样，缘由是电器
41、截止时，结果却无法跳开，好似被粘住一样，缘由是CPUCPU输出的高电平只需输出的高电平只需5 V5 V，而继电器的供电有，而继电器的供电有12 V12 V，而且这，而且这时继电器的供电时继电器的供电12 V12 V将有能够使将有能够使CPUCPU损坏在运用芯片时不损坏在运用芯片时不允许输入端的电压超越电源电压。图允许输入端的电压超越电源电压。图2-82-8b b是用高电平是用高电平驱动的电路，图驱动的电路，图2-82-8c c是低电平驱动。在需求同时驱动的是低电平驱动。在需求同时驱动的继电器数量比较多时，可以选用公用的驱动芯片继电器数量比较多时，可以选用公用的驱动芯片ULN2019A/ULN2
42、019ULN2019A/ULN2019，其内部含有，其内部含有7 7路独立的驱动电路还包路独立的驱动电路还包含了继电器线包回路的续流二极管，运用起来非常方便。含了继电器线包回路的续流二极管，运用起来非常方便。 a b c图2-8 驱动继电器电路 3 3光耦器件的接口电路光耦器件的接口电路 单片机运用在强电系统时，为提高抗干扰才干，隔离输单片机运用在强电系统时，为提高抗干扰才干，隔离输出级带来的干扰和不平安性，经常运用光耦器件作为接口，出级带来的干扰和不平安性，经常运用光耦器件作为接口，常用光耦器件的内部构造如图常用光耦器件的内部构造如图2-92-9所示。所示。图2-9 常用光耦内部构造 光光耦
43、耦器器件件的的接接口口实实例例如如图图2-102-10所所示示。图图中中的的74077407是是用用来来添加驱动才干的添加驱动才干的P1P1口为低电平光阴耦导通，负载得电而任务。口为低电平光阴耦导通，负载得电而任务。图2-10 光耦接口运用实例2.6 2.6 时钟电路与时序时钟电路与时序 时时钟钟电电路路用用于于产产生生单单片片机机任任务务所所必必需需的的时时钟控制信号。钟控制信号。2.6.1 2.6.1 时钟电路时钟电路 时时钟钟频频率率直直接接影影响响单单片片机机的的速速度度，电电路路的的质质量量直直接接影影响响系系统统的的稳稳定定性性。常常用用的的时时钟钟电电路路有两种方式：内部时钟方式
44、和外部时钟方式。有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。一、内部时钟方式一、内部时钟方式 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，其输入端：其输入端：XTAL1，输出端：，输出端：XTAL2。 C1和C2典型值通常选择为30pF左右。 晶体的振荡频率在1.2MHz12MHz之间。 某些高速单片机芯片的时钟频率已达40MHz。二、外部时钟方式二、外部时钟方式 常用于多片常用于多片MCS-51MCS-51单片机同时任务。单片机同时任务。 三、时钟信号的输出为运用系统中的其它芯片提供时钟，但需添加驱动才干。 2.6.2 2.6.2 机器周期、指令周期与
45、指令时序机器周期、指令周期与指令时序一、时钟周期一、时钟周期单片机的根本时间单位。单片机的根本时间单位。假设时钟的晶体的振荡频率为假设时钟的晶体的振荡频率为foscfosc，那么时钟周期，那么时钟周期Tosc=1/foscTosc=1/fosc。如。如fosc=6MHzfosc=6MHz，Tosc=166.7nsTosc=166.7ns。二、机器周期二、机器周期CPUCPU完成一个根本操作所需求的时间。完成一个根本操作所需求的时间。执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期完执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期完成一个根本操作。成一个根本操作。MCS-51MCS-51单片机每单片机每12
46、12个时钟周期为一个时钟周期为一个机器周期，个机器周期，一个机器周期又分一个机器周期又分为6 6个形状：个形状：S1S1S6S6。每。每个形状又分个形状又分为两拍：两拍：P1P1和和P2P2。因此，一个机器。因此，一个机器周期中的周期中的1212个个时钟周期表示周期表示为：S1P1S1P1、S1P2S1P2、S2P1S2P1、S2P2S2P2、S6P2S6P2。 三、指令周期三、指令周期执行一条指令时，可分为取指令阶段和指令执行阶段执行一条指令时，可分为取指令阶段和指令执行阶段 。取指令阶段，取指令阶段，PCPC中地址送到程序存储器，并从中取出需求执行中地址送到程序存储器，并从中取出需求执行指
47、令的操作码和操作数。指令的操作码和操作数。指令执行阶段，对指令操作码进展译码，以产生一系列控制信指令执行阶段，对指令操作码进展译码，以产生一系列控制信号完成指令的执行。号完成指令的执行。ALEALE信号是为地址锁存而定义的，以时钟脉冲信号是为地址锁存而定义的，以时钟脉冲1/61/6的频率出现，的频率出现，在一个机器周期中，在一个机器周期中，ALEALE信号两次有效留意，在执行访问外部数信号两次有效留意，在执行访问外部数据存储器的指令据存储器的指令MOVXMOVX时，将会丧失一个时，将会丧失一个ALEALE脉冲脉冲8051X2X1VssTTLTTL外接时钟源外接时钟源VccVcc时钟电路路需外接
48、晶振的需外接晶振的频率率1.212MHZ，C1和和C2取取3010PFX1X1X2X2C2C2 C1C1X X 8051振荡电路振荡电路S1S2S3S4S5S6S1S2P1 P2 P1 P2 P1 P2P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2fosc一个形状周期一个形状周期一个机器周期一个机器周期T=12*(1/fosc)T=12*(1/fosc)X2CPU的的时序序时钟周期、周期、 形状周期、机器周期形状周期、机器周期假假设外接晶振外接晶振为12MHz时，那么，那么单片机的四片机的四个周期的个周期的详细值为： 时钟周期周期1/12MHz1/12s0.0833s 形状周期形状
49、周期1/6s0.167s 机器周期机器周期1s 指令周期指令周期14s可用于可用于计算指令、程序的算指令、程序的执行行时间，以及定，以及定时器的定器的定时时间2.7 2.7 复位操作和复位电路复位操作和复位电路2.7.1 2.7.1 复位操作复位操作单片机的初始化操作，摆脱死锁形状。单片机的初始化操作，摆脱死锁形状。 引引脚脚RSTRST加加上上大大于于2 2个个机机器器周周期期即即2424个个时时钟钟振振荡荡周周期期的的高高电电平平就就可可使使MCS-51MCS-51复复位位。复复位位时时，PCPC初初始始化化为为0000H0000H，使使MCS-51MCS-51单单片片机机从从0000H0
50、000H单元开场执行程序。单元开场执行程序。 除除PCPC之之外外，复复位位操操作作还还对对其其它它一一些些存存放放器器有影响，见表有影响，见表2-6(P34)2-6(P34)。 SP=07H SP=07H ，P0-P3P0-P3的引脚均为高电平。的引脚均为高电平。 在在复复位位有有效效期期间间，ALEALE脚脚和和PSEN*PSEN*脚脚均均为为高高电平，内部电平，内部RAMRAM的形状不受复位的影响。的形状不受复位的影响。MCS-51单片机各存放器的复位形状单片机各存放器的复位形状 00HTCON0000HPC00HTMOD00000BPCON0000000BIE不定不定SBUF 0000
51、00BIP00HSCON0FFHP0P300HTH10000HDPTR00HTL107HSP00HTH000HPSW00HTL000HACC复位形状复位形状存放器存放器复位形状复位形状存放器存放器2.7.2 2.7.2 复位电路复位电路 片内复位构造：片内复位构造： 上电自动复位和按钮复位上电自动复位和按钮复位 最简单的上电自动复位电路最简单的上电自动复位电路: :按键手动复位，有电平方式和脉冲方式两种。按键手动复位，有电平方式和脉冲方式两种。 电平方式电平方式 脉冲方式脉冲方式两种适用的兼有上电复位与按钮复位的电路。两种适用的兼有上电复位与按钮复位的电路。 图图2-192-19中中b b的的电电路路能能输输出出高高、低低两两种种电电平平的的复复位位控控制制信号，以顺应外围信号，以顺应外围I/OI/O接口芯片所要求的不同复位电平信号。接口芯片所要求的不同复位电平信号。74LS12274LS122为为单单稳稳电电路路，实实验验阐阐明明，电电容容C C的的选选择择约约为为0.10.1 F F较好。较好。
