第2章89C51单片机硬件结构和原理

《第2章89C51单片机硬件结构和原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章89C51单片机硬件结构和原理（163页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点单片机芯片内部结构及特点2.2 89C51单片机引脚及其功能单片机引脚及其功能2.3 89C51单片机存储器配置单片机存储器配置2.4 时钟电路及时钟电路及89C51CPU时序时序2.5 复位操作复位操作2.6 89C51单片机的低功耗工作方式单片机的低功耗工作方式返回返回第第2章章89C51单片机的结构和原理单片机的结构和原理2.7 输出输出/输入端口结构输入端口结构9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.

2、1 89C51单片机芯片单片机芯片内部结构及特点内部结构及特点2.1.1 2.1.1 89C5189C51单片机的单片机的基本组成基本组成2.1.2 2.1.2 89C5189C51单片机芯片单片机芯片内部结构内部结构返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.1.1 89C51单片机的基本组成单片机的基本组成一、组成一、组成二、二、89C51系列单片机的性能系列单片机的性能返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术一、组成一、组成89C51单片机结构框图单片机

3、结构框图: P18 图图2-1返回返回9/20/202489C51单片机结构框图单片机结构框图外中断外中断内中断内中断控制控制并行口并行口串行通信串行通信外部时钟源外部时钟源外部事件计数外部事件计数9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术一、组成一、组成1、一个、一个8位的位的微处理器微处理器CPU。返回返回 用以存放可以读用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果、写的数据，如运算的中间结果、 最终结果以及欲显示的数据等。最终结果以及欲显示的数据等。2、片内、片内数据数据存储器（存储器（RAM 256B）: 用以存放程序、一些原始数

4、据和表格。用以存放程序、一些原始数据和表格。3、片内、片内程序程序存储器（存储器（Flash ROM 4KB）:4、四个、四个8位位并行并行I/O（输入输入/输出）输出）接口接口 P0P3:每个口可以用作输入，也可以用作输出。每个口可以用作输入，也可以用作输出。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术返回返回 每个定时每个定时/计数器都可以设置成计数器都可以设置成计数计数方式，用以方式，用以 对外部事件进行计数，也可以设置成对外部事件进行计数，也可以设置成定时定时方式，并方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机可以根据计数或定时的结

5、果实现计算机控制控制。5、两个、两个16位的位的定时定时/ /计数器计数器: 可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信。信。6、一个全双工、一个全双工UART的的串行串行I/O口口:9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术返回返回 但需外接石英晶体和微调电容。但需外接石英晶体和微调电容。7、片内振荡器和时钟产生电路、片内振荡器和时钟产生电路:8、五个中断源、两个优先级的、五个中断源、两个优先级的中断控制系统中断控制系统。9、具有节电工作方式：即休闲方式及掉电方式。、具有节电工作方式：即休闲方式

6、及掉电方式。以上各个部分通过片内以上各个部分通过片内8 8位位数据总线数据总线(DBUS)相连接。相连接。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、二、89C51的两种省电方式的两种省电方式 89C51单片机与单片机与8051相比，具有相比，具有节电工作节电工作方式方式，即休闲方式及掉电方式。，即休闲方式及掉电方式。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术另外另外89C51是用静态逻辑来设计的，其工作频率是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到可下降到0 Hz，并提

7、供，并提供两种两种可用软件来选择的可用软件来选择的省省电方式电方式空闲方式（空闲方式（Idle Mode)和掉电方式和掉电方式（Power Down Mode）。在）。在空闲方式空闲方式中，中，CPU停止工作，而停止工作，而RAM、定时器、定时器/计数器、串行口和计数器、串行口和中断系统都继续工作。此时的电流可降到大约为中断系统都继续工作。此时的电流可降到大约为正常工作方式的正常工作方式的15%。在。在掉电方式掉电方式中，片内振荡中，片内振荡器停止工作，由于时钟被器停止工作，由于时钟被“冻结冻结”，使一切功能，使一切功能都暂停，故只保存片内都暂停，故只保存片内RAM中的内容，直到下中的内容，直

8、到下一次硬件复位为止。这种方式下的电流可降到一次硬件复位为止。这种方式下的电流可降到15 A以下，最小可降到以下，最小可降到0.6 A。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 89C51单片机还有一种单片机还有一种低电压的型号低电压的型号，即，即89LV51，除，除了电压范围有区别之外，其余特性与了电压范围有区别之外，其余特性与89C51完全一致。完全一致。89C51/LV51是一种是一种低功耗低功耗/ /低电压、高性能低电压、高性能的的8位位单片单片机。它采用了机。它采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器工艺和高密度非易

9、失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令系统都与）技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS51兼容；片内的兼容；片内的Flash ROM允许在系统内改编程允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此89C51/LV51是一种是一种功能强、灵活性高，且价格合理的功能强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。单片机，可方便地应用在各种控制领域。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.1.2 89C51单片机芯片内部结构单片机芯片内部结构

10、一、结构图一、结构图：二、结构组成二、结构组成返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术一、结构图：一、结构图：P19图图2-2 由由 中央处理单元中央处理单元（CPU） （运算器、控制器）、（运算器、控制器）、 存储器存储器（ROM及及RAM）、）、 I/O接口接口 组成。组成。返回返回9/20/2024XTAL1 XTAL2P0.0-P0.7P2.0-P2.7P3.0-P3.7P1.0-P1.7PSENALEEARESET89C5189C51单片机单片机单片机单片机内部结构图内部结构图内部结构图内部结构图运算器运算器控制器控

11、制器存储器存储器I/O接口接口9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、结构组成二、结构组成（一）中央处理单元（一）中央处理单元（CPU）（二）存储器（二）存储器（三）（三）I/O接口接口返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1、中央处理单元（、中央处理单元（89C51CPU）1）运算器）运算器返回返回2）控制器）控制器9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1）运算器）运算器（1）8位的位的ALU：返回

12、返回（2）8位累加器位累加器ACC（A）：）：（3）8位程序状态字寄存器位程序状态字寄存器PSW：（4）8位寄存器位寄存器B：（5）布尔处理器：布尔处理器：（6）2个个8位暂存器：位暂存器：9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1）运算器）运算器可对可对4 4位、位、8 8位、位、1616位数据进行操作。位数据进行操作。返回返回（1）8位的位的ALU：（2）8位累加器位累加器ACC（A）：）：它经常作为一个运算数经暂存器它经常作为一个运算数经暂存器2 2进入进入ALUALU的输的输入端，与另一个来自暂存器入端，与另一个来自暂存器1

13、1的运算数进行运的运算数进行运算，运算结果又送回算，运算结果又送回ACC。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术指示指令执行后的指示指令执行后的状态信息状态信息供程序查询和判别供程序查询和判别用。用。（3）8位程序状态寄存器位程序状态寄存器PSW：返回返回（4）8位寄存器位寄存器B：在在乘除运算乘除运算时，用来存放一个时，用来存放一个操作数操作数，也用来，也用来存放运算后的一存放运算后的一部分结果部分结果；如如不做乘除运算不做乘除运算时，作为时，作为通用寄存器通用寄存器。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单

14、片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（5）布尔处理器：）布尔处理器：专门用于处理专门用于处理位操作位操作的，的，以以PSWPSW中的中的C C为其累加器。为其累加器。返回返回（6）2个个8位暂存器位暂存器：ALUALU的两个入口处。的两个入口处。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2）控制器）控制器（1）程序计数器）程序计数器PC（16位）位）（2）指令寄存器）指令寄存器IR、指令译码器、指令译码器ID（3）振荡器和定时电路）振荡器和定时电路返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术

15、单片机原理及接口技术（1）程序计数器）程序计数器PC（16位）位）由两个由两个8 8位计数器位计数器PCH、PCL组成。组成。PCPC是是程序的字节地址计数器程序的字节地址计数器，PCPC内容为将内容为将要执行的下一条指令地址。要执行的下一条指令地址。改变改变PCPC内容，改变执行的流向。内容，改变执行的流向。PCPC可对可对64KB64KB的的ROMROM直接寻址，也可对直接寻址，也可对89C5189C51片内片内RAMRAM寻址。寻址。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（2）指令寄存器）指令寄存器IR、指令译码器、指

16、令译码器ID由由PCPC中的内容指定中的内容指定ROMROM地址地址取出来的指令经取出来的指令经IR送至送至ID由由IDID对指令对指令译码译码产生一定序列的产生一定序列的控制信号控制信号 以执行指令所规定的操作。以执行指令所规定的操作。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（3）振荡器和定时电路）振荡器和定时电路89C5189C51单片机片内有单片机片内有振荡电路振荡电路，只需外接，只需外接石英晶石英晶体体和频率和频率微调电容微调电容（2 2个个30pF30pF左右），其频率为左右），其频率为0 024MHz24MHz。该

17、脉冲信号作为该脉冲信号作为89C5189C51工作的工作的基本节拍基本节拍即时间的最小单位。即时间的最小单位。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2、存储器、存储器1）程序程序存储器（存储器（ROM）2）数据数据存储器（存储器（RAM）返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1）程序存储器（）程序存储器（ROM）89C5189C51片内片内为为4KB Flash ROM。地址为地址为0000H0FFFH。用于存放程序和表格常数。用于存放程序和表格常数。返回

18、返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2）数据存储器（）数据存储器（RAM）89C5189C51RAM均为均为128B，地址为地址为00H7FH。用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。等。这这128B128B的的RAMRAM中有中有32个字节单元可指定为个字节单元可指定为工作寄存工作寄存器。器。片内还有片内还有21个个特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SFR），），它们同它们同128128字节字节RAMRAM统一编址，地址为统一编址，地址为80HFFH。后面后面详细介绍。详细介绍

19、。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术3、I/O接口接口289C5189C51有有四个四个8 8位并行位并行I/O接口接口P0P0P3P3。它们都是。它们都是双向端口，每个端口各有双向端口，每个端口各有8 8条条I/OI/O线。线。 P0-P3P0-P3口四口四个锁存器同个锁存器同RAMRAM统一编址，可作为统一编址，可作为SFR来寻址。来寻址。289C5189C51还有还有一个可编程的全双工串行口一个可编程的全双工串行口（UART),),利用利用P3.0P3.0（RXDRXD）和）和P3.1P3.1（TXDTXD），可实

20、现与外界），可实现与外界的串行通信。的串行通信。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.2 89C51单片机引脚及其功能单片机引脚及其功能2.2.1 89C51单片机单片机引脚引脚2.2.2 89C51单片机单片机引脚功能引脚功能返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.2.1 89C51单片机引脚单片机引脚P22图图2-3：是是89C51/LV51的的引脚结构图引脚结构图， 有有双列直插封装双列直插封装(DIP)方式和方式和方形封装方形封装方式。方式。

21、返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术图图2-3 89C51/LV51的引脚结构的引脚结构 9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.2.2 89C51单片机引脚功能单片机引脚功能一、电源引脚：一、电源引脚：Vcc和和Vss二、时钟电路引脚：二、时钟电路引脚：XTAL1和和XTAL2三、控制信号引脚三、控制信号引脚RST、ALE、PSEN和和EA四、四、I/O端口端口P0、P1、P2和和P3返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机

22、原理及接口技术单片机原理及接口技术一、电源引脚：一、电源引脚：Vcc和和Vss1Vcc(40或或44脚脚)：电源端，为：电源端，为+5V。2Vss(20或或22脚脚)：接地端。：接地端。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、时钟电路引脚：二、时钟电路引脚：XTAL1和和XTAL2XTAL2（18或或20脚）：脚）：接外部晶体和微调电容的接外部晶体和微调电容的一端；在一端；在89C5189C51片内片内它是振荡电路反向放大器的它是振荡电路反向放大器的输出端输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。，振荡电路的频率就是晶体固有

23、频率。 若需若需采用外部时钟电路采用外部时钟电路时，则该引脚时，则该引脚悬空悬空。 89C5189C51正常工作时，该引脚应有脉冲信号输出。正常工作时，该引脚应有脉冲信号输出。参见参见P19P19图图2-22-29/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术XTAL1（19或或21脚）：脚）：接外部晶体和微调电接外部晶体和微调电容的另一端；在容的另一端；在片内片内它是振荡电路反向放它是振荡电路反向放大器的大器的输入端输入端，在，在采用外部时钟采用外部时钟时，该引时，该引脚脚输入外部时钟脉冲输入外部时钟脉冲。参见参见P19P19图图2-22-

24、2二、时钟电路引脚：二、时钟电路引脚：XTAL1和和XTAL2返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 三、控制信号引脚：三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和和EARST / VPD（9或或10脚）：脚）：RST：复位信号输入端复位信号输入端，高电平有效。当此，高电平有效。当此输入端保持两个机器周期的输入端保持两个机器周期的高电平高电平时，就时，就可以完成复位操作。可以完成复位操作。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术RST / VPD（9或或10脚）：脚

25、）：VPD ：RSTRST引脚的第二功能，引脚的第二功能，备用电源输入端。备用电源输入端。当主电源当主电源VccVcc 发生故障，降低到低电平规发生故障，降低到低电平规定值时，将定值时，将+5V+5V电源自动接入该引脚，电源自动接入该引脚，为为RAM提供备用电源提供备用电源，以保证，以保证RAMRAM中的信息不中的信息不丢失，使得复位后能继续正常运行丢失，使得复位后能继续正常运行。三、控制信号引脚：三、控制信号引脚： RST、ALE、PSEN和和EA9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术ALE / PROG（30或或33脚）：脚）：

26、ALE：地址锁存允许信号端地址锁存允许信号端。正常工作时，。正常工作时，该引脚以振荡频率的该引脚以振荡频率的1/61/6固定输出正脉冲。固定输出正脉冲。CPU访问片外存储器访问片外存储器时，该引脚输出信号时，该引脚输出信号作为作为锁存低锁存低8 8位地址位地址的控制信号。它的负载的控制信号。它的负载能力为能力为8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。三、控制信号引脚：三、控制信号引脚： RST、ALE、PSEN和和EA9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术ALE / PROG（30或或33脚）：脚）：PROG：是是对片内对片内

27、带有带有4KB 4KB Flash ROMFlash ROM的的 89C5189C51编程写入时的编程写入时的编程脉冲输入端编程脉冲输入端。三、控制信号引脚：三、控制信号引脚： RST、ALE、PSEN和和EA9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术PSEN（29或或32脚）：脚）：程序存储允许信号输出端程序存储允许信号输出端。在在访问片外访问片外ROM时，定时输出时，定时输出负脉冲负脉冲作为读片作为读片外外ROMROM的选通信号，接片外的选通信号，接片外ROMROM的的OEOE端。端。它的负载能力为它的负载能力为8 8个个LSLS型

28、型TTLTTL负载。负载。三、控制信号引脚：三、控制信号引脚： RST、ALE、PSEN和和EA9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术EA / Vpp（31或或35脚）：脚）：EA ：外部程序存储器地址允许输入端外部程序存储器地址允许输入端。当该引脚当该引脚接高电平接高电平时，时，CPUCPU访问访问片内片内ROM并并执行片内程序存储器中的指令，但当执行片内程序存储器中的指令，但当PCPC值值超过超过0FFFH（片内片内ROMROM为为4KB）时，将自动时，将自动转向转向执行片外执行片外ROM中的程序。中的程序。当该引脚当该引脚接低

29、电平接低电平时，时，CPUCPU只访问只访问片外片外ROM并执行外部程序存储器中的程序。并执行外部程序存储器中的程序。三、控制信号引脚：三、控制信号引脚： RST、ALE、PSEN 和和 EA9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术EA / Vpp（31或或35脚）：脚）： Vpp：对对89C5189C51片内片内 Flash ROMFlash ROM固化编程时，固化编程时， 固化固化编程电压输入端编程电压输入端（12-21V）。）。三、控制信号引脚：三、控制信号引脚： RST、ALE、PSEN和和EA返回返回9/20/2024 单片

30、机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术四、四、I/OI/O端口端口P0P0、P1P1、P2P2、P3P31 1、准双、准双向向2 2、P0P0口口3 3、P1P1口口4 4、P2P2口口5 5、P3P3口口返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1、准双向、准双向当当I/OI/O口作为口作为输入输入时，应先向此口锁存器时，应先向此口锁存器写入写入全全1 1， 此时该口引脚浮空，可作高阻抗输此时该口引脚浮空，可作高阻抗输入。入。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口

31、技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2、P0口：口：漏极开路的漏极开路的8 8位准双向位准双向I/OI/O口，每位能驱动口，每位能驱动8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。P0P0口可作为一个数据口可作为一个数据输入输入/ /输出口输出口；在在CPUCPU访问片外访问片外存储器时，存储器时，P0P0口为口为分时复用分时复用的低的低8 8位位地址总线地址总线和和8 8位位数据总线数据总线。Flash ROMFlash ROM编程编程时，时，P0P0口口接收接收指令字节；指令字节；效验效验程序程序时，则时，则输出输出指令字节。指令字节。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单

32、片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术3、P1口：口：带带内内部部上上拉拉电电阻阻的的8位位准准双双向向I/O端端口口，每每位位能驱动能驱动4 4个个LS型型TTL负载。负载。在对在对Flash ROMFlash ROM编程编程和程序和程序效验效验时，时，P1P1接收接收低低8 8位位地址地址。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术4、P2口：口：带带内内部部上上拉拉电电阻阻的的8位位准准双双向向I/O端端口口，每每位位能能驱驱动动4个个LS型型TTL负负载载。在在CPU访访问问片片外外存储器存储器时，它

33、时，它输出高输出高8 8位地址位地址。在在对对Flash Flash ROMROM编编程程和和程程序序效效验验时时，P2P2也也接接收收高位地址高位地址和一些和一些控制信号控制信号。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术5、P3口：口：带内部上拉电阻的带内部上拉电阻的8 8位位准双向准双向I/O端口端口，每位能驱动，每位能驱动4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。P3P3口除作为口除作为一般一般I/OI/O口口外，外，每每个引脚都有第二功能个引脚都有第二功能。P24P24表表2-12-1在在对对Flash Flash R

34、OMROM编编程程和和程程序序效效验验时时，P3P3还还接接收收一一些些控制信号控制信号。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术表表2-1 P3端口引脚与复用功能表端口引脚与复用功能表9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.32.3 89C5189C51单片机存储器配置单片机存储器配置2.3.12.3.1 89C51 89C51存储器存储器分类分类2.3.22.3.2 程序程序存储器地址空间存储器地址空间2.3.32.3.3 数据数据存储器地址空间存储器地址空间

35、返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.3.1 89C512.3.1 89C51存储器分类存储器分类一、物理结构（哈佛结构）一、物理结构（哈佛结构）二、用户角度二、用户角度返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术一、物理结构（哈佛结构一、物理结构（哈佛结构）返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、用户角度：二、用户角度：返回返回P25图图2-41、片片内内、外外统统一一编编址址的的64

36、K程程序序存存储储器器地地址址空空间间。CPU访问片内、片外访问片内、片外ROM指令用指令用MOVC。2、64K的的片外数据存储器片外数据存储器地址空间。地址空间。 访问片外访问片外RAM指令用指令用MOVX。3、256字节的字节的片内数据存储器片内数据存储器地址空间。地址空间。 访问片内访问片内RAM指令用指令用MOV。上上述述三三个个存存储储空空间间地地址址是是重重叠叠的的，89C51的的指指令令系系统采用统采用不同不同的数据传送的数据传送指令符号。指令符号。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.3.2 2.3.2 程序程序

37、存储器地址空间存储器地址空间一、用途：一、用途：二、编址：二、编址：三、寻址方式：三、寻址方式：返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术一、用途：一、用途：用于存放编好的用于存放编好的程序程序和和表格常数表格常数。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、编址：二、编址：89C51片内片内Flash ROM的容量为的容量为4KB。 地址为地址为0000H0FFFH。片外片外最多可扩至最多可扩至64KB ROM/EPROM， 地址为地址为1000HFFFFH。

38、片内外片内外统一编址统一编址。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术三、寻址方式：三、寻址方式：1、当、当 EA=“1”时：时：P25图图2-4左图左图 89C5189C51的的PC在在00000FFFH范围内执行范围内执行片内片内ROMROM中的程序，当指令地址中的程序，当指令地址超过超过0FFFH 后就自动转向后就自动转向片外片外ROMROM中取指令。中取指令。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术三、寻址方式三、寻址方式：2、当、当 EA=”0”时：时： P

39、25图图2-4左图左图89C5189C51片内片内ROMROM不起作用，不起作用，CPUCPU只能只能从片外从片外Flash Flash ROM/EPROMROM/EPROM中取指令。中取指令。 可以从可以从 0000H0000H 开始寻址。开始寻址。由于由于8031片内不带片内不带ROMROM ， 所以使用时必须所以使用时必须 EA=”0”。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术三、寻址方式：三、寻址方式：3、89C51从从片内片内ROM和和片外片外ROM取指的速取指的速度相同。度相同。4、程序存储器的、程序存储器的低地址低地址的

40、的40多个单元是多个单元是保留保留存储单元存储单元。如如P26P26表表2-22-2所示。所示。 9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术表表2-2 保留的存储单元保留的存储单元返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术三、寻址方式：三、寻址方式：（1 1）0000H0002H三个单元：三个单元：用作用作89C5189C51上电复位上电复位后引导程序的存放单元。后引导程序的存放单元。因为因为复位后复位后PC的内容为的内容为0000H，CPUCPU总是从总是从0000H0

41、000H开始执行程序。将转移指令存放到这三开始执行程序。将转移指令存放到这三个单元，程序就被引导到指定的程序存储器空个单元，程序就被引导到指定的程序存储器空间去执行。间去执行。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术三、寻址方式：三、寻址方式：（2 2）0003H002AH单元：单元：均分为五段，用作均分为五段，用作五个中断服务程序五个中断服务程序的入口。的入口。中断矢量地址表：中断矢量地址表：P26P26表表2-32-3返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技

42、术表表2-3 中断矢量表中断矢量表返回返回5.5.执行外部程序时的硬件连接：执行外部程序时的硬件连接：P26P26图图2-52-59/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.3.3 数据数据存储器地址空间存储器地址空间一、用途：一、用途：二、二、片外片外RAM： 三、三、片内片内RAM： 返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术一、用途：一、用途：用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。志位等。返回返回二、片外二、片

43、外RAM：64kB=216B地址：地址：0000H0FFFFH 寻址：用寻址：用MOVX指令指令89C51外扩外扩片外片外RAM（2KB）接法：）接法：P28图图2-69/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术三、片内三、片内RAM：256B=28B （一）片内一）片内RAMRAM地址空间地址空间（二）（二）低低128128字节字节RAMRAM（00H7FH）（三）三）高高128128字节字节RAMRAM（80HFFH）：）： 特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR区区返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片

44、机原理及接口技术单片机原理及接口技术（一）片内（一）片内RAM地址空间：地址空间： P28P28图图2-72-7寻址：用指令寻址：用指令MOV最大可寻址最大可寻址256个单元。个单元。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（二）低（二）低128字节字节RAM（00H7FH）: P28图图2-81、工作寄存器区（、工作寄存器区（00H1FH）2、位寻址区（位寻址区（20H2FH） 3、用户用户RAM区（区（30H7FH）返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术

45、1、工作寄存器区、工作寄存器区(00H1FH):P28图图2-8由由四组四组(32个个)工作寄存器组成，工作寄存器组成，每组每组8 8个个寄存器寄存器(R0-R7)，共占，共占32个单元。个单元。通过程序状态寄存器通过程序状态寄存器 PSW中中RS1、RS0两位两位设设定来选择定来选择CPU的的当前工作寄存器组当前工作寄存器组。复位复位时，时，第第0 0组组为当前的工作寄存器。为当前的工作寄存器。 P29 表表2-4若不需要四组，则其余可作为一般若不需要四组，则其余可作为一般RAM单元。单元。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接

46、口技术表表2-4 工作寄存器地址表工作寄存器地址表返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2、位寻址区、位寻址区(20H2FH)： P28图图2-8位寻址区有位寻址区有16个个单元，每个单元单元，每个单元8位位，共，共128位位位地址位地址为为00H-7FH。可用可用位寻址方式位寻址方式访问其各位。访问其各位。这些可寻址位，通过执行指令这些可寻址位，通过执行指令可直接对某一位可直接对某一位操作操作，如置，如置1、清、清0、判断转移等。、判断转移等。位寻址是位寻址是89C51的一个重要特点。的一个重要特点。返回返回9/20/20

47、24 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术表表2-5 RAM位寻址区位地址表位寻址区位地址表9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术3、用户、用户RAM区区(30H7FH)： P28图图2-8用于堆栈和数据缓冲用于堆栈和数据缓冲。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（三）高（三）高128字节字节RAM(80HFFH): P28图图2-9返回返回l有有21个个特殊功能功能寄存器。特殊功能功能寄存器。l地址分布在地址分布在8

48、0HFFH的的RAM空间。空间。l只能用只能用直接直接寻址方式。寻址方式。l有有11个个具有具有位寻址位寻址能力。能力。11个个SFR的的字节地址字节地址正正好能好能被被8整除整除。特殊功能寄存器的地址。特殊功能寄存器的地址:P30表表2-5l部分部分特殊功能寄存器介绍特殊功能寄存器介绍9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术表表2-5 特殊功能寄存器地址表特殊功能寄存器地址表9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术表表2-5 特殊功能寄存器表特殊功能寄存器表9/20/202

49、4 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍累加器累加器 ACC（E0H）：）：用用A作为作为ACC的助记符。的助记符。用于存放第一个用于存放第一个操作数操作数及及运算结果运算结果。返回返回寄存器寄存器 B（F0H）：）：l在在乘法指令乘法指令中，中，B用于存放用于存放乘数乘数和和乘积的乘积的高高8位位。l在在除法指令除法指令中用于存放中用于存放除数除数和和余数余数。l在在其它指令其它指令中用作中用作一般的寄存器一般的寄存器或或RAM单元单元。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原

50、理及接口技术单片机原理及接口技术部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍程序状态寄存器程序状态寄存器 PSW（D0H）：）：PSW包含了程序执行后的包含了程序执行后的状态信息状态信息，供程序，供程序查查 询询或或判断判断用。用。PSW的的格式格式PSW各位的各位的含义含义返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术返回返回PSW的格式：的格式：P31P31ACCYPOVRS0RS1F0PSW(D0H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D09/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术

51、单片机原理及接口技术PSW各位的各位的含义含义（1）CY位位（PSW.7）：进进( (借借) )位标志位位标志位。执行执行加法加法( (减法减法) )运算指令时，如运算结果运算指令时，如运算结果最高位最高位(D7)向前向前有进位有进位( (借位借位) )，CY=1；否则否则，CY=0。在在位操作位操作指令中，指令中，CY位是位是布尔累加器布尔累加器，用，用C表示表示返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（2）AC位位（PSW.6）： 半进位标志位（辅助进位标志）半进位标志位（辅助进位标志）。执行执行加法（减法）加法（减法）运

52、算指令时，运算指令时，如运算结果的如运算结果的低半字节低半字节（D3）向向高半字节高半字节有有进位进位（借位），（借位），AC=1；否则，否则，AC=0。返回返回（3）F0位（位（PSW.5）：用户标志位用户标志位。由用户自己定义、置位、复位，以作为由用户自己定义、置位、复位，以作为软件标志软件标志9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（4）RS0、RS1位（位（PSW.3 和和 PSW.4）：）： 工作寄存器组选择控制位工作寄存器组选择控制位。由用户用软件改变由用户用软件改变RS0和和RS1的值，以切换的值，以切换当前选当前选用的

53、工作寄存器组用的工作寄存器组。RS0，RS1的组合关系的组合关系: P31表表2-8 上电复位上电复位时时，（，（RS0）=（RS1）=0，CPU自然选择自然选择第第0 0组组为当前工作寄存器组。为当前工作寄存器组。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术RS1 RS0 寄存器组寄存器组 片内片内RAM地址地址 0 0 第第0组组 00H07H 0 1 第第1组组 08H0FH 1 0 第第2组组 10H17H 1 1 第第3组组 18H1FH表表2-8 RS0，RS1的组合关系的组合关系返回返回9/20/2024 单片机原理

54、及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（5）OV位（位（PSW.2）：）：溢出标志位溢出标志位。有溢出有溢出，即运算结果超出，即运算结果超出-128 +127的范围时的范围时, OV=1；无溢出无溢出时，时，OV=0。返回返回（6）P位（位（PSW.0）：）：奇偶检验位奇偶检验位。每条指令执行后，每条指令执行后，A中中“1”的个数为的个数为奇数奇数，则，则P=1否则，否则，P=0。（7）PSW.1：保留位保留位。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍堆栈指针

55、堆栈指针 SP（81H）：）：堆栈：堆栈：在在片内片内RAM中，开辟的一个按中，开辟的一个按“先进后出先进后出”的结构方式处理数据的的结构方式处理数据的区域区域。堆栈的操作堆栈的操作：PUSH、POP： P32图图2-10SP的内容可指向的内容可指向片内片内RAM 00H7FH的任何单元的任何单元系统复位系统复位时，时，SP初始化为初始化为07H。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术返回返回数据指针数据指针 DPTR（83H，82H）：）：l DPTR是一个是一个1616位位的特殊功能寄存器。的特殊功能寄存器。l 由由DP

56、H（83H），），DPL（82H）组成。组成。l DPH，DPL可以单独使用。可以单独使用。I/O端口端口P0、P1、P2、P3 （80H、90H、A0H、B0H）分别为分别为四个并行四个并行端口的锁存器，每一个口锁存器还端口的锁存器，每一个口锁存器还有有位地址位地址，所以每一条，所以每一条I/O线可独立输入或输出。线可独立输入或输出。输出输出时，可以时，可以锁存锁存；输入输入时，可以时，可以缓冲缓冲。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.4时钟电路及时钟电路及89C51 CPU时序时序2.4.1 片内时钟信号的产生片内时钟信号

57、的产生返回返回2.4.2CPU取指、执指时序取指、执指时序9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.4.1片内时钟信号的产生片内时钟信号的产生返回返回89C51芯片内部有一个芯片内部有一个高增益反相放大器高增益反相放大器，用于，用于构成构成振荡器振荡器。反相放大器的输入端为。反相放大器的输入端为XTAL1，输，输出端为出端为XTAL2，两端跨接，两端跨接石英晶体石英晶体及及两个电容两个电容就就可以构成稳定的可以构成稳定的自激振荡器自激振荡器。电容器和。电容器和通常取通常取30 pF左右，可稳定频率并对振荡频率有左右，可稳定频率并对振

58、荡频率有微调作用。振荡脉冲频率范围为微调作用。振荡脉冲频率范围为fOSC=024 MHz。晶体振荡器的频率为晶体振荡器的频率为fOSC，振荡信号从，振荡信号从XTAL2端端输入到片内的输入到片内的时钟发生器时钟发生器上，如上，如P34P34图图2-122-12。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术图图2-12 89C51的片内振荡器及时钟发生器的片内振荡器及时钟发生器 9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.4.1片内时钟信号的产生片内时钟信号的产生 1、节拍与状态周

59、期、节拍与状态周期 2、机器周期和指令周期、机器周期和指令周期 3、基本时序定时单位、基本时序定时单位返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1、节拍与状态周期、节拍与状态周期 时钟发生器：时钟发生器：是一个是一个2分频分频的触发器电路，它将的触发器电路，它将 振荡器的信号频率振荡器的信号频率fOSC除以除以2，向，向CPU提供提供两两 相时钟信相时钟信号号P1和和P2。时钟信号的周期称为时钟信号的周期称为机器状态周期机器状态周期S(STATE)， 是是振荡周期的振荡周期的2倍倍。在每个时钟周期在每个时钟周期(即机器状态周期即

60、机器状态周期S)的的前半周期前半周期， 相位相位1(P1, 节拍节拍1)信号信号有效有效，在每个时钟周期，在每个时钟周期 的的后半周期后半周期，相位，相位2(P2, 节拍节拍2)信号信号有效有效。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术每个每个时钟周期时钟周期(以后常称以后常称状态状态S)有有两个两个节拍节拍(相相)P1 和和P2，CPU就以两相时钟就以两相时钟P1和和P2为为基本节拍基本节拍 指挥指挥89C51单片机各个部件协调地工作。单片机各个部件协调地工作。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口

61、技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2、机器周期和指令周期、机器周期和指令周期二、指令周期：二、指令周期：一、机器周期：一、机器周期：返回返回9/20/20244一个一个机器周期机器周期：指：指CPU访问存储器一次所访问存储器一次所需的时间。需的时间。例：取指令、读存储器、写存例：取指令、读存储器、写存储器等等。储器等等。4一个机器周期：一个机器周期：包括包括1212个个振荡周期振荡周期，分为，分为6个个S状态状态：S1S6。4每个状态每个状态又分为又分为两拍两拍，称为，称为P1和和P2。4因此，因此，一个机器周期一个机器周期中的中的12个振荡周期个振荡周期表表示为示为S1P1，S1P

62、2，S2P1，S2P2， ，S6P1，S6P2。机机器器周周期期9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术若采用若采用6MHz6MHz晶体振荡器，则晶体振荡器，则每个机器周期每个机器周期为多少？为多少？4设设: :晶体振荡器频率晶体振荡器频率 fosc=6MHz, ,4则则: :振荡周期振荡周期=1/fosc=1/6 s=1/fosc=1/6 s（微秒）微秒）4因为因为: :一个机器周期一个机器周期包括包括1212个振荡周期个振荡周期, ,4所以所以: :一个机器周期一个机器周期=12*(1/6) s=12*(1/6) s（微秒）微秒）

63、 = = 2 2ss（微秒）微秒）问问: :如果如果fosc=12MHz, ,一个机器周期为多少一个机器周期为多少? ?答案答案： 1s1s（微秒）微秒）机器周期机器周期9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术4指令周期指令周期：执行一条指令所需的时间。：执行一条指令所需的时间。4每条指令每条指令由由一个一个或或若干个字节若干个字节组成。组成。 有有单单字节指令，字节指令，双双字节指令，字节指令，多多字节字节指令等。字节数指令等。字节数少，少，则占存储器空间则占存储器空间少少4每条指令的每条指令的指令周期指令周期都由都由一个一个或或几

64、个几个机器机器周期周期组成。组成。 有有单单周期指令、周期指令、双双周期指令、和周期指令、和四四周期指周期指令。令。(机器周期数机器周期数少，少，则执行速度则执行速度快快)。 其指令周期各为多少？其指令周期各为多少？指指令令周周期期例例9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术指令周期指令周期设：设：振荡频率振荡频率为为6MHz，则：一个则：一个机器周期机器周期为为 2s（微秒）。（微秒）。单单周期指令：指令周期为周期指令：指令周期为 2s（微秒）微秒）双双周期指令：指令周期为周期指令：指令周期为 4s（微秒）微秒）四四周期指令：指令周

65、期为周期指令：指令周期为 8s（微秒）微秒）如果如果振荡频率振荡频率为为12MHz，则其，则其机器周期机器周期为为1s故其指令周期分别为故其指令周期分别为 1s、2s 和和 4s。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单字节指令： 如，如，INC A； 机器码格式：机器码格式：0000 0100B 双字节指令： 如，如，MOV A，#data ; 机器码格式：机器码格式： 0111 0100B data 9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术3、基本时序定时单位、基本时序

66、定时单位综上所述，综上所述，89C51或其他或其他80C51单片机的单片机的基本时基本时序定时单位序定时单位有如下有如下4个个。振荡周期振荡周期：晶振的振荡周期，为最小的时序单位：晶振的振荡周期，为最小的时序单位状态周期状态周期：振荡频率经单片机内的：振荡频率经单片机内的二分频器分频二分频器分频后提供给片内后提供给片内CPU的时钟周期。的时钟周期。因此，因此，1个状态周期个状态周期包含包含2个个振荡周期振荡周期。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术机器周期机器周期（MC）：）： 1 1个个机器周期由机器周期由6 6个个状态

67、周期状态周期即即1212个个振荡周期组成，是计算机执行一种振荡周期组成，是计算机执行一种基本操作的时间单位。基本操作的时间单位。指令周期指令周期： 执行一条指令所需的时间。执行一条指令所需的时间。一个一个指令指令周期由周期由14个个机器周期组成，依据指令不机器周期组成，依据指令不同而不同，见同而不同，见P307附录附录A。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术4种时序单位中，种时序单位中，振荡周期振荡周期和和机器周期机器周期是单片机是单片机内计算其他时间值（例如，波特率、定时内计算其他时间值（例如，波特率、定时器的定时时间等

68、）的器的定时时间等）的基本时序单位基本时序单位。下面是单片机外接晶振频率下面是单片机外接晶振频率12MHz时的各种时序时的各种时序单位的大小。单位的大小。 振荡振荡周期周期=1/fOSC=1/12 MHz=0.083 3 s 状态状态周期周期=21/fOSC=2/12 MHz=0.167 s 机器机器周期周期=121/fOSC=12/12 MHz=1 s 指令指令周期周期=（14）机器周期）机器周期=14 s 返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术4个时序单位个时序单位从小到大从小到大依次是：依次是： 节拍（振荡脉冲周期，节

69、拍（振荡脉冲周期，1/fOSC）、）、 状态周期（时钟周期）、状态周期（时钟周期）、 机器周期、机器周期、 指令周期，指令周期，如如P35图图2-13所示。所示。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术图图2-13 89C51单片机各种周期的相互关系单片机各种周期的相互关系 9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.4.2 CPU取指、执指时序取指、执指时序Y每条指令的每条指令的执行执行都可以包括都可以包括取指取指和和执指执指两个阶段。两个阶段。Y在在取指取指阶段，

70、阶段，CPUCPU从内部或外部从内部或外部ROM中取出指令中取出指令操作码及操作数，然后再操作码及操作数，然后再执行执行这条指令。这条指令。Y单单字节和字节和双双字节的指令都可能是字节的指令都可能是单单机器周期或机器周期或双双周期，而周期，而三三字节指令都是字节指令都是双双周期的，只有周期的，只有乘、除乘、除指令占指令占四四周期。周期。YCPU取指、执指时序取指、执指时序：P36 图图2-14返回返回9/20/2024图图2-14 89C51单单片片机机的的取取指指/执执行行时时序序 9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.5复位

71、操作复位操作2.5.1复位操作的主要功能复位操作的主要功能2.5.2复位信号及其产生复位信号及其产生2.5.3复位电路复位电路返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.5.1 复位操作的主要功能复位操作的主要功能一、主要功能一、主要功能初始化初始化：程序地址指针：程序地址指针PC初始化为初始化为0000H，使，使单片机从单片机从0000H单元开始执行程序单元开始执行程序当由于当由于程序运行出错程序运行出错或或操作错误操作错误使系统使系统死锁死锁状态状态时，为摆脱困境，也需要时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动按复位键重新启

72、动。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、二、SFR的复位值：的复位值：P38表表2-8返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术表表2-8 各特殊寄存器的复位值各特殊寄存器的复位值9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.5.2 复位信号及其产生复位信号及其产生一、复位信号的产生：一、复位信号的产生：RST引脚引脚（P22图图2-3：9、10脚）：脚）：为复位信号输入端。当为复位信号输入端。当

73、RST引脚为引脚为高电平高电平，且，且有效时间持续有效时间持续24个个振荡周期振荡周期以上，才能复位。以上，才能复位。二、产生复位信号的电路逻辑图：二、产生复位信号的电路逻辑图：P39图图2-15返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 图图 2-15 复位电路逻辑图复位电路逻辑图返回返回 复位复位电路电路施密特施密特触发器触发器片内片内RAMRST/VPDVCCVSSD1D29/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.5.3复位电路复位电路复位操作有两种方式：复位操

74、作有两种方式：1、上电自动复位上电自动复位：是通过外部复位电路的是通过外部复位电路的电容充电电容充电实现。实现。 P39图图2-16(a)2、手动复位手动复位：指通过：指通过接通接通一一按键开关按键开关，使单片机，使单片机进入复位状态。进入复位状态。按键按键电平电平复位方式：复位方式：P39图图2-16(b) 返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术图图 2-16 (a) 上电复位电上电复位电路路只要只要Vcc的上的上升时间不超过升时间不超过1ms，就自动就自动上电复位，即上电复位，即接通电源就完接通电源就完成了系统复位。成了

75、系统复位。返回返回VCCCRVCCRST/VPDVSS1K22F89C519/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术图图 2-16 (b) 按键电平复位电按键电平复位电路路通过使复通过使复位端经电位端经电阻与阻与VCC电源接通电源接通而实现。而实现。VCCCR2VCCRST/VPDVSS1K22F89C51R1200RESET返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.6 89C51单片机的单片机的低功耗工作方式低功耗工作方式89C51属于属于CHMOS的单片机，运行时

76、耗电少，的单片机，运行时耗电少，而且还提供而且还提供两种节电工作方式两种节电工作方式，即，即 空闲空闲( (等待、待机等待、待机) )方式方式和和掉电掉电( (停机停机) )工作方式工作方式，以进一步降低功耗。以进一步降低功耗。实现这两种方式的实现这两种方式的内部电路：内部电路： P40图图2-17返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术由由P40图图2-17可见，可见，若若IDL=0，则，则89C51将进入将进入空闲运作方式空闲运作方式。在这种。在这种方式下，振荡器仍继续运行，但方式下，振荡器仍继续运行，但IDL封锁了封锁了

77、去去CPU的的“与与”门门，故，故CPU此时得不到时钟信号。此时得不到时钟信号。而中断、串行口和定时器等环节却仍在时钟控制而中断、串行口和定时器等环节却仍在时钟控制下正常运行。下正常运行。掉电方式掉电方式下（下（PD=0），振荡器冻结。），振荡器冻结。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术返回返回图图2-17 空闲和掉电方式控制电路空闲和掉电方式控制电路 PD和和IDL均为均为PCON中中PD和和IDL触发器的输出端触发器的输出端9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口

78、技术2.6.1方式的设定方式的设定返回返回空闲方式空闲方式和和掉电方式掉电方式是通过对是通过对SFR中的中的PCON(电电 源控制寄存器源控制寄存器，地址，地址87H)相应位置相应位置1而启动的。而启动的。P41图图2-18：为：为89C51电源控制寄存器电源控制寄存器PCON各各 位的分布情况位的分布情况。HMOS器件的器件的PCON只包括一个只包括一个 SMOD 位，位，其他其他4位位是是CHMOS器件独有的。器件独有的。 3个保留位个保留位用户不得使用，因为硬件没有做出安排用户不得使用，因为硬件没有做出安排 可能在今后的可能在今后的MCS51新产品中代表某特定的功能新产品中代表某特定的功

79、能9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术返回返回图图2-18 电源控制寄存器电源控制寄存器PCON9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术返回返回P41图图2-18中各符号的名称和功能如下。中各符号的名称和功能如下。 SMOD：波特率倍频位波特率倍频位。若此位为。若此位为1，则串行口，则串行口 方式方式1、方式、方式2和方式和方式3的的波特率加倍波特率加倍。 GF1和和GF0： 通用标志位通用标志位。 PD：掉电方式位掉电方式位。此位。此位写写1即即启动掉电方式启动掉电方式

80、。 由由P40图图2-17可见，此时时钟冻结。可见，此时时钟冻结。 IDL：空闲方式位空闲方式位。此位。此位写写1即即启动空闲方式启动空闲方式。 这时这时CPU因无时钟控制而停止运作。因无时钟控制而停止运作。 如果如果同时同时向向PD和和IDL两位两位写写1，则，则PD优先优先。89C51中中PCON的复位值的复位值为为00000B。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.6.2空闲空闲(等待、待机等待、待机)工作方式工作方式返回返回 当当CPU执行完置执行完置 IDL=1（PCON.1）的指令后，的指令后， 系统系统进入进入空闲

81、工作方式空闲工作方式。 这时，内部时钟不向这时，内部时钟不向CPU提供，而只供给中断、提供，而只供给中断、 串行口、定时器部分。串行口、定时器部分。 CPU的内部状态维持的内部状态维持，即包括堆栈指针，即包括堆栈指针SP、程、程 序计数器序计数器PC、程序状态字、程序状态字PSW、累加器、累加器ACC所所 有的内容保持不变，有的内容保持不变，端口状态端口状态也保持也保持不变不变。 ALE和和PSEN保持逻辑保持逻辑高电平高电平。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.6.2空闲空闲(等待、待机等待、待机)工作方式工作方式返回返回

82、系统系统退出退出空闲方式的空闲方式的两种方法：两种方法：响应中断响应中断：因任何的：因任何的中断请求被响应中断请求被响应都可由硬都可由硬 件将件将PCON.0（IDL）清清0而而中止中止空闲工作方式。空闲工作方式。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.6.2空闲空闲(等待、待机等待、待机)工作方式工作方式返回返回当当执执行行完完中中断断服服务务程程序序返返回回到到主主程程序序时时，在在主主程程序序中中，下下一一条条要要执执行行的的指指令令将将是是原原先先使使IDL置置位位指指令令后后面面的的那那条条指指令令。PCON中中的的通通

83、用用标标志志位位GF1和和GF0可可以以用用来来指指明明中中断断是是在在正正常常操操作作还还是是在在待待机机方方式式期期间间发发生生的的。在在待待机机方方式式时时，除除用用指指令令使使IDL=1外外，还还可可先先用用指指令令使使GF1或或GF0置置1。当当由由于于中中断断而而停停止止待待机机方方式式时时，在在中中断断服服务务程程序序中中可可以以检检查查这这些标志位，说明是从待机方式进入中断的。些标志位，说明是从待机方式进入中断的。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.6.2空闲（等待、待机）工作方式空闲（等待、待机）工作方式返回

84、返回硬硬件件复复位位：由由于于在在空空闲闲工工作作方方式式下下振振荡荡器器仍仍然然工工作作，因因此此硬硬件件复复位位仅仅需需2个个机机器器周周期期便便可可完完成成。而而RST端端的的复复位位信信号号直直接接将将PCON.0(IDL)清清0，从从而而退退出出空空闲闲状状态态，CPU则则从从进进入入空空闲闲方方式式的的下下一一条条指指令开始重新执行程序令开始重新执行程序。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.6.3掉电（停机）工作方式掉电（停机）工作方式返回返回 当当CPU执行一条执行一条置置PCON.1位位( (PD) )为为1的

85、指令后的指令后 系统系统进入进入掉电工作方式掉电工作方式。 在掉电工作方式下，内部振荡器停止工作。在掉电工作方式下，内部振荡器停止工作。 由于没有振荡时钟，因此，所有的功能部件都停由于没有振荡时钟，因此，所有的功能部件都停 止工作。但止工作。但内部内部RAM区区和和特殊功能寄存器的内容特殊功能寄存器的内容 被保留被保留，而端口的输出状态值都保存在对应的，而端口的输出状态值都保存在对应的 SFR中，中，ALE和和PSEN都为都为低电平低电平。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.6.3掉电掉电(停机停机)工作方式工作方式返回返回退

86、出退出掉电方式的惟一方法是由掉电方式的惟一方法是由硬件复位硬件复位，复位后，复位后 将所有特殊功能寄存器的内容初始化，但不改变将所有特殊功能寄存器的内容初始化，但不改变 片内片内RAM区的数据。区的数据。在在掉电工作方式掉电工作方式下，下，VCC可以降到可以降到2 V，但在，但在进入进入 掉电方式之前，掉电方式之前，VCC不能降低。而在不能降低。而在准备退出准备退出掉电掉电 方式之前，方式之前，VCC必须恢复正常的工作电压值，并维必须恢复正常的工作电压值，并维 持一段时间（约持一段时间（约10 ms），使振荡器重新启动并稳），使振荡器重新启动并稳 定后方可退出掉电方式。定后方可退出掉电方式。9

87、/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.7输出输出/输入端口输入端口 I/O端口概述端口概述2.7.1 P1口口2.7.2 P2口口2.7.3 P0口口2.7.4 P3口口2.7.5 端口的负载能力和接口要求端口的负载能力和接口要求返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术I/O端口概述端口概述返回返回1. 89C51单片机有单片机有四个四个8 8位位并行并行I/O端口：端口： P0、P1、P2、P3。2. 每个端口都是每个端口都是8位准双向口位准双向口，共占，共占3

88、2根根引脚。引脚。3. 每一条每一条I/O线都能独立地用作线都能独立地用作输入输入或或输出输出。4. 每每个个端端口口都都包包括括一一个个锁锁存存器器（即即特特殊殊功功能能寄寄存存器器P0P3），），一个一个输出驱动器输出驱动器和和输入缓冲器输入缓冲器。 作作输出输出时，数据可以时，数据可以锁存锁存， 作作输入输入时，数据可以时，数据可以缓冲缓冲。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.7.1 P1口口一、一、P1口结构口结构二、二、P1口用作通用口用作通用I/O返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术

89、单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.7.1 P1口口一、一、P1口结构：口结构： P42图图2-19 输出驱动输出驱动部分与部分与P0口不同，内部有口不同，内部有上拉负载电上拉负载电阻阻与与电源电源相连。实质上，相连。实质上，电阻电阻是两个场效应管是两个场效应管FET并在一起：并在一起： 一个一个FET为为负载管负载管，其电阻固定。，其电阻固定。 另一个另一个FET可工作在可工作在导通导通或或截止截止两种状态，使其两种状态，使其总电阻值变化近似为总电阻值变化近似为0或阻值很大两种情况。或阻值很大两种情况。 当阻值近似为当阻值近似为0 0时时，可将引脚快速上拉至高电平，可将引脚快速上拉至

90、高电平 当阻值很大时当阻值很大时，P1口为高阻输入状态。口为高阻输入状态。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术图图2-19 P1口某位的结构口某位的结构返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.7.1 P1口口二、二、P1口用作通用口用作通用I/O P1口也是一个准双向口。口也是一个准双向口。 在端口用作在端口用作输入输入时，也必须先向对应的锁存器写时，也必须先向对应的锁存器写入入1，使，使FET截止。截止。 当当P1口口输出高电平输出高电平时，能向外提

91、供拉电流负载时，能向外提供拉电流负载所以不必再接上拉电阻。所以不必再接上拉电阻。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.7.2 P2口口一、一、P2口口结构结构二、二、P2口用作口用作一般一般I/OI/O口口三、三、P2口用作口用作高高8 8位地址总线位地址总线返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术一、一、P2口结构：口结构： P43图图2-20 P2口某位的结构与口某位的结构与P1口类似，口类似，驱驱动动部部分分与与P1口口类类似似，但但比比P1口口多

92、多了了一一个个MUX开关开关和和转换控制部分转换控制部分。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术图图2-20 P2口某位的结构图口某位的结构图返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、二、P2口用作一般口用作一般I/O口口1、当当CPU对对片片内内存存储储器器和和I/O口口进进行行读读/写写(执执行行MOVMOV指指令令或或EA=1时时，执执行行MOVCMOVC指指令令)时时，由由内内部部硬硬件件自自动动使使开开关关MUX倒倒向向锁锁存器的存器的Q Q端端

93、，这时，这时，P2P2口为一般口为一般 I /O 口口。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、二、P2口用作一般口用作一般I/O口口2、当当CPU对对片片外外存存储储器器或或I/O口口进进行行读读/写写(执执行行MOVXMOVX指指令令或或EA=0时时，执执行行MOVCMOVC指指令令)时时，开开关关MUX倒倒向向地地址址线线( (右右) )端端，这这时时，P2P2口只输出高口只输出高8 8位地址位地址。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、二、P2口用作一般口用

94、作一般I/O口口 在只需扩展在只需扩展256B片外片外RAM的系统中，的系统中，使使用用“MOVXMOVX A, Ri”类类指指令令访访问问片片外外RAM时时，寻寻址址范范围围是是256B，只只需需低低8 8位位地地址址线线就就可可以以实实现现。P2口口不不受受该该指指令令影影响响，仍仍可可作作通通用用I/OI/O口口。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、二、P2口用作一般口用作一般I/O口口 若若扩展扩展RAM容量容量超过超过256B，使使用用“MOVX A，DPTR”类类指指令令的的寻寻址址范范围围是是64KB，此此时时，

95、高高8 8位位地地址址总总线线用用P2P2口口输输出出。在在片片外外RAM读读/写写周周期期内内，P2口口锁锁存存器器仍仍保保持持原原来来端端口口的的数数据据；在在访访问问片片外外RAM周周期期结结束束后后，多多路路开开关关MUX自自动动切切换换到到锁锁存存器器Q端端。由由于于CPU对对RAM的的访访问问不不是是经经常常的的，在在这这种种情情况况下下，P2口口在在一一定定的的限限度度内内仍仍可用作通用可用作通用I/O口。口。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术三、三、P2口用作高口用作高8位地址总线位地址总线当当CPUCP

96、U对对片片外外存存储储器器或或I/OI/O口口进进行行读读/ /写写（执执行行MOVXMOVX指指令令或或EA=0EA=0时时执执行行MOVCMOVC指指令令）时时，开开关关倒倒向向地地址址线线（右右）端端，这这时时，P2P2口口只只输输出出高高8位位地地址址。因因为为访访问问片片外外EPROMEPROM和和RAMRAM的的操操作作往往往往接接连连不不断断，所所以以，P2P2口口要要不不断断送送出出高高8 8位位地地址址，此此时时P2P2口口无无法法再再用用作作通用通用I/OI/O口。口。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技

97、术2.7.3 P0口口一、一、结构结构二、二、P0口作为口作为一般一般I/OI/O口口使用使用三、三、P0口作为口作为地址地址/ /数据总线数据总线使用使用返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术一、结构：一、结构： P44图图2-21 P0口某位的结构由口某位的结构由 一个输出锁存器一个输出锁存器 二个三态输入缓冲器二个三态输入缓冲器 输出驱动电路：输出驱动电路：上拉场效应管上拉场效应管FETT1 驱动场效应管驱动场效应管FETT2 控制电路：控制电路：“与与”门门4、反相器反相器3、转换开关、转换开关MUX 组成。组成。返

98、回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术一、结构：一、结构： P44图图2-21 工作状态工作状态受控制电路控制。受控制电路控制。 当当C=0时，开关时，开关MUX拨向拨向Q输出端位置，输出端位置，P0口为口为通用通用I/O口口； 当当C=1时时，开开关关拨拨向向反反相相器器3的的输输出出端端，P0口口分分时作为时作为地址地址/ /数据总线数据总线使用。使用。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术图图2-21 P0口某位的结构图口某位的结构图返回返回9/20/

99、2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术二、二、P0口作为口作为一般一般I/OI/O口口使用使用1、P0口口作输出口作输出口2、P0口口作输入口作输入口返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1、P0口口作输出口作输出口 当当CPU执执行行输输出出指指令令时时，写写脉脉冲冲加加在在D锁锁存存器器的的CL上上，这这样样，与与内内部部总总线线相相连连的的D端端的的数数据据取取反反后后就就出出现现在在Q端端上上，又又经经输输出出级级FET（T2）反反相相，在在P0端端口口上上出出现现

100、的的数数据据正正好好是是内内部部总总线线的的数数据据。这这是是一般的数据输出一般的数据输出情况。情况。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2、P0口口作输入口作输入口当执行一条由端口输入的指令时，当执行一条由端口输入的指令时，“读引脚读引脚”脉脉冲冲 把把三态缓冲器三态缓冲器2打开打开，这样，端口上的数据经过缓，这样，端口上的数据经过缓 冲器冲器2读入到读入到内部总线内部总线。在端口进行输入操作前，应先向端口锁存器写入在端口进行输入操作前，应先向端口锁存器写入 1 1，也就是使锁存器，也就是使锁存器Q=0。因为控制线因为控

101、制线C=0，因此因此 T1和和T2全截止全截止，引脚处于悬浮状态，可作高阻抗，引脚处于悬浮状态，可作高阻抗 输入。输入。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术三、三、P0口口作为地址作为地址/ /数据总线使用数据总线使用1P0口用作口用作输出输出地址地址/数据总线数据总线 以以P0口口引引脚脚输输出出低低8位位地地址址或或数数据据信信息息，MUX开开关关把把CPU内内部部地地址址/ /数数据据线线经经反反向向器器3 3与与驱驱动动场场效效应应管管FET(T2)栅栅极极接接通通。上上下下两两个个FET处处于于反反相相，构构成成

102、推推拉拉式式的的输输出出电电路路(T1导导通通时时上上拉拉，T2导通时下拉导通时下拉)，提高了负载能力。，提高了负载能力。当当P0口口被被地地址址/数数据据总总线线占占用用时时，就就无无法法再再作作I/O口使用了。口使用了。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2由由P0口口输入输入数据：数据：在在“读引脚读引脚”信号有效时，信号有效时，打开输入缓冲器打开输入缓冲器2 2，使数据进入使数据进入内部总线内部总线。三、三、P0口作为地址口作为地址/数据总线使用数据总线使用返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技

103、术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.7.4 P3口口一、一、结构结构二、P3口作为口作为通用通用I/OI/O口口使用使用三、三、P3口用作口用作第二功能第二功能使用使用返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术一、结构：一、结构：P46图图2-221、P3口口与与P1口口的的差差别别在在于于多多了了“与与非非”门门3 3和和缓缓冲冲器器4 4。使使得得P3口口除除了了具具有有P1口口的的准准双双向向I/OI/O功功能能外，还可以使用各引脚所具有的外，还可以使用各引脚所具有的第二功能第二功能。2、“与与非非”门门3 3的

104、的作作用用实实际际上上是是一一个个开开关关，决决定定是是输输出出锁锁存存器器上上的的数数据据还还是是输输出出第第二二功功能能( (W) )的的信信号号。当当W=1时时，输输出出Q端端信信号号；当当Q=1时时，可可输输出出W线线信信号号。 编编程程时时，可可不不必必事事先先由由软软件件设设置置P3口为第一功能（通用口为第一功能（通用I/O口）还是第二功能。口）还是第二功能。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术3、当当CPU对对P3口口进进行行SFR寻寻址址（位位或或字字节节）访访问问时时，由由内内部部硬硬件件自自动动将将第第

105、二二功功能能输输出出线线W置置1，这时，这时，P3口为通用口为通用I/OI/O口口。4、当当CPU不不对对P3口口进进行行SFR寻寻址址（位位或或字字节节）访访问问时时，即即用用作作第第二二功功能能输输出出/ /输输入入线线时时，由由内内部部硬件使锁存器硬件使锁存器Q=1。返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术图图2-22 P3口某位的结构图口某位的结构图9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1、当当把把P3口口作作为为通通用用I/O口口进进行行SFR寻寻址址时时

106、，“第第二二输输出出功功能能端端”W保保持持高高电电平平，打打开开“与与非非”门门3，D锁锁存存器器输输出出端端Q的的状状态态可可通通过过“与与非非”门门 3送至送至FET场效应管场效应管输出输出。 2、当当P3口口作作为为输输入入使使用用（即即CPU读读引引脚脚状状态态）时时，同同P0P2口口一一样样应应由由软软件件向向口口锁锁存存器器先先写写1。二、P3口作为口作为通用通用I/OI/O口口使用使用返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术三、三、P3口用作口用作第二功能第二功能使用使用 当端口用于第二功能时，当端口用于第二功

107、能时，8个引脚个引脚可按位独可按位独立定义。立定义。P46P46表表2-102-10返回返回9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术表表2-10 P3各口线与第各口线与第2功能表功能表9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2.7.5 端口的负载能力和接口要求端口的负载能力和接口要求1、P0口：口：P44图图2-213P0口与其他口不同，它的输出级口与其他口不同，它的输出级无上拉电阻无上拉电阻。当把它用当把它用作通用作通用/ /口口时，输出级是开漏电时，输出级是开漏电路，故用

108、其路，故用其输出输出去驱动去驱动NMOS输入时输入时须外接上须外接上拉电阻拉电阻。3用作用作输入输入时，应先向口锁存器时，应先向口锁存器(80H)写写1。3把它当把它当作地址作地址/ /数据总线数据总线时时(片外扩展片外扩展ROM或或RAM的情况的情况)，则，则无须外接上拉电阻无须外接上拉电阻。3P0口的每一位输出口的每一位输出可驱动可驱动8 8个个LS型型TTL负载。负载。9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2、P1P3口：图口：图2-19、图、图2-20、图、图2-22P1P3口的输出级接口的输出级接有内部上拉负载电阻有内部上

109、拉负载电阻，它们，它们的每一位输出的每一位输出可驱动可驱动4 4个个LS型型TTL负载。负载。作为作为输入输入口时，任何口时，任何TTL或或NMOS电路都能以正电路都能以正常的方式驱动常的方式驱动89C51单片机单片机(CHMOS)的的P1P3口。口。由于它们的由于它们的输出输出级具有上拉电阻，所以也可以被级具有上拉电阻，所以也可以被集电极开路集电极开路(OC门门)或漏极开路所驱动，而或漏极开路所驱动，而无须无须外接上拉电阻外接上拉电阻。返回返回2.7.5 端口的负载能力和接口要求端口的负载能力和接口要求9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理

110、及接口技术对于对于89C51单片机单片机(CHMOS)，端口只能提供几毫安端口只能提供几毫安的输出电流的输出电流，故当作输出口去驱动一个普通晶，故当作输出口去驱动一个普通晶体管的基极体管的基极(或或TTL电路输入端电路输入端)时，应在端口时，应在端口与晶体管基极间与晶体管基极间串联一个电阻串联一个电阻，以限制高电平，以限制高电平输出时的电流。输出时的电流。P1P3口也都是准双向口。作为口也都是准双向口。作为输入时输入时，必须先，必须先对相应端口锁存器写对相应端口锁存器写1 1。返回返回2.7.5 端口的负载能力和接口要求端口的负载能力和接口要求9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理

111、及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1. 89C51单片机片内包含哪些主要逻辑功能部件单片机片内包含哪些主要逻辑功能部件?2. 89C51的端有何用途的端有何用途?3. 89C51的存储器分哪几个空间的存储器分哪几个空间? 如何区别不同空间的寻址如何区别不同空间的寻址?4. 简述简述89C51片内片内RAM的空间分配。的空间分配。5. 简述布尔处理存储器的空间分配，简述布尔处理存储器的空间分配， 片内片内RAM中包含哪些可位寻址单元。中包含哪些可位寻址单元。6. 如何简捷地判断如何简捷地判断89C51正在工作正在工作?返回返回2.8 思考题与习题思考题与习题 9/20/2024

112、单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术7. 89C51如何确定和改变当前工作寄存器组如何确定和改变当前工作寄存器组?8. 89C51 P0口用作通用口用作通用/口输入时，若通过口输入时，若通过 TTL“OC”门输入数据，应注意什么门输入数据，应注意什么?为什么为什么?9. 读端口锁存器和读端口锁存器和“读引脚读引脚”有何不同？有何不同？ 各使用哪种指令？各使用哪种指令？10. 89C51 P0P3口结构有何不同口结构有何不同? 用作通用用作通用/口输入数据时，应注意什么口输入数据时，应注意什么?11. 89C51单片机的信号有何功能单片机的信号有何功能

113、? 在使用在使用8031时，信号引脚应如何处理时，信号引脚应如何处理?返回返回2.8 思考题与习题思考题与习题 9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术12. 89C51单片机有哪些信号需要芯片引脚单片机有哪些信号需要芯片引脚 以第以第2功能的方式提供功能的方式提供?13. 内部内部RAM低低128字节单元划分为哪字节单元划分为哪3个主要部分个主要部分 各部分主要功能是什么各部分主要功能是什么?14. 使单片机复位有几种方法使单片机复位有几种方法? 复位后机器的初始状态如何复位后机器的初始状态如何?15. 开机复位后，开机复位后，CP

114、U使用的是哪组工作寄存器使用的是哪组工作寄存器? 它们的地址是什么它们的地址是什么? CPU如何确定和改变当前工作寄存器组如何确定和改变当前工作寄存器组?16. 程序状态寄存器程序状态寄存器PSW的作用是什么的作用是什么? 常用标志有哪些位常用标志有哪些位?作用是什么作用是什么?返回返回2.8 思考题与习题思考题与习题 9/20/2024 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术17. 位地址位地址7CH与字节地址与字节地址7CH如何区别如何区别?位地址位地址7CH 具体在片内具体在片内RAM中的什么位置中的什么位置?18. 89C51单片机的时钟周期与

115、振荡周期之间有什么关系单片机的时钟周期与振荡周期之间有什么关系? 什么叫机器周期和指令周期？什么叫机器周期和指令周期？19. 一个机器周期的时序如何划分一个机器周期的时序如何划分?20. 什么叫堆栈什么叫堆栈?堆栈指针堆栈指针SP的作用是什么的作用是什么? 89C51单片机堆栈的容量不能超过多少字节单片机堆栈的容量不能超过多少字节?21. 89C51有几种低功耗方式？如何实现？有几种低功耗方式？如何实现？22. PC与与DPTR各有哪些特点？有何异同？各有哪些特点？有何异同？23. 89C51端口锁存器的端口锁存器的“读读修改修改写写”操作操作 与与“读引脚读引脚”操作有何区别？操作有何区别？ 返回返回2.8 思考题与习题思考题与习题 9/20/2024