單片機原理及應(yīng)用第2章

1、 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理 2.1 MCS-51單片機結(jié)構(gòu) 2.2 MCS-51的存儲器結(jié)構(gòu) 2.3單片機的復(fù)位、時鐘與時序 2.4并行I/O口 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)2.1 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)單片機結(jié)構(gòu) 2.1.1 MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2. 1.2 MCS-51引腳及功能引腳及功能 2.2 MCS-51的存儲器結(jié)構(gòu) 2.3單片機的復(fù)位、時鐘與時序 2.4并行I/O口 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)SCM將通

2、用微計算機基本功能部件集成在一塊芯片上構(gòu)成的一種專用微計算機系統(tǒng)SCM = CPU+OSC+ROM+RAM+T/C+INT+I/O+UART第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 51單片機的結(jié)構(gòu)組成 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)87C52INTEL MCS-51系列單片機系列單片機一覽表第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 SCM= CPU+OSC+ROM+RAM+T/C+INT+I/O+UART80C51=(8位)CPU + 4KBROM + 128BRAM + (216)T/C + (48)I/O + 1個UART +5個INT + 2個64KB BEC 物理與材料科學(xué)

3、學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)51單片機單片機主要內(nèi)部資源主要內(nèi)部資源的學(xué)習(xí)安排的學(xué)習(xí)安排 1.中央處理器CPU 第2章2.程序存儲器ROM 第2章3.數(shù)據(jù)存儲器RAM 第2章4.并行I/O口第2章5.中斷源INT第5章6.定時器/計數(shù)器T/C第6章7.全雙工串行口UART第7章第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 教材結(jié)構(gòu)教材結(jié)構(gòu)第1章 單片機基礎(chǔ)知識概述第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理第3章 單片機的匯編語言與程序設(shè)計第4章 單片機的C51語言第5章 單片機的中斷系統(tǒng)第6章 單片機的定時器/計數(shù)器第7章 單片機的串行通信技術(shù)第8章 單片機接口技術(shù)第9章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)附

4、錄 實驗指導(dǎo) 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)CPUCPU = 控制器控制器 + 運算器運算器第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 （Central Processing Unit ） 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)控制器的用途：控制器的用途：統(tǒng)一指揮和控制各單元協(xié)調(diào)工作控制器的任務(wù)：控制器的任務(wù)：從ROM中取出指令譯碼執(zhí)行指令控制器的組成：控制器的組成：程序計數(shù)器PC、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR、第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)運算器的用途：運算器的用途：對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運算和邏輯操作運算器的任務(wù)：運算器的任務(wù)

5、：計算緩存器內(nèi)容結(jié)果暫存修改運行標(biāo)志運算器的組成：運算器的組成：累加器ACC、程序狀態(tài)字寄存器PSW、第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)（1）程序計數(shù)器（Program CounterPC） 指向ROM存儲單元的地址指針（引導(dǎo)程序運行）（引導(dǎo)程序運行） Xxxx xxxxXxxx xxxxXxxx xxxxXxxx xxxxXxxx xxxxROM0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH16位寄存器可尋址范圍216（= 65536B= 64KB）永遠(yuǎn)存放著下一條指令的首地址首地址具有自動加“1” 功能順序運行程序功能具有可

6、被指令修改功能跳轉(zhuǎn)運行程序功能復(fù)位時，PC初值=0 復(fù)位后程序從0開始運行第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 PC指針00 00 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)（2）數(shù)據(jù)指針寄存器（Data Pointer DPTR）16位寄存器，可尋址范圍216（64KB）可拆為2個8位的獨立寄存器DPL和DPH具有可被指令修改功能可變更數(shù)據(jù)地址DPLDPH 指向ROM或RAM存儲單元的地址指針（引導(dǎo)數(shù)據(jù)傳送）（引導(dǎo)數(shù)據(jù)傳送） 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH 35H 77H F4H 94H 9EHDPTR指針 xxH x

7、xHxxH xxH xxHROMRAM0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)（3）累加器（ACCUMULATERA或ACC） 8位寄存器其值可由指令修改是最繁忙的寄存器 存放操作數(shù)或中間運算結(jié)果的寄存器第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 A 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)（4）程序狀態(tài)字寄存器（Program State WordPSW） 8位寄存器各位都具有特殊含義狀態(tài)值可由硬件形成或由指令修改存放程序運行過程中的各種狀態(tài)信息的寄存器第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 AC 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算

8、機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)CY（PSW.7）進(jìn)位標(biāo)志在進(jìn)行加或減運算時，如果操作結(jié)果最高位有進(jìn)位或借位時，CY由硬件硬件置“1”，否則清“0”。CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0用途用途：1、可根據(jù)CY判斷有判斷有無進(jìn)位或借位無進(jìn)位或借位；2、可作為位操作中的位累位累加器加器用。第2章 MCS-51單片

9、機結(jié)構(gòu)及原理 1001 0011 + 1111 0000 CY= 1 1000 0011進(jìn)位標(biāo)志位CY舉例舉例 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù) AC（PSW.6）輔助進(jìn)位標(biāo)志在進(jìn)行加加或或減運算減運算時，如果操作結(jié)果的低四位數(shù)向高四位產(chǎn)生進(jìn)位或借位時，將由硬件置“1”，否則清“0”。 0100 1111 + 1010 0001 AC=1 1111 0000半進(jìn)位舉例舉例用途用途：1、根據(jù)AC判斷加減運算時有無半進(jìn)位或半借位；2、在BCD碼調(diào)整運算碼調(diào)整運算中要用到AC標(biāo)志第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P

10、CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)F0（PSW.5）和 F1（PSW.1） 用戶標(biāo)志位用途: 可做為用戶指定的狀態(tài)標(biāo)志用戶指定的狀態(tài)標(biāo)志第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0R

11、S0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)RS1（PSW.4）和RS0（PSW.3）工作寄存器組指針用途用途：用于指定指定CPU的當(dāng)前工作寄存器組的當(dāng)前工作寄存器組第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6P

12、SW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)OV（PSW.2） 溢出標(biāo)志在有符號數(shù)加減運算有符號數(shù)加減運算或無符號數(shù)乘除運算無符號數(shù)乘除運算中若有異常結(jié)果，OV硬件置1，否則硬件清0。用途用途：判斷運算的結(jié)果是否正確判斷運算的結(jié)果是否正確，正確 = 0；出錯 = 1第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1

13、F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)OV=C6Y C7Y=1 0=1 01010100 （+84） + 01101001 （+105） CY=0 10111101（-67）D6有進(jìn)位D7無進(jìn)位101111011100001011000011正數(shù)的補碼是它本身，負(fù)數(shù)的補碼是除符號位外每位求反，然后末尾加1 11111011 （-5） + 11110000 （-16） CY= 1 11101011 （-21）D7有進(jìn)

14、位 D6有進(jìn)位OV=C6Y C7Y=1 1=0111010111001010010010101運算出錯運算正確舉例舉例第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)P（PSW.0） 奇偶標(biāo)志位該位始終跟蹤累加器A中含“1”個數(shù)的奇偶性如果A中有奇數(shù)個“1”，則P置“1”，否則置“0”舉例舉例 若A =1001 1111，則P=0 若A =1100 0001，則P=1用途用途：串行通訊中的數(shù)據(jù)校驗，判斷是否存在傳輸錯誤判斷是否存在傳輸錯誤。第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0

15、RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)2.1 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)單片機結(jié)構(gòu) 2.1.1 MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2. 1.2 MCS-51引腳及功能引腳及功能 2.2 MCS-51的存儲器結(jié)構(gòu) 2.3單片機的復(fù)位、時鐘與時序 2.4并行I/O口 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接

16、口技術(shù)51系列單片機一般采用40只引腳的雙列直插式（DIPDual In-line Package）封裝結(jié)構(gòu)第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)除DIP封裝外， 51單片機還采用44只引腳的方形扁平(QFP Quad Flat Package) 封裝方式（4只引腳無用）。 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)DIP引腳分布 電源及晶振引腳（共4只）控制引腳（共4只）端口引腳 （共32只） 三類第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)（1）電源及晶振引

17、腳VCC (40腳)：+5V電源引腳VSS (20腳)： 接地引腳XTAL1 (19腳)；外接晶振引腳（內(nèi)置放大器輸入端）XTAL2 (18腳)：外接晶振引腳（內(nèi)置放大器輸出端）80C51Vcc80C512040Vss+5V80C51第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)（2）控制引腳 RST/VPD (9)：復(fù)位復(fù)位/ 備用電源引腳 ALE/PROG (30)：地址鎖存使能輸出地址鎖存使能輸出/ 編程脈沖輸入 PSEN (29)：輸出訪問外部輸出訪問外部ROM讀選通信號讀選通信號 EA/ VPP (31)：外部外部ROM允許訪問允許訪問/ 編程

18、電源輸入 20F8K10k80C51第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)（3）端口引腳 P0.0P0.7（3932腳）P0口P1.0P1.7（18腳）P1口P2.0P2.7（2128腳）P2口P3.0P3.7（1017腳）P3口8只/組4 組= 32 只引腳P0口P3口是單片機對外聯(lián)絡(luò)的重要通道第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)最簡單的單片機電路圖MCU的電源引腳被隱藏（ISIS仿真與Vcc和Vss無關(guān)） 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)2.1 MCS-51單片機結(jié)構(gòu) 2.2

19、MCS-51的存儲器結(jié)構(gòu)的存儲器結(jié)構(gòu) 2.3單片機的復(fù)位、時鐘與時序 2.4并行I/O口 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)1. 存儲器劃分方法存儲器劃分方法計算機存儲器地址空間存儲器地址空間的兩種結(jié)構(gòu)形式：普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)。RAM和和ROM統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址 RAM和和ROM分別編址分別編址 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)程序存儲器ROM數(shù)據(jù)存儲器RAM第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 51單片機采用哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)，共有4個物理存儲空間：片內(nèi)RAM、片內(nèi)R

20、OM、片外RAM、片外ROM各類存儲器分別編址片內(nèi)RAM片內(nèi)ROM片外RAM片外ROM 00H 000H0000H0000H FFH FFFHFFFFHFFFFH 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)2. 程序存儲器程序存儲器(ROM)作用作用：存放程序、表格或常數(shù)，具有非易失性特點特點：片內(nèi)ROM與片外ROM可有2種組合方案第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 方案方案1 ： 4 KB以內(nèi)的地址在片內(nèi)ROM，大于4KB的地址在片外ROM中（圖中折線），兩者共同構(gòu)成64KB空間；方案方案2 ：片內(nèi)ROM被禁用，全部64KB地址都在片外ROM中（圖中直線）。2種組合方案由EA引腳的電

21、平狀態(tài)決定：EA=1時為方案1， EA=0時為方案2 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)EA引腳接低電平引腳接低電平時，僅使用片外ROM（片外ROM不可缺省) 。由于片內(nèi)、外ROM是統(tǒng)一編址的，故只能算作1個邏輯存儲空間。第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 EA引腳接高電平引腳接高電平時，可同時使用2種ROM (片外ROM可以缺省)； 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 51單片機的四個物理存儲空間物理存儲空間僅相當(dāng)于三個邏輯存儲空間邏輯存儲空間片內(nèi)RAM片內(nèi)ROM片外RAM片外ROM 00H 000H0000H0000H FF

22、H FFFHFFFFHFFFFH物理存儲空間邏輯存儲空間 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 中斷程序執(zhí)行過程中斷程序執(zhí)行過程：某一突發(fā)事件相應(yīng)中斷入口地址自動裝入PC引導(dǎo)兩次跳轉(zhuǎn)執(zhí)行相應(yīng)中斷服務(wù)程序主程序一般應(yīng)安排在0030H地址以后（有中斷需要時） ROM有6個特殊存儲器單元用于程序引導(dǎo)主程序主程序跳轉(zhuǎn)指令I(lǐng)NT0中斷中斷跳轉(zhuǎn)指令T0中斷中斷跳轉(zhuǎn)指令I(lǐng)NT1中斷中斷跳轉(zhuǎn)指令T1中斷中斷跳轉(zhuǎn)指令主程序主程序首指令0000H0003H000BH0013H001BH0030H0023H RI/TI中斷中斷跳轉(zhuǎn)指令 ROM 0000H：主程序入口地

23、址 0003H：INT0中斷程序入口地址 000BH：T0中斷程序入口地址 0013H：INT1中斷程序入口地址 001BH：T1中斷程序入口地址 0023H：RI/TI中斷程序入口地址 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)3. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)作用：存放程序運行結(jié)果字長：8位數(shù)量：128B+128B（80C51）30H低128B（ 00H7FH ）為普通RAM區(qū)高128B （80HFFH）為特殊功能寄存器區(qū)第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)(1) 低128字節(jié)的區(qū)域 工作寄存器區(qū)（00H1FH）可位尋址區(qū)（

24、20H2FH） 用戶RAM區(qū)（30H7FH）30H第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)區(qū)共有32個存儲單元； 每個單元都有1個8位地址（字節(jié)地址字節(jié)地址） 每個單元都有1個寄存器名稱（R0R7） 32個單元分為4組（第第0 第第3組組） CPU只能選一組為當(dāng)前工作寄存器組當(dāng)前工作寄存器組當(dāng)前工作寄存器組當(dāng)前工作寄存器組取決于PSW的設(shè)置 30HCPU復(fù)位后RS1和 RS0默認(rèn)值為0，即默認(rèn)第0組為當(dāng)前工作寄存器組。 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)30H區(qū)共有16個存儲單元； 每個單元都有一

25、個字節(jié)地址字節(jié)地址 每個單元都有8個不同的位地址位地址 區(qū)共有128個位地址 區(qū)可以字節(jié)地址和位地址兩種方式存取數(shù)據(jù)。第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)區(qū)共有80個存儲單元；每個單元都有一個字節(jié)地址，但沒有位地址，也沒有寄存器名。30H此區(qū)可作為堆棧區(qū)和中間數(shù)據(jù)存儲區(qū)使用用戶RAM區(qū)【注意注意】：區(qū)和區(qū)只能按字節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)存取操作，區(qū)則可按字節(jié)和位兩種方式存取操作。第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)（2）高高128字節(jié)字節(jié)RAM區(qū)區(qū) 30HSFR承擔(dān)著51單片機內(nèi)部資源的管理工作每個存儲單元都

26、有一個字節(jié)地址，字節(jié)地址，但只有其中21個單元個單元可以使用，并有相應(yīng)寄存器名稱。51單片機共有21個特殊功能寄存器（Spetial Function Register）第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)字節(jié)地址末位是0或8的SFR，都具有位地址。88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH2.12.12.32.3 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)2.1 MCS-51單片機結(jié)構(gòu) 2.2 MCS-51的存儲器結(jié)構(gòu) 2.3單片機的復(fù)位、時鐘與時序單片機的復(fù)位、時鐘與時序 2.4并行I/O口 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理

27、 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)復(fù)位使單片機恢復(fù)原始默認(rèn)狀態(tài)原始默認(rèn)狀態(tài)的操作。1.復(fù)位與復(fù)位電路復(fù)位與復(fù)位電路 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)復(fù)位條件復(fù)位條件在RST/VPD引腳端出現(xiàn)：10ms時間的高電平（時間的高電平（3V）狀態(tài)）狀態(tài)復(fù)位方式復(fù)位方式 上電復(fù)位第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 復(fù)合復(fù)位按鍵復(fù)位 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)單片機需要統(tǒng)一的時鐘控制，其時鐘系統(tǒng)可有兩種方案：2.時鐘電路時鐘電路 ALE時鐘S1S4S6S5S3S2讀操作碼讀操作碼(無效)(a) 1字節(jié)1周期指令讀

28、下一指令S1S4S6S5S3S2讀操作碼讀第二字節(jié)(b) 2字節(jié)1周期指令讀下一指令S1S4S6S5S3S2讀操作碼讀操作碼(無效)(c) 1字節(jié)2周期指令讀下一指令S1S4S6S5S3S2外部時鐘脈沖內(nèi)部OSC + 外部時鐘電路，外部時鐘電路，或內(nèi)部OSC + 外部時鐘脈沖外部時鐘脈沖第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 MCS-51的時鐘頻率一般為612MHzC1、C2 30pF 外部時鐘電路石英晶體 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)3. 單片機時序單片機時序 （1）時序的概念）時序的概念第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 n時序是對象（或引腳、事件、信息）間按照時間順序

29、組成的序列關(guān)系。n時序可以用狀態(tài)方程、狀態(tài)圖、狀態(tài)表和時序圖4種方法表示，其中時序圖時序圖最為常用。n時序圖亦稱為波形圖波形圖或序列圖序列圖，縱坐標(biāo)表示不同對象的電平電平，橫坐標(biāo)表示時間時間（從左往右為時間正向軸），通常坐標(biāo)軸可省略。 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)時鐘的度量單位：時鐘周期（或節(jié)拍）P、狀態(tài)周期S、機器周期、指令周期n1個狀態(tài)周期（S）= 2個節(jié)拍（P）n1個機器周期 = 6個狀態(tài)（S） =12個節(jié)拍（P）n1個指令周期約為14個機器周期第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理

30、單片機時序單片機時序CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序。 1、用于片內(nèi)各功能部件的邏輯控制（不作介紹） 2、用于片外RAM訪問或總線方式控制（8.2.1介紹） 51單片機訪問外部RAM時序 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)2.1 MCS-51單片機結(jié)構(gòu) 2.2 MCS-51的存儲器結(jié)構(gòu) 2.3 單片機的復(fù)位、時鐘與時序 2.4 并行并行I/O口口 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)2.4 并行并行I/O口口 51單片機有32只I/O引腳，分屬于4個端口（P0P3）。第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 可作為并行可作為并

31、行I/O輸入通道輸入通道（例如，按鍵/開關(guān)連接通道） 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)可作為并行可作為并行I/O輸出通道輸出通道（例如，數(shù)碼管顯示器連接通道）第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)可作為串行通信通道可作為串行通信通道（例如，雙機通訊的連接通道）第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)可作為外部設(shè)備的連接通道可作為外部設(shè)備的連接通道（例如，存儲器擴(kuò)展通道）第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)由于工作任務(wù)不同， 4個端口的內(nèi)

32、部結(jié)構(gòu)也不同。了解4類端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對于正確使用這些I/O端口非常重要。第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 以下按照先易后難的原則進(jìn)行學(xué)習(xí)，即P1P3P0P2 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)1. P1口口 P1.n = 1個鎖存器 + 1個場效應(yīng)管驅(qū)動器V + 2個三態(tài)門緩沖器P1口包含P1.0P1.7共8個相同結(jié)構(gòu)的電路P1.0P1.7中的8個鎖存器共同組成P1特殊功能寄存器(90H)第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 RVCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP1.N鎖存器2P1.N 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接

33、口技術(shù)RVCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP1.N鎖存器2P1.NP1.n的通用I/O口工作方式：第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 讀鎖存器讀鎖存器輸出輸出讀引腳讀引腳 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)P1口的要點：1、 P1口具有通用I/O口方式，可實現(xiàn)輸出、讀引腳（輸入）和讀鎖存器三種功能；2、 P1口為準(zhǔn)雙向通用口準(zhǔn)雙向通用口，作為通用輸入口時應(yīng)先使P1.n1，作為通用輸出口時是無條件的。第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)RVCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀

34、引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP3.N鎖存器2第二輸出功能第二輸出功能P3.N第二輸入功能第二輸入功能TB2. P3口口 與P1.n 差別：第二功能控制單元第二功能控制單元雙功能 P3.0P3.7中的8個鎖存器構(gòu)成了P3 SFR（B0H）第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 RVCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP1.N鎖存器2P1.N 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)RVCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP3.N鎖存器2第二輸出功能第二輸出功能P3.N第二輸入功能第二輸入功能TB

35、P3.n的通用的通用I/O口工作方式口工作方式 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 ：輸出輸出、讀引腳讀引腳、讀鎖存器讀鎖存器輸出條件：第二輸出功能口第二輸出功能口 “1”(與非門開鎖)輸入條件：Q端和第二輸出功能端 “1”（V管截止）*此時的第二功能口由CPU自動置位，無需指令操作 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)RVCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP3.N鎖存器2第二輸出功能第二輸出功能P3.N第二輸入功能第二輸入功能TBP3口的第二功能方式口的第二功能方式第二輸出功能的條件：Q端 “1”(與非門開鎖)1第2章 MCS-51

36、單片機結(jié)構(gòu)及原理 ：第二輸出功能第二輸出功能、第二輸入功能第二輸入功能 RXD第7章TXD第7章/INT0第5章/INT1第5章T0第6章T1第6章/WR第8章/RD第8章第二輸入功能的條件： Q端和第二輸出功能端 “1”（V管截止）*此時上述條件由CPU自動設(shè)置，無需指令操作 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)P3口的要點：1、 P3口具有通用I/O口方式，可實現(xiàn)輸出、讀引腳（輸入）和讀鎖存器三種功能；2、 P3口為準(zhǔn)雙向通用口，作為通用輸入口時應(yīng)先使P3.n1，作為通用輸出口時應(yīng)先使第二輸出端1 ；3、 P3口具有第二功能方式，可實現(xiàn)第二輸出和第二輸入兩種功能。第2章 MCS

37、-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)VCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1V1DQCLKQP0.N鎖存器2地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制V2MUXP0.NXA3. P0口口 與P1.n 差別：輸出控制電路輸出控制電路、 輸出驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電路總線功能 P0.0P0.7中的8個鎖存器構(gòu)成了P0 SFR（80H）第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 RVCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP1.N鎖存器2P1.N 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)漏極開路與上拉電阻的概念 控制

38、端=0MUX下通/Q與V1柵極直通 V2截止V1漏極開路漏極開路第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 封鎖封鎖與門A (0) 地址/數(shù)據(jù)端與A輸出無關(guān)VCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1V1DQCLKQP0.N鎖存器2地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制V2MUXP0.NXA讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP0.N鎖存器2P0.N外接上拉電阻VCC 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)為使漏極開路的V1有效，必須通過外接上拉電阻與電源連通，上拉電阻的阻值一般為10010k。 注意：P1、P2、P3口無需外接上拉電阻（

39、已有內(nèi)部上拉電阻） 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP0.N鎖存器2P0.N外接上拉電阻VCCRVCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP1.N鎖存器2P1.NRVCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP3.N鎖存器2第二輸出功能第二輸出功能P3.N第二輸入功能第二輸入功能TB 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1VDQCLKQP0.N鎖存器2P0.N外接上

40、拉電阻VCCP0.n的通用I/O口工作方式第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 ：輸出輸出、讀引腳讀引腳、讀鎖存器讀鎖存器輸出條件：控制端控制端 “0”（ V2管截止，MUX下通）輸入條件：Q端端 “1”（V1管截止） 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)VCC讀鎖存器讀鎖存器寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳內(nèi)部總線內(nèi)部總線1V1DQCLKQP0.N鎖存器2地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制V2MUXP0.NXAP0.n的地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用方式：地址/數(shù)據(jù)輸出時V1和V2交替導(dǎo)通，無需外接上拉電阻無需外接上拉電阻 第2章 MCS-51單片機結(jié)構(gòu)及原理 地址/數(shù)據(jù)輸出的條件：控制端1地址地址/數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入時，CPU自動使Q端1，控制端0，故分時復(fù)用方式為無條件的真雙向口真雙向口 物理與材料科學(xué)學(xué)院 計算機接口技術(shù)計算機接口技術(shù)P0口的要點：1、P0口具有通用I/O口方式，可實現(xiàn)輸出、讀引腳（輸入）和