單片機2-結(jié)構(gòu)剖析

1、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 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 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理80C51=(18)CPU+128BRAM+4KBROM+ (216)T/C + (48)I/O + 1個UART+5個中斷源注意：51子系列和52子系列都采用51

2、內(nèi)核技術(shù)，差異主要在RAM/TC/INT 型號中包含字母C的屬于CHMOS型（互補高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）87C52INTEL MCS-51系列單片機一覽表第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理 80C51單片機的內(nèi)部資源主要包括：單片機的內(nèi)部資源主要包括： 8位中央處理器（CPU）； 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路； 4KB片內(nèi)程序存儲器(ROM)； 128字節(jié)的片內(nèi)RAM；4個8位雙向I/O口；5中斷源； 2個16位定時器/計數(shù)器； 1個全雙工串行口；第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理控制器控制器運算器運算器單片機單片機CPU = 控制器控制器 + 運算器運算器第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單

3、片機結(jié)構(gòu)及原理 1、控制器作用：作用：統(tǒng)一指揮和控制計算機協(xié)調(diào)工作組成組成：程序計數(shù)器PC+指令譯碼器ID+數(shù)據(jù)指針DPTR +其它專用寄存器功能：功能： (1)從存儲器中取出下一條要執(zhí)行的指令（取指）（取指） (2)對取出的指令進行識別（譯碼）（譯碼） (3)指揮運算器運算或控制數(shù)據(jù)傳送（指揮）（指揮）第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理（1）程序計數(shù)器（Program CounterPC） 指令地址寄存器，永遠存放著下一條指令的地址， PC的變化規(guī)律決定著程序的流程0000HPC指針0011010101110111111101001001010010011110 35H 77H F4H

4、 94H 9EHROMROM0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理特點：特點： 具有16位字長可尋址范圍216（=64KB） 具有自動加1功能（計數(shù)器）順序運行程序功能 具有可被指令修改功能跳轉(zhuǎn)運行程序功能 復(fù)位時，PC值為0 復(fù)位后程序從0開始運行0000HPC指針0011010101110111111101001001010010011110 35H 77H F4H 94H 9EHROMROM0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH0000H0001

5、H0002H0003H0004HFFFFH第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理（2）數(shù)據(jù)指針寄存器（Data Pointer DPTR）16位字長位字長，可尋址范圍216(64KB)用于表示存儲器數(shù)據(jù)地址的指針可拆為2個8位的獨立寄存器DPL和DPH0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH 35H 77H F4H 94H 9EHDPTR指針 xxH xxHxxH xxH xxHROMRAMDPLDPH0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理2、運算器作用：作用：對數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算和邏輯操作組成：組成：算術(shù)/邏輯

6、部件ALU +累加器ACC+程序狀態(tài)字寄存器PSW+其它工作單元功能：功能： (1)對暫存器中的數(shù)據(jù)進行運算 (2)結(jié)果保存在ACC中 (3)運行狀態(tài)反映在PSW中第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理（1）累加器（AccumulaterA） 累加器A是一個8位寄存器，用來存放操作數(shù)或中間運算結(jié)果； 通過暫存器與ALU相連；它是CPU中使用最頻繁的寄存器。第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P

7、 PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0（2）程序狀態(tài)字寄存器（Program State WordPSW） PSW是一個8位的專用寄存器，用于存放程序運行過程中的各種狀態(tài)信息。PSW中的各位信息通常是在指令執(zhí)行過程中自動形成的，但也可以由傳送指令加以改變。PSW各位的定義： 按位置定義的名稱按功能定義的名稱第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位

8、1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0（2）程序狀態(tài)字寄存器（Program State WordPSW） PSW是一個8位的專用寄存器，用于存放程序運行過程中的各種狀態(tài)信息。PSW中的各位信息通常是在指令執(zhí)行過程中自動形成的，但也可以由傳送指令加以改變。PSW各位的定義： 按位置定義的名稱按功能定義的名稱第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片

9、機結(jié)構(gòu)及原理CY（PSW.7）進位標(biāo)志在進行加或減運算時，如果操作結(jié)果最高位有進位或借位時，CY由硬件置“1”，否則清“0”。 10010011 + 11110000 CY= 1 10000011進位標(biāo)志位CYCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位

10、1位0用途用途：1、根據(jù)CY判斷加減運算時有無進位或借位；2、在位操作中CY可作為位累加器用。舉例第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理 AC（PSW.6）輔助進位標(biāo)志在進行加或減運算時，如果操作結(jié)果的低四位數(shù)向高四位產(chǎn)生進位或借位時，將由硬件置“1”，否則清“0”。 01001111 + 10100001 AC=1 11110000半進位CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5P

11、SW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0舉例用途用途：1、根據(jù)AC判斷加減運算時有無半進位或半借位；2、在BCD碼調(diào)整運算中要用到AC標(biāo)志第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理F0（PSW.5）和F1（PSW.1）用戶標(biāo)志位可作為用戶自行定義的一個狀態(tài)標(biāo)記 CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW

12、.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理RS1和 RS0（PSW.4和 PSW.3）工作寄存器組指針用于選擇CPU當(dāng)前工作寄存器組CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2

13、PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理OV（PSW.2）溢出標(biāo)志在有符號數(shù)運算或乘除運算中若有異常結(jié)果，OV置1，否則清0。根據(jù)運算過程中的D6和D7位的變化由硬件自動形成OV值CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PS

14、W.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0用途用途：判斷有符號數(shù)運算或乘除運算的結(jié)果是否正常。第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理OV=C6Y C7Y=1 0=1 01010100 （+84） + 01101001 （+105） CY=0 10111101（-67）D6有進位D7無進位101111011100001011000011正數(shù)的補碼是它本身，負數(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有進位 D6有進位OV=C6Y C7Y=1 1=0111010111001

15、010010010101運算出錯運算正確舉例舉例第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理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 若A=10011111，則P=0 若A=11000001，則P=1CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.

16、2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0用途用途：用于串行通訊中的數(shù)據(jù)校驗，判斷是否存在傳輸錯誤。第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理第2章 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)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 MCS-51系列單片機的封裝方式與制造工藝有關(guān)，采用HMOS制造工藝的51單片機一般采用40只引腳的雙列直插封裝（DIPdual in-line package） 第2章

17、 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理MCS-51單片機除了采用DIP封裝方式外，還采用44只引腳方形扁平封裝（QFP quad flat package）方式，其中4只是無用的。 第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理DIP引腳分布 電源及晶振引腳（共4只）控制引腳（共4只）輸入/輸出引腳 （共32只） 第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理（1）電源及晶振引腳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）Vcc80C512040第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理（

18、2）控制引腳 ALE/PROG(30)為地址鎖存使能輸出/ 編程脈沖輸入 RST/VPD(9)為復(fù)位/ 備用電源引腳 PSEN(29)：輸出訪問片外程序存儲器讀選通信號 EA/ VPP (31)：外部ROM允許訪問/ 編程電源輸入 10F8.2K1080C51第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理（3）并行I/O口引腳 共計48 = 32 個引腳，其中：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。P0P3是單片機對外聯(lián)絡(luò)的重要通道第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理2.1 MCS-51

19、單片機結(jié)構(gòu) 2.2 MCS-51的存儲器結(jié)構(gòu)的存儲器結(jié)構(gòu) 1.存儲器劃分方法存儲器劃分方法 2 .程序存儲器 3. 數(shù)據(jù)存儲器2.3單片機的復(fù)位、時鐘與時序 2.4并行I/O口 第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理計算機存儲器地址空間的兩種結(jié)構(gòu)形式：普林斯頓結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)。RAM和ROM統(tǒng)一編址 RAM和ROM分別編址 第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理MCS-51系列單片機采用 哈佛結(jié)構(gòu)，存儲器配置如圖 ：共有四個物理存儲空間，或三個邏輯存儲空間。第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理第2章 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

20、儲器結(jié)構(gòu)的存儲器結(jié)構(gòu) 1.存儲器劃分方法 2 .程序存儲器程序存儲器 3. 數(shù)據(jù)存儲器2.3單片機的復(fù)位、時鐘與時序 2.4并行I/O口 作用：存放程序、表格或常數(shù)（非易失性掉電保存） 字長：8位數(shù)量：4KB xxH xxH xxH xxH xxH0000H0001H0002H0003H0004H0FFFH1KB=1024字節(jié)（0-03FFH）4KB=4096字節(jié)（0-0FFFH）8KB=8192字節(jié)（0-1FFFH） 80C51的4KB片內(nèi)ROM第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理ROM的6個特殊存儲器單元引導(dǎo)程序跳轉(zhuǎn) 0000H：復(fù)位后程序自動運行的首地址 0003H：外部中斷0入口地

21、址 000BH：定時器0溢出中斷入口地址 0013H：外部中斷1入口地址 001BH：定時器0溢出中斷入口地址 0023H：串行口中斷入口地址程序一般應(yīng)安排在0030H地址以后 跳轉(zhuǎn)指令 跳轉(zhuǎn)指令 跳轉(zhuǎn)指令 跳轉(zhuǎn)指令 跳轉(zhuǎn)指令0000H0001H0002H0003H0004H0030H主程序首指令第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理a） 同時使用片內(nèi)和片外ROM b）ROM地址分布 當(dāng)EA引腳接高電平引腳接高電平（開關(guān)接A點）時，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；當(dāng)EA引腳接低電平引腳接低電平（開關(guān)接B點）時，片內(nèi)ROM被

22、禁用，全部64KB地址都在片外ROM中（圖中直線）。第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理第2章 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)的存儲器結(jié)構(gòu) 1.存儲器劃分方法 2 .程序存儲器 3. 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器2.3單片機的復(fù)位、時鐘與時序 2.4并行I/O口 作用：存放程序運行結(jié)果字長：8位數(shù)量：256B30H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 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理(1) 低128字節(jié)的區(qū)域 工作寄存器區(qū)（00H-1FH）可位尋址區(qū)（20H-2FH） 用戶

23、RAM區(qū)（30H-7FH）30H第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理區(qū)共有32個字節(jié)單元（00H1FH），分為4組，每組8個單元，命名為工作寄存器R0R7)。任一時刻CPU只能選用一組工作寄存器為當(dāng)前工作寄存器組。當(dāng)前工作寄存器組通過PSW中的RS1和RS0標(biāo)志位（工作寄存器組指針）進行設(shè)置。30H第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理注意：CPU復(fù)位后RS1和 RS0默認值為0，即默認第0組為當(dāng)前工作寄存器組。 第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理利用Rn寄存器進行編程可以提高編程效率： 1）不必考慮存儲單元的具體地址 2）可在同名Rn之間進行快速切換 3）寄存器尋址執(zhí)行指令的速度

24、快寄存器（Register）與存儲器（Memory）的概念：寄存器是指一些由與非門構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，而Memory則由MOS管構(gòu)成。寄存器訪問速度快，但是所占面積大。而Memery所占面積小，可以集成較大容量，但訪問速度較慢。在51單片機中兩者差別不大，甚至部分寄存器和存儲器是重合的，如Rn與區(qū)RAM，SFR與高128字節(jié)RAM區(qū)。第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理區(qū)共有16個字節(jié)單元（20H2FH），又可劃分為128個位地址單元（ 00H 7FH），可按兩種方式存取數(shù)據(jù)。30H第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理例如，欲將地址(20H)中存放數(shù) 0111 0010B的最高位改為1， 而其

25、余不變。特點：位地址可以增強對數(shù)據(jù)處理的靈活性方法1，用 數(shù)1000 0000B與(20H)的內(nèi)容進行“或”運算 MOV A,20H ;先將 20H的內(nèi)容傳入A里 OR A,#80H ;再對A進行80H的“或”運算方法2，直接針對最高位進行“置位”操作 SETB 07H ;07H為20H最高位的位地址第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理區(qū)共有80個字節(jié)單元（ 30H7FH），是用戶RAM區(qū)，但只能按字節(jié)進行數(shù)據(jù)存取操作。30H在此區(qū)內(nèi)用戶可以作為為堆棧區(qū)和中間數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理（2）高高128字節(jié)字節(jié)RAM區(qū)區(qū) 在80HFFH的高128字節(jié)RAM區(qū)中，離

26、散地分布有21個特殊功能寄存器（Spetial Function Register)，又稱為特殊功能寄存器區(qū)。 30H第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理具有標(biāo)準(zhǔn)的SFR名稱和符號、字節(jié)地址和位地址前述的Acc、PSW、DPL、DPH等幾個寄存器都屬于SFR，其余寄存器將在以后章節(jié)中結(jié)合應(yīng)用進行介紹。第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理字節(jié)地址末位是0或8的SFR，都具有位地址。SFR之外的其它存儲單元用戶均不可用（系統(tǒng)留用）。第2章 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、時鐘與時序單片機的復(fù)位、時鐘與時序

27、 1.復(fù)位與復(fù)位電路復(fù)位與復(fù)位電路 2.時鐘電路 3. CPU時序2.4并行I/O口 第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理復(fù)位使單片機恢復(fù)原始默認狀態(tài)的操作。第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理復(fù)位條件復(fù)位條件在RST/VPD引腳端出現(xiàn)滿足復(fù)位時間要求的高電平狀態(tài)，該時間等于系統(tǒng)時鐘振蕩周期建立時間再加2個機器周期時間（一般不小于10ms）。 復(fù)位方式復(fù)位方式 上電復(fù)位 按鍵復(fù)位 復(fù)合復(fù)位第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理第2章 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、時鐘與時序單片機的復(fù)位、時鐘與時序

28、 1.復(fù)位與復(fù)位電路 2.時鐘電路時鐘電路 3. CPU時序2.4并行I/O口 CPU微操作必須在統(tǒng)一的時鐘控制下才能正確進行。 內(nèi)部時鐘方式微調(diào)電容: C1、C2 30pF 晶振：石英晶體封裝 MCS-51時振蕩頻率為612MHZ。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外部時鐘方式第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理

29、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 1.復(fù)位與復(fù)位電路 2.時鐘電路 3. CPU時序時序2.4并行I/O口 時序是計算機指令執(zhí)行時各種微操作在時間上的順序關(guān)系，其作用是保證CPU中各種微操作有序運行。D觸發(fā)器的波形（時序）圖t t1t t2t t3t tQ QD DCLCL0 0時鐘端CL輸入端D輸出端Q（1）時序的概念）時序的概念第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理t t1t t2t t3t tQ QD DCLCL0 0時鐘端CL輸入端D輸出端Q在時鐘信號CL觸發(fā)下，輸出端Q電平具有跟隨輸入端D電平的

30、功能；在沒有CL觸發(fā)時，D與Q端是信號隔離的。D觸發(fā)器的這一功能被廣泛用于數(shù)字信號的輸出鎖存。DnQn+10011第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理時序定時單位共有4個參數(shù)：節(jié)拍（振蕩周期、時鐘周期）P、狀態(tài)周期S、機器周期、指令周期 一個狀態(tài)（S）包含2個節(jié)拍（P）; 一個機器周期由6個S或12個P組成； 一個指令周期約為14個機器周期。第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理例：外接晶振為12MHz時，MCS-51單片機的四種時序周期的具體值為：振蕩周期 = 1/12 us狀態(tài)周期 = 1/6 us機器周期 = 1 us指令周期 = 14 us第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理

31、（2）51單片機的取址單片機的取址/執(zhí)行時序執(zhí)行時序 MCS-51單片機執(zhí)行任何一條指令時都可以分為取指令階段和執(zhí)行指令階段（此處將分析指令階段也包括在內(nèi)）。取指令階段把程序計數(shù)器PC中的指令地址送到程序存儲器，選中指定單元并從中取出需要執(zhí)行的指令。指令執(zhí)行階段對指令的操作碼進行譯碼，以產(chǎn)生一系列控制信號完成指令的執(zhí)行。 第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理oCPU的指令都是按照時序要求設(shè)計的o每條指令的執(zhí)行都是從S1P2開始的o每個機器周期最多可執(zhí)行2個字節(jié)指令第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理（3）51單片機訪問外部單片機訪問外部RAM時序時序 訪問外部RAM的操作包括讀操作和寫

32、操作，主要區(qū)別是利用不同的P3第二功能口。寫操作時要用到WR輸出命令，讀操作時要用到RD輸入命令。第2章 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 并行并行I/O口口 1、P1口 2、P3口 3、P0口 4、P2口 第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理MCS-51單片機有32只IO引腳，分別組成P0、P1、P2、P3四個端口。P0P3口是單片機與外部聯(lián)系的重要通道 ，下圖為幾種典型的應(yīng)用電路。P0P3都可作為并行輸入或輸出I/O口，其中： P0和P2還可作為外部總線端口（地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用）

33、P3還有第二輸入或輸出功能第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理可作為并行可作為并行IO輸入通道輸入通道（例如，按鍵/開關(guān)連接通道）第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理可作為并行可作為并行IO輸出通道輸出通道（例如，數(shù)碼管顯示器連接通道）第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理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 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理可作為外部設(shè)備的連接通道可作為外部設(shè)備的連接通道（例如，存儲器擴展通道）第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理第2章 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

34、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 1、 P1口口 2、 P3口 3、 P0口 4、 P2口 P1口的結(jié)構(gòu)組成口的結(jié)構(gòu)組成 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V21第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理P1口具有輸出、讀引腳、讀鎖存器三種工作方式。 輸出時輸出時： D端=1/Q=0V截止P1.n=1 D端=0/Q=1V導(dǎo)通P1.n=0讀引腳時讀引腳時：P1.n讀引腳三態(tài)門1內(nèi)部總線讀鎖存器讀鎖存器： Q端讀鎖存器三態(tài)門2內(nèi)部總線V21第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理V的狀態(tài)會影響P1.n的狀態(tài)： 如V導(dǎo)通P1.n電

35、平0（鉗位） 讀引腳可能出錯為正確讀出P1.n引腳電平，需要讀引腳前應(yīng)先使V截止 令D=1/Q=0V截止讀P1.n不會出錯可見，P1口作為輸入口時是有條件的（應(yīng)先寫1），而輸出時無條件，因此，稱P1口為準(zhǔn)雙向口。V第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理第2章 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 并行并行I/O口口 1、P1口 2、 P3口口 3、 P0口 4、 P2口 P3口的結(jié)構(gòu)組成口的結(jié)構(gòu)組成 P3.n = 1個鎖存器 + 2個三態(tài)緩沖器 + 1個第二功能控制單元 + 1個輸出驅(qū)動單元

36、3412第二輸入功能V第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理P3口具有P1的三種工作方式 + 第二功能方式輸出時輸出時： D端=1Q=1V截止P1.n=1 D端=0Q=0V導(dǎo)通P1.n=0讀引腳時讀引腳時：P1.n讀引腳三態(tài)門1內(nèi)部總線（需先寫1）讀鎖存器讀鎖存器： Q端讀鎖存器三態(tài)門2內(nèi)部總線3412第二輸入功能V第二輸出功能 = “1”(與非門開鎖)第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理P3口的第二功能方式： 輸出時輸出時：第二輸出功能 = 1與非門輸出0V截止P3.n=1 第二輸出功能 = 0與非門輸出1V導(dǎo)通P3.n=0輸入時輸入時：P3.n三態(tài)門4第二輸入功能D端 寫 “1”(與

37、非門開鎖)（第二輸出功能先寫 “1”）3412第二輸入功能V第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理 P3口第二功能定義 引腳名稱第二功能定義P3.0RXD串行通信數(shù)據(jù)接收端輸入P3.1TXD串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送端輸出輸出P3.2外部中斷0請求端口輸入P3.3外部中斷1請求端口輸入P3.4T0定時器/計數(shù)器0外部計數(shù)輸入端口輸入P3.5T1定時器/計數(shù)器1外部計數(shù)輸入端口輸入P3.6片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出輸出P3.7片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸入INT0WRINT1RD第2章 單片機結(jié)構(gòu)及原理單片機結(jié)構(gòu)及原理第2章 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 并行并行I/O口口 1、 P1口 2、 P3口 3、 P0口口 4、 P2口 P0口的結(jié)構(gòu)組成口的結(jié)構(gòu)組成 P0.n = 1個鎖存器 + 2個三態(tài)緩沖器 + 1個輸出控制電路（非門 X+與門A+電子開關(guān)MUX）+1個輸出驅(qū)動電路（場效應(yīng)管V2 +V1）P0口既可以作為通用I/O口實現(xiàn)輸入/輸出功能，也可作為單片機地址/數(shù)據(jù)線實現(xiàn)外設(shè)擴展功能。 第2章