單片機引腳結(jié)構(gòu)與功能講義課件

主講：李營§2-2MCS-51單片機引腳功能QQ:43965356Tel電教研室實訓(xùn)四號樓208§2-2MCS-51單片機引腳功能QQ:439653561內(nèi)容回顧單片機的特點與應(yīng)用單片機的結(jié)構(gòu)

CPU存儲器

內(nèi)容回顧單片機的特點與應(yīng)用2MCS-51的程序存儲器配置MCS-51的程序存儲器配置3MCS-51的數(shù)據(jù)存儲器配置MCS-51的數(shù)據(jù)存儲器配置41.工作寄存器區(qū)

低端32個字節(jié)分成4個工作寄存器組，每組8個單元。當(dāng)前工作寄存器組的機制便于快速現(xiàn)場保護。

PSW的RS1、RS0決定當(dāng)前工作寄存器組號

寄存器0組：地址00H~07H；寄存器1組：地址08H~0FH；寄存器2組：地址10H~17H；寄存器3組：地址18H~1FH。1.工作寄存器區(qū)低端32個字節(jié)分成4個工作寄存器組，52.位尋址區(qū)2.位尋址區(qū)6

位尋址區(qū)之后的30H至7FH共80個字節(jié)為通用RAM區(qū)。這些單元可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用。這一區(qū)域的操作指令非常豐富，數(shù)據(jù)處理方便靈活。

在實際應(yīng)用中，常需在RAM區(qū)設(shè)置堆棧。MCS-51的堆棧一般設(shè)在30H~7FH的范圍內(nèi)。棧頂?shù)奈恢糜蒘P寄存器指示。復(fù)位時SP的初值為07H，在系統(tǒng)初始化時可以重新設(shè)置。3.通用RAM區(qū)位尋址區(qū)之后的30H至7FH共80個字節(jié)為通用74.MCS-51的特殊功能寄存器（SFR）（specialfunctionregister）11個可位尋址與運算器相關(guān)的寄存器（3個）指針類寄存器（3個）與I/O口相關(guān)的寄存器（7個）與中斷相關(guān)的寄存器（2個）與定時器/計數(shù)器相關(guān)的寄存器（6個）P34表2-44.MCS-51的特殊功能寄存器（SFR）（special8與運算器相關(guān)的寄存器（3個）累加器ACC，8位。用于向ALU提供操作數(shù)，許多運算的結(jié)果也存放在累加器中；寄存器B，8位。主要用于乘、除法運算。也可以作為RAM的一個單元使用；程序狀態(tài)字寄存器PSW，8位。CyACF0RS1RS0OV…PD7D6D5D4D3D2D1D0與運算器相關(guān)的寄存器（3個）累加器ACC，8位。用于向ALU9CY（PSW.7）——進位標志位。AC（PSW.6）——輔助進位（或稱半進位）標志。F0（PSW.5）——由用戶定義的標志位。RS1（PSW.4）、RS0（PSW.3）——工作寄存器組選擇位。OV（PSW.2）——溢出標志位。由硬件置位或清零。

P（PSW.0）：奇偶標志位。ACC中結(jié)果有奇數(shù)個1時P=1，否則P=0。CyACF0RS1RS0OV…PD7D6D5D4D3D2D1D0CY（PSW.7）——進位標志位。CyACF0RS1RS010RS1、RS0與片內(nèi)工作寄存器組的對應(yīng)關(guān)系RS1RS0寄存器組片內(nèi)PAM地址通用寄存器名稱000組00H~07HR0~R7011組08H~0FHR0~R7102組10H~17HR0~R7013組18H~1FHR0~R7RS1、RS0與片內(nèi)工作寄存器組的對應(yīng)關(guān)系RS1RS0寄11﹡堆棧指針SP，8位。它總是指向棧頂。堆棧操作遵循“后進先出”的原則，入棧操作時，SP先加1，數(shù)據(jù)再壓入SP指向的單元。出棧操作時，先將SP指向的單元的數(shù)據(jù)彈出，然后，SP再減1，這時SP指向的單元是新的棧頂?？梢?，MCS-51單片機的堆棧區(qū)是向地址增大的方向生成的。﹡數(shù)據(jù)指針DPTR，16位。用來存放16位的地址。

它由兩個8位的寄存器DPH和DPL組成。間接尋址或變址尋址可訪問片外的64KB范圍的RAM或ROM數(shù)據(jù)。

指針類寄存器（3個）﹡堆棧指針SP，8位。它總是指向棧頂。﹡數(shù)據(jù)指針DPTR，112與I/O口相關(guān)的寄存器（7個）并行I/O口P0、P1、P2、P3，均為8位；串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF(serialbuffer)；串行口控制寄存器SCON；串行通訊波特率倍增寄存器PCON（一些位還與電源控制相關(guān)，所以又稱為電源控制寄存器）。與I/O口相關(guān)的寄存器（7個）并行I/O口P0、P1、P2、13與中斷相關(guān)的寄存器（2個）中斷允許控制寄存器IE（interruptenable）；中斷優(yōu)先級控制寄存器IP（interruptpriority）。與中斷相關(guān)的寄存器（2個）中斷允許控制寄存器IE14與定時器/計數(shù)器相關(guān)的寄存器（6個）定時/計數(shù)器T0的兩個8位計數(shù)初值寄存器TH0、TL0，它們可以構(gòu)成16位的計數(shù)器，TH0存放高8位，TL0存放低8位；定時/計數(shù)器T1的兩個8位計數(shù)初值寄存器TH1、TL1，它們可以構(gòu)成16位的計數(shù)器，TH1存放高8位，TL1存放低8位；定時/計數(shù)器的工作方式寄存器TMOD；定時/計數(shù)器的控制寄存器TCON。與定時器/計數(shù)器相關(guān)的寄存器（6個）定時/計數(shù)器T0的兩個815§2-2MCS-51單片機引腳功能8位CPU4kbytes程序存儲器(ROM)(52為8K)256bytes的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)

（52有384bytes的RAM）32條I/O口線111條指令，大部分為單字節(jié)指令21個專用寄存器

一、MCS-51單片機的功能簡介§2-2MCS-51單片機引腳功能8位CPU一、MCS-5162個可編程定時/計數(shù)5個中斷源，2個優(yōu)先級 （52有6個）一個全雙工串行通信口外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為64kB外部程序存儲器尋址空間為64kB邏輯操作位尋址功能雙列直插40PinDIP封裝單一+5V電源供電2個可編程定時/計數(shù)17引腳引腳18單片機引腳結(jié)構(gòu)與功能講義課件19單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)20P0~P3：通用I/O口；VCC：電源端，一般接5V；GND：電源地；XTAL1，XTAL2：外接晶體振蕩器，不能超過24M；需加微調(diào)電容，一般為30pF；RST/VPD：復(fù)位端，平時為低電平；ALE/PROG：地址鎖存允許信號端；EA/Vpp：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端；P0~P3：通用I/O口；211.時鐘電路引腳：XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部振蕩器的輸入端。

XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)懸空。1.時鐘電路引腳：22（a）內(nèi)部時鐘電路；（b）HMOS型外部振蕩源(C)CHMOS型外部振蕩源（a）內(nèi)部時鐘電路；（b）HMOS型外部振蕩源(C232.控制信號引腳：RST/VPD:RST是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持2個機器周期的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。RST引腳的第二功能VPD是備用電源的輸入端。上電復(fù)位按鍵復(fù)位2.控制信號引腳：上電復(fù)位按鍵復(fù)位24ALE/PROG:(AddressLatchEnable/Programming)當(dāng)單片機上電正常工作后，ALE引腳不斷向外輸出正弦脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。CPU訪問外部存儲器時，ALE作為鎖存低8位地址的控制信號。此引腳的第二功能PROG作為8751編程脈沖輸入端使用。ALE/PROG:(AddressLatchEnable25PSEN：(ProgramStoreEnable)在訪問片外存儲器時，此端定時輸出負脈沖作為片外存儲器的選通信號。EA/VPP：(EnableAddress/VoltagePulseOfProgramming)當(dāng)EA接高電平時，CPU訪問片內(nèi)ROM，并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令，但當(dāng)PC（程序計數(shù)器）的值超過4K時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA腳接低電平時，CPU只訪問片外ROM并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲器。VPP是對8751片內(nèi)ROM固化程序時，作為施加較高編程電壓（12V~21V）的輸入端。

PSEN：(ProgramStoreEnable)在訪問263并行輸入/輸出接口

1.P0口(三態(tài)雙向口)

P0口內(nèi)部一位結(jié)構(gòu)圖3并行輸入/輸出接口1.P0口(三態(tài)雙向口)P0口27P0用作通用I/O口

當(dāng)系統(tǒng)不進行片外的ROM擴展，也不進行片外RAM擴展時，P0用作通用I/O口。在這種情況下，單片機硬件自動使C=0，MUX開關(guān)接向鎖存器的反相輸出端。另外，與門輸出的“0”使輸出驅(qū)動器的上拉場效應(yīng)管T1處于截止狀態(tài)。因此，輸出驅(qū)動級工作在需外接上拉電阻的漏極開路方式。P0用作通用I/O口當(dāng)系統(tǒng)不進行片外的ROM擴展，28作輸出口時，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“寫鎖存器”信號的作用下由D端進入鎖存器，經(jīng)鎖存器的反向（Qn+1=Qn）端送至場效應(yīng)管T2，再經(jīng)T2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)。作輸入口時，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”指令來決定。作輸出口時，CPU執(zhí)行口的輸出指令，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線29在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時（如：MOVA，P0），內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀引腳”。注意，在執(zhí)行該類輸入指令前要先把鎖存器寫入“1”，使場效應(yīng)管T2截止，使引腳處于懸浮狀態(tài)，可以作為高阻抗輸入。否則，在作為輸入方式之前曾向鎖存器輸出過“0”，則T2導(dǎo)通會使引腳箝位在“0”電平，使輸入高電平“1”無法讀入。所以，P0口在作為通用I/O口時，屬于準雙向口。在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時（如：MOVA，30P0用作地址/數(shù)據(jù)總線當(dāng)系統(tǒng)進行片外的ROM擴展或進行片外RAM擴展，P0用作地址/數(shù)據(jù)總線時。在這種情況下，單片機內(nèi)硬件自動使C=1，MUX開關(guān)接向反相器的輸出端，這時與門的輸出由地址/數(shù)據(jù)線的狀態(tài)決定。P0用作地址/數(shù)據(jù)總線當(dāng)系統(tǒng)進行片外的ROM312.P1、P2和P3口

P1、P2和P3口為準雙向口,在內(nèi)部差別不大,但使用功能有所不同。

P1口是用戶專用8位準雙向I/O口,具有通用輸入/輸出功能,每一位都能獨立地設(shè)定為輸入或輸出。當(dāng)由輸出方式變?yōu)檩斎敕绞綍r,該位的鎖存器必須寫入“1”,然后才能進入輸入操作。

P2口是8位準雙向I/O口。外接I/O設(shè)備時,可作為擴展系統(tǒng)的地址總線,輸出高8位地址,與P0口一起組成16位地址總線。對于8031而言,P2口一般只作為地址總線使用,而不作為I/O線直接與外部設(shè)備相連。

2.P1、P2和P3口P1、P2和P332P3口的第二功能P3口是復(fù)用8位準雙向I/O口P3口的第二功能P3口是復(fù)用8位準雙向I/O口33主講：李營§2-2MCS-51單片機引腳功能QQ:43965356Tel電教研室實訓(xùn)四號樓208§2-2MCS-51單片機引腳功能QQ:4396535634內(nèi)容回顧單片機的特點與應(yīng)用單片機的結(jié)構(gòu)

CPU存儲器

內(nèi)容回顧單片機的特點與應(yīng)用35MCS-51的程序存儲器配置MCS-51的程序存儲器配置36MCS-51的數(shù)據(jù)存儲器配置MCS-51的數(shù)據(jù)存儲器配置371.工作寄存器區(qū)

低端32個字節(jié)分成4個工作寄存器組，每組8個單元。當(dāng)前工作寄存器組的機制便于快速現(xiàn)場保護。

PSW的RS1、RS0決定當(dāng)前工作寄存器組號

寄存器0組：地址00H~07H；寄存器1組：地址08H~0FH；寄存器2組：地址10H~17H；寄存器3組：地址18H~1FH。1.工作寄存器區(qū)低端32個字節(jié)分成4個工作寄存器組，382.位尋址區(qū)2.位尋址區(qū)39

位尋址區(qū)之后的30H至7FH共80個字節(jié)為通用RAM區(qū)。這些單元可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用。這一區(qū)域的操作指令非常豐富，數(shù)據(jù)處理方便靈活。

在實際應(yīng)用中，常需在RAM區(qū)設(shè)置堆棧。MCS-51的堆棧一般設(shè)在30H~7FH的范圍內(nèi)。棧頂?shù)奈恢糜蒘P寄存器指示。復(fù)位時SP的初值為07H，在系統(tǒng)初始化時可以重新設(shè)置。3.通用RAM區(qū)位尋址區(qū)之后的30H至7FH共80個字節(jié)為通用404.MCS-51的特殊功能寄存器（SFR）（specialfunctionregister）11個可位尋址與運算器相關(guān)的寄存器（3個）指針類寄存器（3個）與I/O口相關(guān)的寄存器（7個）與中斷相關(guān)的寄存器（2個）與定時器/計數(shù)器相關(guān)的寄存器（6個）P34表2-44.MCS-51的特殊功能寄存器（SFR）（special41與運算器相關(guān)的寄存器（3個）累加器ACC，8位。用于向ALU提供操作數(shù)，許多運算的結(jié)果也存放在累加器中；寄存器B，8位。主要用于乘、除法運算。也可以作為RAM的一個單元使用；程序狀態(tài)字寄存器PSW，8位。CyACF0RS1RS0OV…PD7D6D5D4D3D2D1D0與運算器相關(guān)的寄存器（3個）累加器ACC，8位。用于向ALU42CY（PSW.7）——進位標志位。AC（PSW.6）——輔助進位（或稱半進位）標志。F0（PSW.5）——由用戶定義的標志位。RS1（PSW.4）、RS0（PSW.3）——工作寄存器組選擇位。OV（PSW.2）——溢出標志位。由硬件置位或清零。

P（PSW.0）：奇偶標志位。ACC中結(jié)果有奇數(shù)個1時P=1，否則P=0。CyACF0RS1RS0OV…PD7D6D5D4D3D2D1D0CY（PSW.7）——進位標志位。CyACF0RS1RS043RS1、RS0與片內(nèi)工作寄存器組的對應(yīng)關(guān)系RS1RS0寄存器組片內(nèi)PAM地址通用寄存器名稱000組00H~07HR0~R7011組08H~0FHR0~R7102組10H~17HR0~R7013組18H~1FHR0~R7RS1、RS0與片內(nèi)工作寄存器組的對應(yīng)關(guān)系RS1RS0寄44﹡堆棧指針SP，8位。它總是指向棧頂。堆棧操作遵循“后進先出”的原則，入棧操作時，SP先加1，數(shù)據(jù)再壓入SP指向的單元。出棧操作時，先將SP指向的單元的數(shù)據(jù)彈出，然后，SP再減1，這時SP指向的單元是新的棧頂。可見，MCS-51單片機的堆棧區(qū)是向地址增大的方向生成的。﹡數(shù)據(jù)指針DPTR，16位。用來存放16位的地址。

它由兩個8位的寄存器DPH和DPL組成。間接尋址或變址尋址可訪問片外的64KB范圍的RAM或ROM數(shù)據(jù)。

指針類寄存器（3個）﹡堆棧指針SP，8位。它總是指向棧頂。﹡數(shù)據(jù)指針DPTR，145與I/O口相關(guān)的寄存器（7個）并行I/O口P0、P1、P2、P3，均為8位；串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF(serialbuffer)；串行口控制寄存器SCON；串行通訊波特率倍增寄存器PCON（一些位還與電源控制相關(guān)，所以又稱為電源控制寄存器）。與I/O口相關(guān)的寄存器（7個）并行I/O口P0、P1、P2、46與中斷相關(guān)的寄存器（2個）中斷允許控制寄存器IE（interruptenable）；中斷優(yōu)先級控制寄存器IP（interruptpriority）。與中斷相關(guān)的寄存器（2個）中斷允許控制寄存器IE47與定時器/計數(shù)器相關(guān)的寄存器（6個）定時/計數(shù)器T0的兩個8位計數(shù)初值寄存器TH0、TL0，它們可以構(gòu)成16位的計數(shù)器，TH0存放高8位，TL0存放低8位；定時/計數(shù)器T1的兩個8位計數(shù)初值寄存器TH1、TL1，它們可以構(gòu)成16位的計數(shù)器，TH1存放高8位，TL1存放低8位；定時/計數(shù)器的工作方式寄存器TMOD；定時/計數(shù)器的控制寄存器TCON。與定時器/計數(shù)器相關(guān)的寄存器（6個）定時/計數(shù)器T0的兩個848§2-2MCS-51單片機引腳功能8位CPU4kbytes程序存儲器(ROM)(52為8K)256bytes的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)

（52有384bytes的RAM）32條I/O口線111條指令，大部分為單字節(jié)指令21個專用寄存器

一、MCS-51單片機的功能簡介§2-2MCS-51單片機引腳功能8位CPU一、MCS-5492個可編程定時/計數(shù)5個中斷源，2個優(yōu)先級 （52有6個）一個全雙工串行通信口外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為64kB外部程序存儲器尋址空間為64kB邏輯操作位尋址功能雙列直插40PinDIP封裝單一+5V電源供電2個可編程定時/計數(shù)50引腳引腳51單片機引腳結(jié)構(gòu)與功能講義課件52單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)53P0~P3：通用I/O口；VCC：電源端，一般接5V；GND：電源地；XTAL1，XTAL2：外接晶體振蕩器，不能超過24M；需加微調(diào)電容，一般為30pF；RST/VPD：復(fù)位端，平時為低電平；ALE/PROG：地址鎖存允許信號端；EA/Vpp：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端；P0~P3：通用I/O口；541.時鐘電路引腳：XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部振蕩器的輸入端。

XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)懸空。1.時鐘電路引腳：55（a）內(nèi)部時鐘電路；（b）HMOS型外部振蕩源(C)CHMOS型外部振蕩源（a）內(nèi)部時鐘電路；（b）HMOS型外部振蕩源(C562.控制信號引腳：RST/VPD:RST是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持2個機器周期的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。RST引腳的第二功能VPD是備用電源的輸入端。上電復(fù)位按鍵復(fù)位2.控制信號引腳：上電復(fù)位按鍵復(fù)位57ALE/PROG:(AddressLatchEnable/Programming)當(dāng)單片機上電正常工作后，ALE引腳不斷向外輸出正弦脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。CPU訪問外部存儲器時，ALE作為鎖存低8位地址的控制信號。此引腳的第二功能PROG作為8751編程脈沖輸入端使用。ALE/PROG:(AddressLatchEnable58PSEN：(ProgramStoreEnable)在訪問片外存儲器時，此端定時輸出負脈沖作為片外存儲器的選通信號。EA/VPP：(EnableAddress/VoltagePulseOfProgramming)當(dāng)EA接高電平時，CPU訪問片內(nèi)ROM，并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令，但當(dāng)PC（程序計數(shù)器）的值超過4K時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA腳接低電平時，CPU只訪問片外ROM并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲器。VPP是對8751片內(nèi)ROM固化程序時，作為施加較高編程電壓（12V~21V）的輸入端。

PSEN：(ProgramStoreEnable)在訪問593并行輸入/輸出接口

1.P0口(三態(tài)雙向口)

P0口內(nèi)部一位結(jié)構(gòu)圖3并行輸入/輸出接口1.P0口(三態(tài)雙向口)P0口60P0用作通用I/O口

當(dāng)系統(tǒng)不進行片外的ROM擴展，也不進行片外RAM擴展時，P0用作通用I/O口。在這種情況下，單片機硬件自動使C=0，MUX開關(guān)接向鎖存器的反相輸出端。另外，與門輸出的“0”使輸出驅(qū)動器的上拉場效應(yīng)管T1處于截止狀態(tài)。因此，輸出驅(qū)動級工作在需外接上拉電阻的漏極開路方式。P0用作