第1章 51單片機(jī)結(jié)構(gòu)

李芳主編內(nèi)容提要MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器特殊功能寄存器時(shí)鐘電路和復(fù)位電路引腳第1章51單片機(jī)結(jié)構(gòu)1.1MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.1.1概述所謂單片機(jī)，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM或EEPROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行口，并行I/O接口等部件，構(gòu)成的一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一個(gè)8051單片機(jī)包含下列部件一個(gè)8位微處理器CPU一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路4K片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM128B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM（包括特殊功能寄存器SFR）可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64K外部程序存儲(chǔ)器空間的控制電路32條可編程I/O線（4個(gè)8位并行I/O端口）兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器一個(gè)可編程全雙工串行口5個(gè)中斷原，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套的中斷控制系統(tǒng)普通型（基本型51子系列）8031、8051、8751、89C51、89S51等。增強(qiáng)型（52子系列）8032、8052、8752、89C52、89S52等。它們的結(jié)構(gòu)基本相同，其主要差別反映在存儲(chǔ)器的配置上。8031片內(nèi)沒(méi)有程序存儲(chǔ)器除了老產(chǎn)品，已被淘汰。8051內(nèi)部設(shè)有4KB的掩模ROM程序存儲(chǔ)器8751是將8051片內(nèi)的ROM換成EPROM89C51則換成4KB的閃速EEPROM89S51結(jié)構(gòu)同89C51，4KB的閃速EEPROM可在線編程增強(qiáng)型的存儲(chǔ)容量為普通型的一倍本課以

8XX51

代表這一系列的單片機(jī)。（8051）51單片機(jī)型號(hào)系列51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1(圖中“/”兩邊分別為基本型和增強(qiáng)型)P3P1P2可編程串行I/O口P0外部中斷基準(zhǔn)頻率源控制128/256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4KB/8KB程序存儲(chǔ)器2/3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

振蕩器及定時(shí)電路CPU64KB總線擴(kuò)展控制可編程并行I/O口內(nèi)部中斷計(jì)數(shù)脈沖串行輸出串行輸入1.1.2CPU

CPU是單片機(jī)的核心部件。它由運(yùn)算器和控制器等部件組成。

1.運(yùn)算器

運(yùn)算器的功能是算術(shù)運(yùn)算：加、減、乘、除、加1、減1、比較BCD碼十進(jìn)制調(diào)整等邏輯運(yùn)算：與、或、異或、求反、循環(huán)等邏輯操作位操作：內(nèi)置布爾處理器，進(jìn)位標(biāo)志位C=位累加器，可對(duì)位置“1”、清“0”、位判斷等。操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存PSW。2.程序計(jì)數(shù)器PC——應(yīng)用重點(diǎn)程序計(jì)數(shù)器PC是16位的自動(dòng)加1的寄存器，用來(lái)存放即將要執(zhí)行的指令地址，可對(duì)64KB程序存儲(chǔ)器直接尋址。執(zhí)行指令時(shí)，PC內(nèi)容的低8位經(jīng)P0口輸出，高8位經(jīng)P2口輸出，取出指令碼后，PC寄存器內(nèi)容自動(dòng)加1，指向下一指令碼地址。？?jī)?nèi)部ROM如何操作？3.指令寄存器指令寄存器中存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時(shí)，由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送入指令存儲(chǔ)器，經(jīng)指令譯碼器譯碼后由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令功能。1.2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器由一個(gè)一個(gè)單元組成，每個(gè)單元有一個(gè)編號(hào)（稱為地址），一個(gè)單元存放一個(gè)8位數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)多于8位就需要兩個(gè)單元存放。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器地址結(jié)構(gòu)形式有兩種--普林斯頓結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)，見(jiàn)下圖:FFFFH0000HFFFFH0000HFFFFH0000HRAMROMROMRAM64KB(64KB)(64KB)圖1-2微機(jī)存儲(chǔ)器地址結(jié)構(gòu)的兩種形式（a)普林斯頓結(jié)構(gòu)(b)哈佛結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu):RAM和ROM連續(xù)編址在同一地址空間。哈佛結(jié)構(gòu):RAM和ROM分別編址在不同一地址空間，RAM和ROM可以有相同的地址，CPU靠不同的指令區(qū)別。MCS-51的儲(chǔ)存器采用哈佛結(jié)構(gòu)，它將ROM（程序存儲(chǔ)器）和RAM(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)分開(kāi)編址,各有自己的尋址方式、控制信號(hào)和指令。

程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序和始終要保留的常數(shù)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存放程序運(yùn)行中所需要數(shù)據(jù)（常數(shù)和變量）或運(yùn)算結(jié)果。MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器地址結(jié)構(gòu)：從物理空間看,MCS-51有四個(gè)存儲(chǔ)器地址空間：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)程序存儲(chǔ)器片外程序存儲(chǔ)器MCS-51存儲(chǔ)器物理結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖1-3(a)(b)所示外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)部程序存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8XX51

(a)EA=18XX51存儲(chǔ)器的物理地址（EA=1)0000HFFFFH00H1000H0000HFFFFH0FFFH7FH外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8XX51(b)EA=08XX51存儲(chǔ)器的物理地址（EA=0)FFFFH00H0000H0000HFFFFH7FH由于片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，因此從邏輯上看,8XX51有三個(gè)存儲(chǔ)器空間：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址的程序存儲(chǔ)器因此，引腳EA的接法(EA引腳接地還是接+5V）決定了程序儲(chǔ)存器的0000～0FFFH4KB地址范圍是在單片機(jī)片內(nèi)還是片外,如果接+5V（EA=1)，程序從片內(nèi)開(kāi)始執(zhí)行，如果接地（EA=0)，程序從片外開(kāi)始執(zhí)行，而不管片內(nèi)是否實(shí)際存在程序存儲(chǔ)器。

1.2.1程序儲(chǔ)存器

程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放編制好的始終保留的固定程序和表格常數(shù)。程序儲(chǔ)存器以程序計(jì)數(shù)器PC作為地址指針，通過(guò)16位地址總線，可尋址的地址空間為64KB。在8051/8751/89C51片內(nèi)，分別內(nèi)置最低地址空間的4KBROM/EPROM程序儲(chǔ)存器（內(nèi)部程序儲(chǔ)存器），而在8031片內(nèi)，則無(wú)內(nèi)部程序儲(chǔ)存器，必須外部擴(kuò)展EPROM。MCS-51單片機(jī)中64KB內(nèi)、外程序儲(chǔ)存器的地址是統(tǒng)一編排的。

8031單片機(jī)無(wú)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，地址從0000H～FFFFH都是外部程序存儲(chǔ)空間。應(yīng)始終接地。由于程序必須存放在存儲(chǔ)器中，因此它必須外接程序存儲(chǔ)器才能使用，因此，已被淘汰。對(duì)于內(nèi)部有ROM的單片機(jī)（51、52系列），引腳接高電平，使程序從內(nèi)部ROM開(kāi)始執(zhí)行。當(dāng)PC值超出內(nèi)部ROM的容量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間。外部程序存儲(chǔ)器地址空間為1000H～FFFFH。

訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器使用MOVC指令。PSEN？？單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)由PC指示地址,復(fù)位時(shí)PC內(nèi)容為0000H,由此,程序必須從0號(hào)單元開(kāi)始存放。EAEA程序存儲(chǔ)器中的幾個(gè)特殊地址的使用：地址用途

0000H復(fù)位操作后的程序入口

0003H外部中斷0服務(wù)程序入口000BH定時(shí)器0中斷服務(wù)程序入口0013H外部中斷1服務(wù)程序入口001BH定時(shí)器1中斷服務(wù)程序入口0023H串行口中斷服務(wù)程序入口002BH定時(shí)器2中斷服務(wù)程序入口（增強(qiáng)型）由于兩入口地址之間的存儲(chǔ)空間有限，因此在編程時(shí)，通常在這些入口地址開(kāi)始的兩三個(gè)地址單元中，放入一條轉(zhuǎn)移類指令，已使相應(yīng)的程序轉(zhuǎn)到指定的程序存儲(chǔ)器區(qū)域中執(zhí)行。用于存放隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)。外部I/O口地址影像區(qū)。MCS-51單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部I/O口實(shí)行統(tǒng)一編址，并使用相同的作選通控制信號(hào)，均使用

MOVX

指令和相同的寄存器間址訪問(wèn)。MCS-51單片機(jī)最多可擴(kuò)展64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

RDWR1.2.2外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1.2.3內(nèi)部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是使用最多的地址空間，存放隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)通用寄存器區(qū)堆棧區(qū)運(yùn)算操作數(shù)存放區(qū)指令（算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位操作運(yùn)算等）的操作數(shù)只能在此地址空間或特殊功能寄存器地址空間。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和特殊功能寄存器（SFR)的地址分配見(jiàn)圖1-4：圖1-451單片機(jī)的內(nèi)部RAM和SFR地址

特殊功能寄存器SFR內(nèi)部RAM7FH80H00HFFH(b)8XX52（增強(qiáng)型）地址重合內(nèi)部RAM80HFFH內(nèi)部RAM7FH80H00HFFH特殊功能寄存器SFR(a)8XX51（普通型）51系列單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址范圍為00～7FH。各區(qū)域地址見(jiàn)下表。（1）地址0～1FH的前32個(gè)單元稱為寄存器區(qū)用途：①作通用寄存器R0～R7。②R0與R1可作間址寄存器使用。在基本型51子系列中只有128字節(jié)RAM,占地址00-7FH,SFR占地址80H-FFH,在增強(qiáng)型52子系列中有256字節(jié)RAM,占地址00-FFH,其中80H-FFH地址的RAM和SFR80H-FFH占的地址是重合的,CPU訪問(wèn)內(nèi)部RAM和訪問(wèn)SFR的指令是相同的，所訪問(wèn)的地址究竟是RAM還是SFR呢，靠尋址方式區(qū)別，訪問(wèn)SFR用直接地址（稱為直接尋址）訪問(wèn)RAM采用寄存器間接尋址。使用時(shí)應(yīng)注意：32個(gè)單元的寄存器區(qū)分為四組，使用時(shí)只能選其中一組寄存器。寄存器的選組由程序狀態(tài)字PSW的RS1和RS0位定。

RS1RS0選寄存器組

000組

011組

102組

113組初始化時(shí)或復(fù)位時(shí)，自動(dòng)選中0組。一旦選中一組，其它三組只能作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用，而不能作為寄存器使用。設(shè)置多組寄存器可以方便保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。（2）20H～2FH為位地址區(qū)共16個(gè)單元，每單元有八個(gè)位，每位有一個(gè)位地址，共128位，位地址范圍為00H～7FH，該區(qū)既可位尋址，又可字節(jié)尋址。如MOV20H，C(這里C是Cy進(jìn)位標(biāo)志位），該指令是將Cy內(nèi)容送20H位,如果Cy＝1，位20H值為“1”。（3）除選中的寄存組以外的存儲(chǔ)器均可以作為通用RAM區(qū)。（4）堆棧區(qū)8XX51單片機(jī)的堆棧設(shè)在內(nèi)部RAM區(qū)，深度不大于128字節(jié)，初始化時(shí)SP指向07H。注：對(duì)51基本型單片機(jī)只有00H～7FH單元128字節(jié)的RAM區(qū)。對(duì)52增強(qiáng)型的單片機(jī)還有80H～FFH組成的高128字節(jié)RAM區(qū)（共256字節(jié)RAM）。1.3特殊功能寄存器

MCS-51單片機(jī)共有21個(gè)字節(jié)的特殊功能寄存器用英文縮寫SFR（SpecialFuctionRegister）表示。1.用途：A累加器、狀態(tài)標(biāo)志寄存器單片機(jī)內(nèi)部各部件專用的控制、狀態(tài)寄存器并行口、串行口影射寄存器2.地址空間：21個(gè)特殊功能器不連續(xù)的分布在80H～FFH128個(gè)字節(jié)地址空間，見(jiàn)表1-2。地址為X0H和X8H是可位尋址的寄存器，表1-2中用“*”表示。表1-2中還標(biāo)注了各SFR的名稱、字節(jié)地址、可尋址位的位地址和位名稱。

21個(gè)特殊功能寄存器的名稱及主要功能介紹如下，詳細(xì)的用法見(jiàn)后面各節(jié)的內(nèi)容。

A—累加器，自帶有全零標(biāo)志Z，A=0則Z=1；A≠0則Z=0。該標(biāo)志常用于程序分支轉(zhuǎn)移的判斷條件。B—寄存器，常用于乘除法運(yùn)算（見(jiàn)第2章）。

PSW—程序狀態(tài)字。主要起著標(biāo)志寄存器的作用，其8位定義見(jiàn)表1-3。

其中CY：進(jìn)/借位標(biāo)志反映最高位的進(jìn)位借位情況，加法為進(jìn)位、減法為借位。CY=1，有進(jìn)/借位；CY=0，無(wú)進(jìn)/借位。AC：輔助進(jìn)/借位標(biāo)志反映高半字節(jié)與低半字節(jié)之間的進(jìn)/借位，AC=1有進(jìn)/借位；AC=0無(wú)進(jìn)/借位。FO：用戶標(biāo)志位?？捎捎脩粼O(shè)定其含義。RS1，RS0：工作寄存器組選擇位。D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OV－P位地址位名稱OV：溢出標(biāo)志反映補(bǔ)碼運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果有無(wú)溢出有溢出OV=1，無(wú)溢出OV=0。-：無(wú)效位。P：奇偶標(biāo)志運(yùn)算結(jié)果有奇?zhèn)€“1”，P=1；運(yùn)算結(jié)果有偶個(gè)“1”，P=0。影響標(biāo)志位的指令及其影響方式見(jiàn)第2章。SP—堆棧指針。8XX51單片機(jī)的堆棧設(shè)在片內(nèi)RAM，對(duì)堆棧的操作包括壓入（PUSH）和彈出（POP）兩種方式，并且遵循后進(jìn)先出的原則，但在堆棧生成的方向上，與8086正好相反8XX51單片機(jī)的堆棧操作遵循先加后壓，先彈后減的順序，按字節(jié)進(jìn)行操作。

DPTR——數(shù)據(jù)指針寄存器用來(lái)存放16位地址值，以便用間接尋址或變址尋址片外存儲(chǔ)器。DPTR可分成DPL和DPH兩個(gè)8位寄存器分別使用。P0P1P2P3——I/O端口寄存器是四個(gè)并行I/O端口映射入SFR中的寄存器。通過(guò)對(duì)該寄存器的讀/寫，可實(shí)現(xiàn)從相應(yīng)I/O端口的輸入/輸出。例如：指令MOVP1，A實(shí)現(xiàn)了把A累加器中的內(nèi)容從P1端口輸出的操作。指令MOVA，P3實(shí)現(xiàn)了把P3端口線上的信息輸入到A中的操作。此外還有如下寄存器，它們將在后面章節(jié)介紹：IP——中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器。IE——中斷允許控制寄存器。TMOD——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器。TCON——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器。TH0，TL0——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0。TH1，TH1——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1。SCON——串行端口控制寄存器。SBUF——串行數(shù)據(jù)緩沖器。

PCON——電源控制寄存器。注：在52子系列中，高128字節(jié)RAM和SFR的地址是重疊的，究竟訪問(wèn)哪一塊可通過(guò)不同的尋址方式加以區(qū)分，訪問(wèn)高128字節(jié)RAM采用寄存器間址，訪問(wèn)SFR則只能采用直接尋址，訪問(wèn)低128字節(jié)RAM時(shí)，兩種尋址均可采用。1.4時(shí)鐘電路與復(fù)位電路

內(nèi)部振蕩方式：

在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振）如圖1-5所示。電容器C01、C02起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。電容值一般為5～30PF。XTAL1XTAL2GND8XX51C01C02圖1-5內(nèi)部振蕩方式1.4.1時(shí)鐘電路

單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作時(shí)間基準(zhǔn)，8XX51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種電路形式：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益運(yùn)算放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。

外部振蕩方式是把已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)。這種方式適宜用于使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持一致。外部振蕩方式如圖1-6所示。對(duì)于51系列的單片機(jī)的外部時(shí)鐘由XTAL1引入。外部時(shí)鐘懸空XTAL1XTAL2GND8XX51外部時(shí)鐘圖1－6外部振蕩方式單片機(jī)的時(shí)序單位有：振蕩周期：晶振的振蕩周期，又稱時(shí)鐘周期，為最小的時(shí)序單位。狀態(tài)周期：振蕩頻率經(jīng)單片機(jī)內(nèi)的二分頻器分頻后提供給片內(nèi)CPU的時(shí)鐘周期。因此，一個(gè)狀態(tài)周期包含2個(gè)振蕩周期。機(jī)器周期（MC）：1個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周期及12個(gè)振蕩周期組成。是計(jì)算機(jī)執(zhí)行一種基本操作的時(shí)間單位。1.4.2基本時(shí)序單位指令周期執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。一個(gè)指令周期由1～4個(gè)機(jī)器周期組成，依據(jù)指令不同而不同。4種時(shí)序單位中，振蕩周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計(jì)算其他時(shí)間值（例如，波特率、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間等）的基本時(shí)序單位。例：?jiǎn)纹瑱C(jī)外接晶振頻率12MHZ時(shí)的各種時(shí)序單位：振蕩周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us狀態(tài)周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us機(jī)器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us指令周期=(1～4)機(jī)器周期=1～4us復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。

當(dāng)MCS-51系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)5ms以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就完成了復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位操作通常有2種基本形式：上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求一接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。開(kāi)關(guān)復(fù)位要求在電源接通的條件下，單片機(jī)運(yùn)行期間或發(fā)生死機(jī)狀態(tài)時(shí)控制其退出程序，通過(guò)操作按鈕開(kāi)關(guān)使其復(fù)位。1.4.3復(fù)位電路上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行過(guò)程中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。通常選擇C=10f,R=10K。

RST8XX51RCVCC

常用的上電且開(kāi)關(guān)復(fù)位電路如圖1-7所示。圖1-7復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位操作是使SFR寄存器進(jìn)入初始化，不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容。幾個(gè)主要特殊功能寄存器復(fù)位狀態(tài)歸納如下：PC=0000H，程序計(jì)數(shù)器為零表明單片機(jī)復(fù)位后程序從0000H地址單元開(kāi)始執(zhí)行。A=00H表明累加器已被清零。PSW=00H表明選寄存器0組為工作寄存器組。SP=07H表明堆棧指針指向片內(nèi)RAM07H單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的數(shù)據(jù)被寫入08H單元中。P0～P3=FFH表明已向各端口線寫入１，各端口既可用于輸入又可用于輸出。記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，對(duì)于熟悉單片機(jī)操作，減短應(yīng)用程序中的初始化部分是十分必要的。

其它的特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)見(jiàn)教材表1-4。1.5引腳功能根據(jù)單片機(jī)的引腳多少，有可總線擴(kuò)展的單片機(jī)和不可總線擴(kuò)展的單片機(jī)。單片機(jī)內(nèi)部資源十分豐富，如果設(shè)計(jì)大系統(tǒng)，內(nèi)部資源不夠，還需要擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器或I/O接口，需要選擇可總線擴(kuò)展的單片機(jī)。這種單片機(jī)有地址總線、數(shù)據(jù)總線等引腳，引腳通常多于40個(gè)。有的系統(tǒng)較小，單片機(jī)內(nèi)部資源足夠需求，無(wú)需擴(kuò)展外圍芯片，為減小體積，縮小PCB(印刷電路板)面積，可選擇不可總線擴(kuò)展的單片機(jī)，它們省去總線引腳，引腳只有20個(gè)。

兩種單片機(jī)它們內(nèi)部資源一樣、指令系統(tǒng)兼容各個(gè)引腳的功能說(shuō)明如下。Vss:接地端。Vcc:電源端，接+5V。XTAL1，XTAL2:接外部晶體或外部時(shí)鐘。RST/VPD：①?gòu)?fù)位信號(hào)輸入。②接備用電源。掉電后，在低功耗條件下保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。圖1-81.5.1可總線擴(kuò)展的單片機(jī)引腳

可總線擴(kuò)展的單片機(jī)有44個(gè)引腳的方形封裝和40個(gè)引腳的雙列直插式封裝形式，最常用的40個(gè)引腳封裝，見(jiàn)右圖。ALE/PROG：①ALE地址鎖存允許。ALE輸出脈沖的頻率為振蕩頻率的1/6。②PROG對(duì)8XX51單片機(jī)片內(nèi)EPROM編程時(shí)，編程脈沖由該引腳引入。PSEN：程序存儲(chǔ)器允許。輸出讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。EA/VPP：①EA=0，單片機(jī)只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。EA=1，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。②在8XX51單片機(jī)片內(nèi)EPROM編程期間，此引腳引入21V編程電源VPP。

P0.0～P0.7：P0口，數(shù)據(jù)/低八位地址復(fù)用總線端口。

P1.0～P1.7：P1口，靜態(tài)通用端口。

P2.0～P2.7：P2口，高八位地址總線端口。

P3.0～P3.7：P3口，雙功能靜態(tài)端口。在增強(qiáng)型的52系列單片機(jī)中，P1.0、P1.1除為端口線外，還為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部引腳T2和2EX。在ISP型的51單片機(jī)(89S51/89S52)中，P1.5、P1.6、P1.7除為端口線外，還為在線編程的數(shù)據(jù)輸入、輸出線和編程時(shí)鐘線。圖1-9在51系列單片機(jī)的2051/1051型號(hào)中因無(wú)P0口和P2口總線引腳，因此只有20個(gè)引腳（見(jiàn)圖1-9），由于不能進(jìn)行外部擴(kuò)展，因此無(wú)PSEN引腳，它們內(nèi)部有一個(gè)模擬比較器，相比較的模擬信號(hào)由P1.0（AIN0）和P1.1（AIN1）輸入，而模擬比較器的輸出接P3.6，在內(nèi)部已連接，因此外部無(wú)P3.6引腳。由于體積小，占用PCB(印刷電路板）面積小,產(chǎn)品中也使用較多。1.5.2不可總線擴(kuò)展的單片機(jī)引腳1.6小結(jié)

單片機(jī)是集CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口于一體的大規(guī)模集成電路芯片。8XX51系列單片機(jī)是目前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)機(jī)型。本章重點(diǎn)是單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)★51系列單片機(jī)內(nèi)部包含：

一個(gè)8位的CPU。4KB程序存儲(chǔ)器ROM（視不同產(chǎn)品型號(hào)不同：8031內(nèi)部無(wú)ROM；8051內(nèi)部為掩模式ROM；8751為EPROM；89C51內(nèi)部為FLASHEEPROM）。128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?？蓪ぶ?4KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)器空間的控制電路。32條可編程的I/O線（四個(gè)8位并行I/O端口）。

一個(gè)可編程全雙工串行口。具有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)的五個(gè)中斷源?！镎莆?1系列單片機(jī)各存儲(chǔ)空間的地址分配，使用特點(diǎn)及數(shù)據(jù)操作方法?，F(xiàn)將此內(nèi)容歸納于教材表1-5中，此表是編程和硬件擴(kuò)展的基礎(chǔ)，相當(dāng)重要，務(wù)必要熟記和掌握。★時(shí)鐘電路和復(fù)位電路對(duì)嵌入式系統(tǒng)是很重要的計(jì)算機(jī)內(nèi)部都是數(shù)字電路，都按時(shí)鐘節(jié)拍工作，如果系統(tǒng)的時(shí)鐘電路有問(wèn)題，沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)，嵌入式系統(tǒng)是無(wú)法工作的，因此，如果你的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不能工作，檢查系統(tǒng)有沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)，也是查找毛病的步驟之一。如果系統(tǒng)不能工作，也應(yīng)查一查有無(wú)復(fù)位信號(hào)，因?yàn)椋?/p>

1.果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)，PC總為0，不會(huì)執(zhí)行程序。2.如果復(fù)位電路有問(wèn)題，PC不會(huì)置初始值0，而是其他隨機(jī)值，而該地址沒(méi)有程序，或者是亂碼，也不會(huì)正常執(zhí)行程序。因此，用戶主程序必須從0地址開(kāi)始存放。后面我們將看到匯編語(yǔ)言程序的第1句是：ORG0000H(或ORG0）EA是否接到＋5V,否則不會(huì)到片內(nèi)取指令、執(zhí)行程序。1.7P0~P3口簡(jiǎn)單應(yīng)用舉例例題2_1_1將P2口的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，由P1口的LED燈顯示出來(lái)。

ORG 0000HSTART: MOV P2,#0FFH ;P2口先寫1，準(zhǔn)備讀 MOV P1,P2 ;讀出P2口內(nèi)容，寫入P1口