《微控制器技術(shù)與應(yīng)用》學習情景一 微控制器系統(tǒng)

學習情景一微控制器系統(tǒng)1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能1.2任務(wù)2數(shù)制1.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)1.4任務(wù)4微控制器的I/0口1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)1.6情景評價1.7情景總結(jié)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能1.1.1任務(wù)內(nèi)容通過了解和學習微型計算機的基本結(jié)構(gòu)，89C51微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能，全面熟悉微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能。1.1.2任務(wù)實施1.微型計算機的基本結(jié)構(gòu)微型計算機(Microcomputer)是以微處理器(CPU)為核心，加上內(nèi)存儲器ROM和RAM,I/0接口電路以及系統(tǒng)總線組成，如圖1.1所示。下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

(1)微處理器微處理器是微型計算機的“核心”，是系統(tǒng)的運算中心和控制中心。不同型號之間性能上的差別首先表現(xiàn)在微處理器的不同，每種微處理器有其特有的指令系統(tǒng)。但所有微處理器的結(jié)構(gòu)基本一致，主要包括運算器、控制器、寄存器組幾個部分。運算器主要用于算術(shù)和邏輯運算。控制器由指令寄存器、指令譯碼器和微操作控制電路組成。它將指令從存儲器調(diào)入指令寄存器中，通過指令譯碼器譯碼后，由微操作控制電路按照譯碼后的控制命令發(fā)出一系列的控制信息，使微型計算機的各個部件協(xié)調(diào)動作，完成程序指定的工作。上一頁下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

CPU內(nèi)部的寄存器主要用來暫存參與運算的操作數(shù)、中間結(jié)果和運算結(jié)果，同時記錄程序運行中的某些狀態(tài)等。因此，寄存器可以分為兩大類:專用寄存器和通用寄存器。專用寄存器有累加器ACC、標志寄存器PSW、程序計數(shù)器PC等，其中累加器ACC用于參與程序的各種運算;標志寄存器PSW反映程序運行過程中的各種狀態(tài)，如是否產(chǎn)生進位，是否超出了運算范圍等;程序計數(shù)器PC用于控制程序執(zhí)行的順序。(2)三總線總線是微處理器、內(nèi)存儲器和I/0接口電路之間相互交換信息的公共通道。微型機的總線由數(shù)據(jù)總線(DataBus、地址總線(AddressBus)和控制總線(ControlBus)三總線構(gòu)成。上一頁下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能數(shù)據(jù)總線(DB)的功能是完成微處理器與內(nèi)存、I/0接口電路之間的數(shù)據(jù)傳送，通過數(shù)據(jù)總線可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送;地址總線(AB)是微處理器向內(nèi)存和I/0接口電路傳送地址信息的通路，是單向傳送方式;控制總線(CB)是微處理器向內(nèi)存和I/0接口電路發(fā)出的命令信息或由外界向微處理器傳送狀態(tài)的信息通路。(3)存儲器微型計算機內(nèi)部的存儲器，都是半導體存儲器，其中只讀存儲器可以是ROM,PROM、EPROM,E2PROM等類型，主要用于存放各種程序，如匯編程序、編譯程序、標準子程序以及各種常用數(shù)據(jù)表格;讀/寫存儲器包括各種形式的RAM，用于存放用戶程序、數(shù)據(jù)及部分系統(tǒng)信息。上一頁下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能(4)I/0接口電路微型計算機與I/0設(shè)備之間不能直接交換信息，必須通過I/0接口電路作為它們之間聯(lián)系的橋梁。I/0接口電路通過各種符合標準的總線傳遞外圍設(shè)備與CPU之間的信息，并對信息做一些必要的處理。(5)外圍設(shè)備常見的外圍設(shè)備包括打印機、顯示器、鍵盤、鼠標、繪圖儀、外存儲器(如磁盤、光盤、磁帶等)以及一些互聯(lián)網(wǎng)裝置等。2.89C51微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)89C51微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，其基本組成部分包括:上一頁下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能①適于控制應(yīng)用的8位CPU②一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路，最高工作頻率可達24MHz。③4KBFlash程序存儲器。④128B數(shù)據(jù)存儲器。⑤可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲器空間及64K程序存儲器空間的控制電路。⑥32根雙向可按位尋址的I/0口線。⑦1個全雙工串行口。⑧2個16位定時/計數(shù)器。⑨5個中斷源，具有兩個優(yōu)先級。若程序存儲器帶有4KBROM/EPROM,即為8051/8751;若RAM/EPROM容量為2568/

8KB，則為52子系列。上一頁下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能下面分別介紹89C51微控制器內(nèi)部各部分的主要功能:(1)微處理器(CPU)89C51微控制器的微處理器(CPU)與一般的微型計算機類似，也是由運算器和控制器組成。運算器可以對半字節(jié)(4位)、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算和邏輯運算，并將結(jié)果送至狀態(tài)寄存器。運算器中還包括一個專門用于位數(shù)據(jù)操作的布爾處理器。控制器包括程序計數(shù)器PC、指令寄存器、指令譯碼器、振蕩器、時鐘電路及控制電路等部件，它可以根據(jù)不同指令產(chǎn)生的操作時序來控制微控制器各部分工作。(2)存儲器微控制器的存儲器分兩種:一種用于存放已編寫好的程序及數(shù)據(jù)表格，稱為程序存儲器，常用ROM,EPROM,E2PROM等類型，89C51中采用的就是FlashEZPROM，其存儲容量為4KB。上一頁下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能另一種用于存放輸入、輸出數(shù)據(jù)，中間運算結(jié)果，稱為數(shù)據(jù)存儲器，常用RAM類型，89C51中的數(shù)據(jù)存儲器較小，存儲容量僅128B。若存儲器空間不夠用，可以外部擴展。

(3)輸入/輸出(I/0)口89C51的輸入/輸出接口包括四個8位并行口及1個全雙工的串行口。4個并行口既可作為I/0端口使用，又可作為外部擴展電路時的數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線。內(nèi)部的串行口是一個可編程全雙工串行通信接口，具有通用異步接收器/發(fā)送器(DART)的全部功能，可以同時進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，還可以作為一個同步移位寄存器使用。上一頁下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

(4)其他內(nèi)部資源89C51內(nèi)部還有2個16位定時/計數(shù)器及中斷系統(tǒng)。定時/計數(shù)器可以通過對系統(tǒng)時鐘計數(shù)實現(xiàn)定時，也可用于對外部事件的脈沖進行計數(shù)。中斷系統(tǒng)可以對5個中斷源進行中斷允許及優(yōu)先級的控制。5個中斷源中有2個為外部中斷，由微控制器的外圍引腳引入;3個為內(nèi)部中斷，分別由2個定時/計數(shù)器及串行口產(chǎn)生。3.89C51微控制器的引腳功能89C51微控制器的封裝共分為PDIP,PLCC及PQFP三種形式，常用為PDIP封裝形式。其引腳如圖1.3所示。上一頁下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

89C51共40個引腳，大致可分為四類:電源引腳、時鐘電路引腳、I/0引腳和控制線引腳。(1)電源引腳Vcc:電源端，+5V。Vss:接地端(GND)。(2)時鐘電路引腳XTAL1:外接晶振輸入端。XTAL2:外接晶振輸出端。(3)I/0引腳

P0.0~P0.7/ADO~AD7:一組8位漏極開路型雙向I/0口，也是地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作輸入/輸出口用時，必須外接上拉電阻，它可驅(qū)動8個TTL門電路。當訪問片外存儲器時，用作地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用口線。上一頁下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

Pl.0~P1.7:一組內(nèi)部帶上拉電阻的8位準雙向I/0口，可驅(qū)動4個TTL門電路。P2.0~P2.7/A8~A15:一組內(nèi)部帶上拉電阻的8位準雙向I/0口，可驅(qū)動4個TTL門電路。當訪問片外存儲器時，用作高8位地址總線。P3.0~P3.7:一組內(nèi)部帶上拉電阻的8位準雙向I/0口。出于芯片引腳數(shù)的限制，P3端口每個引腳具有第二功能。(4)控制線引腳RESET/VPD:復(fù)位端/備用電源輸入端。當RESET端出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期以上的高電平時，可實現(xiàn)復(fù)位操作。VPD端可外接備用電源，以便在從、掉電時向RAM供電。上一頁下一頁返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能1.1.3任務(wù)擴展控制線引腳中的其他引腳功能介紹。:片外程序存儲器選擇端/Flash存儲器編程電源。若要訪問外部程序存儲器則端必須保持低電平。V端用于Flash存儲器編程時的編程允許電源+12V輸入端。:地址鎖存允許端/編程脈沖輸入端。當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE輸出脈沖用于鎖存PO口分時送出的低8位地址(下降沿有效)。不訪問外部存儲器時，該端以時鐘頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，可用作外部時鐘。對內(nèi)部Flash存儲器編程期間，該引腳用于輸入編程脈沖。;讀片外程序存儲器選通信號輸出端。當89C51從外部程序存儲器取指令時，該腳有效(上升沿)。每個機器周期

均產(chǎn)生兩次有效輸出信號。上一頁返回1.2任務(wù)2數(shù)制1.2.1任務(wù)內(nèi)容1.數(shù)值定義十進制定義:數(shù)碼0~9，基數(shù)10，權(quán)10，“逢十進一”。二進制定義:數(shù)碼0和1，只使用0和1兩種數(shù)字的計數(shù)法，叫做二進制計數(shù)法?！胺甓M一”，基數(shù)2，權(quán)2n。十六進制定義:數(shù)碼0~9,A,B,C,D,E,F,“逢十六進一”，基數(shù)16，權(quán)16n0八進制定義:數(shù)碼0~7，基數(shù)8，權(quán)8n,“逢八進一”。各進制數(shù)具體如表1一1所示。下一頁返回1.2任務(wù)2數(shù)制2.二進制數(shù)、十六進制數(shù)、十進制數(shù)、八進制數(shù)的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)、十六進制數(shù)、十進制數(shù)、八進制數(shù)的轉(zhuǎn)換如表1一2所示。1.2.2任務(wù)實施1.十六進制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)和十進制數(shù)四位二進制數(shù)，所表示的最大數(shù)值為15，共有十六個數(shù)位，依次用0一9,AD,E,F來表示，這種數(shù)就是十六進制數(shù)。

2.十進制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)把一個十進制數(shù)2013分別轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)。通過例題來學習轉(zhuǎn)化過程。上一頁下一頁返回1.2任務(wù)2數(shù)制1.2.3任務(wù)擴展1.圖像編碼問題一個8X8像素的黑白二色位圖，假如0表示白色，1表示黑色，按照行從左向右的次序?qū)υ搱D像信息進行編碼(不考慮壓縮)，將該圖像編碼的字節(jié)數(shù)記做x，第一行圖像二進制編碼記做Y。下列選項正確的X,Y組合是:

上一頁下一頁返回1.2任務(wù)2數(shù)制2.計算機中帶符號數(shù)的表示(1)機器數(shù)及其真值數(shù)在計算機內(nèi)的表示形式稱為機器數(shù)，這個數(shù)本身稱為真值。

(2)原碼和反碼原碼:最高位為符號位，數(shù)值為絕對值。反碼:正數(shù)的反碼與其原碼相同;負數(shù)的反碼符號位為1，數(shù)值位為其原碼數(shù)值位逐位取反。采用原碼和反碼表示時，符號位不能同數(shù)值一道參加運算。(3)補碼計算機中，帶符號數(shù)的運算均采用補碼;正數(shù)的補碼與其原碼相同;負數(shù)的補碼為其反碼末位加1。上一頁返回1.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)1.3.1任務(wù)內(nèi)容在訪問3個不同的邏輯空間時，應(yīng)采用不同形式的指令，以產(chǎn)生不同的內(nèi)部控制信號，用來選擇所需的邏輯空間。圖1.4表示了89C51微控制器存儲器空間結(jié)構(gòu)。1.3.2任務(wù)實施1.程序存儲器微控制器的程序存儲器一般用于存放編好的程序、表格和常數(shù)。89C51微控制器其程序存儲器結(jié)構(gòu)如圖1.4(a)所示。其中，微控制器內(nèi)部有4KB的程序存儲器，地址為0000HOFFFH。片外最多可擴展空間達64KB，地址為OOOOH一FFFFH，片內(nèi)與片外程序存儲器的最大尋址范圍為64KB(即地址為0000H一FFFFH).下一頁返回1.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)

89C51微控制器執(zhí)行程序時，與微型計算機執(zhí)行程序類似，也是由程序計數(shù)器PC控制程序執(zhí)行的順序。微控制器中的程序計數(shù)器PC是一個16位的專用寄存器，用來存放即將執(zhí)行的下一條指令所在的地址。它具有自動加1的功能。當CPU要取指令時，PC的內(nèi)容送至地址總線上，從PC所指向的存儲器地址中取出指令，PC內(nèi)容則自動加1，指向下一條指令，以保證程序按順序執(zhí)行。當微控制器接通電源時，PC會被復(fù)位為0000H，此時，微控制器從0000H開始將指令依次取出執(zhí)行。89C51的程序存儲器中有5個特殊地址單元，用于中斷程序的入口地址。上一頁下一頁返回1.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)0003H外部中斷0入口地址000BH定時/計數(shù)器0中斷入口地址0013H外部中斷1入口地址001BH定時/計數(shù)器1中斷入口地址0023H串行口中斷入口地址

2.數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器(RAM)用于存放運算中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、待調(diào)試的程序。數(shù)據(jù)存儲器在物理上和邏輯上都分為兩個地址空間:一個是由1288的片內(nèi)RAM和21個特殊功能寄存器(SFR)構(gòu)成的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，另一個是片外最大可擴充64KB的數(shù)據(jù)存儲器，如圖1.4(b)所示。上一頁下一頁返回1.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)片外數(shù)據(jù)存儲器的使用通常出現(xiàn)在微控制器內(nèi)部RAM容量不夠的情況下。擴展容量可由用戶根據(jù)需要確定，最大可擴充64KB，地址范圍0000H一FFFFH。需要注意的是，89C51微控制器擴展的I/0接口與片外數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址。位地址分配見表1-3。在訪問片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器時，使用MOV指令;要訪問片外數(shù)據(jù)存儲器使用MOVX指令。對片外數(shù)據(jù)存儲器只能采用間接尋址方式，可使用R0,R1和DPTR作間址寄存器。R0,R1作為8位地址指針，尋址范圍為256B;而DPTR是16位地址指針，故尋址范圍可達64KB89C51微控制器的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器只有地址為00~7FH共128BRAM可供用戶使用，與片內(nèi)RAM統(tǒng)一編址的80H一FFH地址空間中只有21個存儲空間被特殊功能寄存器(SFR)占用。上一頁下一頁返回1.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)對這些特殊功能寄存器只能采用直接尋址及位尋址，其中，地址為XOH和X8H的各寄存器可以位尋址。這些特殊功能寄存器(SFR)都和微控制器的相關(guān)部件有關(guān)，如ACC,B,PSW與CPU有關(guān)，SP,DPTR與存儲器有關(guān)，PO一P3與I/0端口有關(guān)，IP,IE與中斷系統(tǒng)有關(guān)，TCON,TMOD,TH0,TL0,TH1,TL1與定時/計數(shù)器有關(guān)，SOON,SBUF與串行口有關(guān)，PCON與電源有關(guān)。這些SFR專門用來設(shè)置微控制器內(nèi)部的各種資源，記錄電路的運行狀態(tài)，參與各種運算及輸入/輸出操作。如設(shè)置中斷和定時器的工作方式、進行并行及串行輸入/輸出等。上一頁下一頁返回1.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)1.3.3任務(wù)擴展理解和熟悉幾個常用的特殊功能寄存器的功能。

1.累加器ACCACC是一個具有特殊用途的8位寄存器，主要用于存放操作數(shù)或運算結(jié)果。89C51指令系統(tǒng)中大多數(shù)指令的執(zhí)行都要通過累加器ACC進行。因此，在CPU中，累加器的使用頻率是很高的。當采用寄存器尋址時，可用A表示累加器。2.寄存器B寄存器B在乘、除法指令中用于暫存數(shù)據(jù)。乘法指令的兩個操作數(shù)分別取自于A和B,其結(jié)果存放在BA寄存器對中。具體應(yīng)用見學習情景三中的乘法、除法指令。上一頁下一頁返回1.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)3.程序狀態(tài)字PSWPSW是一個可編程的8位寄存器，用來存放與當前指令執(zhí)行結(jié)果相關(guān)的狀態(tài)。89C51有些指令的執(zhí)行會自動影響PSW相關(guān)位的狀態(tài)，在編程時要加以注意。同時，PSW中某些位的狀態(tài)也可通過指令設(shè)置。PSW各標志位的定義如下:CY:進位標志位。當累加器A的最高位有進位(加法)或借位(減法)時，CY-1;否則CY-0。在布爾操作時，它是各種位操作的“累加器”。CY在指令中常簡記為C~AC:輔助進位標志位。當累加器A的D3位向D4位進位或借位時，AC=1;否則為0~有時AC也被稱為半進位標志。上一頁下一頁返回1.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)

FO:用戶標志位?？梢愿鶕?jù)需要用程序?qū)⑵渲梦换蚯辶?，以控制程序的轉(zhuǎn)向。RS1,RSO:工作寄存器區(qū)選擇位。RS1,RSO可由指令置位或清零，用來選擇微控制器的工作寄存器區(qū)。OV:溢出標志位。當有符號數(shù)采用補碼運算時，其結(jié)果超出范圍(一127~+128)時，有溢出，OV-1;否則OV-0。一:保留位。P:奇偶校驗位。指示累加器A中操作結(jié)果的“1”的個數(shù)的奇偶性。凡是改變累加器A中內(nèi)容的指令均影響P標志位。當A中有奇數(shù)個“1"，則P=1;否則P=0。此標志位對串行通信中的數(shù)據(jù)傳輸有重要的意義。在串行通信中常采用奇偶校驗的方法來校驗數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｉ弦豁撓乱豁摲祷?.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)

4.堆棧指針SP堆棧是存儲區(qū)中一個存放數(shù)據(jù)地址的特殊區(qū)域，主要是用來暫存數(shù)據(jù)和地址的，操作時按先進后出的原則存放數(shù)據(jù)，其生成方向由低地址到高地址。堆棧指針SP是一個8位特殊功能寄存器，指示堆棧的底部在片內(nèi)RAM中的位置。系統(tǒng)復(fù)位后，SP的初始值為07H。由于08H一1FH單元分屬于工作寄存器區(qū)1~3，一般將SP的初值改變至片內(nèi)RAM的高地址區(qū)(30H以上)。5.數(shù)據(jù)指針DPTRDPTR是一個16位地址寄存器，主要用來存放16位地址，作間接尋址寄存器使用。因為89C51微控制器可以外接64KB的數(shù)據(jù)存儲器和I/0端口，對它們的尋址就需要使用DPTR實現(xiàn)。上一頁下一頁返回1.3任務(wù)3微處理器存儲結(jié)構(gòu)它們也可以拆成兩個獨立的8位寄存器使用，即DPH(高8位)和DPL(低8位)，分別占據(jù)83H和82H兩個地址。6.端口PO~P3PO~P3分別表示I/0端口中的PO~P3鎖存器。在89C51中可以把I/0端口當作一般的特殊功能寄存器來使用，不再專設(shè)端口操作指令，均采用統(tǒng)一的MOV指令，使用方便。7.串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF用于存放串行通信中待發(fā)送或已接收到的數(shù)據(jù)。個獨立的寄存器組成，一個是發(fā)送緩沖器，一個是接收緩沖器。8.定時/計數(shù)器TH1,TL1,THO,TLO89C51中有2個16位定時/計數(shù)器TO和T1。它們各自由2個獨立的8共為4個寄存器TH卜TL1,THO和TLO，可以分別對這4個寄存器尋址。它實際上是由兩位寄存器組成，上一頁返回1.4任務(wù)4微控制器的I/O口1.4.1任務(wù)內(nèi)容輸入/輸出設(shè)備是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。常用輸入裝置有鍵盤、掃描儀等。常用輸出裝置有顯示器、打印機等。微機有多種功能I/0接口:PIO—并行I/0接口;SIO串行I/0接口;CTC—定時器/計數(shù)器;ADC,DAC;A/D,D/A轉(zhuǎn)換器;INT—中斷輸入口。I/0接口一微機與外設(shè)的聯(lián)系橋梁，外設(shè)與CPU的連接必須要使用I/0接口。89C51共有4個8位的并行I/0口，分別記作P氏Pl,P2,P3。實際上它們已被歸入SFR之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。其中PO,P2,P3口為多功能I/0接口，CPU按當前操作自動進行功能切換。4個I/0口都是8位雙向口，這些口在結(jié)構(gòu)和特性上是基本相同的，但又各具特點。下一頁返回1.4任務(wù)4微控制器的I/O口1.4.2任務(wù)實施1.PO口位結(jié)構(gòu)PO口的位結(jié)構(gòu)如圖1.5所示。其特點為:①控制端高電平時，作為低8位地址和8位數(shù)據(jù)分時復(fù)用口，供擴展時使用。②控制端低電平時，作I/0口使用。場效應(yīng)管T1截止，使T2漏極開路，需外接上拉電阻。當其作輸入口時，具有“讀引腳”和“讀鎖存器”兩種情況。前一種情況是數(shù)據(jù)由引腳輸入，此時需先向鎖存器寫1，將場效應(yīng)管T1和T2都截止;后一種情況是讀鎖存器Q端的狀態(tài)。每位最多可帶8個LSTTL負載。上一頁下一頁返回1.4任務(wù)4微控制器的I/O口2.P1口位結(jié)構(gòu)P1口的位結(jié)構(gòu)如圖1.6所示。其特點為:①只作I/0端口使用，內(nèi)部用上拉電阻代替了場效應(yīng)管T1.②與PO口一樣，也有讀引肚口和讀端口兩種情況。操作方法與PO口相似。③可帶4個LSTTL電路。3.P2口位結(jié)構(gòu)P2口的位結(jié)構(gòu)如圖1.7所示。其特點為:①控制端高電平時，作為高8位地址輸出口。②控制端低電平時，作I/0端口使用。使用方法與P0,P1口相同。③每位可帶4個LSTTL負載。上一頁下一頁返回1.4任務(wù)4微控制器的I/O口4.P3口位結(jié)構(gòu)P3口位結(jié)構(gòu)如圖1.8所示。其特點為:第二功能輸出端為“1”時，與非門的輸出由鎖存器輸出端Q決定，P3口作為通用輸出口使用。1.4.3任務(wù)擴展由89C51各端口的特性可知，PO口既可作地址/數(shù)據(jù)總線口，又可作通用I/0口。在作地址/數(shù)據(jù)總線口時，它是真正的雙向口，可以直接驅(qū)動MOS輸入，不需要加上拉電阻。當它作通用I/0口時，必須外接上拉電阻才能驅(qū)動MOS輸入。對Pl,P2,P3口而言，內(nèi)部已接有上拉電阻，因此不必外接任何電阻就可驅(qū)動MOS輸入。上一頁下一頁返回1.4任務(wù)4微控制器的I/O口PO口和P1,P2,P3口作通用I/0口時一樣，在輸入時分為“讀鎖存器”和“讀引腳”兩種操作，這兩種操作是用不同的指令區(qū)分的。當CPU在執(zhí)行“讀—修改—寫”類指令時，如“ANLPl,A"，則采用讀鎖存器的操作方式。它將鎖存器Q端的數(shù)據(jù)讀入后，進行運算修改，并將運算結(jié)果送回到端口鎖存器并輸出到引腳。當CPU執(zhí)行“MOV”類指令時，則進行“讀引腳”操作。此時，在讀引腳前必須先對鎖存器寫“1"，使場效應(yīng)管T2截止，才能正確輸入引腳上的信息。因此，把具有這種特性的端口稱為準雙向口?？偟膩碚f，由于微控制器I/0口的電氣特性決定了微控制器端口的驅(qū)動能力有限，只育提供很小的驅(qū)動電流，所以帶負載時，應(yīng)當在微控制器的I/0口加上驅(qū)動芯片。上一頁返回1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)1.5.1任務(wù)內(nèi)容在微控制器實際應(yīng)用系統(tǒng)中，應(yīng)用條件及控制的要求不同，其外圍電路的組成也各不相同。微控制器的最小系統(tǒng)就是指在盡可能少的外部電路條件下，能使微控制器獨立工作的系統(tǒng)。89C51內(nèi)部已經(jīng)有4KB的FlashEZPROM及128B的RAM，只需要接上時鐘電路和復(fù)位電路就可以構(gòu)成微控制器的最小系統(tǒng)，如圖1.9所示。下一頁返回1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)1.5.2任務(wù)實施1.時鐘電路時鐘電路對微控制器系統(tǒng)而言是必需的。由于微控制器內(nèi)部是由各種各樣的數(shù)字邏輯器件(如觸發(fā)器、寄存器、存儲器等)構(gòu)成，這些數(shù)字器件的工作必須按時間順序完成，這種時間順序就稱為時序。時鐘電路就是提供微控制器內(nèi)部各種操作的時間基準的電路，沒有時鐘電路微控制器就無法工作。上一頁下一頁返回1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)根據(jù)89C51微控制器產(chǎn)生時鐘方式的不同，可將時鐘電路分為內(nèi)部時鐘方式及外部時鐘方式兩種形式。如果在XTALl和XTAL2引腳之間外接石英晶體振蕩器及兩個諧振電容，就可以構(gòu)成內(nèi)部時鐘電路，如圖1.9所示的電路。內(nèi)部時鐘電路的石英晶體振蕩器頻率一般選擇在4一12MHz之間，諧振電容采用20}30pF的瓷片電容。如果微控制器的時鐘采用某一個外接的時鐘信號，則可以按圖1.10(a)所示連接。對于89C51一般可采用圖1.10(b)所示外接時鐘信號。2.復(fù)位電路微控制器的復(fù)位就是對微控制器進行初始化操作，使微控制器內(nèi)部各寄存器處于一個確定的初始狀態(tài)，以便進行下一步操作。上一頁下一頁返回1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)復(fù)位電路的構(gòu)成要實現(xiàn)復(fù)位操作，在89C51微控制器的RST引腳上施加5ms的高電平信號就可以了。微控制器的復(fù)位電路有兩種形式:上電復(fù)位和按鈕復(fù)位。如圖1.11所示，(a)為上電復(fù)位，(b)為按鈕復(fù)位。1.5.3任務(wù)擴展1.微控制器的時序單位時鐘電路產(chǎn)生的最小時序單位稱為時鐘周期，它是由石英晶體振蕩器的振蕩頻率決定的，又稱振蕩周期。將石英晶體振蕩器的振蕩頻率進行二分頻，就構(gòu)成了狀態(tài)周期，一個狀態(tài)周期等于兩個時鐘周期。將這兩個時鐘周期稱為兩個節(jié)拍，用P1、P2表示。上一頁下一頁返回1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)

6個狀態(tài)周期就構(gòu)成了1個機器周期，機器周期是微控制器執(zhí)行一種基本操作所需要的時間單位。6