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第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践2.1 MCS-51单片机的片内结构1串行通信接口全双工1个内部ROMTXDRXD中断系统并行通信接口48bit定时/计数器n16bit内部RAM时钟电路CPU总线控制1第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践2.2 MCS-51单片机的基本组成单片机的基本组成（1）一个）一个8位微处理器位微处理器CPU。（2）数据存储器数据存储器RAM和特殊功能寄存器和特殊功能寄存器SFR。（3）内部程序存储器内部程序存储器ROM。（4）两两个个定定时时/计计数数器器，用用以以对对外外部部事事件件进进行行计计数，也可用作定时器。数，也可用作定时器。（5）四四个个8位位可可编编程程的的I/O（输输入入/输输出出）并并行行端端口，每个端口既可做输入，也可做输出。口，每个端口既可做输入，也可做输出。（6）一个串行端口，用于数据的串行通信。）一个串行端口，用于数据的串行通信。（7）中断控制系统。）中断控制系统。（8）内部时钟电路。）内部时钟电路。2第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践2.3 MCS-51的引脚描述说明的引脚描述说明P1口P3口P0口P2口时钟端复位端控制信号接VCC（+5V）接地端P1口P3口P0口P2口时钟端复位端控制信号接VCC（+5V）接地端3第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践2.3.1电源及时钟（晶振端）引脚电源及时钟（晶振端）引脚Vcc(40Vcc(40引脚引脚):):正电源端正电源端 (+5V)(+5V)GND(20GND(20引脚引脚):):接地端接地端 XTAL1(19XTAL1(19引脚引脚)：XTAL2(18XTAL2(18引脚引脚):):片内振荡电路输入片内振荡电路输入/输出端输出端2020100pfx2100pfx21 112MHz12MHz（MCS-51MCS-51）/0 024MHz24MHz（Atmel-89CAtmel-89C）XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2也可以由也可以由 XTAL2XTAL2端接端接入外部时钟，此时应入外部时钟，此时应将将 XTAL1XTAL1接地接地：XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2外部时钟外部时钟通常通常外接一外接一个晶振两个个晶振两个电容电容4第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践单片机时钟电路及单片机时钟电路及CPU基本时序基本时序向向CPU提供两相时钟信号提供两相时钟信号振荡器输出信号振荡器输出信号5第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践与晶振端引脚有关的概念与晶振端引脚有关的概念CPUCPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作：总是按照一定的时钟节拍与时序工作：振荡周期振荡周期/时钟周期时钟周期：TcTc=晶振频率晶振频率foscfosc（或（或外加频率）的倒数外加频率）的倒数;状态周期：状态周期：Ts=2Ts=2个时钟周期个时钟周期(TcTc)（很少用到此概念）很少用到此概念）;机器周期：机器周期：Tm=6Tm=6个状态周期个状态周期(Ts)=12(Ts)=12个振荡周期个振荡周期(TcTc););指令周期指令周期:Ti:Ti:执行一条指令所需的机器周期执行一条指令所需的机器周期(Tm)(Tm)数数;振荡周期振荡周期 =晶振频率晶振频率foscfosc的倒数；的倒数；1 1个机器周期个机器周期 =12=12个振荡周期；个振荡周期；1 1个指令周期个指令周期 =1=1、2 2、4 4个机器周期个机器周期牢牢记住：牢牢记住：6第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践各种周期概念详解各种周期概念详解一个机器周期一个机器周期=6=6个状态个状态=12=12个振荡周期个振荡周期1 1、振荡周期（时钟周期）：、振荡周期（时钟周期）：振荡器输出的振荡器输出的振振荡时钟脉冲荡时钟脉冲信号的信号的周期周期。单片机以晶体振荡器单片机以晶体振荡器的振荡周期的振荡周期(或外部引入的时钟周期或外部引入的时钟周期)为最小的为最小的时序单位，片内的各种微操作都以此周期为时时序单位，片内的各种微操作都以此周期为时序基准。序基准。2 2、状态周期：、状态周期：状态时间状态时间S S，是振荡周期的两是振荡周期的两倍。分为倍。分为P1P1、P2P2节拍。节拍。P1P1节拍通常完成逻辑操作，节拍通常完成逻辑操作，P2P2节拍通常完成内部寄存器间数据传送。节拍通常完成内部寄存器间数据传送。7第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践3、机器周期机器周期 若把一条指令执行过程分为几个基本操若把一条指令执行过程分为几个基本操作，则执行每个基本操作所需要的时间，称作，则执行每个基本操作所需要的时间，称为机器周期。为机器周期。单片机的一个机器周期包括单片机的一个机器周期包括1212个振荡周期，分为个振荡周期，分为6 6个个S S状态：状态：S1-S6S1-S6。每个每个状态又分为状态又分为2 2拍，即前面介绍的拍，即前面介绍的P1P1和和P2P2信号；信号；个机器周期中的个机器周期中的1212个振荡周期可表示为个振荡周期可表示为S1P1,S1P2,S2P1S6P1,S6P2o S1P1,S1P2,S2P1S6P1,S6P2o 4 4、指令周期指令周期 CPUCPU执行一条指令所需要的时间。是以执行一条指令所需要的时间。是以 机器周期为单位的机器周期为单位的 ，CPUCPU执行一条指令通常执行一条指令通常需要需要1 14 4个机器周期个机器周期 。8第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践MCS-51单片机各种周期的相互关系单片机各种周期的相互关系 振荡周期振荡周期 =晶振频率晶振频率foscfosc的倒数；的倒数；1 1个状态周期个状态周期 =个振荡周期个振荡周期;1 1个机器周期个机器周期 =个状态周期；个状态周期；1 1个指令周期个指令周期 =1=1、2 2、4 4个机器周期个机器周期P1P2S1振荡周期振荡周期机器周期机器周期机器周期机器周期指令周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2状态周期状态周期9第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践2.3.2 单片机的控制引脚（复位端）+5V10uF10KVccRSTGND上电上电复位复位RESET(9RESET(9引脚引脚):):复位端（正脉冲有效，宽度复位端（正脉冲有效，宽度 8 8 mSmS）VpdVpd(9(9引脚引脚):):本引脚的第二功能本引脚的第二功能,即备用电源输入端即备用电源输入端10uF10KVccRSTGND手动手动&上电上电复位复位1K+5V10第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践22FC1RSTR11K+5V22FC1RST+5VR2200RSTR1+5VC222F803180518751803180518751803180518751（a）上电复位电路（c）按键脉冲复位电路（b）按键电平复位电路R11K22FC11KR21K图2-14几种复位电路11第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践与复位端引脚有关的概念与复位端引脚有关的概念引脚引脚RST/VRST/VPD PD:时钟电路工作后，加上两个机器时钟电路工作后，加上两个机器周期的高电平，单片机将复位。周期的高电平，单片机将复位。单片机运行单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新运行。出错或进入死循环时，可按复位键重新运行。复位后，引脚由高电平变为低电平时，复位后，引脚由高电平变为低电平时，单片机从单片机从0 0号单元取指，开始执行程序。号单元取指，开始执行程序。复用功能：复用功能：将将V VPDPD接接+5V+5V备用电源，一但备用电源，一但VccVcc电位电位突然下降或断电，能保护片内突然下降或断电，能保护片内RAMRAM中的信息不中的信息不被丢失，使复电后能正常工作。被丢失，使复电后能正常工作。12第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践EA/Vpp(31EA/Vpp(31引脚引脚):):内部和外部程序存贮器选择信内部和外部程序存贮器选择信号号/编程电源输入端。编程电源输入端。对对80518051来说，来说，当当EAEA为高时，为高时，CPUCPU访问程序存贮器访问程序存贮器有两种情况：有两种情况：地址小于地址小于4K4K时访问内部程序存贮器。时访问内部程序存贮器。地址大于地址大于4K4K时访问外部程序存贮器。时访问外部程序存贮器。当当EAEA接地，接地，则不使用内部程序存贮器，不管地址则不使用内部程序存贮器，不管地址大小，取指时总是访问外部程序存贮器。大小，取指时总是访问外部程序存贮器。片内无片内无ROMROM时（时（80318031）必须接地；）必须接地；片内有片内有ROMROM时应当接高电平；时应当接高电平；对片内有对片内有EPROMEPROM（87518751）编程时，编程正电源加编程时，编程正电源加到此端。到此端。2.3.2 单片机的控制引脚（单片机的控制引脚（EA端）端）13第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践ALE/PROG(30ALE/PROG(30引脚引脚)：地址锁存允许信号地址锁存允许信号/编程编程脉冲输入端。脉冲输入端。当单片机访问外部存储器时，当单片机访问外部存储器时，P0P0口输口输出的低八位地址由出的低八位地址由ALEALE输出的控制信号锁存输出的控制信号锁存到片外地址锁存器，到片外地址锁存器，P0P0口输出地址低口输出地址低8 8位后，位后，又能与片外存储器之间传送信息。又能与片外存储器之间传送信息。2.3.2 单片机的控制引脚（单片机的控制引脚（ALEALE端端）14第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践 由于由于P0P0口作地址口作地址/数据复用口，那么数据复用口，那么P0P0口口上的信息究竟是地址还是数据完全由上的信息究竟是地址还是数据完全由ALEALE来定来定义，义，ALEALE高电平期间，高电平期间，P0P0口上一般出现地址信口上一般出现地址信息息，在，在ALEALE下降沿时，将下降沿时，将P0P0口上地址信息锁存口上地址信息锁存到片外地址锁存器，在到片外地址锁存器，在ALEALE低电平期间低电平期间P0P0口上口上一般出现指令和数据信息一般出现指令和数据信息。平时不访问片外。平时不访问片外存贮器时，该端也以六分之一的时钟频率固存贮器时，该端也以六分之一的时钟频率固定输出正脉冲。因而亦可作系统中其它芯片定输出正脉冲。因而亦可作系统中其它芯片的时钟源。的时钟源。ALEALE可驱动可驱动8 8个个TTLTTL门。门。对于对于EPROMEPROM型单片机，在型单片机，在EPROMEPROM编程时，编程时，此脚用于编程脉冲此脚用于编程脉冲PROGPROG。30控制引脚详解控制引脚详解15第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践PSEN(29PSEN(29引脚引脚)：片外程序存储器选通信号，低有片外程序存储器选通信号，低有效。效。在寻址外部程序存储器时选通外部在寻址外部程序存储器时选通外部EPROMEPROM的读控制端的读控制端（OEOE）。单片机单片机锁存器锁存器74LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECEEPROM2.3.2 单片机的控制引脚（单片机的控制引脚（PSEN）16第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践P1.0P1.0P1.7:P1.7:准双向准双向I/OI/O口（内置了上拉电口（内置了上拉电阻）阻）,输出时一切照常，仅在作输入口用时输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其写要先对其写“1 1”。21DQCK/Q读读引脚引脚读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线Vcc引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P1)17第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读读引脚引脚读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线Vcc引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻输出输出数据数据=1 时时110截截止止=1P1.0P1.0P1.7:P1.7:准双向准双向I/OI/O口（内置了上拉电口（内置了上拉电阻）阻）,输出时一切照常，仅在作输入口用时输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其写要先对其写“1 1”。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P1)18第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读读引脚引脚读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线Vcc引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻输出输出数据数据=0 时时001=0导导通通P1.0P1.0P1.7:P1.7:准双向准双向I/OI/O口（内置了上拉电口（内置了上拉电阻）阻）,输出时一切照常，仅在作输入口用时输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其写要先对其写“1 1”。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P1)19第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚=1读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线Vcc引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻输入输入数据时，要先对其写数据时，要先对其写“1”110截截止止P1.0P1.0P1.7:P1.7:准双向准双向I/OI/O口（内置了上拉电口（内置了上拉电阻）阻）,输出时一切照常，仅在作输入口用时输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其写要先对其写“1 1”。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P1)20第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践P0.0P0.7:P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置场效应管上拉）内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为寻址外部程序存储器时分时作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输输出低出低8 8位地址位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为复用口；不接外部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q读读引脚引脚读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X34Vcc2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P0)21第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚=1读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X34控制控制=0 时，此脚作时，此脚作输入口输入口（事先必须对它写（事先必须对它写“1”）00100截截止止截截止止=0VccP0.0P0.7:P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置场效应管上拉）内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为寻址外部程序存储器时分时作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输输出低出低8 8位地址位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为复用口；不接外部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P0)22第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚=0读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=1引脚引脚P0.X34控制控制=1时，此脚作地址时，此脚作地址/数据复用口：数据复用口：（1）输出地址）输出地址/数据数据=0 时时1011=0导导通通截截止止=0VccP0.0P0.7:P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置场效应管上拉）内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为寻址外部程序存储器时分时作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输输出低出低8 8位地址位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为复用口；不接外部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P0)23第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚=0读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=1引脚引脚P0.X34控制控制=1时，此脚作地址时，此脚作地址/数据复用口：数据复用口：（2）输出地址）输出地址/数据数据=1 时时1100=1截截止止导导通通=1VccP0.0P0.7:P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置场效应管上拉）内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为寻址外部程序存储器时分时作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输输出低出低8 8位地址位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为复用口；不接外部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P0)24第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚=1读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=1引脚引脚P0.X34控制控制=1时，此脚作地址时，此脚作地址/数据复用口：数据复用口：（3）输入数据时，输入指令将使引脚与内部总线直通）输入数据时，输入指令将使引脚与内部总线直通VccP0.0P0.7:P0.0P0.7:双向双向I/O I/O（内置场效应管上拉）内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为寻址外部程序存储器时分时作为双向双向8 8位数据口位数据口和和输输出低出低8 8位地址位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为复用口；不接外部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P0)25第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践P2.0P2.0P2.7:P2.7:双向双向I/O I/O（内置了上拉电阻）内置了上拉电阻）寻址外部程序存储器时寻址外部程序存储器时输出高输出高8 8位地址位地址；不接外；不接外部程序存储器时可作为部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。21DQCK/Q读引脚读引脚读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制引脚引脚 P2.X3内部上拉电阻内部上拉电阻Vcc2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P2)26第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚=0读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制 引脚引脚P2.X控制控制=0时，此脚作通用时，此脚作通用输出口输出口：输出输出=1时时110截截止止3内部上拉电阻内部上拉电阻11Vcc=1=0P2.0P2.0P2.7:P2.7:双向双向I/O I/O（内置了上拉电阻）内置了上拉电阻）寻址外部程序存储器时寻址外部程序存储器时输出高输出高8 8位地址位地址；不接外；不接外部程序存储器时可作为部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P2)27第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚=0读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制 引脚引脚P2.X控制控制=0时，此脚作通用时，此脚作通用输出口输出口：输出输出=0时时001导导通通3内部上拉电阻内部上拉电阻00Vcc=0=0P2.0P2.0P2.7:P2.7:双向双向I/O I/O（内置了上拉电阻）内置了上拉电阻）寻址外部程序存储器时寻址外部程序存储器时输出高输出高8 8位地址位地址；不接外；不接外部程序存储器时可作为部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P2)28第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚=0读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制=1 引脚引脚P2.X控制控制=1 时，此脚作时，此脚作高高8位地址位地址A8A15输出口：输出口：当输出当输出=1 时时10截截止止3内部上拉电阻内部上拉电阻1=1Vcc=1P2.0P2.0P2.7:P2.7:双向双向I/O I/O（内置了上拉电阻）内置了上拉电阻）寻址外部程序存储器时寻址外部程序存储器时输出高输出高8 8位地址位地址；不接外；不接外部程序存储器时可作为部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P2)29第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚=0读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制=1 引脚引脚P2.X01导导通通3内部上拉电阻内部上拉电阻0=0Vcc=0控制控制=1 时，此脚作时，此脚作高高8位地址位地址A8A15输出口：输出口：当输出当输出=0 时时P2.0P2.0P2.7:P2.7:双向双向I/O I/O（内置了上拉电阻）内置了上拉电阻）寻址外部程序存储器时寻址外部程序存储器时输出高输出高8 8位地址位地址；不接外；不接外部程序存储器时可作为部程序存储器时可作为8 8位位准双向准双向I/OI/O口口使用。使用。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P2)30第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践P3.0P3.0P3.7:P3.7:双功能口（内置了上拉电阻）双功能口（内置了上拉电阻）它它具有特定的第二功能具有特定的第二功能。在不使用它的第二功。在不使用它的第二功能时它就是普通的能时它就是普通的通用准双向通用准双向I/OI/O口口。21DQCK/Q读引脚读引脚读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线第二功能输出第二功能输出引脚引脚 P3.X3内部上拉电阻内部上拉电阻Vcc第二功能输入第二功能输入42.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P3)31第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线第二功能输出第二功能输出（WRWR，RDRD，TxDTxD）引脚引脚 P3.X3内部上拉电阻内部上拉电阻Vcc4第二功能输出时，内部自动第二功能输出时，内部自动 D=1D=1111反相器反相器P3.0P3.0P3.7:P3.7:双功能口（内置了上拉电阻）双功能口（内置了上拉电阻）它它具有特定的第二功能具有特定的第二功能。在不使用它的第二功。在不使用它的第二功能时它就是普通的能时它就是普通的通用准双向通用准双向I/OI/O口口。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P3)32第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践21DQCK/Q读引脚读引脚读读锁存器锁存器写写锁锁存器存器内部内部总线总线此端自动此端自动1 1引脚引脚 P3.X3内部上拉电阻内部上拉电阻Vcc 第二功能输入第二功能输入RxDRxD，T0T0，T1T1，INT0INT0，INT1INT1）4第二功能输入时，信号经第二功能输入时，信号经缓冲器缓冲器4 4 直接进入内总线直接进入内总线1 11 11 10 0截截止止P3.0P3.0P3.7:P3.7:双功能口（内置了上拉电阻）双功能口（内置了上拉电阻）它它具有特定的第二功能具有特定的第二功能。在不使用它的第二功。在不使用它的第二功能时它就是普通的能时它就是普通的通用准双向通用准双向I/OI/O口口。2.3.2 单片机的单片机的I/O引脚结构引脚结构(P3)33第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践仿真教学练习仿真教学练习5_4x45_4x4目录下：目录下：实例体会实例体会I/O引脚内部结构深刻印象实例引脚内部结构深刻印象实例34第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践5151单片机的单片机的8 8个特殊引脚个特殊引脚VccVcc,GND:,GND:电源端、接地端电源端、接地端XTAL1,XTAL2:XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端片内振荡电路输入、输出端RESET/RESET/VpdVpd:复位端、正脉冲有效（宽度复位端、正脉冲有效（宽度 8 8 mSmS）EA/EA/VppVpp:寻址外部寻址外部ROMROM控制端。低有效控制端。低有效 片内有片内有ROMROM时应当接高电平。时应当接高电平。ALE/PROG:ALE/PROG:地址锁存允许控制端。地址锁存允许控制端。PSENPSEN：选通外部选通外部ROMROM的读的读(OE)(OE)控制端控制端。低有效低有效 小结小结51单片机引脚汇总单片机引脚汇总35第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践5151单片机的单片机的4 4个个8 8位的位的I/OI/O口口P0.0P0.0P0.7:P0.7:8 8位数据口和输出低位数据口和输出低8 8位地址复用口位地址复用口 (复用时是双向口；不复用时也是准双向口复用时是双向口；不复用时也是准双向口)P1.0P1.7:P1.0P1.7:通用通用I/OI/O口（准双向口）口（准双向口）P2.0P2.7:P2.0P2.7:输出高输出高8 8位地址位地址（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）P3.0P3.0P3.7:P3.7:具有特定的第二功能（准双向口）具有特定的第二功能（准双向口）注意：在不外扩注意：在不外扩ROM/RAMROM/RAM时，时，P0P0P3P3均可作通用均可作通用I/OI/O口使用，而且都是准双向口使用，而且都是准双向I/OI/O口口(例如例如:AT89C51):AT89C51)！小结小结36第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践P3P3口第二功能表口第二功能表引引 脚脚第第 二二 功功 能能 P3.0P3.0RxDRxD:串行口接收数据输入端串行口接收数据输入端P3.1P3.1TxDTxD:串行口发送数据输出端串行口发送数据输出端P3.2P3.2INT0:INT0:外部中断申请输入端外部中断申请输入端 0 0P3.3P3.3INT1:INT1:外部中断申请输入端外部中断申请输入端 1 1P3.4P3.4T0:T0:外部计数脉冲输入端外部计数脉冲输入端 0 0P3.5P3.5T1:T1:外部计数脉冲输入端外部计数脉冲输入端 1 1P3.6P3.6WR:WR:写外设写外设RAMRAM控制信号输出端控制信号输出端P3.7P3.7RD:RD:读外设读外设RAMRAM控制信号输出端控制信号输出端 小结小结37第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践使使P3端口各线处于第二功能的条件是端口各线处于第二功能的条件是:1、串行、串行I/O处于运行状态处于运行状态(RXD,TXD);2、打开了外部中断、打开了外部中断(INT0,INT1);3、定时器、定时器/计数器处于外部计数状态计数器处于外部计数状态(T0,T1)4、执行读写外部、执行读写外部RAM的指令的指令(RD,WR)在应用中在应用中,如不设定如不设定P3端口各位的第二功能端口各位的第二功能(WR,RD信号的产生不用设置信号的产生不用设置)，则，则P3端口线自动处端口线自动处于第一功能状态，也就是静态于第一功能状态，也就是静态IO端口的工作状端口的工作状态。态。在更多的场合是根据应用的需要，把几条端口在更多的场合是根据应用的需要，把几条端口线设置为第二功能，而另外几条端口线处于第一功线设置为第二功能，而另外几条端口线处于第一功能运行状态。在这种情况下，不宜对能运行状态。在这种情况下，不宜对P3端口作字端口作字节操作，需采用位操作的形式。节操作，需采用位操作的形式。38第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践程序存储器程序存储器片内片内数据存储器数据存储器片外片外数据存储器数据存储器0000H000H00H0000H1000HFFFFHFFHFFFHFFFFH外部外部ROM内部内部ROM外部外部RAM内部内部RAMEA=1EA=0MCS-51单片机存贮器配置单片机存贮器配置EA=1时，若时，若地址大于地址大于4k,则自动访问外则自动访问外部部RAM39第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践物理上物理上4个存储器地址空间：个存储器地址空间：片内片内/片外片外程序存储器空间程序存储器空间 片内片内/片外片外数据存储器空间数据存储器空间逻辑上逻辑上3个存储器地址空间个存储器地址空间：64KB 程序存储器程序存储器 256B 片内数据存储器片内数据存储器 64KB 片外数据存储器片外数据存储器普林斯顿结构：普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻程序和数据共用一个存储器逻辑空间，统一编址。辑空间，统一编址。哈佛结构：哈佛结构：程序与数据分为两个独立存储器逻程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间，分开编址辑空间，分开编址。物理空间与逻辑地址物理空间与逻辑地址40第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践片片内内RAM高高128单元：单元：SFR(80H FFH)低低128单元单元(00H7FH)堆栈和数据缓冲区堆栈和数据缓冲区(30H7FH)位寻址区位寻址区(20H2FH)通用寄存器区通用寄存器区(00H1FH)片内片内数据存储器框架分析数据存储器框架分析41第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践高高128BRam00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位寻址外部ROMEA=0/1均可访问到内部内部ROM(EA=1)外部外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH外外 部部RAM(I/O口口地址地址)0000HFFFFH内部数据存储器内部数据存储器（a）外部数据存储器外部数据存储器（b）程序存储器程序存储器（c）工作寄工作寄存器区存器区MCS-51单片机存储器结构地址细分单片机存储器结构地址细分位寻址区位寻址区128BRAM若有外部ROM:EA=0只访问外部0000H-FFFFH;EA=1可访问内部0000H-0FFFH与外部1000H-FFFFH通用通用RAM区区特殊特殊功能功能寄存寄存器器SFR42第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践SFR分布在分布在80H-FFH其中其中83个个位可位寻址位可位寻址52子系列子系列才有才有的的RAM区区存储器配置（存储器配置（片内片内RAMRAM）片内片内RAMRAM 128128字节字节（00H7FH00H7FH）00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区80H80HFFHFFH所有的所有的RAMRAM区区(包括位寻包括位寻址区、工作寄存器区）址区、工作寄存器区）都可以用于存放数据，都可以用于存放数据，故也称为数据缓存寄存故也称为数据缓存寄存器器89C51 128128字节字节43第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器区工作寄存器区3工作寄存器区工作寄存器区2工作寄存器区工作寄存器区1工工作作寄寄存存器器区区00FH10H17H18H片内片内RAMRAM前前3232个单元是工作寄存器区个单元是工作寄存器区 (00H(00H1FH)1FH)存储器配置（存储器配置（片内片内RAMRAM）44第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区在片内在片内RAMRAM的地址的地址范围为范围为:00H:00H7FH7FH中共中共有有128128个可按位寻址的个可按位寻址的位。位。分布在分布在:20H20H2FH2FH字节单元中，字节单元中，即即16168 8128128位位存储器配置（存储器配置（片内片内RAMRAM）45第2章 单片机的硬件结构宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践宜春学院新概念系列教材之单片机技术与实践00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区