基本硬件结构精选PPT.ppt

合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96关于基本硬件结构1第1页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/9621.1 1.1 单片微型计算机概念单片微型计算机概念1.1.1 1.1.1 单总线微型计算机系统基本构成单总线微型计算机系统基本构成CPU内存I/O接口ABDBCB外设主机主机第2页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/9631.1.2 1.1.2 单片微型计算机单片微型计算机-单片机单片机-单片微控制器单片微控制器*并不是所有单片机都对外提供总线结构并不是所有单片机都对外提供总线结构 软硬件设计方法差别软硬件设计方法差别CPU内存I/O接口ABDBCB单片机单片机将微型计算机主将微型计算机主机集成在单一机集成在单一ICIC芯片上芯片上,因此一个因此一个单片机至少包含单片机至少包含有：有：CPU+CPU+存储器存储器（不限大小）（不限大小）+接接口（不限多少）口（不限多少）+内部总线内部总线第3页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/9641.1.3 1.1.3 单片微型计算机应用特点单片微型计算机应用特点v单片机体积小、功能强、功耗低、可靠性高和性价比高的单片机体积小、功能强、功耗低、可靠性高和性价比高的特点，在过程控制、机电一体化产品、智能仪器、家用电特点，在过程控制、机电一体化产品、智能仪器、家用电器、计算机网络及通讯等方面得到广泛应用。器、计算机网络及通讯等方面得到广泛应用。v单片机经历了一位、单片机经历了一位、4位、位、8位、位、16位及位及32位的发展阶位的发展阶段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发了单片机如段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发了单片机如Intel、TI、Motorola、Zilog、Philips等。等。v单片机的品种日益增加，在众多的通用型单片机里，以单片机的品种日益增加，在众多的通用型单片机里，以Intel公司的公司的MCS系列单片机最为著名。系列单片机最为著名。第4页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/9651.2 MCS511.2 MCS51单片机构成单片机构成图图1.2.1 80C51单片机构成单片机构成外中断外中断INT0INT18051CPU4KB程序存储器128B数据存储器ALE、PSEN、EA可编程16位加法T/C64KB总线扩展总线扩展控制电路控制电路可编程I/O接口可编程UARTRXDTXDP0P1P2P3T0T1振荡器XTAL1XTAL2RSTVCCVSS内中断内中断1.2.1 1.2.1 MCS51MCS51的总体构成的总体构成 第5页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/9661.2.21.2.2 MCS51MCS51单片机内部结构单片机内部结构通道通道0驱动器驱动器通道通道2驱动器驱动器RAM地址地址锁存器锁存器RAM通通道道0锁锁存器存器通通 道道 2锁锁存器存器ROM/EPROMB寄存器寄存器程序地址寄存器程序地址寄存器缓冲器缓冲器PC递增器递增器程序计数器程序计数器PC驱动器驱动器DPTR指针指针VCCGNDP1.0P1.7堆栈指针堆栈指针SPACCTMP2PSW通道通道3锁存器锁存器通道通道1锁存器锁存器通道通道1驱动器驱动器通道通道3驱动器驱动器TMP1SCON TMODPCONTCONTL0TH1TH0TL1IESBUF(TX/RX)IP中断、串行口和定时器逻辑中断、串行口和定时器逻辑振荡器振荡器P3.0P3.7P0.0P0.7RSTEAALEPSENXTAL2XTAL1ALU(+5V)指指令令寄寄存存器器定时定时和和控制控制逻辑逻辑指指令令译译码码器器图图1.2.2 MCS-51片内总体结构框图片内总体结构框图P2.0P2.7第6页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/9671.2.3 MCS511.2.3 MCS51单片机主要性能特点单片机主要性能特点1.高档高档8位位CPU，包含支持二个外部、三个内部中断源，两个优先级，包含支持二个外部、三个内部中断源，两个优先级的可编程中断控制器的可编程中断控制器2.内部程序存储器、数据存储器（内部程序存储器、数据存储器（51、52子系列）子系列）3.支持多达支持多达32根的双向根的双向I/O口线口线4.硬件程序、数据存储器寻址空间分离，各达到硬件程序、数据存储器寻址空间分离，各达到64KB5.2个个16位加法位加法T/C，支持，支持4种工作模式种工作模式6.全双工通用异步串行接收发送器（全双工通用异步串行接收发送器（UART），支持四种工作模式），支持四种工作模式7.四个通用工作寄存器（四个通用工作寄存器（R）区，共）区，共32个通用寄存器；支持专用寄存个通用寄存器；支持专用寄存器区器区8.布尔处理机，支持灵活方便的位运算布尔处理机，支持灵活方便的位运算9.MCS51兼容指令系统，支持兼容指令系统，支持5种寻址方式种寻址方式10.支持深度可达支持深度可达RAM容量的程序堆栈区容量的程序堆栈区第7页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/9681.2.4 MCS511.2.4 MCS51单片机存储器容量单片机存储器容量 存储器类型存储器类型单片机系列单片机系列掩膜掩膜ROMROMEPROMEPROMRAMRAMMCS-MCS-51515151子子系系列列80318031/128B128B805180514KB4KB/128B128B87518751/4KB4KB128B128B5252子子系系列列80328032/256B256B805280528KB8KB/256B256B87528752/8KB8KB256B256B表表1.2.1 MCS-511.2.1 MCS-51单片机存储器容量单片机存储器容量第8页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/9691.3 MCS511.3 MCS51的封装及引脚定义的封装及引脚定义1.3.1 MCS511.3.1 MCS51的逻辑符号的逻辑符号地地址址锁锁存存器器CBI/OA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0DBABP1.0P1.7RESETP3.0P3.7VSSVCCP0.0P0.7EAALEPSENP2.7P2.0.表表1.3.1 MCS-51单片机逻辑图单片机逻辑图第9页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96101.3.2 MCS511.3.2 MCS51的实际封装图之一、二的实际封装图之一、二图图1.3.2 MCS-51单片机典型封装形式单片机典型封装形式第10页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96111.3.3 MCS511.3.3 MCS51的实际封装图之三的实际封装图之三图图1.3.3 MCS-51单片机的单片机的QFP封装形式封装形式第11页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96121.4 MCS51/521.4 MCS51/52的存储器配置的存储器配置特殊功能特殊功能寄存器寄存器通用通用RAMRAM区区位寻址区位寻址区00H 00H 1FH1FH20H20H2FH2FH30H30H7FH7FH80H80HFFHFFH80H80H88H88H90H90H98H98HA0HA0HA8HA8HB0HB0HB8HB8HD0HD0HE0HE0HF0HF0H特特殊殊功功能能寄寄存存器器中中位位寻寻址址外部外部ROMROM内部内部ROMROM(EA=1(EA=1)外部外部ROMROM(EA=0(EA=0)0000H0000H0000H0000H0FFFH0FFFH或或1FFFH1FFFH0FFFH0FFFH或或1FFFH1FFFH1000H1000H或或2000H2000HFFFFHFFFFH外外 部部RAMRAM(I/O(I/O口口地址地址)0000H0000HFFFFHFFFFH内部数据存储内部数据存储器器（a a）外部数据存储外部数据存储器器（b b）程序存储器程序存储器（c c）工作寄工作寄存器区存器区图图1.4.1 MCS-511.4.1 MCS-51单片机存储器配置示意单片机存储器配置示意5 52 2子子系系列列：通通用用R RA AM M区区高高1 12 28 8B By yt te es s第12页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96131.4.1 1.4.1 存储器总体配置说明存储器总体配置说明vMCS51MCS51存储器配置采用存储器配置采用“哈佛哈佛”结构，结构，64K64K程序存储器和程序存储器和64K64K数据存数据存储器空间独立编址。储器空间独立编址。v物理上：物理上：片内片内ROMROM（80318031无）、无）、RAMRAM，片外扩展，片外扩展ROMROM、RAMRAM；v逻辑上：逻辑上：64K64K内外内外ROMROM空间统一，采用立即寻址、基址空间统一，采用立即寻址、基址+变址寻址访变址寻址访问；内外问；内外RAMRAM空间重叠，外部空间重叠，外部RAMRAM的访问只能采用的访问只能采用MOVXMOVX指令在累加指令在累加器器A A和和Ri(i=0,1)Ri(i=0,1)或或DPTRDPTR之间进行；对之间进行；对5252子系列，内部子系列，内部RAMRAM的高的高128B128B和和SFRSFR区空间重叠，因此，对高区空间重叠，因此，对高128B128B的通用的通用RAMRAM，采用直接寻，采用直接寻址方式访问，而对址方式访问，而对SFRSFR的访问只能采用寄存器间址寻址方式的访问只能采用寄存器间址寻址方式（R0R7R0R7）。）。v外部扩展外部扩展I/OI/O口或外部功能部件接口寄存器，同外部口或外部功能部件接口寄存器，同外部RAMRAM统一编址，即：统一编址，即：必须采用必须采用MOVXMOVX指令进行访问指令进行访问.第13页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96141.4.2 1.4.2 程序存储器（程序存储器（ROMROM、EPROMEPROM、EEPROMEEPROM）v64K程序存储器内外统一编址（程序存储器内外统一编址（EA=0时忽略内部时忽略内部ROM）。）。v支持寻址方式：支持寻址方式：立即寻址，立即寻址，基址基址+变址寻址变址寻址；v特殊单元特殊单元：0000H：PC复位值，通常设置跳转指令；复位值，通常设置跳转指令；0003H：INT0触发中断服务程序入口触发中断服务程序入口000BH：T0溢出中断服务程序入口溢出中断服务程序入口0013H：INT1触发中断服务程序入口触发中断服务程序入口001BH：T1溢出中断服务程序入口溢出中断服务程序入口0023H：UART中断服务程序入口中断服务程序入口002BH：T2中断服务程序入口（中断服务程序入口（52子系列支持子系列支持）第14页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96151.4.3 1.4.3 数据存储器（数据存储器（RAMRAM、EEPROMEEPROM、扩展、扩展I/OI/O口）口）v数据传送：内部数据传送：内部RAM用用MOV指令，外部指令，外部RAM（或（或I/O口寄存器）口寄存器）用用MOVX。v内部内部RAM：00H-7FH：低低128ByteRAM区；区；80H-FFH：（1）分布）分布26个个SFR（其中地址能整除（其中地址能整除8的的SFR可以位寻址；使可以位寻址；使用寄存器间址方式访问用寄存器间址方式访问51、52子系列均有）；子系列均有）；（2）高高128ByteRAM区（区（52子系列，使用直接寻子系列，使用直接寻址方式访址方式访问）；问）；v外部外部RAM（或（或I/O口）：口）：采用采用MOVX指令，硬件自动访问最大指令，硬件自动访问最大64KBytes，采用，采用R0或或R1间址（最低间址（最低256字节），或字节），或DPTR间址（整间址（整个个64K范围）。范围）。第15页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96161.4.3 1.4.3 数据存储器（低数据存储器（低128Byte RAM128Byte RAM）v低低128ByteRAM区：区：使用寄存器间址或直接寻址使用寄存器间址或直接寻址001FH：4个通用工作寄存器区，每区个通用工作寄存器区，每区8个（个（R0R7），当前），当前区的选择由区的选择由PSW（程序状态字）的（程序状态字）的RS1、RS0组合决定；可使用寄存组合决定；可使用寄存器寻址方式访问；器寻址方式访问；00H7FH：可全部用作程序堆栈区（硬件复位后堆栈指针为可全部用作程序堆栈区（硬件复位后堆栈指针为07H，即，即在工作在工作R区，通常设在区，通常设在30H以上，避开以上，避开R区和位寻址区）区和位寻址区）20H2FH：位寻址区（共位寻址区（共16x8=128位），位），+12个可位寻址（地个可位寻址（地址可整除以址可整除以8）的）的SFR（共（共12x8-352子系列：子系列：IP中中2位、位、IE中中1位除位除外外=93位）位）=221位地址；对位地址；对51子系列有子系列有213个位地址；位地址的访问个位地址；位地址的访问只能采用直接寻址，且用在位操作指令中（从而区别高只能采用直接寻址，且用在位操作指令中（从而区别高128B的的RAM直接寻址）。直接寻址）。第16页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96171.4.3 1.4.3 数据存储器（低数据存储器（低128Byte RAM128Byte RAM中的位地址）中的位地址）表表1.4.1 内部数据存储器中的位地址内部数据存储器中的位地址第17页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96181.4.4 SFR1.4.4 SFR（专用功能寄存器）（专用功能寄存器）表表1.4.2 SFR及及位位地地址址定定义义第18页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96191.4.4 SFR1.4.4 SFR（名称及定义）（名称及定义）vMCS51共共18个，占个，占21Bytes。PC（程序计数器）在物理上是独立的，（程序计数器）在物理上是独立的，不属于内部不属于内部RAM的的SFR块；块；vSFR含义简介：含义简介：（1）ACC*：累加器，通常用助记符：累加器，通常用助记符：累加器，通常用助记符：累加器，通常用助记符：A A；（2）B*：在乘、除法指令中为有专门用途，一般场合用作普在乘、除法指令中为有专门用途，一般场合用作普在乘、除法指令中为有专门用途，一般场合用作普在乘、除法指令中为有专门用途，一般场合用作普通通通通RAMRAM单元；单元；单元；单元；（3）PSW*：程序状态字，程序状态字寄存器。定义格式如（如表程序状态字，程序状态字寄存器。定义格式如（如表程序状态字，程序状态字寄存器。定义格式如（如表程序状态字，程序状态字寄存器。定义格式如（如表1-41-4所示）所示）所示）所示）。其中，。其中，。其中，。其中，CYCY：进借位标志；：进借位标志；：进借位标志；：进借位标志；ACAC：辅助进借位标志；：辅助进借位标志；：辅助进借位标志；：辅助进借位标志；F F0 0：用户标志；：用户标志；：用户标志；：用户标志；RSRS1 1、RSRS0 0：工作寄存器组选择（如表：工作寄存器组选择（如表：工作寄存器组选择（如表：工作寄存器组选择（如表1-51-5所示）。所示）。所示）。所示）。OVOV为溢出标志为溢出标志为溢出标志为溢出标志用于带符号数计算；用于带符号数计算；用于带符号数计算；用于带符号数计算；P P为奇偶校验标志，指示为奇偶校验标志，指示为奇偶校验标志，指示为奇偶校验标志，指示ACCACC中中中中1 1的个数的奇偶性。的个数的奇偶性。的个数的奇偶性。的个数的奇偶性。（4）SP：堆栈指针，指示栈顶位置（复位初始化为堆栈指针，指示栈顶位置（复位初始化为堆栈指针，指示栈顶位置（复位初始化为堆栈指针，指示栈顶位置（复位初始化为07H07H，PUSHPUSH：SP+1SP+1入栈；入栈；入栈；入栈；POPPOP：弹栈：弹栈：弹栈：弹栈SP-1SP-1）。中断或）。中断或）。中断或）。中断或CALLCALL指令：指令：指令：指令：PCPC自动自动自动自动入栈，但入栈，但入栈，但入栈，但PSWPSW并不自动入栈（需用软件操作入、弹栈操作）。并不自动入栈（需用软件操作入、弹栈操作）。并不自动入栈（需用软件操作入、弹栈操作）。并不自动入栈（需用软件操作入、弹栈操作）。第19页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96201.4.4 SFR1.4.4 SFR（名称及定义）（名称及定义）（5）DPTR：数据指针，数据指针，16位，双字节，可位，双字节，可8位访问；主要用于外部位访问；主要用于外部RAM或或I/O口访问：口访问：MOVXA，DPTR或或MOVXDPTR，A；也；也可用于访问程序存储器，实现可用于访问程序存储器，实现“远程查表远程查表”操作：操作：MOVCA，A+DPTR（基址（基址+变址寻址）。变址寻址）。RS1RS0选择工作寄存器组000组（00H07H）011组（08H0FH）102组（10H17H）113组（18H1FH）表表1.4.4 工作寄存器组的选择工作寄存器组的选择D7D6D5D4D3D2D1D0CYACCF0RS1RS0OV-P表表1.4.3 PSW定义定义第20页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96211.4.4 SFR1.4.4 SFR（名称及定义）（名称及定义）（6）P0P3*：P0P3 I/O端口锁存器，详细介绍见后；端口锁存器，详细介绍见后；（7）SBUF：UART数据缓冲器，存放待发送字节或读取已接收到的数据缓冲器，存放待发送字节或读取已接收到的字节；实际物理上存在二个缓冲器：发送缓冲器和接收缓冲器，单二者字节；实际物理上存在二个缓冲器：发送缓冲器和接收缓冲器，单二者共用同一个逻辑地址：共用同一个逻辑地址：“写写”发送缓冲器，发送缓冲器，“读读”接收缓冲器。接收缓冲器。（8）TH0、TL0、TH1、TL1（52子系列还有子系列还有TH2、TL2）：2个个16位定时位定时/计数器（计数器（T/C）的计数寄存器；）的计数寄存器；（9）IE*：中断允许寄存器；：中断允许寄存器；（10）IP*：中断优先级控制寄存器；：中断优先级控制寄存器；（11）TMOD*：T/C方式选择寄存器；方式选择寄存器；（12）TCON*：T/C运行控制寄存器；运行控制寄存器；（13）SCON*：UART方式选择及运行控制寄存器；方式选择及运行控制寄存器；（14）PCON：电源控制寄存器；电源控制寄存器；第21页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96221.5 1.5 振荡器、时钟电路、时序简介振荡器、时钟电路、时序简介1.5.1 1.5.1 单片机的时钟电路单片机的时钟电路单片机时钟电路通常有两种形式单片机时钟电路通常有两种形式：1.内内部部振振荡荡方方式式：MCS-51单单片片机机片片内内有有一一个个用用于于构构成成振振荡荡器器的的高高增增益益反反相相放放大大器器，引引脚脚XTAL1和和XTAL2分分别别是是此此放放大大器器的的输输入入端端和和输输出出端端。把把放放大大器器与与作作为为反反馈馈元元件件的的晶晶体体振振荡荡器器或或陶陶瓷瓷谐谐振振器器连连接接，就就构构成成了了内内部部自自激激振振荡荡器器并并产产生生振振荡荡时时钟钟脉脉冲冲（如如图图1-6所所示）。示）。2.2.外外部部振振荡荡方方式式：外外部部振振荡荡方方式式就就是是把把外外部部已已有有的的时时钟钟信信号引入单片机内（如图号引入单片机内（如图1-7所示）。所示）。第22页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96231.5.1 1.5.1 单片机的时钟电路单片机的时钟电路XTAL2XTAL1MCS-51C1C2CYS 图图1.5.1内部振荡方式内部振荡方式 XTAL2XTAL1MCS-51+5VVSSTTL外外部部时时钟钟源源 图图1.5.2外部振荡方外部振荡方式式第23页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96241.5.2 1.5.2 振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期P1P2S1P2振荡周期振荡周期时钟周期时钟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)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2图图1.5.3MCS-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第24页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96251.5.3 1.5.3 各周期时间概念及其相互关系各周期时间概念及其相互关系1.振荡周期：振荡周期：为单片机提供时钟信号的振荡源的周期为单片机提供时钟信号的振荡源的周期;2.时钟周期：时钟周期：是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号;3.机机器器周周期期：通通常常将将完完成成一一个个基基本本操操作作所所需需的的时时间间称称为为机机器器周周期期;4.指指令令周周期期：是是指指CPU执执行行一一条条指指令令所所需需要要的的时时间间。一一个个指指令令周周期通常含有期通常含有14个机器周期个机器周期.例例如如：若若MCS-51单单片片机机外外接接晶晶振振为为12MHz时时，则则单单片片机机的的四四个个周周期期的具体值为：的具体值为：振荡周期振荡周期1/12MHz1/12s0.0833s时钟周期时钟周期1/6s0.167s机器周期机器周期1s指令周期指令周期14s第25页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96261.5.4 MCS511.5.4 MCS51单片机指令的取指和执行时序单片机指令的取指和执行时序图图1.5.4 MCS51单单片片机机典典型型指指令令的的取取指指和和执执行行时时序序 再再读读下下一一条条指指令令再再读读下下一一条条指指令令XTAL2(OSC)P2S1ALE读读操操作作码码读读下下一一个个操操作作码码（丢丢弃弃）读读第第二二字字节节（a）单单字字节节，单单周周期期指指令令例例：MOVAR1（d）单单字字节节，双双周周期期指指令令，如如MOVXP1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P2S5P2S6P2S1P1P1P1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P2S6P2S1S2P1P1P1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2S1读读操操作作码码P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1读读下下一一个个操操作作码码（丢丢弃弃）（b）双双字字节节，单单周周期期指指令令例例：ADDAdir（c）单单字字节节，双双周周期期指指令令例例：INCDPTR读读操操作作码码（MOVX）读读下下一一个个操操作作码码（丢丢弃弃）无无取取指指无无ALE无无取取指指地地址址数数据据（DATA）访访问问外外部部存存储储器器P2S1读读操操作作码码P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2S2P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2S2P1第26页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96271.5.5 MCS511.5.5 MCS51典型复位电路及复位状态典型复位电路及复位状态1复位电路复位电路单单片片机机复复位位电电路路包包括括片片内内、片片外外两两部部分分。外外部部复复位位电电路路就就是是为为内内部部复复位位电电路路提提供供两两个个机机器器周周期期以以上上的的高高电电平平而而设设计计的的。MCS-51单单片片机机通通常常采采用用上上电电自自动动复复位位和和按按键键手手动动复复位位两两种种方方式式。如如图图1-10所示。所示。22FC1RSTR11K+5V22FC1RST+5VR2200RSTR11K+5VC222F803180518751803180518751803180518751R11K22FC1R21K（a）上电复位电路）上电复位电路（c）按键脉冲复位电路）按键脉冲复位电路（b）按键电平复位电路）按键电平复位电路图图1.5.5几种复位电路几种复位电路第27页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96281.5.5 1.5.5 复位后的复位后的SFRSFR初始化值初始化值2单片机复位后的状态：单片机复位后的状态：单片机运行出错或进入死循环时，可按复单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新运行。位键重新运行。21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，如个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，如表表1-6所示。所示。SFR初始状态SFR初始状态A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0P3FFHSBUFXXHIPXXX00000BSCON00HIE0XX00000BPCON0XXXXXXXB表表1.6 单单片片机机复复位位后后特特殊殊功功能能寄寄存存器器的的状状态态第28页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96291.6 1.6 输入输入/输出（输出（I/OI/O）端口）端口1.6.1 I/O1.6.1 I/O端口概述端口概述 正正正正如如如如图图图图1-21-2所所所所示示示示，MCS-51MCS-51单单单单片片片片机机机机有有有有4 4个个个个准准准准双双双双向向向向（作作作作为为为为I/OI/O输输输输入入入入时时时时，需需需需要要要要先先先先把把把把口口口口位位位位锁锁锁锁存存存存器器器器置置置置1 1，使使使使输输输输出出出出下下下下拉拉拉拉FETFET截截截截止止止止，故故故故称称称称为为为为准准准准双双双双向向向向口口口口）并并并并行行行行的的的的8 8位位位位I/OI/O口口口口P0P0P3P3，P0P0口口口口为为为为三三三三态态态态双双双双向向向向口口口口，可可可可驱驱驱驱动动动动8 8个个个个TTLTTL电电电电路路路路输输输输入入入入，P1P1、P2P2、P3P3内部带有上拉网络，其负载能力为内部带有上拉网络，其负载能力为内部带有上拉网络，其负载能力为内部带有上拉网络，其负载能力为4 4个个个个TTLTTL电路输入。电路输入。电路输入。电路输入。每每每每个个个个口口口口对对对对应应应应：1 1个个个个口口口口锁锁锁锁存存存存器器器器、一一一一个个个个输输输输出出出出控控控控制制制制电电电电路路路路、一一一一个个个个输输输输出出出出驱驱驱驱动动动动器器器器、二个输入三态缓冲器（同向）。二个输入三态缓冲器（同向）。二个输入三态缓冲器（同向）。二个输入三态缓冲器（同向）。系系系系统统统统需需需需要要要要访访访访问问问问外外外外部部部部ROMROM或或或或RAMRAM（I/OI/O口口口口）时时时时，由由由由P0P0、P2P2输输输输出出出出地地地地址址址址，P0P0分时传送数据（这时候分时传送数据（这时候分时传送数据（这时候分时传送数据（这时候P0P0为真正双向口）；为真正双向口）；为真正双向口）；为真正双向口）；P0P3P0P3均可用作普通均可用作普通均可用作普通均可用作普通I/OI/O口（为准双向口，且口（为准双向口，且口（为准双向口，且口（为准双向口，且P0P0口线须外接上拉电阻）。口线须外接上拉电阻）。口线须外接上拉电阻）。口线须外接上拉电阻）。第29页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96301.6.1 P01.6.1 P0口口VCCP0.X锁存器锁存器读锁存器读锁存器地址地址/数据数据控制控制Cont.D读引脚读引脚写锁存器写锁存器内部总线内部总线QQMUXT2下拉下拉FETP0.XT1上拉上拉FETCL图图1.6.1 P0口的一位结构图口的一位结构图三态缓冲器三态缓冲器第30页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96311.6.1 P01.6.1 P0口结构和应用特点口结构和应用特点1.MUX由来自由来自CPU的控制信号的控制信号Cont.决定：决定：（A）Cont.=1时时，Add/Data接接T2，输输出出（访访问问外外部部RAM、I/O口口的的）地地址址/数数据据，如如果果Add输输出出后后要要求求读读操操作作，则则输输入入数据由数据由“输入缓冲器输入缓冲器”读入读入CPU；（B）Cont.=0时时，MUX接接Q，P0作作一一般般I/O口口使使用用；输输出出时时，通通过过控控制制T2将将锁锁存存器器Q端端信信号号输输出出到到引引脚脚，但但由由于于Cont.=0导导致致与与门门输输出出0，使使上上拉拉T1管管始始终终截截止止 输输出出高高电电平平时时产产生生浮浮空空高高阻阻输输出出（三三态态）P0口口作作一一般般I/O口口使使用用时时须须外外接接上上拉拉电电阻阻；输输入入时时，对对“读读-修修改改-写写”指指令令（如如ANL P0，A）则）则“读锁存器读锁存器”，否则，否则“读引脚读引脚”电平。电平。2.P0用用作作普普通通I/O口口时时，也也是是准准双双向向口口：由由输输出出转转为为输输入入时时，需需要要先先将将口口锁锁存存器器置置1，使使T2截截止止（防防止止原原来来输输出出的的低低电电平平将将引引脚脚箝箝为为到到0）；系系统统复复位位时时，锁锁存存器器初初始始化化为为1，保保证证复复位位后后直直接接将将口口线线用用作作输输入入功功能能；而而访访问问外外部部存存储储器器时时，CPU会在必要时自动向会在必要时自动向P0口写口写FFH。第31页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96321.6.2 P21.6.2 P2口口 的一位结构的一位结构VCCP2.X锁存器锁存器读锁存器读锁存器D读引脚读引脚写锁存器写锁存器内部总线内部总线QMUXT2下拉下拉FETP2.X等效上拉电阻等效上拉电阻CL图图1.6.2 P2口的一位结构图口的一位结构图三态缓冲器三态缓冲器R*Addr.Cont.第32页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96331.6.2 P21.6.2 P2口结构和应用特点口结构和应用特点1.P2口口主主要要用用作作外外部部ROM、RAM（I/O口口）访访问问时时的的高高8位位地地址址（Addr-来来自自PCH或或DPH）输输出出，这这时时MUX由由Cont.控控制制倒倒向向图图中中的的右右方方，P2口口不不可可在在用用作作一一般般I/O；*当当系系统统外外部部扩扩展展有有程程序序存存储储器器（ROM）时时（8031必必须须外外扩扩程程序序存存储储器器），P2口口将将占占用用。注注意意：访访问问外外部部RAM周周期期结结束束后后，P2锁锁存存器器的的内内容容又又会会重重现现在在P2引引脚上；脚上；2.P2用用作作普普通通I/O口口时时，也也是是准准双双向向口口：由由输输出出转转为为输输入入时时，需需要要先先将将口口锁锁存存器器置置1，使使T2截截止止（防防止止原原来来输输出出的的低低电电平平将将引引脚脚箝箝为为到到0）；系系统统复复位位时时，锁锁存存器器初初始始化化为为1，保保证证复复位位后后直直接接将将口线用作输入功能；口线用作输入功能；3.系统无外扩系统无外扩ROM而有外扩而有外扩RAM时，可作具体应用分析：时，可作具体应用分析：4.（A）外外部部RAM 256Bytes但但又又不不太太大大时时，可可考考虑虑用用软软件件的的方方法法传传送送高高位位地地址址，仍仍使使用用MOVX Ri指指令令，以以节节省省部部分分或全部或全部P2口线作一般口线作一般I/O口使用。口使用。第33页，讲稿共79张，创作于星期日合肥工业大学单片机原理及应用第一章 MCS51基本硬件结构单片机原理及应用MCS51/96MCS51/96MCS51/96341.6.3 P11.6.3 P1口口 的一位结构的一位结构VCCP