4单片机内部结构课件电子教案幻灯片.ppt

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1、学习任务学习任务351单片机内部结构的学习单片机内部结构的学习学习内容学习内容熟悉熟悉8051单片机内部结构单片机内部结构明确单片机引脚的分类与作用明确单片机引脚的分类与作用51单片机最小系统的组成单片机最小系统的组成单片机三总线的概念单片机三总线的概念AT89S5X系列系列Flash单片机的主要性能单片机的主要性能学习目标学习目标掌握掌握8051单片机内部结构单片机内部结构了解单片机引脚的作用了解单片机引脚的作用掌握掌握51单片机最小系统的组成和三总线的概念单片机最小系统的组成和三总线的概念一、一、8051单片机内部结构单片机内部结构 内部结构具体描述如下： 内部时钟和定时电路 8位CPU

2、4k字节ROM 128字节RAM、21个特殊功能寄存器 4个8位，共32位准双向I/O口线 可寻址的64k字节外部数据、程序存贮空间 2个16位加1工作的定时/计数器 五个中断源、二个优先级的中断控制系统 一个全双工串行口一、一、8051单片机内部结构单片机内部结构 8051单片机的内部结构框图如图1-5所示。1中央处理单元中央处理单元CPU 8051单片机的中央处理单元单片机的中央处理单元CPU由运算器和控制器组成。由运算器和控制器组成。 1）运算器）运算器 运算器由算术运算器由算术/逻辑运算部件逻辑运算部件ALU、暂存器、暂存器TR、累加器、累加器ACC、寄存器寄存器B、程序状态寄存器、程

3、序状态寄存器PSW及布尔处理器组成。用于及布尔处理器组成。用于实现加、减、乘、除、与、或、移位等多种算术运算或逻实现加、减、乘、除、与、或、移位等多种算术运算或逻辑运算操作。辑运算操作。 （1）累加器）累加器ACC是一个八位寄存器，使用频率最高，用来是一个八位寄存器，使用频率最高，用来存放操作数或结果，多数指令用到存放操作数或结果，多数指令用到A寄存器。寄存器。 （2）寄存器）寄存器B主要用于乘法和除法操作。用于存放操作数主要用于乘法和除法操作。用于存放操作数和结果，也可作为一个和结果，也可作为一个RAM单元来使用。单元来使用。 （3）标志寄存器）标志寄存器PSW用来设置工作寄存器和存放运算结

4、果用来设置工作寄存器和存放运算结果的相关特征。的相关特征。 （4）布尔处理器又称布尔处理机，用于位的操作，可实现）布尔处理器又称布尔处理机，用于位的操作，可实现位（位（bit）逻辑运算。）逻辑运算。 （5）算术逻辑运算部件）算术逻辑运算部件ALU是由加法器和其他逻辑电路等是由加法器和其他逻辑电路等组成的，用于对数据进行算术运算、逻辑运算和位操作等。组成的，用于对数据进行算术运算、逻辑运算和位操作等。1中央处理单元中央处理单元CPU 2）控制器）控制器 控制器由程序计数器控制器由程序计数器PC、定时控制逻辑电路、指令寄存、定时控制逻辑电路、指令寄存器器IR、指令译码器、指令译码器ID等组成，其作

5、用是控制和协调单片机等组成，其作用是控制和协调单片机系统各单元的工作。系统各单元的工作。 （1）程序计数器）程序计数器PC（ProgramCounter）是由）是由16位计位计数器构成的专用寄存器，用来存放下一条指令单元的地址。数器构成的专用寄存器，用来存放下一条指令单元的地址。CPU每取出一个字节的指令代码（如为多字节指令，则每每取出一个字节的指令代码（如为多字节指令，则每次取出一个指令字节），次取出一个指令字节），PC中的内容就自动加中的内容就自动加1，以指向，以指向下一条指令代码的地址，使指令能顺序执行。只有当程序下一条指令代码的地址，使指令能顺序执行。只有当程序遇到转移指令、子程序调用

6、指令，或遇到中断时，遇到转移指令、子程序调用指令，或遇到中断时，PC才才会装入新的地址，使程序转到相应地址去指行。会装入新的地址，使程序转到相应地址去指行。 （2）指令寄存器）指令寄存器IR是一个是一个8位寄存器，用来暂存待执行的位寄存器，用来暂存待执行的指令字节，等待译码。指令字节，等待译码。 （3）指令译码器）指令译码器ID是对指令寄存器中的指令字节进行译是对指令寄存器中的指令字节进行译码，将指令转变为执行此指令所需的电信号。码，将指令转变为执行此指令所需的电信号。2存储器存储器 MCS-51存储器空间分布图存储器空间分布图1-6所示。所示。8051单片机有四个存储空间：片内程序存储器、片

7、外程单片机有四个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。2存储器存储器 1）程序存储器）程序存储器 8051单片机的程序存储空间大小是单片机的程序存储空间大小是64K字节，其字节，其中片内有中片内有4K，当片内空间不够时可以扩展（外，当片内空间不够时可以扩展（外接）。接）。 51单片机程序存储器是片内、片外统一编址的。单片机程序存储器是片内、片外统一编址的。程序计数器程序计数器PC为为16位，其程序存储器的地址是有位，其程序存储器的地址是有16位，因此，内外存储器的最大地址空间从位，因此，内外存储器的最大地址空间从00

8、00H到到FFFFH。8051内部内部4k字节的字节的ROM，占，占用了用了0000H0FFFH的地址最低的的地址最低的4k个字节，片个字节，片外扩展的程序存储器地址编号应由接下来连续的外扩展的程序存储器地址编号应由接下来连续的1000H地址开始。地址开始。2存储器存储器 程序的执行过程：程序的执行过程： 单片机在通电复位后程序计数器（单片机在通电复位后程序计数器（PC）中的值为）中的值为“0000”，所以程序总是从程序存储器的所以程序总是从程序存储器的“0000”单元开始执行，也单元开始执行，也就是说：在系统中就是说：在系统中ROM的的“0000”单元中存放的一定是一单元中存放的一定是一条指

9、令。条指令。 但但51系列单片机的程序存储器中有系列单片机的程序存储器中有5个单元具有特殊功能：个单元具有特殊功能： 0003H：外部中断：外部中断0入口地址入口地址中断编号中断编号:0 000BH：定时器：定时器/计数器计数器0中断入口地址中断入口地址中断编号中断编号:1 0013H：外部中断：外部中断1入口地址入口地址中断编号中断编号:2 001BH：定时器：定时器/计数器计数器1中断入口地址中断入口地址中断编号中断编号:3 0023H：串行口中断入口地址：串行口中断入口地址中断编号中断编号:4 对对52子系列单片机来说还有子系列单片机来说还有002BH，是定时器，是定时器2的中断入的中断

10、入口地址口地址 通常，编程时在通常，编程时在0000H安排一条绝对跳转指令，使程序转安排一条绝对跳转指令，使程序转到主程序；在上述这些中断入口地址处安排一条绝对跳转到主程序；在上述这些中断入口地址处安排一条绝对跳转指令，以跳转到用户安排的中断服务程序起始地址。指令，以跳转到用户安排的中断服务程序起始地址。2存储器存储器 2）数据存储器）数据存储器 8051系列单片机的内部有系列单片机的内部有256个单元的内部数据个单元的内部数据存储器空间，还可外接存储器空间，还可外接64k外部数据存储器，用外部数据存储器，用于存储参与操作的数据或运算结果。从使用角度于存储参与操作的数据或运算结果。从使用角度讲

11、，搞清内部数据存储器的结构和地址分配是十讲，搞清内部数据存储器的结构和地址分配是十分重要的。分重要的。 本节只对内部数据存储器空间做详细介绍。内部本节只对内部数据存储器空间做详细介绍。内部数据存储器的空间配置见图数据存储器的空间配置见图1-7。 256个单元的内部数据存储器空间分为以下两个个单元的内部数据存储器空间分为以下两个部分：部分：00H7FH为随机存储器为随机存储器RAM区的地址，区的地址，80HFFH为特殊功能（专用）寄存器区（为特殊功能（专用）寄存器区（SFR）的地址。的地址。2存储器存储器 下面对其两个区域分别介绍：下面对其两个区域分别介绍： （1）内部随机存储器）内部随机存储器

12、RAM区区00H7FH 在低在低128字节字节RAM中，又分为三个区域，即中，又分为三个区域，即00H1FH的的工作寄存器区、工作寄存器区、20H2FH的位地址区、的位地址区、30H7FH的数的数据存储据存储RAM区，下面分别说明。区，下面分别说明。 工作寄存器区工作寄存器区 00H1FH共共32个单元通常作为工作寄存器区，分为个单元通常作为工作寄存器区，分为4个个组，每组由组，每组由8个个RAM单元组成。工作寄存器名称分别记为单元组成。工作寄存器名称分别记为R0R7。 工作寄存器组的选择：用户可以直接使用单片机在复位后工作寄存器组的选择：用户可以直接使用单片机在复位后自动选择的自动选择的0组

13、工作寄存器；也可使用程序状态寄存器组工作寄存器；也可使用程序状态寄存器PSW中的中的RS1和和RS0位来选择。这两位不同的组合，即可位来选择。这两位不同的组合，即可选用不同的寄存器组。选用不同的寄存器组。2存储器存储器图图1-7内部数据存储器的配置内部数据存储器的配置2存储器存储器 位地址区位地址区 20H2FH的的16个字节是位地址区。该区域中，个字节是位地址区。该区域中，每个单元不但可按字节寻址，还可按位寻址方式每个单元不但可按字节寻址，还可按位寻址方式访问其各个位，对于那些需要进行位操作的数据，访问其各个位，对于那些需要进行位操作的数据，可以存放到这个区域。位地址区共有可以存放到这个区域

14、。位地址区共有128个位地个位地址（位地址指的是某个二进位的地址）为址（位地址指的是某个二进位的地址）为00H7FH。这些单元构成布尔处理机的存储器空间，。这些单元构成布尔处理机的存储器空间，这种位寻址能力是这种位寻址能力是51单片机的一个重要特点。位单片机的一个重要特点。位地址与单元地址对照见表地址与单元地址对照见表1.6。2存储器存储器2存储器存储器 数据存储区数据存储区 30H7FH单元只能作为数据缓冲单元使用，单元只能作为数据缓冲单元使用，用于存放数据或运算的结果。这个区域的用于存放数据或运算的结果。这个区域的存储器单元可以使用直接寻址方式或间接存储器单元可以使用直接寻址方式或间接寻址

15、方式来访问。寻址方式来访问。2存储器存储器 （2）特殊功能寄存器）特殊功能寄存器 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）的）的地址范围为地址范围为80HFFH。在。在51单片机中，有单片机中，有21个特殊功个特殊功能寄存器，分布在该区域。能寄存器，分布在该区域。特殊功能寄存器实际上是特殊功能寄存器实际上是8051的状态字及内部资源的的状态字及内部资源的控制寄存器。只有地址能被控制寄存器。只有地址能被8整除的单元可以位寻址。整除的单元可以位寻址。特殊功能寄存器的符号、地特殊功能寄存器的符号、地址和功能见表址和功能见表1.7。 这些特殊功能寄存器大体上这些特殊功能寄存器大体上分为两类，一类是分为

16、两类，一类是I/O接口接口P0P3的映像，另一类是的映像，另一类是控制寄存器。控制寄存器。2存储器存储器 常用的控制寄存器： 累加器ACC（E0H），使用频率最高的寄存器。 B寄存器：只有乘、除法运算时使用的寄存器，用来存放操作数和运算结果。 程序状态寄存器程序状态寄存器PSW CY:进位标志进位标志它表示了运算是否有进位（或借位）。如它表示了运算是否有进位（或借位）。如果操作结果在最高位有进位（加法）或者借位（减法），果操作结果在最高位有进位（加法）或者借位（减法），则该位为则该位为1，否则为，否则为0。 AC：辅助进位标志：辅助进位标志又称半进位标志，它反映了两个八又称半进位标志，它反映了

17、两个八位数运算低四位是否有半进位，即低四位相加（或减）有位数运算低四位是否有半进位，即低四位相加（或减）有否进位（或借位），如有则否进位（或借位），如有则AC为为1状态，否则为状态，否则为0。 F0：用户标志位。：用户标志位。 RS1、RS0：工作寄存器组选择位。：工作寄存器组选择位。 OV：溢出标志位：溢出标志位当进行算术运算时，如果产生溢出，则当进行算术运算时，如果产生溢出，则由硬件将由硬件将OV位置位置1，否则清，否则清0。（详见教材）。（详见教材） P：奇偶标志位：奇偶标志位反映累加器反映累加器ACC内容的奇偶性，如果内容的奇偶性，如果ACC中的运算结果有偶数个中的运算结果有偶数个1，

18、则，则P为为0，否则，否则，P=1。 PSW是一个很重要的寄存器，里面反映了是一个很重要的寄存器，里面反映了CPU工作时的工作时的很多状态，我们可以根据很多状态，我们可以根据PSW的当前状态，做出相应的的当前状态，做出相应的处理。处理。CYACF0RS1RS0OV-P2存储器存储器2存储器存储器 程序计数器程序计数器PC 指明即将执行的下一条指令的地址，指明即将执行的下一条指令的地址，16位，寻址位，寻址64KB范围，复位时范围，复位时PC=0000H。正常顺序执行程序时，。正常顺序执行程序时，PC的的值是自动加值是自动加1的，只有当执行转移指令、的，只有当执行转移指令、调用返回指令、中断响应

19、及中断返回调用返回指令、中断响应及中断返回指令时指令时PC的值装入目标地址。的值装入目标地址。2存储器存储器 堆栈指针堆栈指针SP 堆栈指针堆栈指针SP是一个是一个8位特殊功能寄存器，它指示出堆栈顶位特殊功能寄存器，它指示出堆栈顶部在内部部在内部RAM中的位置。中的位置。 堆栈：堆栈：在单片机中，我们在在单片机中，我们在RAM中构造这样一个区域，中构造这样一个区域，它用来存放一些临时性的数据，我们称之为它用来存放一些临时性的数据，我们称之为“堆栈堆栈”。操。操作原则：最后放进去的放在最上面，而最早放进去的则放作原则：最后放进去的放在最上面，而最早放进去的则放在最下面，在取的时候正好相反，先从最

20、上面取，这种现在最下面，在取的时候正好相反，先从最上面取，这种现象我们用一句话来概括：象我们用一句话来概括：“先进后出，后进先出先进后出，后进先出”。利用。利用堆栈这种方法来放数据可以简化操作，实现中断处理时的堆栈这种方法来放数据可以简化操作，实现中断处理时的数据现场保护，在程序执行完后，我们应将堆栈清空，为数据现场保护，在程序执行完后，我们应将堆栈清空，为下次使用做好准备。下次使用做好准备。 系统复位后，系统复位后，SP初始化为初始化为07H，使得堆栈事实上由，使得堆栈事实上由08H单元开始。考虑到单元开始。考虑到08H1FH单元属于工作寄存器区，一单元属于工作寄存器区，一般在初始化时将堆栈

21、指针重新设为般在初始化时将堆栈指针重新设为70H7FH。SP值越小，值越小，堆栈深度就越深。堆栈深度就越深。2存储器存储器 数据指针数据指针DPTR（DPH和和DPL） 数据指针数据指针DPTR是一个是一个16位的专用地址指针寄存器，其高位的专用地址指针寄存器，其高位字节寄存器用位字节寄存器用DPH表示，低位字节寄存器用表示，低位字节寄存器用DPL表示。表示。DPTR既可以作为一个既可以作为一个16位寄存器使用，也可以作为两个位寄存器使用，也可以作为两个独立的独立的8位寄存器位寄存器DPH和和DPL使用，它们分别占用使用，它们分别占用83H和和82H两个地址。两个地址。 DPTR主要用来存放主

22、要用来存放16位地址，用于访问外部位地址，用于访问外部64K字节的字节的数据存储器和数据存储器和I/O端口时的间接寻址。这时有两条传送指端口时的间接寻址。这时有两条传送指令令MOVXA，DPTR和和MOVXDPTR，A。在访问程。在访问程序存储器时，序存储器时，DPTR可以作为基址寄存器，这时有一条采可以作为基址寄存器，这时有一条采用基址用基址+变址寻址方式的指令变址寻址方式的指令MOVCA，A+DPTR，常用于读取存放在程序存储器内的表格常数。常用于读取存放在程序存储器内的表格常数。2存储器存储器 电源控制寄存器电源控制寄存器PCON 单片机在以电池供电的系统中单片机在以电池供电的系统中有时

23、为了节电有时为了节电我们需要让我们需要让它尽量降低电源的消耗它尽量降低电源的消耗所以单片机所以单片机就有多种的工作方式就有多种的工作方式其中一种就是低功耗方式其中一种就是低功耗方式PCON寄存器就是用来控制单寄存器就是用来控制单片机进入低功耗方式的。片机进入低功耗方式的。 串行数据缓冲器串行数据缓冲器SBUF 是物理上独立的两个寄存器，接收缓冲器和发送缓冲器，是物理上独立的两个寄存器，接收缓冲器和发送缓冲器，用于数据的接收和发送，共同使用一个地址。用于数据的接收和发送，共同使用一个地址。 串行控制串行控制/状态寄存器状态寄存器SCON 用于在串行通信下设置串行口工作方式和控制监视串行口用于在串

24、行通信下设置串行口工作方式和控制监视串行口的工作状态。的工作状态。2存储器存储器 中断系统控制寄存器中断系统控制寄存器IE、IP 中断优先级寄存器中断优先级寄存器IP：2级优先，可软件设定；级优先，可软件设定； 中断允许寄存器中断允许寄存器IE，用于设置是否允许中断的响，用于设置是否允许中断的响应。应。 定时定时/计数器相关控制寄存器计数器相关控制寄存器TMOD、TCON等等 定时器方式寄存器定时器方式寄存器TMOD：用于定时：用于定时/计数器的功计数器的功能选择和设置工作方式；能选择和设置工作方式； 定时器控制寄存器定时器控制寄存器TCON：用于控制定时：用于控制定时/计数器计数器的启动和停

25、止，以及外部中断控制信息。的启动和停止，以及外部中断控制信息。 计数寄存器：计数寄存器：TH0、TL0；TH1、TL1用于装载定用于装载定时器的计数初值。时器的计数初值。3并行并行I/O接口接口 I/O端口又称为端口又称为I/O接口，也叫做接口，也叫做I/O通道或通道或I/O通路，通路，I/O端口是端口是MCS-51单片机对外部实现控制和信息单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，交换的必经之路，I/O端口有串行和并行之分，串端口有串行和并行之分，串行行I/O端口一次只能传送一位二进制信息，并行端口一次只能传送一位二进制信息，并行I/O端口一次能传送一组二进制信息。端口一次能传送一组二进制信

26、息。 8051单片机有单片机有4个个8位准双向并行位准双向并行I/O口，准双向口，准双向口的特点是：当复位时，口锁存器均置口的特点是：当复位时，口锁存器均置“1”，8根引脚可当一般输入线使用，作为输入口使用时，根引脚可当一般输入线使用，作为输入口使用时，要求先向端口锁存器写入要求先向端口锁存器写入“1”，即先使其输出高，即先使其输出高电平再读入，以免错读引脚上的信息。电平再读入，以免错读引脚上的信息。二、芯片引脚二、芯片引脚 8051单片机共有单片机共有40个引个引脚，有双列直插式封装脚，有双列直插式封装和方型封装（和方型封装（44个引脚，个引脚，其中其中4个引脚不用）两种个引脚不用）两种封装

27、方式，下面以标准封装方式，下面以标准的的40引脚双列直插式集引脚双列直插式集成电路芯片为例介绍引成电路芯片为例介绍引脚及其功能，如图脚及其功能，如图1-8所所示。示。二、芯片引脚二、芯片引脚 1）电源引脚）电源引脚 VCC（40脚）：电源端，为脚）：电源端，为+5V。 VSS（20脚）：接地端。脚）：接地端。 2）时钟电路引脚）时钟电路引脚 XTAL2（18脚）：单片机内部振荡电路反相放大器的输脚）：单片机内部振荡电路反相放大器的输出端。出端。 XTAL1（19脚）：单片机内部振荡电路反相放大器的输脚）：单片机内部振荡电路反相放大器的输入端。入端。 由于内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用

28、电路中由于内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。推荐电路接法如图使用较多。推荐电路接法如图1-9所示。所示。 图中，电容器图中，电容器Cl，C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在其电容值一般在5-30pF，典型值为，典型值为30pF。8051晶体振荡晶体振荡器频率器频率fosc的范围是的范围是1.2MHz12MHz；AT89C51、AT89S51的晶体振荡器频率最高允许值是的晶体振荡器频率最高允许值是24MHz、33MHz，具体的晶振频率要根据系统的工作速度要求和单，具体的晶振频率要根据系统的工作速度要求和单片机的允许值来确定。片机

29、的允许值来确定。二、芯片引脚二、芯片引脚 单片机基本时序单位：单片机基本时序单位： 单片机以晶体振荡器的振荡周期单片机以晶体振荡器的振荡周期(或外部引入的时钟周期或外部引入的时钟周期)为最小的时序单位，片内的各种微操作都以此周期为时序为最小的时序单位，片内的各种微操作都以此周期为时序基准。基准。 振荡频率二分频后形成状态周期或称振荡频率二分频后形成状态周期或称S周期，所以，周期，所以，1个个状态周期包含有状态周期包含有2个振荡周期。振荡频率个振荡周期。振荡频率foscl2分频后形分频后形成机器周期成机器周期MC。所以，。所以，1个机器周期包含有个机器周期包含有6个状态周期个状态周期或或12个振

30、荡周期。执行一条指令的时间叫做指令周期。个振荡周期。执行一条指令的时间叫做指令周期。8051单片机指令系统中，各条指令的执行时间都在单片机指令系统中，各条指令的执行时间都在1个到个到4个机器周期之间。个机器周期之间。 振荡周期和机器周期是单片机内计算其它时间值振荡周期和机器周期是单片机内计算其它时间值(例如，例如，波特率、定时器的定时时间等波特率、定时器的定时时间等)的基本时序单位。的基本时序单位。二、芯片引脚二、芯片引脚 例例1-2：单片机外接晶振频率：单片机外接晶振频率12MHz时的各时的各种时序单位的大小：种时序单位的大小： 振荡周期振荡周期1/fosc=1/12MHz=0.0833s

31、状态周期状态周期=2/fosc=2/12MHz=0.0167s 机器周期机器周期=12/fosc=12/12MHz=1s 指令周期指令周期=(14)机器周期机器周期=14s二、芯片引脚二、芯片引脚 3）复位引脚）复位引脚RST（9脚）：脚）： RST是单片机复位信号输入端，高电平有效。是单片机复位信号输入端，高电平有效。 复位的概念：系统复位是任何微机系统执行的第一步，使复位的概念：系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件初始状态下，并从这一状态整个控制芯片回到默认的硬件初始状态下，并从这一状态开始工作。复位对单片机来说，就是回到初始状态，程序开始工作。复位对单片机来说

32、，就是回到初始状态，程序计数器计数器PC复位为复位为0000H，为程序运行做好准备工作。另，为程序运行做好准备工作。另外由于程序运行中的错误或操作失误使系统处于死锁状态外由于程序运行中的错误或操作失误使系统处于死锁状态时，为了摆脱这种状态，也需要进行复位，就象电脑死机时，为了摆脱这种状态，也需要进行复位，就象电脑死机了要重新启动一样。了要重新启动一样。 RST引脚的第二功能是备用电源的输入端，当主电源发生引脚的第二功能是备用电源的输入端，当主电源发生故障，降低到规定的低电平时，故障，降低到规定的低电平时，+5V电源自动接入电源自动接入RST端，端，为系统提供备用电源，保证复位后能继续正常运行。

33、为系统提供备用电源，保证复位后能继续正常运行。二、芯片引脚二、芯片引脚 单片机的复位操作使单片机进入初始化状态。单片机的复位操作使单片机进入初始化状态。51单片机在单片机在系统复位时，将其内部的一些重要寄存器设置为特定的值，系统复位时，将其内部的一些重要寄存器设置为特定的值，其中包括使程序计数器其中包括使程序计数器PC0000H，程序从，程序从0000H地址单地址单元开始执行；元开始执行；21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值；个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值；P0、P1、P2、P3口输出高电平；运行中的复位操作不改变口输出高电平；运行中的复位操作不改变内部内部RAM的数据，重新上电时片

34、内的数据，重新上电时片内RAM则为随机值。则为随机值。 表中符号表中符号X为随机状态；为随机状态； PSW00H，表明选中寄存器，表明选中寄存器0组为工作寄存器组；组为工作寄存器组； SP07H，表明堆栈指针指向片内，表明堆栈指针指向片内RAM07H字节单元；字节单元； P0P30FFH，表明已向各端口线写入，表明已向各端口线写入1，此时，各端口，此时，各端口既可用于输入又可用于输出；既可用于输入又可用于输出； IPXXX00000B，表明各个中断源处于低优先级；，表明各个中断源处于低优先级； IE0XX00000B，表明各个中断均被关断，处于禁止状态。，表明各个中断均被关断，处于禁止状态。二

35、、芯片引脚二、芯片引脚51单片机复位后的状态：特殊功能寄存器复位后的状态见表单片机复位后的状态：特殊功能寄存器复位后的状态见表1.8。二、芯片引脚二、芯片引脚复位的实现：当在单片机的复位的实现：当在单片机的RST引脚上引脚上加上高电平并保持两个机器周期（加上高电平并保持两个机器周期（24个个时钟振荡周期），就可以完成复位操作。时钟振荡周期），就可以完成复位操作。复位方式：复位方式：A、上电复位上电复位B、手动复位手动复位C、自动复位自动复位用于系统受到干扰造成用于系统受到干扰造成死机或程序跑飞自动使单片机死机或程序跑飞自动使单片机CPU复位、复位、进入初始状态，如进入初始状态，如Watchdo

36、g监控方式监控方式(可参考其他资料可参考其他资料)。为了达到上电复位手动和复位的要求，为了达到上电复位手动和复位的要求，可以用很多种方法，这里提供一种供参可以用很多种方法，这里提供一种供参考，见图考，见图1-10。这种复位电路的工作原理是这种复位电路的工作原理是:通电时，电容两端相当于是短路，于是通电时，电容两端相当于是短路，于是RST引引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，RST端电压慢慢下降，经过端电压慢慢下降，经过一段时间，达到低电平，单片机开始正常工作。一段时间，达到低电平，单片机开始正常工作。根据实际操作的经验，给出图根据实际操作的经验

37、，给出图1.10中复位电路的电容、电阻参考值。中复位电路的电容、电阻参考值。C10uF，Rllk，R210k二、芯片引脚二、芯片引脚 4）地址锁存允许信号端）地址锁存允许信号端ALE（30脚）：脚）： 当系统正常工作后，当系统正常工作后，ALE引脚不断输出脉冲信号；引脚不断输出脉冲信号；CPU访问片外数据存储器或访问片外数据存储器或I/O口时，口时，ALE输出信输出信号作为锁存号作为锁存P0口上的低口上的低8位地址的控制信号。位地址的控制信号。 ALE端可以驱动（吸收或输出电流）端可以驱动（吸收或输出电流）8个个LS型型TTL输入。输入。 5）外部程序存储器读选通信号端）外部程序存储器读选通信

38、号端PSEN（29脚）：脚）： 在访问片外程序存储器时，此引脚定时输出脉冲在访问片外程序存储器时，此引脚定时输出脉冲作为片外程序存储器的读选通信号。作为片外程序存储器的读选通信号。端同样可以端同样可以驱动（吸收或输出电流）驱动（吸收或输出电流）8个个LS型型TTL输入。输入。二、芯片引脚二、芯片引脚 6）内、外部程序存储器选择信号端）内、外部程序存储器选择信号端EA（31脚）：脚）： 使用片内或片外使用片内或片外ROM由由8051的第的第31脚（即脚）决定。当脚（即脚）决定。当为高电平时，先寻址为高电平时，先寻址0000H至至0FFFH的内部的内部ROM，大于，大于0FFFH后，单片机后，单片

39、机CPU自动访问外部程序存储器，即先自动访问外部程序存储器，即先片内、后片外。片内、后片外。 当引脚接低电平时，当引脚接低电平时，CPU只访问外部程序存储器。对于早只访问外部程序存储器。对于早期无片内程序存储器的型号如期无片内程序存储器的型号如8031等，需外扩等，需外扩EPROM，引脚接地。引脚接地。 7）输入）输入/输出端输出端P0P3 P0：准双向输入：准双向输入/输出端口或地址（低输出端口或地址（低8位）位）/数据复用总数据复用总线线 P1：单一功能的准双向输入：单一功能的准双向输入/输出端口输出端口 P2：准双向输入：准双向输入/输出端口或地址高输出端口或地址高8位位 P3：准双向输

40、入：准双向输入/输出端口或第二功能端口输出端口或第二功能端口三、三、51单片机最小系统单片机最小系统 单片机的最小系统是在尽可单片机的最小系统是在尽可能少的外部电路条件下，形能少的外部电路条件下，形成的一个可以独立工作的单成的一个可以独立工作的单片机系统。片机系统。 对于对于8051、89S51等片内有等片内有ROM型单片机，只要接上复型单片机，只要接上复位电路和晶体振荡器就可以位电路和晶体振荡器就可以构成最小系统，如图构成最小系统，如图1-11。四、单片机三总线四、单片机三总线 计算机的核心部件是微处理器，总线（计算机的核心部件是微处理器，总线（Bus）是）是计算机的一种内部结构，它是计算机

41、的一种内部结构，它是CPU、内存、输入、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道。在计算机系统中，输出设备传递信息的公用通道。在计算机系统中，总线结构用来连接各个功能部件和协调各组成部总线结构用来连接各个功能部件和协调各组成部件之间的工作。单片机外总线是单片机芯片与外件之间的工作。单片机外总线是单片机芯片与外部电路传递信息的通道。部电路传递信息的通道。 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线以划分为数据总线DB（DataBus）、地址总线）、地址总线AB（AddressBus）和控制总线）和控制总线CB（ControlBus），分别用

42、来传输数据、数据地址和控制信），分别用来传输数据、数据地址和控制信号。号。 “数据总线数据总线DB”用于传送数据信息。数据总线是双用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，既可以把向三态形式的总线，既可以把CPU的数据传送到的数据传送到存储器或存储器或IO接口等其它部件，也可以将其它部接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到件的数据传送到CPU。数据总线的位数是微型计。数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一致。例如致。例如Intel8051是是8位单片机，其数据总线宽位单片机，其数据总线宽度也是度也是8位。需要指出的

43、是，数据的含义是广义位。需要指出的是，数据的含义是广义的，它可以是真正的数据，也可以是指令代码或的，它可以是真正的数据，也可以是指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在实际工作中，数据总线上传送的并不一定仅仅是实际工作中，数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。真正意义上的数据。8051的外部数据总线是其的外部数据总线是其P0口。口。四、单片机三总线四、单片机三总线四、单片机三总线四、单片机三总线 “地址总线地址总线AB”是专门用来传送地址的，由于地址是专门用来传送地址的，由于地址只能从只能从CPU传向外部存储器或传向外部存储器或I

44、O端口，所以地端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。地址址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。地址总线的位数决定了总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小，可直接寻址的内存空间大小，比如比如8051单片机的外部地址总线为单片机的外部地址总线为16位，则其最位，则其最大可寻址空间为大可寻址空间为21664KB。一般来说，若地址总。一般来说，若地址总线为线为n位，则可寻址空间为位，则可寻址空间为2n字节。字节。 有的系统中，数据总线和地址总线是复用的，即总有的系统中，数据总线和地址总线是复用的，即总线在某些时刻出现的信号表示数据而另一些时刻表线在某些时刻出现的信号表示数据而另

45、一些时刻表示地址；而有的系统是分开的。示地址；而有的系统是分开的。8051系列单片机系列单片机的外部地址总线是其的外部地址总线是其P0和和P2口，口，P2口提供口提供8位高位高位地址，位地址，P0作为低作为低8位地址总线和数据总线是复用位地址总线和数据总线是复用的。的。四、单片机三总线四、单片机三总线 “控制总线控制总线CB”用来传送控制信号和时序信号。控用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和制信号中，有的是微处理器送往存储器和IO接接口电路的，如读写信号，片选信号、中断响应口电路的，如读写信号，片选信号、中断响应信号等；也有的是其它部件反馈给信号等；也有的是其它部件反馈给CPU的，比如：的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由具体就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于线的具体情况主要取决于CPU。四、单片机三总线四、单片机三总线 51单片机的外部三总线示意图见图单片机的外部三总线示意图见图1-12。