C单片机的结构及原理实用.pptx

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1、2.1 80C512.1 80C51单片机的结构与原理 2.1.1 80C512.1.1 80C51单片机系列 IntelIntel公司推出的80C5180C51是MCS-51MCS-51系列单片机中以CHMOSCHMOS为生产工艺的一个典型产品；其它厂商以80518051为基核开发出的CMOSCMOS工艺单片机产品统称为80C5180C51系列。当前常用的80C5180C51系列单片机主要产品有：1 1、IntelIntel公司的：80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51、80C3280C32、80C5280C52、87C5287C52等。2 2、ATMELATMEL

2、公司的：89C5189C51、89C5289C52、89C205189C2051、89S5189S51等。3 3、PhilipsPhilips公司的80C5180C51、80C55080C550、80C55280C552系列。4 4、MotorolaMotorola公司M68HC05M68HC05系列。5 5、华邦公司的W78C51W78C51、W77C51W77C51高速低价系列。6 6、MaximMaxim公司的DS89C420DS89C420高速（50MIPS50MIPS）系列。7 7、CygnalCygnal公司的C8051FC8051F系列高速SOCSOC单片机。8 8、ADIADI

3、公司的ADC8xxADC8xx高精度ADCADC系列。9 9、LGLG公司的GMS90/97GMS90/97低压高速系列。第1页/共89页2.1.2 80C512.1.2 80C51单片机的结构 80C5180C51单片机的结构框图如图2-12-1所示，可以看出，在一块芯片上集成了一个微型计算机的主要部件，它包括以下几部分：（1 1）8 8位 CPU 1CPU 1个 。（2 2）时钟电路（振荡电路和时序OSCOSC）。（3 3）4KB4KB程序存储器（ROM/EPROM/FlshROM/EPROM/Flsh），可外扩展到64KB64KB。（4 4）128B128B数据存储器RAMRAM，可外扩

4、展到64KB64KB。（5 5）2 2个1616位定时/计数器。（6 6）64KB64KB总线扩展控制电路。（7 7）4 4个8 8位并行I/OI/O接口P0P0P3P3。（8 8）1 1个全双工异步串行I/OI/O接口。（9 9）中断系统：5 5个中断源，其中包括2 2个优先级嵌套中断。第2页/共89页第3页/共89页2.1.3 80C512.1.3 80C51单片机的内部结构 80C51单片机的内部结构如图2-2所示，它由CPU、存储器、I/O口及SFR（特殊功能寄存器）等组成。具体说明如下：1、80C51 CPU 80C51 CPU即微处理器，是一8位CPU，是单片机的核心部件，是计算机

5、的控制指挥中心。同微型计算机CPU类似，80C51内部CPU由运算器和控制器两部分组成。（1）运算器 组成:由算术运算/逻辑运算单元ALU(Arithmetic Logic Unit)为核心，由暂存器1、暂存器2、累加器ACC(Accumulator)、寄存器B及程序状态寄存器PSW(Program Status Word)组成。主要任务：是完成算术运算、逻辑运算、位运算和数据传送等操作，运算结果的状态由程序状态寄存器(PSW)保存。第4页/共89页图2-2 80C51单片机的内部结构第5页/共89页 （2 2）控制器 组成：由程序计数器(PC)(PC)、PCPC增1 1寄存器、指令寄存器(I

6、R)(IR)、指令译码器(ID)(ID)、数据指针(DPTR)(DPTR)、堆栈指针(SP)(SP)、缓冲器及定时控制电路等组成。主要任务：完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。2 2、80C5180C51的片内存储器 80C5180C51的片内存储器与一般微机的存储器的配置不同。一般微机的ROMROM和RAMRAM安排在同一空间的不同范围（称为普林斯顿结构）。而80C5180C51单片机的存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间（称为哈佛结构）。第6页/共89页2.1.4 80C51单片机的引脚及功能 80C51单片机的封装是采用双列直插式(DIP)封装，引脚图如图2-

7、3(a)所示。80C51的40个引脚及功能描述如下：1、电源引脚(2根)（1）VCC(40脚)：电源端，接+5V电源。（2）VSS(20脚)：接地端。2、时钟引脚(2根)（1）XTAL1(19脚)：晶体振荡器接入的一个引脚。采用外部时钟电路时，此引脚应接地。（2）XTAL2(18脚)：晶体振荡器接入的另一个引脚。使用外部时钟时，此引脚应接外部时钟的输入端。3、控制引脚(4根)（1）RST/VPD(9脚)：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚。说明：当RST引脚保持两个机器周期的高电平后，就可以使80C51完成复位操作。该引脚的第二功能是VPD，即备用电源的输入端，具有掉电保护功能。若在该引脚接+

8、5V备用电源，在使用中若主电源VCC掉电，可保护片内RAM中的信息不丢失。第7页/共89页第8页/共89页 （2）ALE/PROG(30脚)：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚。说明：在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。此外，由于ALE是以晶振fosc/6的固定频率输出的正脉冲(fosc代表振荡器的频率)，因此,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。该引脚的第二功能是对8751内部4KB EPROM编程写入时，作为编程脉冲的输入端。（3）EA/VPP(31脚)：外部程序存储器地址允许输入信号引脚/编程电压输入信号引脚。说明：当EA接高电

9、平时，CPU执行片内ROM指令，当PC值超过0FFFH时，将自动转去执行片外ROM指令；当EA接低电平时，CPU只执行片外ROM指令。该引脚的第二功能VPP是对8751片内EPROM编程写入时，作为21V编程电压的输入端。（4）PSEN(29脚)：片外ROM读选通信号。说明：在读片外ROM时，为低电平（有效），以实现对片外ROM的读操作。第9页/共89页 4 4、并行I/OI/O引脚(32(32根，由4 4个8 8位口构成)其中：（1 1）P0.0P0.0P0.7(39P0.7(393232脚)：一般的8 8位双向I/OI/O口引脚或数据/地址总线低8 8位复用引脚。说明：P0P0口即可作数据

10、/地址总线使用，又可作一般的I/OI/O口使用。当CPUCPU访问片外存储器时，P0P0口分时先作低8 8位地址总线，后作双向数据总线，此时，P0P0口就不能再作一般I/OI/O口使用。（2 2）P1.0P1.0P1.7(1P1.7(18 8脚)：P1P1口作为一般的8 8位准双向I/OI/O口使用。（3 3）P2.0P2.0P2.7(21P2.7(212828脚)：一般8 8位准双向I/OI/O口引脚或高8 8位地址总线引脚。说明：P2P2口即可作为一般的I/OI/O口使用，也可作为片外存储器的高8 8位地址总线，与P0P0口配合，组成1616位片外存储器单元地址，可访问64KB64KB的存

11、储空间。（4 4）P3.0P3.0P3.7(10P3.7(101717脚)：一般8 8位准双向I/OI/O口引脚或第二功能引脚。说明：P3P3口除了作为一般的I/OI/O口使用之外，每个引脚还具有第二功能，P3P3的8 8条口线都定义有第二功能，详见表2-2-1(a)1(a)第10页/共89页表2-1 P3口各引脚与第二功能表 第11页/共89页2.2 80C512.2 80C51单片机的存储器组织 80C51的存储器在物理结构为哈佛结构，它将程序存储器和数据存储器分开，如图2-4所示。从物理地址空间看，80C51单片机有四个存储器地址空间，即片内数据存储器（简称片内RAM）、片内程序存储器（

12、片内ROM）、片外数据存储器（片外RAM）和片外程序存储器（片外ROM）。第12页/共89页 但从使用的角度来看，80C51的存储器又分为三个逻辑空间，如图2-5所示。1、片内外统一寻址的64KB程序存储器空间，地址范围为0000HFFFFH（访问用指令MOVC）。2、64KB的片外数据存储器空间，地址范围也为0000HFFFFH（访问用指令MOVX）。3、80C51的片内数据存储器RAM只有128B，地址范围为00H7FH；80C52的片内数据存储器RAM为256B，地址范围为00HFFH（访问用指令MOV）。第13页/共89页2.2.1 80C512.2.1 80C51单片机的程序存储器R

13、OMROM 80C51内部有4KB的掩膜ROM。80C51的片外最多能扩展64 KB程序存储器，片内外的ROM是统一编址的。80C51程序存储器ROM空间地址分布图如图2-6(a)所示。第14页/共89页 对图2-6(a)ROM空间地址分布图作如下说明：1、80C51片内有4KB的ROM存储单元，地址为0000H0FFFH。2、80C51片外最多可扩60KB的ROM，地址为1000HFFFFH。第15页/共89页2.2.2 80C51ROM2.2.2 80C51ROM低地址特殊单元 80C5180C51的程序存储器低地址单元中有6 6个单元具有特殊功能，见图2-62-6（b b）所示,使用时应

14、予以注意其含义。1、0000H0002H：单片机复位后的程序入口地址 （3个单元）。2、0003H000AH：外部中断0的中断服务程序入口地址 （8个单元）。3、000BH0012H：定时器0的中断服务程序入口地址 （8个单元）。4、0013H001AH：外部中断1的中断服务程序入口地址 （8个单元）。5、001BH0022H：定时器1的中断服务程序入口地址 （8个单元）。6、0023H002AH：串行口的中断服务程序入口地址 （8个单元）。第16页/共89页 具体应用时注意：第一组特殊单元是0000H0002H，3个单元不可能安排长程序，因此，系统复位后(PC)=0000H，80C51单片机

15、从0000H单元开始取指令执行程序。如果程序不从0000H单元开始，应在这3个单元中存放一条无条件转移指令，以便直接转去执行指定的程序。第二组特殊单元是0003H002AH，共40个单元。这40个单元被均匀地分为5段，作为5个中断源的中断地址区。中断响应后，按中断种类，自动转到各中断区的首地址去执行程序，因此在中断地址区中应存放中断服务程序。但通常情况下，8个单元难以存下一个完整的中断服务程序，因此通常也是从中断地址区首地址开始存放一条无条件转移指令，以便中断响应后，通过中断地址区，再转到中断服务程序的实际入口地址。第17页/共89页2.2.3 80C512.2.3 80C51单片机的数据存储

16、器RAM RAM 80C51数据存储器RAM主要用来存放运算的中间结果和数据等。80C51单片机数据存储器RAM分为片内RAM和片外RAM两大部分，如图2.7所示。80C51的片内数据存储器RAM只有128B，地址范围为00H7FH；80C52的片内数据存储器RAM为256B，地址范围为00HFFH。片外数据存储器RAM最多可扩至64KB存储单元，地址范围为0000HFFFFH。说明两点：80C52的片内RAM地址空间共有256B，又分为两个部分：低128B(00H7FH)RAM区与80C51的RAM区相同（访问时采用直接或间接寻址方式均可）。高128B(80HFFH)RAM区，在访问这个区只

17、能用寄存器间接寻址。需要注意是该地址范围与特殊功能寄存器(SFR)区相重叠，区别是访问特殊功能寄存器区采用直接寻址方式。片内RAM和片外RAM的低端地址0000H007FH区是相重叠的，因此，就需要采用不同的寻址方式来解决。访问片内RAM时用指令MOV,而访问片外RAM时用指令MOVX，另外片外RAM不能进行堆栈操作。第18页/共89页 在80C5180C51单片机中，尽管片内RAMRAM的容量不大，但它的功能多，使用灵活。下面分别对低128B RAM128B RAM区和高128B128B特殊功能寄存器(SFR)(SFR)区进行讨论。一、内部数据存储器低128128单元 内部数据存储器低128

18、单元是指地址为00H7FH单元，如图2-8所示。低128单元是单片机的真正RAM存储器，按其用途划分为工作寄存器区、位寻址区和用户RAMRAM区三个区域。1 1、工作寄存器区 80C51单片机内部RAM的00H1FH地址单元，共32B，分成4组工作寄存器，每组8个工作寄存单元。寄存器0 0组：地址00H00H07H07H（R0R0R7R7）寄存器1 1组：地址08H08H0FH0FH（R0R0R7R7）寄存器2 2组：地址10H10H17H17H（R0R0R7R7）寄存器3 3组：地址18H18H1FH1FH（R0R0R7R7）各组都以R0R7作工作寄存单元编号。由于它们的功能及使用不作预先规

19、定，因此称之为通用寄存器。4组通用寄存器在任一时刻，CPU只能使用其中的一组工作寄存器，并且把正在使用的那组寄存器称之为当前寄存器组。到底是哪一组，由程序状态字寄存器PSWPSW中RS1RS1、RS0RS0位的状态组合来决定。第19页/共89页30H 7FH数据缓冲区20H 2FH位寻址区（00H7FH）18H 1FH工作寄存器3区（R0R7）10H 17H工作寄存器2区（R0R7）08H 0FH工作寄存器1区（R0R7）00H 07H工作寄存器0区（R0R7）图2-8 80C51片内RAM的配置 第20页/共89页 2、位寻址区 内部RAM的20H2FH地址单元，既可作为一般RAM单元使用，

20、进行字节操作，也可以对单元中每一位进行位操作，因此把该区称之为位寻址区。位寻址区共有16个RAM单元，计128位，地址为00H7FH，见表2-2。程序设计时，常将程序状态标志、位控制变量设在位寻址区内。这种位寻址能力是80C51的一个重要特点。3、用户RAM区 地址为30H7FH，共计80个字节，这就是供用户使用的一般RAM区。这个区域的操作指令非常丰富，数据处理方便灵活。对用户RAM区的使用没有任何规定或限制，但在一般应用中常把堆栈设置在此区中。第21页/共89页表2-2 片内RAM及位寻址区的位地址表第22页/共89页二.内部数据存储器RAM高128单元 在80C51内部RAM的高128单

21、元是供给专用寄存器使用的，它们分布在其单元地址为80HFFH的空间。因这些寄存器的功能已作专门规定，故称之为专用寄存器（Special Function Register），也可称为特殊功能寄存器（简称为SFR寄存器）。访问SFR寄存器只允许使用直接寻址方式。1、特殊功能寄存器（SFR）简介 80C51共有21个特殊功能寄存器（SFR），其中的11个SFR还具有位寻址功能，见表2-3用“*”表示的。现把其中部分SFR简单介绍如下：1）与运算器有关的特殊功能寄存器有3个 (1)累加器ACC（Accumulator）。累加器为8位寄存器，是最常用的专用寄存器，用于向ALU提供操作，因此，功能较多，

22、地位重要。它既可用于存放操作数，也可用来存放运算的中间结果。第23页/共89页表2-3 80C51 SFR中位地址分布表第24页/共89页 (2)B寄存器。B寄存器是一个8位寄存器，主要用于乘、除运算。也可以作为RAM的一个单元使用。(3)程序状态字PSW（Program Status Word）。程序状态字是一个8位寄存器，用于存放程序运行中的各种状态信息，作为程序查询或判断的条件。PSW有些位的状态是根据程序执行结果，由硬件自动设置的，而有些位的状态则使用软件方法设定。PSW的各位定义见表2-4。各位的定义及使用作如下说明：CY（PSW.7）进位（借位）标志位。其功能有二：一是存放算术运算

23、的进位（）时，CY由硬件置“1”，否则清“0”；二是在进行位操作时，CY作为累加器借位）标志，在作加法（减法）运算时，如果操作结果的最高位有进位（借位C使用，可进行位传送、位与位的逻辑运算等位操作，会影响该标志位。AC（PSW.6）辅助进位标志位。在进行加法（减法）运算中，当低4位向高4位进位（借位）时，AC由硬件置“1”，否则AC位被清“0”。AC位常用于调整BCD码运算结果。PSW位地址PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志 CY ACF0RS1RS0OVF1P第25页/共89页 F0（PSW.5）用户标志位。这是一个留给用户自己定义的标志位

24、，可以根据自己的需要通过软件方法置位或复位F0位，用以控制程序的转向。RS1和RS0（PSW.4，PSW.3）工作寄存器组选择位。工作寄存器共有4组，对应关系见表2-5。RS1和RS0这两位的状态是由软件置“1”或清“0”来设置的，被选中的工作寄存器组即为当前工作寄存器组。注意：当单片机上电或复位后，RS1 RS0=00，选中第0组。OV（PSW.2）溢出标志位。在带符号数的算术运算时，如果运算结果超出了8位二进制数所能表示的符号数有效范围（-128 +127），这产生了溢出OV=1，表示运算结果是错误的；否则，OV=0即无溢出产生，表示运算结果正确。PSW.1位保留未用。P（PSW.0）奇偶

25、标志位。表明运算结果累加器A中内容的奇偶性。如果A中有奇数个“1”，则P置“1”，否则置“0”。凡是改变累加器A中内容的指令均会影响P标志位。注意：P标志位对串行通信中的数据传输有重要的意义。在串行通信中常采用奇偶校验的办法来校验数据传输的可靠性。RS1 RS0寄存器组片内RAM地址 0 0第0组00H07H 0 1第1组08H0FH1 0第2组10H17H1 1第3组18H1FH第26页/共89页2）与指针有关的特殊功能寄存器有3个 (1)数据指针DPTR。数据指针为16位寄存器，用来存放16位地址。DPTR既可以按16位寄存器使用，也可以按两个8位寄存器分开使用，即：DPHDPTR高8位字

26、节 DPLDPTR低8位字节 DPTR通常在访问片外RAM或ROM存储器时作地址指针使用，用间接寻址或变址寻址可对片外的64KB范围的RAM或ROM数据进行操作。(2)堆栈指针SP（Stack Pointer）。SP是一个8位寄存器，它总是指向栈顶。80C51单片机在编程序时常将堆栈设在内部RAM 30H7FH中。80C51单片机系统复位后，SP的内容为07H，从而复位后堆栈实际上是从08H单元开始的。但08H1FH单元分别属于工作寄存器13组，如程序要用到这些区，最好把SP值改为1FH或更大的值。(3)程序计数器PC（Program Counter）。PC是一个16位的计数器，它的作用是控制

27、程序的执行顺序。其内容为将要执行指令的地址，寻址范围达64 KB。PC有自动加1功能，从而实现程序的顺序执行。第27页/共89页3）与接口有关的特殊功能寄存器有7个（1）并行I/O口P0、P1、P2、P3（4个），均为8位；可实现数据在接口输入/输出。（2）串行口数据缓冲器SBUF（详见串行口章节）。（3）串行口控制寄存器SCON（详见串行口章节）。（4）串行通讯波特率倍增寄存器PCON（详见串行口章节）4）与中断相关的寄存器（2个）（1）中断允许控制寄存器IE（详见中断章节）。（2）中断优先级控制寄存器IP（详见中断章节）。5）与定时器/计数器相关的寄存器（6个）（1）定时/计数器T0的两个

28、8位计数初值寄存器TH0、TL0，它们可以构成16位的计数器，TH0存放高8位，TL0存放低8位（详见定时/计数器章节）。（2）定时/计数器T1的两个8位计数初值寄存器TH1、TL1，它们可以构成16位的计数器，TH1存放高8位，TL1存放低8位（详见定时/计数器章节）。第28页/共89页 （3）定时/计数器的工作方式寄存器TMOD（详见定时/计数器章节）。（4）定时/计数器的控制寄存器TCON（详见定时/计数器章节）。注意：在80C52子系列中，高128字节RAM和SFR的地址是重叠的，究竟访问哪一块可通过不同的寻址方式加以区分，访问高128字节RAM采用寄存器间址，访问SFR则只能采用直接

29、寻址，访问低128字节RAM时，两种寻址均可采用。第29页/共89页2.3 80C51的并行输入/输出端口结构与操作 80C51单片机有4个8位并行I/O端口，称为P0、P1、P2和P3口，每个端口都各有8条I/O口线，每条I/O口线都能独立地用作输入或输出。每个口都包含一个锁存器、一个输出驱动器和输入缓冲器。实际上，它们已被归入专用寄存器之列，并且具有字节寻址和位寻址功能。2.3.1 80C51 P0P3接口功能简见 大多数口线都有双重功能，介绍如下：1、P0口具有双重功能：（1）作为通用I/O，外接I/O设备。（2）作为地址/数据总线。在有片外扩展存储器的系统 中，低8位地址和数据由P0口

30、分时传送。2、P1口是唯一的单功能口：作为输入/输出口，P1口的每一位都可作为输入/输出口。3、P2口具有双重功能：（1）作为输入/输出口。（2）作为高8位地址总线。在有片外扩展存储器的系统 中，高8位地址由P2口传送。4、P3口具有双重功能：（1）作第一功能使用时，其功能为输入/输出口。（2）作第二功能使用时，每一位功能定义如表2.1所示。80C51单片机的4个I/O口都是8位双向口，这些口在结构和特性上是基本相同的，但又各具特点，以下将分别介绍之。第30页/共89页2.3.2 P0口 P0口某一位的结构图如图2-9所示，由图可见，电路是由一个输出锁存器（D触发器）、两个三态输入缓冲器（1和

31、2）、一个转换开关MUX、一个输出驱动电路(T1和T2)、一个与门及一个反向器组成。1、P0口用作通用I/O口 当系统不扩展片外的ROM和不扩展片外RAM时，P0用作通用I/O口。CPU发控制电平“0”封锁与门，使上拉场效应管T1处于截止状态。因此，输出驱动级工作在需外接上拉电阻的漏极开路方式。同时使MUX开关同下面的触点接通，使锁存器的端与T2栅极接通。（1）P0口用作输出口时 CPU在执行输出指令时，内部数据总线的数据在“写锁存器”信号的作用下，由D端进入锁存器，经锁存器的端送至场效应管T2，再经T2反向，在P0.X引脚出现的数据正好是内部总线的数据。由于输出驱动级是漏极开路电路(因T1截

32、止)，在作I/O口使用时应外接10K的上拉电阻。第31页/共89页图2-9 P0口某位的结构第32页/共89页(2)P0口用作输入口时 数据可以读自端口的锁存器，也可以读自端口的引脚，这要看输入操作执行的是“读锁存器”指令还是“读引脚”指令。读引脚：CPU在执行“MOV”类输入指令时(如：MOV A,P0)，内部产生的操作信号是“读引脚”。P0.X引脚上的数据经过三态输入缓冲器2读入到内部总线。注意：在读引脚时，必须先向电路中的锁存器写入1，使场效应管T2截止，P0.X引脚处于悬浮状态，可作为高阻抗输入。否则，在作为输入方式之前若向锁存器输出过“0”，则T2导通会使引脚箝位在“0”电平，使输入

33、高电平“1”无法读入。所以，P0口在作为通用I/O口时，属于准双向口。读锁存器：CPU在执行“读修改写”类输入指令时(如：ANL P0,A)，内部产生的操作信号是“读锁存器”，锁存器中的数据经过三态输入缓冲器1送到内部总线，然后与A的内容进行逻辑“与”，结果送回P0的端口锁存器并出现在引脚。除了MOV类指令外，其他的读口操作指令都属于这种情况。第33页/共89页(3)P0口用作地址/数据总线 当系统需要扩展片外的ROM或扩展片外RAM时，P0口就作地址/数据总线用。CPU及内部控制信号为“1”，使转换开关MUX打向上面的触点，使反相器的输出端和T2管栅极接通。若地址/数据线为1，则T1导通，T

34、2截止，P0口输出为1；反之T1截止，T2导通，P0口输出为0。当数据从P0口输入时，读引脚使三态缓冲器2打开，端口上的数据经缓冲器2送到内部总线。P0口作为地址/数据总线使用时是一个真正的双向口。(4)P0口小结 P0口既可作地址/数据总线使用，也可作通用I/O口使用。当P0口作地址/数据总线使用时，就不能再作通用I/O口使用了。P0口作输出口使用时，输出级属漏极开路，必须外接上拉10K电阻，才有高电平输出。P0口作输入口读引脚时，应先向锁存器写1，使V2截止，不影响输入电平。第34页/共89页 P1 P1口某一位的结构图如图2-102-10所示，由图可见，电路是由一个输出锁存器（D D触发

35、器）、两个三态输入缓冲器（1 1和2 2）、一个输出驱动电路(T(T和上拉电阻)组成。P1P1口作为通用I/OI/O口使用。由于在其输出端接有上拉电阻，故可以直接输出而无需外接上拉电阻。当P1P1口作输入口时，必须先向锁存器写“1”1”，使场效应管T T截止。图2-10 P1口某位的结构2.3.3 P1口第35页/共89页2.3.4 P2口 P2口某一位的结构图如图2-11所示，由图可见，电路是由一个输出锁存器（D触发器）、两个三态输入缓冲器（1和2）、一个转换开关MUX、一个反向器、一个输出驱动电路(T和上拉电阻)组成。1、P2用作通用I/O口 当系统不在片外扩展程序存储器ROM时，只扩展2

36、56B的片外RAM时，仅用到了地址线的低8位，P2口仍可以作为通用I/O口使用。图2.11中的控制信号C决定转换开关MUX的位置：当C=0时，MUX拨向下方，P0口为通用I/O口。P2口在作为通用I/O口时，属于准双向口。2、P2用作地址总线 当系统需要在片外扩展程序存储器ROM或扩展RAM的容量超过256字节时，单片机内硬件自动使控制C=1，MUX开关接向地址线，这时P2.X引脚的状态正好与地址线的信息相同。在实际应用中，P2口通常作为高8位地址总线使用。第36页/共89页图2-11 P2口某位的结构第37页/共89页2.3.5 P3口 P3口某一位的结构图如图2-12所示，由图可见，电路是

37、由一个输出锁存器（D触发器）、3个三态输入缓冲器（1、2和3）、一个与非门和一个输出驱动电路(T和上拉电阻)组成。1、P3用作第一功能（通用I/O口）P3口用作通用I/O口时，第二输出功能信号W=1，P3口的每一位都可定义为输入或输出，其工作原理同P1口类似。P3口作为通用I/O口时，属于准双向口。2、P3用作第二功能使用 当CPU不对P3口进行字节或位寻址时，内部硬件自动将口锁存器的Q端置1。这时，P3口作为第二功能使用。在真正的应用电路中，P3口的第二功能显得更为重要。第38页/共89页图2-12 P3口某位的结构第39页/共89页2.3.6 P0P3口使用时应注意事项 1、如果80C51

38、单片机内部程序存贮器ROM够用，不需要扩展外部存贮器和I/O接口，80C51的四个口均可作I/O口使用。2、四个口在作输入口使用时，均应先对其写“1”，以避免误读。3、P0口作I/O口使用时应外接10K的上拉电阻，其它口则可不必。4、P2可某几根线作地址使用时，剩下的线不能作I/O口线使用。5、P3口的某些口线作第二功能时，剩下的口线可以单独作I/O口线使用。第40页/共89页2.3.7 I/O端口带负载能力1、P0、P1、P2、P3口的电平与CMOS和TTL电平兼容。2、P0口的每一位能驱动8个LSTTL负载。在作为通用I/O口使用时，输出驱动电路是开漏的，所以，驱动集电极开路(OC门)电路

39、或漏级开路电路需外接上拉电阻。当作为地址/数据总线使用时(T1可以提供上拉电平)，口线不是开漏的，无需外接上拉电阻。3、P1P3口的每一位能驱动4个LSTTL负载。它们的输出驱动电路有上拉电阻，所以可以方便地由集电极开路(OC门)电路或漏级开路电路所驱动，而无需外接上拉电阻。4、对于80C51单片机(CHMOS)，端口只能提供几毫安的输出电流，故当作输出口去驱动一个普通晶体管的基极时，应在端口与晶体管基极间串联一个电阻，以限制高电平输出时的电流。第41页/共89页80C51单片机带负载能力1、最大灌电流每个P口平均10mA。P0口26mA；P1、P2、P3口15mA。2、拉电流80 A。第42

40、页/共89页2.3.8 P口应用实例【例1】点亮LED0灯。用C语言实现方法1：#include /包含51单片机寄存器定义的头文件void main(void)P1=0 xfe;/P1=1111 1110B，即P1.0输出低电平 方法2：用位操作#include /包含51单片机寄存器定义的头文件Sbit D1=P10;/位操作void main(void)D1=0;/P1.0=0，即P1.0输出低电平 第43页/共89页第44页/共89页【例2】点亮LED0灯。用汇编语言实现方法1：ORG 0000HMOV P1，#0FEH;即P1.0输出低电平END方法2：用位操作ORG 0000HSE

41、TB P1.0;即P1.0输出低电平END第45页/共89页【例3】点亮LED0LED7灯。用C语言实现#include /包含51单片机寄存器定义的头文件void main(void)/两个void意思分别为无需返回值，没有参数传递 P1=0 x00;/P1=0000 0000B，即P1口输出低电平 用汇编语言实现ORG 0000HMOV P1，#00H;即P1口输出低电平END第46页/共89页/实例4：用单片机控制一个灯LED0闪烁：认识单片机的工作频率#include /包含单片机寄存器的头文件/*函数功能：延时一段时间*/void delay(void)/两个void意思分别为无需返

42、回值，没有参数传递 unsigned int i;/定义无符号整数，最大取值范围65535 for(i=0;i20000;i+)/做20000次空循环 ;/什么也不做，等待一个机器周期/*函数功能：主函数（C语言规定必须有也只能有1个主函数）*/void main(void)while(1)/无限循环 P1=0 xfe;/P1=1111 1110B，P1.0输出低电平 delay();/延时一段时间 P1=0 xff;/P1=1111 1111B，P1.0输出高电平 delay();/延时一段时间 第47页/共89页/实例5：将 P1口状态分别送入P0、P2、P3口：认识I/O口的引脚功能#i

43、nclude /包含单片机寄存器的头文件/*函数功能：主函数（C语言规定必须有也只能有1个主函数）*/void main(void)while(1)/无限循环 P1=0 xf7;/P1=1111 0111B,灯亮LED3其余熄灭 P0=P1;/将 P1口状态送入P0口 P2=P1;/将 P1口状态送入P2口 P3=P1;/将 P1口状态送入P3口 第48页/共89页/实例6：使用P3口流水点亮8位LED#include /包含单片机寄存器的头文件/*函数功能：延时一段时间*/void delay(void)unsigned char i,j;定义无符号字符型变量，单字节数据，值域0255 fo

44、r(i=0;i250;i+)for(j=0;j250;j+);/*第49页/共89页函数功能：主函数*/void main(void)while(1)P3=0 xfe;/第一个灯亮 delay();/调用延时函数 P3=0 xfd;/第二个灯亮 delay();/调用延时函数 P3=0 xfb;/第三个灯亮 delay();/调用延时函数 P3=0 xf7;/第四个灯亮 delay();/调用延时函数 P3=0 xef;/第五个灯亮 delay();/调用延时函数 P3=0 xdf;/第六个灯亮 delay();/调用延时函数 P3=0 xbf;/第七个灯亮 delay();/调用延时函数 P

45、3=0 x7f;/第八个灯亮 delay();/调用延时函数 第50页/共89页/实例7：通过对P3口地址的操作流水点亮8位LED#include /包含单片机寄存器的头文件sfr x=0 xb0;/P3口在存储器中的地址是b0H，通过sfr可定义8051内核单片机 /的所有内部8位特殊功能寄存器,对地址x的操作也就是对P1口的操作/*函数功能：延时一段时间*/void delay(void)unsigned char i,j;for(i=0;i250;i+)for(j=0;j250;j+);/利用循环等待若干机器周期，从而延时一段时间 第51页/共89页/*函数功能：主函数*/void ma

46、in(void)while(1)x=0 xfe;/第一个灯亮 delay();/调用延时函数 x=0 xfd;/第二个灯亮 delay();/调用延时函数 x=0 xfb;/第三个灯亮 delay();/调用延时函数 x=0 xf7;/第四个灯亮 delay();/调用延时函数 x=0 xef;/第五个灯亮 delay();/调用延时函数 x=0 xdf;/第六个灯亮 delay();/调用延时函数 x=0 xbf;/第七个灯亮 delay();/调用延时函数 x=0 x7f;/第八个灯亮 delay();/调用延时函数 第52页/共89页【例】设计一电路，监视某开关K，用发光二极管LED显示

47、开关状态，如果开关合上，LED 亮、开关打开，LED熄灭。分析：根据题意设计电路如图2-13如示。开关接在P1.1口线，LED接P1.0口线，当开关断开时，P1.1为+5V，对应数字量为“1”，开关合上时P1.1电平为0V，对应数字量为“0”，这样就可以用JB指令对开关状态进行检测。LED正偏时才能发亮，按电路接法，当P1.0输出“1”，LED正偏而发亮，当P1.0 输出“0”，LED 的两端电压为 0 而熄灭。第53页/共89页LED+5VVcc-EARST10uF 1KP1.089S51P1.11K30P30PXTAL1XTAL2GND89C51+5VVcc-EARST10uF 1KP1.

48、089S51+5VP1.11K30P30PXTAL1XTAL2GND89C51K图2-13仿真链接第54页/共89页编程如下：ORG 0000HORG 0000H LJMP MAIN LJMP MAIN ORG 1000H ORG 1000HMAINMAIN：CLR P1.0 CLR P1.0 ；使发光二极管灭LOOP:SETB P1.1 LOOP:SETB P1.1 ；先对P1P1口写入“1”1”JB P1.1 JB P1.1，L1 L1 ；开关开，转LIGLIG SETB P1.0 SETB P1.0 ；开关合上，二极管亮 SJMP AGASJMP AGAL1:CLR P1.0 L1:CL

49、R P1.0 ；开关开，二极管灭 SJMP LOOPSJMP LOOP END END 注意：在上述电路图中二极管亮度不够，按下面两种电路接法，增加了驱动能力，二极管更亮些。第55页/共89页+5VP1.0LEDDP1.0+5VLED11、接成灌电流形式：2、加驱动电路：第56页/共89页2.4 80C51时钟电路与时序 2.4.1 时钟电路 80C51单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基准。80C51单片机的时钟信号通常有两种电路形式：内部振荡方式和外部振荡方式。1、内部振荡方式 在引脚 XTAL1和 XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振）如图2-14所示。电容器C1、C2起稳定振

50、荡频率、快速起振的作用。电容值一般为 530PF（常用30PF）。晶振的振荡频率范围在1.2MHZ12MHZ(一般取12MHZ或6MHZ)。由于单片机内部有一个高增益运算放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。XTAL1XTAL2GND80C51C1C2图2.14内部振荡方式 第57页/共89页2 2、外部振荡方式 是把已有的时钟信号引入单片机。这种方式适宜用于使单片机的时钟与外部信号保持一致。外部振荡方式如图2-152-15所示。对HMOSHMOS的单片机（80518051）外部时钟信号由XTAL2XTAL2引入，对于CHMOSCHMOS的单片机（80C5180C51），