《单片机内部资源》PPT课件.ppt

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1、第2章 标准型AT89S51单片机,教学目的,了解单片机的内部结构与主要型号 掌握单片机引脚信号功能定义 掌握单片机的复位电路、时钟电路及指令时序 掌握单片机的存储器空间分配及各I/O口的特点,学习重点和难点,单片机的结构特点 引脚的功能 程序状态寄存器(PSW) 单片机的指令时序 单片机最小应用系统 存储器配置与空间的分布,单片机的结构特点,单片机系统结构性能 (一)高可靠性、高抗干扰能力 (二)配置灵活 (三)丰富的位处理功能 (四)功能齐全 (五)系统设计简便,一块芯片集成了CPU、存储器和I/O接口等功能部件。 内部总线为单总线结构，地址、数据和控制三种信息分时占用内部总线。 外部总线

2、用于连接片外扩展存储器和I/O接口芯片。 单片机的芯片引脚为多功能引脚，以节省芯片引脚。,一 MCS-51单片机硬件结构,硬件配置基本配置： 1. 8位CPU 2. 片内ROM/EPROM、RAM 3. 片内并行 I/O接口 4. 片内16位定时器/计数器 5. 片内中断处理系统 6. 片内全双工串行I/O口,MCS-51系列基本产品型号： 8051、8031、8751、8951称为 51子系列。 不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。,MCS-51总体结构,AT89S51的内部结构,结构框图,中央处理器CPU：8位，运算和控制功能,

3、内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。,内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。,定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。,并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。,串行口：一个全双工串行口。,中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个）,时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ,AT89S51新增功能特性,ISP在线编程功能 这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。 程序存储器写入方

4、式 89C51只支持并行写入，同时需要VPP烧写高压。89S51则支持ISP在线可编程写入技术！串行写入、速度更快、稳定性更好，烧写电压也仅需45V即可。 最高工作频率为33MHz 89C51的极限工作频率是24M，就是说89S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。 内部集成看门狗（WDT）定时器 不再需要像89C51那样外接看门狗定时器单元电路。 全新的加密算法 这使得对于89S51的解密变为更加困难，程序的保密性大大加强。,MCS-51 CPU,(一) CPU内部结构 1算术逻辑运算单元ALU (8位) +、算术运算，与、或、非、异或 逻辑运算、循环移位、位处理。,2寄存器阵列

5、(1)工作寄存器R0R7 (8位) 暂存运算数据和中间结果。 用PSW中的两位PSW.4和PSW.3来切换工作寄存器区，选用一个工作寄存器区进行读写操作。,(3)寄存器B(8位) 与A累加器配合执行乘、除运算。也可用作通用寄存器 (4)数据指针DPTR(16位) 存放片外存储器地址，作为片外存储器的指针。可分成两个8位寄存器DPH、DPL使用。,(2)累加器Acc(8位) 需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过A累加器。,(5)堆栈指针SP(8位),堆栈是按“先进后出”原则存取数据的存储区。 在一个实际的程序中，往往需要一个后进先出的RAM区，以保存CPU的现场，这种后进先出的缓冲器区称为堆

6、栈。 MCS-51的堆栈原则上可以设在内部RAM的任意区域内，但由于系统复位时，堆栈指针的初始值SP=07H，这显然与工作寄存器区域重叠。一般情况下设在30H7FH的范围内。 SP作为堆栈指针总是指向栈顶。,(6)程序计数器PC(16位) PC是一个16位不可寻址专用寄存器，用作程序存储器的地址指针，每次仅存放下一条指令的地址。CPU总是按PC的指示读取程序。PC可自动加1。因此CPU执行程序一般是顺序方式。当发生转移、子程序调用、中断和复位等操作，PC被强制改写，程序执行顺序也发生改变。 系统复位时，PC=0000H。,(7)程序状态寄存器PSW（Program Status Word）,二

7、 单片机的引脚定义,从一片集成电路的角度去认识单片机,MCS-51单片机信号引脚简介,P3口线的第二功能,VCC,VSS,XTAL2XTAL1,RST,P0.0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0,ALE,P3.0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7,2、振荡电路：XTAL1、XTAL2,3、复位引脚：RST,4、并行口：P0、P1、P2、P3,7、ALE：地址锁存控制信号,1、

8、电源线：VCC(+5V)、VSS(地),引脚功能 40个引脚双排直插DIP封装,大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。,VCC（40脚）: 接+4V+5V电源正端; VSS（GND 20脚）: 电源负极（接地）,1、主电源引脚Vcc和Vss,XTAL1（19脚）、XTAL2（18脚）：当使用芯片内部时钟时，此二引线用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于外接时钟脉冲信号。,2、振荡器外接晶体引脚XTAL1和XTAL2,单片机引脚说明,89S51 时钟产生方式,内部时钟方式 外部时钟方式,3、I/O口引脚（32个引脚）,P0口（32脚39脚）有两种使用方法： 作为普通I/O口使

9、用，须外接上拉电阻 数据/低8位地址复用总线端口 P1口（1脚8脚）（内接上拉电阻） 作为普通I/O口使用，无须外接上拉电阻 P2口（21脚28脚）有两种使用方法： 作为普通I/O口使用，无须外接上拉电阻。 作为扩展外部存储器时的高8位地址总线 P3口（10脚17脚）有两种使用方法。 作为普通I/O口使用，无须外接上拉电阻 还具有第二种功能,ALE,指令1：MOV P1,#00H,指令2：MOV P1,#0FFH,指令3：MOV P1,#0AAH,(1)输出举例,指令4：CLR P1.0,指令5：SETB P1.0,0,+5V,(2)输入举例,ALE,读端口： MOV P3, #1111111

10、1B,MOV A, P3,89C51,寄存器A,注：当I/O端口作为输入使用时，需先向端口写入“1”，使内部的FET截止，再读入引脚的状态。,你知道P3.4对应寄存器A哪一位吗？,你知道这是为什么吗？,0,1,4、控制线：控制线共有4根,RST（9脚）：复位引脚对于微机系统必不可少，该引脚可以保证程序跑飞后重新开始执行程序。 对51单片机复位而言，高电平有效。只要在该引脚上输入两个机器周期以上的高电平，就可完成复位操作。复位后应使此引脚电平为小于等于0.5V的低电平，以保证单片机正常工作。,引脚为高电平时，CPU访问内部ROM，但当PC指针超过0FFFH时（4K），自动转向执行外部ROM；引脚

11、为低电平，则访问外部ROM。,EA/VPP(31脚)：访问内部或外部ROM选择信号,ALE/PROG（30脚）:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲端 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。,单片机,锁存器74LS373,P0.0-P0.7,ALE,PSEN,P2.0-P2.4,8D,8Q,OE,A8-A12,A0-A7,D0-D7,G,EA,OE,CE,EPROM,PSEN（29脚）：外部程序存储器读选通信号脚 读控制端（OE）低电平有效。,EPROM,三 时钟电路及工作时序,内部振荡方式： 在引脚 XTA

12、L1和 XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振）如右图所示。,内部振荡方式,1、时钟电路 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，8XX51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。,电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用。电容值一般为 2030PF。,注意：在设计电路板时，晶振和电容的位置应尽量靠近单片机芯片，以减少分布电容所引起的对振荡电路的影响。,外部振荡方式： 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。外部振荡方式如右图所示。,2 指令工作时序,CPU时序：CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。 单片机的时

13、序定时单位从小到大依次为：振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期。 MCS-51单片机共有111条指令，按照指令字节数和机器周期数可分为六类，即单字节单周期指令、单字节双周期指令、单字节四周期指令、双字节单周期指令、双字节双周期指令和三字节双周期指令。,基本时序单位 单片机的时序单位有： 振荡周期：晶振的振荡周期，为最小的时序单位。 时钟周期：振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内CPU的时钟周期。因此，一个时钟周期包含2个振荡周期。 机器周期：1个机器周期由6个状态周期及12个振荡周期组成。是计算机执行一种基本操作的时间单位。 指令周期：执行一条指令所需的时间。一个指令周期由14个机器

14、周期组成，依据指令不同而不同。,4种时序单位中，振荡周期和机器周期是单片机内计算其他时间值（例如波特率、定时器的定时时间等）的基本时序单位。 例：单片机外接晶振频率12MHZ时的各种时序单位： 振荡周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us 时钟周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us 机器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us 指令周期=(14)机器周期=14us,牢牢记住： 振荡周期 = 晶振频率fosc的倒数； 1个机器周期 = 6个时钟周期 1个机器周期 = 12个振荡周期； 1个指令周期 = 1、2、4个机器周期,四 复位电路 复位操作使单片机的片内电路初

15、始化，使单片机从一种确定的状态开始运行。 除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。 当MCS-51系列单片机的复位引脚 RST出现10ms以上的高电平时，单片机就完成了复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。 复位操作通常有2种基本形式： 上电复位 开关复位,上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行过程中时，按下复位键也能使 RST持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。 通常选择： C=10f ，R=10K。,上电复位要求接通电源后，自动实现复位。 开关复位要

16、求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用接钮开关操作使单片机复位。 常用的上电且开关复位电路如下图所示。,单片机复位后的状态,单片机的复位操作是使SFR寄存器进入初始化，而不改变片内RAM区中的内容。 几个主要特殊功能寄存器复位状态归纳如下： PC=0000H 程序计数器为零表明单片机复位后程序从0000H地址单元开始执行。 A=00H 表明累加器A已被清零。 PSW=00H 表明选寄存器0组为工作寄存器组。 SP=07H 表明堆栈指针指向片内RAM 07H单元，根据堆栈操作的“后进先出”法则，第一个被压入的数据被写入08H单元中。 P0P3=FFH表明已向各端口线写入，各端口既可 用于输入

17、又可用于输出。,记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于熟悉单片机操作，减短应用程序中的初始化部分是十分必要的。,单片机最小系统的必备条件 1、电源 2、EA引脚 3、晶体振荡电路 4、复位电路,五 单片机最小系统的实现,单片机的定时控制功能是由片内的时钟电路和定时电路来完成的, 而片内的时钟产生有两种方式: 一种是内部时钟方式; 一种是外部时钟方式。,片内振荡器及时钟信号的产生,外部时钟方式,内部时钟方式,复位电路,通过某种方式, 使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC指针初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。

18、如何进行复位呢？ 只要在单片机的RST引脚（9脚）上给出2个机器周期的高电平就可以完成复位操作（一般复位正脉冲宽度大于10 ms）。 复位分为上电复位和外部复位两种方式。,（a）上电复位电路 （b）上电/外部复位电路,单片机最小系统,六 存储器组织与特殊功能寄存器,普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻辑空间，统一编址。 哈佛结构：程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间，分开编址。,MCS-51的储存器结构与常见的微型计算机的配置方法不同,它将程序存储器和数据存储器分开（属哈佛结构）,各有自己的寻址方式、控制信号和功能。 程序存储器（ROM）用来存放程序和始终要保留的常数。 数据存储器（RAM

19、）存放程序运行中所需要的常数和变量。 从物理空间看,MCS-51有四个存储器地址空间： 片内数据存储器、片外数据存储器 片内程序存储器、片外程序存储器 但从用户使用的角度看，MCS-51的存储器分为3个逻辑空间。,存储空间分布图,片内外统一寻址的64KB程序存储器空间，地址范围为0000HFFFFH。 64KB的片外数据存储器空间，地址范围也为0000HFFFFH。 256B的片内数据存储器空间，地址范围为00HFFH。,1、程序存储器ROM（16位地址）,一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而

20、执行。那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中，俗称只读程序存储器（ROM）。 程序存储器ROM用来存放程序、常数或表格等。 在MCS-51中，其存储空间分布如下： 片内有4KB的ROM存储单元，地址为0000H0FFFH（16位地址） 片外最多可扩至64KB的ROM，地址为1000HFFFFH （16位地址） 在8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地址空间的4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序储存器）。 而在8031片内，则无内部程序储存器，必须外部扩展EPROM。 MCS-51中64KB内、外程序储存器的地址是统一编址的。,8031单片机无内部程序存储器

21、，地址从0000HFFFFH都是外部程序存储空间。故EA引脚应终接地。 对于内部有ROM的单片机（51、52系列），EA引脚接高电平，使程序从内部ROM开始执行。当指令地址超过0FFFH时，自动转向片外ROM取指令。外部程序存储器地址空间为1000HFFFFH。 访问程序存储器使用MOVC指令。 控制信号是PSEN（低电平有效）和EA,2、数据存储器（8位地址）,（1）片内256B RAM区又分为两个部分（读写均用MOV指令）： 低128B(00H7FH)（8位地址）为真正的RAM区 高128B(80HFFH) （8位地址）为特殊功能寄存器 (SFR)区 （2）片外最大可扩充64KB的RAM区

22、 地址范围为0000HFFFFH （16位地址，共64KB） 一般情况下，只有在片内RAM不能满足应用要求时，才外接RAM。,MCS-51内RAM又可分成三个物理空间：工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲区。,2.1 片内数据存储器和特殊功能寄存器,内部RAM块的00H1FH区, 共分4个组, 每组有8个工作寄存器R0R7, 共32个内部RAM单元。由PSW中的2位RS1、RS0来决定选哪一组为当前工作寄存器：,1、工作寄存器区（00H1FH）,初始化时或复位时，自动选中第0组工作寄存器组。 一旦选中其中一组工作寄存器，其它三组只能作为数据存储器使用，而不能作为寄存器使用。 设置多组寄存器可以方便

23、保护现场。,2、位寻址区（20H2FH）,20H2FH单元为位寻址区, 这16个单元（共计128位）的每1位都有一个8位二进制表示的位地址, 位地址范围为00H7FH,如 MOV 08H，C (这里C是CY进位标志位） 该指令是将CY内容送08H位,如果CY1，位08H值为“1”。,3、数据缓冲区,内RAM中30H7FH为数据缓冲区，用于存放各种数据和中间结果，起到数据缓冲的作用。,在程序实际运行中, 往往需要一个后进先出的RAM区，在子程序调用、中断服务处理等场合用以保护CPU的现场。这种后进先出的缓冲区称为堆栈。 8XX51单片机的堆栈设在内部RAM区，深度不大于128字节，初始化时SP指

24、向07H，但为了避开工作寄存器区和位寻址区，一般设在30H以后的范围内。 栈顶的位置由专门设置的堆栈指针寄存器SP（8位）指出。,4、堆栈与堆栈指针,51单片机在使用堆栈之前，先给SP赋值，以规定堆栈的起始地址，称为栈底。当数据压入堆栈后，SP自动加1，即RAM地址单元加1，以指出当前堆栈位置，这种堆栈结构属向上生长型,注：用户编程只需要规定栈底地址后，不对堆栈操作，堆栈操作由编译器完成。,5、特殊功能寄存器 SFR,MCS-51单片机共有21个字节的特殊功能寄存器，用英文缩写SFR（Special Function Register）表示。 1、用途： A 累加器、状态标志寄存器 单片机内部

25、各部件专用的控制、状态寄存器 并行口、串行口影射寄存器 2、地址空间： 21个特殊功能器不连续的分布在80HFFH 128个字节地址空间，见表2-4。,表2-4中还标注了各SFR的名称、字节地址、可寻址位的位地址和位名称。 26个特殊功能寄存器的名称及主要功能介绍如下，详细的用法见后面各节的内容。 A累加器，自带有全零标志Z，A=0则Z=1；A0则Z=0。该标志常用于程序分支转移的判断条件。 B寄存器，常用于乘除法运算。 PSW程序状态字。主要起着标志寄存器的作用，其8位定义如下：,数据指针DPTR,堆栈指针SP,专用于指出堆栈顶部数据的地址。8XX51单片机的堆栈设在片内RAM。 对堆栈的操

26、作包括压入（PUSH）和弹出（POP）两种方式，并且遵循后进先出的原则。,16位，由两个8位寄存器DPH、DPL组成。主要用于存放一个16位地址，作为访问外部存储器（外RAM和ROM）的地址指针。,P0 P1 P2 P3-I/O端口寄存器 是四个并行I/O端口映射入SFR中的寄存器。通过对该寄存器的读/写，可实现从相应I/O端口的输入/输出。例如： 指令 MOV P1，A实现了把A累加器中的内容从P1端口输出的操作。 指令 MOV A，P3实现了把P3端口线上的信息输入到A中的操作。,此外还有如下寄存器，它们将在后面章节介绍： IP中断优先级控制寄存器。 IE中断允许控制寄存器。 TMOD定时

27、器/计数器方式控制寄存器。 TCON定时器/计数器控制寄存器。 TH0，TL0定时器/计数器0。 TH1，TH1定时器/计数器1。 SCON串行端口控制寄存器。 SBUF串行数据缓冲器。 PCON电源控制寄存器。,注1： 对51基本型单片机只有00H7FH单元128字节的RAM区。对52增强型的单片机还有80HFFH组成的高128字节RAM区（共256字节RAM ）。 注2： 在52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则只能采用直接寻址，访问低128字节RAM时，两种寻址方式均可采用。,

28、七 单片机I/O口的使用,对单片机的控制，其实就是对I/O口的控制，无论单片机对外界进行何种控制，亦或接受外部的控制，都是通过I/O口进行的。 单片机总共有P0、P1、P2、P3四个8位双向输入输出端口。 4个I/O端口都能作通用I/O口，其中P0和P2可用于对外部存储器的访问。,1、 AT89S51并行I/O端口,51系列单片机有4个I/O端口，每个端口都是8位准双向口，共占32根引脚。每个端口都包括一个锁存器(即专用寄存器P0P3)、一个输出驱动器和输入缓冲器。通常把4个端口笼统地表示为P0P3。,在无片外扩展存储器的系统中，这4个端口的每一位都可以作为准双向通用I/O端口使用。在具有片外

29、扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，P0口分时作为低8位地址线和双向数据总线。 51单片机4个I/O端口线路设计的非常巧妙，学习I/O端口逻辑电路，不但有利于正确合理地使用端口，而且会给设计单片机外围逻辑电路有所启发。 下面简单介绍一下输入/输出端口结构。,（一）P0口的结构及特点,P0口的某位P0.n(n=07)结构图， 由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器、一个转换开关MUX、一个输出驱动电路(V1和V2)和一个与门及一个非门组成。,1、P0口作为普通I/O口,输出时 CPU发出控制电平“0”封锁“与”门，将输出上拉场效 应管V1截止，同时使多路开关MUX把锁存器与输出,驱动场效应

30、管V2栅极接通。故内部总线与P0口同相。由于输出驱动级是漏极开路电路，若驱动NMOS或其它拉流负载时，需要外接上拉电阻（10K）。P0的输出级可驱动8个LSTTL负载。, 输入时-分读引脚或读锁存器 读引脚：由传送指令(MOV)实现； 下面一个缓冲器用于读端口引脚数据，当执行一条由端口输入的指令时，读脉冲把该三态缓冲器打开，这样端口引脚上的数据经过缓冲器读入到内部总线。, 输入时-分读引脚或读锁存器 读锁存器：有些指令 如：ANL P0，A称为“读-改-写” 指令，需要读锁存器。 上面一个缓冲器用于读端口锁存器数据。,在输入状态下，从锁存器和从引脚上读来的信号一般是一致的，但也有例外。例如，当

31、从内部总线输出低电平后，锁存器Q0，Q1，场效应管V2开通，端口线呈低电平状态。此时无论端口线上外接的信号是低电平还是高电平，从引脚读入单片机的信号都是低电平，因而不能正确地读入端口引脚上的信号。又如，当从内部总线输出高电平后，锁存器Q1，Q0，场效应管V2截止。如外接引脚信号为低电平，从引脚上读入的信号就与从锁存器读入的信号不同。为此，51单片机在对P0P3的输入操作上，有如下约定：凡属于读-改-写方式的指令，从锁存器读入信号，其它指令则从端口引脚线上读入信号。,读-改-写指令的特点是，从端口输入(读)信号，在单片机内加以运算(修改)后，再输出(写)到该端口上。下面是几条读-修改-写指令的例

32、子。,2、P0作为地址/数据总线（无需外接上拉电阻),在系统扩展时，P0端口作为地址/数据总线使用时，分为： P0引脚输出地址/数据信息。,CPU发出控制电平“1”，打开“与”门，又使多路开关MUX把CPU的地址/数据总线与V2栅极反相接通，输出地址或数据。由图上可以看出，上下两个FET处于反相，构成了推拉式的输出电路，其负载能力大大增强。,2、P0作为地址/数据总线,P0引脚输出地址/输入数据 输入信号是从引脚通过输入缓冲器进入内部总线。 此时，CPU自动使MUX向下，并向P0口写“1”，“读引脚”控制信号有效，下面的缓冲器打开，外部数据读入内部总线。,2、P0作为地址/数据总线,-真正的双

33、向口,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，必须外接上拉电阻（10k），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T2截止，不影响输入电平。,（二）P1口,P1口是唯一的单功能口，仅能作为通用I/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。 同P0口一样，当作输入口时，必须先向锁存器写“1”，使场效应管T截止。,（三）P2口,P2口的位结构比P1多了一个转换开关MUX。 当C=0时，MUX拨向下方，P2口为通用

34、I/O口； 当C=1时，MUX拨向上方，P2口作为高8位地址总线使用，输出高8位地址。 在实际应用中，P2口通常作为高8位地址总线使用。,应当注意：当P2口作地址线使用时，就不能作I /O口线使用。,（四）P3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。 在真正的应用电路中，P3口的第二功能显得更为重要。,P3的各位如不设定为第二功能则自动处于第一功能，在更多情况下，根据需要， 把几条口线设为第二功能，剩下的口线可作第一功能(I/O)使用。,P3口的第二功能,使P3口各线处于第二功能的条件是: 1、串行I/O处于运行状态(R

35、XD,TXD); 2、打开了外部中断(INT0,INT1); 3、定时器/计数器处于外部计数状态(T0,T1) 4、执行读写外部RAM的指令(RD,WR) 在应用中,如不设定P3端口各位的第二功能(WR,RD信号的产生不用设置),则P3端口线自动处于第一功能状态，也就是静态IO端口的工作状态。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能运行状态。在这种情况下，不宜对P3端口作字节操作，需采用位操作的形式。,并行口的负载能力,P0、P1、P2、P3口的电平与CMOS和TTL电平兼容。,P0口的输出级与P1P3口的输出级在结构上不同，其输出级无上拉电阻，因

36、此它们的负载能力和接口要求也不相同。 P0每一位可驱动8个LSTTL负载 作通用I/O时，输出驱动电路是开漏方式，所以，驱动集电极开路或漏极开路电路时需外接上拉电阻； 作地址/数据总线时，输出不是开漏的，无需外接上拉电阻。,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。,对于80X51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。,归纳四个并行口使用的注意事项如下： 1.如果单

37、片机内部有程序存贮器，不需要扩展外部存贮器和I/O接口，单片机的四个P口均可作I/O口使用。 2.四个P口在作输入口使用时，均应先对其写“1”，以避免误读。 如：MOV P1,#0FFH 或 SETB P1.0 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.硬件上一旦采用了外部存储器，P0和P2口就不能再做I/O口了。 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。,编程举例,下面举例说明端口的输入、输出功能，其他功能的应用实例在后面章节说明。在本例，P1.0作输出用，P1.1作输入用。 例1 设计一电路，监视某开关K，用发光二极管LED显示开

38、关状态，如果开关合上，LED 亮、 开关打开，LED熄灭。 分析：设计电路如下页图如示。,开关接在P1.1，LED接P1.0 当开关断开时，P1.1为+5V，对应P1.1为“1”（高电平），此时令P1.0 输出“0” ，LED 的两端电压为 0 而熄灭 当开关合上时，P1.1为0V，对应P1.1为“0”（低电平），此时令P1.0输出“1”，LED正偏而发亮,可以用JB指令对开关状态进行检测。,编程如下： CLR P1.0 ；P1.0=0，使发光二极管灭 L1: SETB P1.1 ；P1.1=1，P1.1作输入，要先置1 JB P1.1，L2 ；若开关打开，P1.1=1，程序转向L2执行 若开

39、关合上，P1.1=0，程序往下执行 SETB P1.0 ；开关合上，P1.0=1，二极管亮 SJMP L1 ；程序转向L1执行 L2: CLR P1.0 ；开关开，P1.0=0，二极管灭 SJMP L1 END 注：CLR清0指令 SETB置1指令 JB判1转移指令： 若为1，转移，若为0，往下执行程序 SJMP跳转指令,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。 接成灌电流形式：,加驱动电路：,小 结,单片机是集CPU、存储器、I/O接口于一体的大规模集成电路芯片。MCS-51系列单片机是目前市场上应用最广泛的单片机机型。 本章重点是单片机的内部结构和存

40、储器结构 51系列单片机内部包含： 一个8位的CPU。 4KB程序存储器ROM（视不同产品型号不同：8031内部无ROM；8051内部为掩模式ROM；8751为EPROM；89C51内部为FLASH EEPROM）。 128字节RAM数据存储器。,两个16位定时器/计数器。 可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存 储器空间的控制电路。 32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）。 一个可编程全双工串行口。 具有两个优先级嵌套中断结构的五个中断源。 掌握51系列单片机各存储空间的地址分配，使用特点及数据操作方法。,51单片机的8个特殊引脚,VCC, GND: 电源端 XTAL1,

41、 XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RES: 复位端 正脉冲有效（宽度10mS） EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端。低有效 片内有ROM时应当接高电平。 ALE/PROG: 地址锁存允许控制端。 PSEN：选通外部ROM的读(OE)控制端。低有效,小结,51单片机的4个8位的I/O口,P0.0P0.7:8位数据口/输出低8位地址复用口 P1.0P1.7: 通用I/O口,P2.0P2.7: 输出高8位地址 P3.0P3.7: 具有特定的第二功能,注意：在不外扩ROM/RAM时，P0P3均可作通用I/O口使用。,小结,PC与SFR复位状态表,小结,单片机存储器配置（片外RAM/ROM）,

42、可寻址片外RAM 64K字节 （0000HFFFFH）； 可寻址片外ROM 64K字节 （0000HFFFFH）； 片内 Flash ROM 4K字节 （0000H0FFFH）；,FFFFH,0000H,可寻址片外RAM,64K字节,FFFFH,0000H,可寻址片外ROM,64K字节,0FFFH,0000H,可寻址片内 Flash ROM,4K字节,89S51,7FH,00H,片内 RAM,128字节,FFH,80H,小结,89S51单片机存储器配置,片内RAM 128字节（00H7FH） 片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H1FH) 片内RAM有128个可按位寻址的位，占16个单元

43、。 位地址编号为：00H7FH 分布在：20H2FH单元 片内21个特殊功能寄存器(SFR)中：SFR中的各位也可按位寻址 可寻址片外RAM 64K字节 （0000HFFFFH） 可寻址片外ROM 64K字节 （0000HFFFFH） 片内 Flash ROM 4K字节 （0000H0FFFH）,小结,存储器配置（片内RAM）,片内RAM 128字节（00H7FH）,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有 的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,SFR分布在80H-FFH 其中92个位可位寻址,80H,FFH,所有的RAM区(包括位寻址区、工作

44、寄存器区）都可以用于存放数据，故也称为数据缓存寄存器,128字节,小结,为什么要位寻址?单片机不是可以有多种寻址方式吗? 大家是否还记得我们做的那个流水灯实验，用的就是位操作，也就是对一盏灯的亮和灭进行控制。 而之前我们学的指令却全都是用字节来介绍的。字节的移动、加减法、逻辑运算、移位等等。用字节来处理一些数学问题，比如控制空调的温度、电视机的音量等等非常直观，可以直接用数值来表示。 可是如果用它来控制一个开关的打开或者合上，一个灯的亮或者灭就有些不直接了。比如我们前面课上的那个流水灯的实验，我们把数值送往P1口之后并不能马上知道是哪个LED灭了，而是要化成二进制后才能知道。 在工业控制中有很多场合需要处理这类单个的开关输出，比如一个继电器的吸合或者释放，一个指示灯的亮或者灭。用字节来处理就显得有些麻烦了，所以在51系列单片机中就特意引入了一个位处理机制,