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1、会计学1第硬件第硬件(yn jin)结构结构第一页，共55页。结构结构(jigu)框图框图8031 无无第1页/共55页第二页，共55页。内部逻辑内部逻辑(lu j)结构结构CPU运算器电路运算器电路CPU控制器电路控制器电路CPU控制器电路控制器电路第2页/共55页第三页，共55页。42023/2/880C51第3页/共55页第四页，共55页。52023/2/8 MCS51 CPU MCS51 CPU n nCPUCPU内部结构：内部结构：内部结构：内部结构：n n（1 1）运算器电路：算术逻辑单元）运算器电路：算术逻辑单元）运算器电路：算术逻辑单元）运算器电路：算术逻辑单元(dnyun)A
2、LU(dnyun)ALU、累加器、累加器、累加器、累加器ACCACC、寄存器、寄存器、寄存器、寄存器B B、程序状态字、程序状态字、程序状态字、程序状态字PSWPSW和和和和2 2个暂存器等。个暂存器等。个暂存器等。个暂存器等。n n算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元(dnyun)ALU(8(dnyun)ALU(8位位位位)：n n+、算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，循算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，循算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，循算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，循环移位、位处理。环移位、位处理。环移位、位处理。环移位、位处理。n n（2 2）
3、控制器电路：程序计数器）控制器电路：程序计数器）控制器电路：程序计数器）控制器电路：程序计数器PCPC、PC+1PC+1寄存器、指令寄存器、指令寄存器、指令寄存器、指令寄存器、指令译码器、定时与控制电路等。寄存器、指令译码器、定时与控制电路等。寄存器、指令译码器、定时与控制电路等。寄存器、指令译码器、定时与控制电路等。第4页/共55页第五页，共55页。信号信号信号信号(xnho)(xnho)引脚引脚引脚引脚n n1 1、I/OI/O口线功能口线功能n n 4 4个个8 8位并行位并行(bngxng)(bngxng)I/O I/O 接口引脚接口引脚 n nP0.0P0.0P0.7 P0.7、P1
4、.0P1.0P1.7 P1.7、n nP2.0P2.0P2.7P2.7和和 P3.0 P3.0P3.7P3.72、控制线ALE：地址锁存允许(ynx)信号端PSEN：外部程序存储器读选通信号端EA/VPP：程序存储器选择信号端/编程电源输入端 为多功能引脚，可自动切换用作数据为多功能引脚，可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线和或总线、地址总线、控制总线和或I/O 接口外接口外部引脚。部引脚。80C51第5页/共55页第六页，共55页。2 2、控制线控制线控制线控制线n nRST/VPDRST/VPD：复位信号：复位信号(xnho)(xnho)端和后备端和后备电源输入端。电源输入端。n n
5、输入输入10ms10ms以上高电平脉冲，单片机复位。以上高电平脉冲，单片机复位。n nVPDVPD使用后备电源，可实现掉电保护。使用后备电源，可实现掉电保护。3、电源及时(jsh)钟引线 工作电源：VCC、VSS 时钟输入：XTAL1、XTAL2。复位电路(dinl)：（1）上电复位（2）外部信号复位RESET+5V2001K30F F单片机单片机RST第6页/共55页第七页，共55页。n n内部数据存储器低内部数据存储器低内部数据存储器低内部数据存储器低128128128128单元单元单元单元n n内部数据存储器高内部数据存储器高内部数据存储器高内部数据存储器高128128128128单元单
6、元单元单元n n堆栈操作堆栈操作堆栈操作堆栈操作n n内部程序内部程序内部程序内部程序(chngx)(chngx)(chngx)(chngx)存储器存储器存储器存储器n n存储器结构特点存储器结构特点存储器结构特点存储器结构特点2.2 内部内部(nib)存存储器储器第7页/共55页第八页，共55页。92023/2/8 低低128单元单元(dnyun)是单片机的真正是单片机的真正RAM存存储器。储器。内部数据内部数据(shj)(shj)存储器低存储器低128128单元单元第8页/共55页第九页，共55页。n n分为三个区域：分为三个区域：分为三个区域：分为三个区域：n n1 1 寄存器区：寄存器
7、区：寄存器区：寄存器区：n n 4 4组寄存器（寄存器阵组寄存器（寄存器阵组寄存器（寄存器阵组寄存器（寄存器阵列）。列）。列）。列）。n n即即即即4 4个工作寄存器个工作寄存器个工作寄存器个工作寄存器0 0区区区区3 3区。区。区。区。每组每组每组每组n n8 8个寄存单元（每单元个寄存单元（每单元个寄存单元（每单元个寄存单元（每单元8 8位），位），位），位），以以以以n nR0R0R7R7作寄存器名，暂存作寄存器名，暂存作寄存器名，暂存作寄存器名，暂存运算数据运算数据运算数据运算数据n n和中间结果。和中间结果。和中间结果。和中间结果。n n 字节字节字节字节(z ji)(z ji)地址
8、为地址为地址为地址为00H00H1FH1FH。n n2 2 位寻址区位寻址区位寻址区位寻址区 ：n n 字节字节字节字节(z ji)(z ji)地址为地址为地址为地址为20H20H2FH2FH，既可，既可，既可，既可n n作作作作RAMRAM，也可位操作。，也可位操作。，也可位操作。，也可位操作。n n 共有共有共有共有1616个个个个RAMRAM单元，共单元，共单元，共单元，共128128n n位，位地址为位，位地址为位，位地址为位，位地址为00H00H7FH7FH。n n3 3 用户用户用户用户RAMRAM区：区：区：区：n n 32 32个单元，地址为个单元，地址为个单元，地址为个单元，
9、地址为30H30H7FH7FH，n n在一般应用中常作堆栈区。在一般应用中常作堆栈区。在一般应用中常作堆栈区。在一般应用中常作堆栈区。用用PSW中的两位中的两位PSW.4和和PSW.3来切换工作来切换工作(gngzu)寄存器区，选用一个工作寄存器区，选用一个工作(gngzu)寄存器区进行读写操作。寄存器区进行读写操作。字节地址字节地址位地址位地址第9页/共55页第十页，共55页。112023/2/8第10页/共55页第十一页，共55页。122023/2/8内部数据内部数据(shj)(shj)存储器高存储器高128128单元单元n n 内部内部RAM的高的高128单元单元n n 专用寄存器专用寄
10、存器(SFR)区区n n 地址为地址为80HFFHn n（也称特殊（也称特殊(tsh)功能寄存器）功能寄存器）第11页/共55页第十二页，共55页。132023/2/8第12页/共55页第十三页，共55页。n n其字节地址可被其字节地址可被其字节地址可被其字节地址可被8 8整除。整除。整除。整除。n n专用专用专用专用(zhunyng)(zhunyng)寄存器：寄存器：寄存器：寄存器：n n A A、B B、PSWPSW、n nDPTRDPTR、SPSP。n n I/O I/O接口寄存器：接口寄存器：接口寄存器：接口寄存器：n n P0 P0、P1P1、P2P2、P3P3、SBUFSBUF、T
11、MODTMOD、TCONTCON、SCON SCON 有有2套地址套地址(dzh)字节字节(z ji)(z ji)地址：只地址：只2121个有效（其中仅个有效（其中仅1111个有位地址）个有位地址）位地址：只位地址：只8383位有效位有效1、SFR（80HFFH）介绍：）介绍：字节地址字节地址位地址位地址第13页/共55页第十四页，共55页。152023/2/8n n(1)(1)(1)(1)程序计数器程序计数器程序计数器程序计数器PCPCPCPC（16161616位）：位）：位）：位）：n n CPU CPU CPU CPU总是按总是按总是按总是按PCPCPCPC的指示读取程序。的指示读取程序
12、。的指示读取程序。的指示读取程序。PCPCPCPC是一个是一个是一个是一个16161616位的计数位的计数位的计数位的计数器。其内容为将要执行的指令地址（即下一条指令地址），器。其内容为将要执行的指令地址（即下一条指令地址），器。其内容为将要执行的指令地址（即下一条指令地址），器。其内容为将要执行的指令地址（即下一条指令地址），可自动加可自动加可自动加可自动加1 1 1 1。因此。因此。因此。因此CPUCPUCPUCPU执行程序一般执行程序一般执行程序一般执行程序一般(ybn)(ybn)(ybn)(ybn)是顺序方式。当是顺序方式。当是顺序方式。当是顺序方式。当发生转移、子程序调用、中断和复位
13、等操作，发生转移、子程序调用、中断和复位等操作，发生转移、子程序调用、中断和复位等操作，发生转移、子程序调用、中断和复位等操作，PCPCPCPC被强制改被强制改被强制改被强制改写，程序执行顺序也发生改变。写，程序执行顺序也发生改变。写，程序执行顺序也发生改变。写，程序执行顺序也发生改变。n n复位时，复位时，复位时，复位时，PC=0000HPC=0000HPC=0000HPC=0000H。(2)(2)累加器累加器AccAcc（8 8位）：位）：需要需要(xyo)ALU(xyo)ALU处理的数据和计算结果多数要经过累加器处理的数据和计算结果多数要经过累加器A A。第14页/共55页第十五页，共5
14、5页。162023/2/8n n(3)(3)(3)(3)寄存器寄存器寄存器寄存器B B B B（8 8 8 8位）：位）：位）：位）：n n 与与与与A A A A累加器配合执行累加器配合执行累加器配合执行累加器配合执行(zhxng)(zhxng)(zhxng)(zhxng)乘、除运算。也可用作通乘、除运算。也可用作通乘、除运算。也可用作通乘、除运算。也可用作通用寄存器。用寄存器。用寄存器。用寄存器。n n(4)(4)(4)(4)程序状态字程序状态字程序状态字程序状态字PSW PSW PSW PSW（8 8 8 8位）：位）：位）：位）：存放存放存放存放ALUALU运算过程的标志运算过程的标志
15、运算过程的标志运算过程的标志(biozh)(biozh)状态。状态。状态。状态。(5)(5)数据指针数据指针数据指针数据指针DPTR DPTR（1616位）：位）：位）：位）：存放片外存储器地址，作为片外存储器的指针。可分成两个存放片外存储器地址，作为片外存储器的指针。可分成两个存放片外存储器地址，作为片外存储器的指针。可分成两个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 8位寄存器位寄存器位寄存器位寄存器DPHDPH、DPLDPL使用。使用。使用。使用。位位位位 序序序序B B7 7B B6 6B B5 5B B4 4B B3 3B B2 2B B1 1B B0 0位符号位符号位
16、符号位符号C CY YA AC CF F0 0RSRS1 1RSRS0 0OOV VF F1 1P P第15页/共55页第十六页，共55页。172023/2/82.专用专用(zhunyng)寄存器的字节寻址寄存器的字节寻址n n 注意注意注意注意(zh y)(zh y)：n n2121个可字节寻址的专用寄存器是不连续地分散在内部个可字节寻址的专用寄存器是不连续地分散在内部个可字节寻址的专用寄存器是不连续地分散在内部个可字节寻址的专用寄存器是不连续地分散在内部RAMRAM高高高高128128单元之中，共单元之中，共单元之中，共单元之中，共8383个可寻址位。尽管还剩余许个可寻址位。尽管还剩余许个
17、可寻址位。尽管还剩余许个可寻址位。尽管还剩余许多空闲单元，但用户并不能使用。多空闲单元，但用户并不能使用。多空闲单元，但用户并不能使用。多空闲单元，但用户并不能使用。n n在在在在2222个专用寄存器中，唯一一个不可寻址的个专用寄存器中，唯一一个不可寻址的个专用寄存器中，唯一一个不可寻址的个专用寄存器中，唯一一个不可寻址的PCPC。PCPC不不不不占据占据占据占据RAMRAM单元，它在物理上是独立的，因此是不可寻单元，它在物理上是独立的，因此是不可寻单元，它在物理上是独立的，因此是不可寻单元，它在物理上是独立的，因此是不可寻址的寄存器。址的寄存器。址的寄存器。址的寄存器。n n对专用寄存器只能
18、使用直接寻址方式，书写时既可使对专用寄存器只能使用直接寻址方式，书写时既可使对专用寄存器只能使用直接寻址方式，书写时既可使对专用寄存器只能使用直接寻址方式，书写时既可使用寄存器符号，也可使用寄存器单元地址。用寄存器符号，也可使用寄存器单元地址。用寄存器符号，也可使用寄存器单元地址。用寄存器符号，也可使用寄存器单元地址。第16页/共55页第十七页，共55页。MCS-51的寄存器在片内的寄存器在片内RAM都有映像地址。使用时，都有映像地址。使用时，既可用寄存器名，也可用对应既可用寄存器名，也可用对应(duyng)单元地址。单元地址。字节地址字节地址位地址位地址字节地址字节地址第17页/共55页第十
19、八页，共55页。192023/2/8第18页/共55页第十九页，共55页。堆栈堆栈(duzhn)(duzhn)操操作作n n 向上生长型向上生长型向上生长型向上生长型 （向地址增大的方向生成）：（向地址增大的方向生成）：（向地址增大的方向生成）：（向地址增大的方向生成）：MCS51MCS51系系系系列列列列n n堆栈类型堆栈类型堆栈类型堆栈类型 n n 向下生长型（向地址较低的方向生成）：向下生长型（向地址较低的方向生成）：向下生长型（向地址较低的方向生成）：向下生长型（向地址较低的方向生成）：MCS96MCS96系系系系列列列列n n堆栈指针堆栈指针堆栈指针堆栈指针SP SP（8 8位）：位
20、）：位）：位）：n nMCS51MCS51系列的堆栈是按系列的堆栈是按系列的堆栈是按系列的堆栈是按“先进后出先进后出先进后出先进后出”原则存取数据的存储原则存取数据的存储原则存取数据的存储原则存取数据的存储(cn(cn chch)区。区。区。区。n nMCS51MCS51堆栈设在片内堆栈设在片内堆栈设在片内堆栈设在片内RAMRAM区。区。区。区。n n数据入栈时：先数据入栈时：先数据入栈时：先数据入栈时：先SPSP自动加自动加自动加自动加1 1，后写入数据，后写入数据，后写入数据，后写入数据，SPSP始终指向栈顶地址。始终指向栈顶地址。始终指向栈顶地址。始终指向栈顶地址。n n “先加后压先加
21、后压先加后压先加后压”n n数据出栈时：先读出数据，后数据出栈时：先读出数据，后数据出栈时：先读出数据，后数据出栈时：先读出数据，后SPSP自动减自动减自动减自动减 1 1，SPSP始终指向栈顶地址。始终指向栈顶地址。始终指向栈顶地址。始终指向栈顶地址。n n “先弹后减先弹后减先弹后减先弹后减”n n 复位时复位时复位时复位时 SP=07H SP=07H。但在程序设计时应将。但在程序设计时应将。但在程序设计时应将。但在程序设计时应将SPSP值初始化为值初始化为值初始化为值初始化为30H30H以以以以后，后，后，后，n n以免占用宝贵的寄存器区和位地址区。以免占用宝贵的寄存器区和位地址区。以免
22、占用宝贵的寄存器区和位地址区。以免占用宝贵的寄存器区和位地址区。第19页/共55页第二十页，共55页。212023/2/8内部内部(nib)(nib)程序存储器程序存储器n n80C5180C51内有内有内有内有4KB ROM4KB ROM，其地址为，其地址为，其地址为，其地址为0000H0000H0FFFH0FFFH（内部（内部（内部（内部ROMROM）。）。）。）。n n其中其中其中其中0000H0000H0002H0002H是系统的启动单元。是系统的启动单元。是系统的启动单元。是系统的启动单元。n n系统复位后系统复位后系统复位后系统复位后(PC)(PC)0000H0000H，开始取指令
23、执行程序。，开始取指令执行程序。，开始取指令执行程序。，开始取指令执行程序。n n 如果不从如果不从如果不从如果不从0000H0000H开始，应存放一条无条件转移指令，以便直接开始，应存放一条无条件转移指令，以便直接开始，应存放一条无条件转移指令，以便直接开始，应存放一条无条件转移指令，以便直接n n转去执行指定的程序。转去执行指定的程序。转去执行指定的程序。转去执行指定的程序。n n作用：作用：作用：作用：n n（1 1）用来存放固化了的用户程序，取指地址由程序计数器）用来存放固化了的用户程序，取指地址由程序计数器）用来存放固化了的用户程序，取指地址由程序计数器）用来存放固化了的用户程序，取
24、指地址由程序计数器PCPC给出，给出，给出，给出，n n PC PC具有自动加具有自动加具有自动加具有自动加1 1的功能；的功能；的功能；的功能；n n（2 2）固化一片数据区，存放被查询）固化一片数据区，存放被查询）固化一片数据区，存放被查询）固化一片数据区，存放被查询(chxn)(chxn)的表格和参数等。的表格和参数等。的表格和参数等。的表格和参数等。第20页/共55页第二十一页，共55页。222023/2/8n n0003H0003H000AH000AH外部中断外部中断外部中断外部中断(zhngdun)0(zhngdun)0（INT0INT0）中断）中断）中断）中断(zhngdun)(
25、zhngdun)地址区地址区地址区地址区n n000BH000BH0012H 0012H 定时器定时器定时器定时器/记数器记数器记数器记数器0 0（T0T0）中断）中断）中断）中断(zhngdun)(zhngdun)地址区地址区地址区地址区n n0013H0013H001AH001AH外部中断外部中断外部中断外部中断(zhngdun)1(zhngdun)1（INT1INT1）中断）中断）中断）中断(zhngdun)(zhngdun)地址区地址区地址区地址区n n001BH001BH0022H0022H定时器定时器定时器定时器/计数器计数器计数器计数器1 1（T1T1）中）中）中）中断断断断(z
26、hngdun)(zhngdun)地址区地址区地址区地址区n n0023H0023H002AH002AH串行（串行（串行（串行（RI/TIRI/TI）中断）中断）中断）中断(zhngdun)(zhngdun)地址区地址区地址区地址区中断中断中断中断(zhngdun)(zhngdun)入口：入口：入口：入口：0003H0003H0023H0023H中断服务程序存放方法：中断服务程序存放方法：（1）从中断地址区首地址开始）从中断地址区首地址开始(kish)，在中断地址区中直接存放；，在中断地址区中直接存放；（2）从中断地址区首地址开始）从中断地址区首地址开始(kish)，存放一条无条件转移指令，存放
27、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区去。程序的实际入口地址区去。第21页/共55页第二十二页，共55页。程序程序(chngx)存储器保存储器保留的单元：留的单元：第22页/共55页第二十三页，共55页。存储器结构存储器结构存储器结构存储器结构(jigu)(jigu)(jigu)(jigu)特点特点特点特点 普林斯顿结构：普林斯顿结构：普林斯顿结构：普林斯顿结构：程程程程序序序序和和和和数数数数据据据据共共共共用用用用一一一一个个个个存存存存储储储储器器器器逻辑逻辑逻辑逻辑(lu j)(lu j)空
28、间，统一编址。空间，统一编址。空间，统一编址。空间，统一编址。哈佛结构：哈佛结构：哈佛结构：哈佛结构：程序与数据分为两个独立程序与数据分为两个独立程序与数据分为两个独立程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间存储器逻辑空间存储器逻辑空间存储器逻辑空间(kngjin)(kngjin)，分开编址。分开编址。分开编址。分开编址。第23页/共55页第二十四页，共55页。物理上物理上4个存储器地址空间：个存储器地址空间：片内程序存储器片内程序存储器 片外程序存储器片外程序存储器 片内数据片内数据(shj)存储器存储器 片外数据片外数据(shj)存储器存储器逻辑上逻辑上3个存储器地址空间：个存储器地址空间：6
29、4KB 程序存储器程序存储器 256B 片内数据片内数据(shj)存储器存储器 64KB 片外数据片外数据(shj)存储器存储器8031805164KB第24页/共55页第二十五页，共55页。262023/2/8n n存储器小结：存储器小结：存储器小结：存储器小结：n n MCS51 MCS51的程序存储器与数据存储器是分开的程序存储器与数据存储器是分开的程序存储器与数据存储器是分开的程序存储器与数据存储器是分开(fn(fn ki)ki)的（属于哈佛结构），地址空间重迭，最大可扩展的（属于哈佛结构），地址空间重迭，最大可扩展的（属于哈佛结构），地址空间重迭，最大可扩展的（属于哈佛结构），地址空
30、间重迭，最大可扩展到到到到64KB64KB。n n1 1、程序存储器、程序存储器、程序存储器、程序存储器ROMROMn n（1 1）80318031内部无程序存储器内部无程序存储器内部无程序存储器内部无程序存储器n n 由于由于由于由于80318031无片内程序存储器，需外接，因此，无片内程序存储器，需外接，因此，无片内程序存储器，需外接，因此，无片内程序存储器，需外接，因此，端必须外接低电平。端必须外接低电平。端必须外接低电平。端必须外接低电平。n n（2 2）80518051、87518751内部有内部有内部有内部有4KB ROM/EPROM4KB ROM/EPROM：n n =0=0，使
31、用外部程序存储器；，使用外部程序存储器；，使用外部程序存储器；，使用外部程序存储器；n n =1=1，使用内部程序存储器，使用内部程序存储器，使用内部程序存储器，使用内部程序存储器4KB4KB空间，当空间，当空间，当空间，当PCPC的值超的值超的值超的值超过过过过4KB4KBn n 范围时，自动转向外部程序存储器。范围时，自动转向外部程序存储器。范围时，自动转向外部程序存储器。范围时，自动转向外部程序存储器。n n2 2、数据存储器、数据存储器、数据存储器、数据存储器RAMRAMn n（1 1）内部）内部）内部）内部RAMRAM中低中低中低中低128B128B，00H00H7FH7FH；n n
32、（2 2）外部）外部）外部）外部RAMRAM，可扩至，可扩至，可扩至，可扩至64KB64KB，0000H0000HFFFFHFFFFH。第25页/共55页第二十六页，共55页。n n MCS51 MCS51共有四个共有四个共有四个共有四个8 8位的双向并行位的双向并行位的双向并行位的双向并行I/OI/O口，分口，分口，分口，分别记作别记作别记作别记作P0P0、P1P1、P2P2和和和和P3P3。实际上它们已被归入。实际上它们已被归入。实际上它们已被归入。实际上它们已被归入专用寄存器之列。专用寄存器之列。专用寄存器之列。专用寄存器之列。n n 口是一个综合概念，是一个集数据输入缓冲、口是一个综合
33、概念，是一个集数据输入缓冲、口是一个综合概念，是一个集数据输入缓冲、口是一个综合概念，是一个集数据输入缓冲、数据输出驱动及锁存等多项功能为一体的数据输出驱动及锁存等多项功能为一体的数据输出驱动及锁存等多项功能为一体的数据输出驱动及锁存等多项功能为一体的I/OI/O电路。对于电路。对于电路。对于电路。对于(duy)(duy)口有时也称为端口。口有时也称为端口。口有时也称为端口。口有时也称为端口。2.3 并行输入并行输入/输出输出(shch)口电路口电路第26页/共55页第二十七页，共55页。P P0 0口：口：口：口：n n 一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓冲器。一个数据输出锁存器和两个三
34、态数据输入缓冲器。一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓冲器。一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓冲器。n n 一个多路转接电路一个多路转接电路一个多路转接电路一个多路转接电路MUXMUX在控制信号在控制信号在控制信号在控制信号(xnho)(xnho)的作用下，的作用下，的作用下，的作用下，MUX MUX可以分别可以分别可以分别可以分别接通锁存器输出或地址接通锁存器输出或地址接通锁存器输出或地址接通锁存器输出或地址/数据线。当作为通用的数据线。当作为通用的数据线。当作为通用的数据线。当作为通用的I/OI/O口使用时，内部的控制信口使用时，内部的控制信口使用时，内部的控制信口使用时，内部的控制
35、信号号号号(xnho)(xnho)为低电平，封锁与门将输出驱动电路的上拉场效应管（为低电平，封锁与门将输出驱动电路的上拉场效应管（为低电平，封锁与门将输出驱动电路的上拉场效应管（为低电平，封锁与门将输出驱动电路的上拉场效应管（FETFET）截止，）截止，）截止，）截止，同时使同时使同时使同时使MUXMUX接通锁存器接通锁存器接通锁存器接通锁存器QQ端的输出通路。端的输出通路。端的输出通路。端的输出通路。第27页/共55页第二十八页，共55页。P P1 1口：口：口：口：n n 作通用作通用作通用作通用I/OI/O口使用，所以在电路结构上与口使用，所以在电路结构上与口使用，所以在电路结构上与口使
36、用，所以在电路结构上与P0P0口有一些不同之处。口有一些不同之处。口有一些不同之处。口有一些不同之处。首先它不再需要多路转接电路首先它不再需要多路转接电路首先它不再需要多路转接电路首先它不再需要多路转接电路MUXMUX，其次是电路的内部有上拉电阻。与，其次是电路的内部有上拉电阻。与，其次是电路的内部有上拉电阻。与，其次是电路的内部有上拉电阻。与场效应管共同组成输出驱动电路。作为场效应管共同组成输出驱动电路。作为场效应管共同组成输出驱动电路。作为场效应管共同组成输出驱动电路。作为(zuwi)(zuwi)输出口使用时，已能向外输出口使用时，已能向外输出口使用时，已能向外输出口使用时，已能向外提供推
37、拉电流负载，无需再外接上拉电阻。提供推拉电流负载，无需再外接上拉电阻。提供推拉电流负载，无需再外接上拉电阻。提供推拉电流负载，无需再外接上拉电阻。第28页/共55页第二十九页，共55页。P P2 2口：口：口：口：n n P2 P2口电路中比口电路中比口电路中比口电路中比P1P1口多了一个多路转换口多了一个多路转换口多了一个多路转换口多了一个多路转换(zhu(zhu nhun)nhun)电路电路电路电路MUXMUX，这又正好与，这又正好与，这又正好与，这又正好与P0P0口一样。口一样。口一样。口一样。P2P2口也可以作为通用口也可以作为通用口也可以作为通用口也可以作为通用I/OI/O口使用。这
38、时多路转接开关倒向锁存器的口使用。这时多路转接开关倒向锁存器的口使用。这时多路转接开关倒向锁存器的口使用。这时多路转接开关倒向锁存器的QQ端。但通常端。但通常端。但通常端。但通常应用情况下，应用情况下，应用情况下，应用情况下，P2P2口是作为高位地址线使用，此时多路转接口是作为高位地址线使用，此时多路转接口是作为高位地址线使用，此时多路转接口是作为高位地址线使用，此时多路转接开关应倒向相反方向。开关应倒向相反方向。开关应倒向相反方向。开关应倒向相反方向。第29页/共55页第三十页，共55页。P P3 3口：口：口：口：n n P3 P3口的特点在于为适应引脚信号第二功能的需要。口的特点在于为适
39、应引脚信号第二功能的需要。口的特点在于为适应引脚信号第二功能的需要。口的特点在于为适应引脚信号第二功能的需要。n n 对于第二功能为输出的信号引脚，当作为对于第二功能为输出的信号引脚，当作为对于第二功能为输出的信号引脚，当作为对于第二功能为输出的信号引脚，当作为I/OI/O使用时，第二功能信号引线使用时，第二功能信号引线使用时，第二功能信号引线使用时，第二功能信号引线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通应保持高电平，与非门开通，以维持
40、从锁存器到输出端数据输出通路的畅通(chngtng)(chngtng)。n n 当输出第二功能信号时，该位的锁存器应置当输出第二功能信号时，该位的锁存器应置当输出第二功能信号时，该位的锁存器应置当输出第二功能信号时，该位的锁存器应置“1”“1”，使与非门对第二功能信号，使与非门对第二功能信号，使与非门对第二功能信号，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的输出是畅通的输出是畅通的输出是畅通(chngtng)(chngtng)的，从而实现第二功能信号的输出。的，从而实现第二功能信号的输出。的，从而实现第二功能信号的输出。的，从而实现第二功能信号的输出。第30页/共55页第三十一页，共55页。3220
41、23/2/8第31页/共55页第三十二页，共55页。332023/2/8第32页/共55页第三十三页，共55页。342023/2/8端口小结端口小结端口小结端口小结(xi(xi oji)oji)：n n（1 1）系统总线：）系统总线：）系统总线：）系统总线：n n地址总线（地址总线（地址总线（地址总线（1616位）：位）：位）：位）：P0P0（地址低（地址低（地址低（地址低8 8位）、位）、位）、位）、P2P2口（地址高口（地址高口（地址高口（地址高8 8位）位）位）位）数据总线（数据总线（数据总线（数据总线（8 8位）：位）：位）：位）：P0P0口（地址口（地址口（地址口（地址/数据分时复用
42、，借助数据分时复用，借助数据分时复用，借助数据分时复用，借助ALEALE）；）；）；）；n n 控制总线（控制总线（控制总线（控制总线（6 6根）：根）：根）：根）：P3P3口的第二功能和口的第二功能和口的第二功能和口的第二功能和9 9、2929、3030、3131脚；脚；脚；脚；n n（2 2）供用户使用的端口：）供用户使用的端口：）供用户使用的端口：）供用户使用的端口：P1P1口、部分未作第二功能的口、部分未作第二功能的口、部分未作第二功能的口、部分未作第二功能的P3P3口；口；口；口；n n（3 3）P0P0口作地址口作地址口作地址口作地址/数据时，是真正的双向口，三态，负载能力数据时，
43、是真正的双向口，三态，负载能力数据时，是真正的双向口，三态，负载能力数据时，是真正的双向口，三态，负载能力n n 为为为为8 8个个个个LSTTLLSTTL电路；电路；电路；电路；n n P1 P1P3P3是准双向口，负载能力为是准双向口，负载能力为是准双向口，负载能力为是准双向口，负载能力为4 4个个个个LSTTLLSTTL电路。电路。电路。电路。n n（4 4）P0P0P3P3在用作输入之前在用作输入之前在用作输入之前在用作输入之前(zhqin)(zhqin)必须先写必须先写必须先写必须先写“1”“1”，即：，即：，即：，即：n n （P0P0）=FFH=FFH（P3P3）=FFH=FFH
44、。第33页/共55页第三十四页，共55页。2.4 电路电路(dinl)与与时序时序 时钟电路时钟电路时钟电路时钟电路(dinl)(dinl)时钟频率范围要求在时钟频率范围要求在时钟频率范围要求在时钟频率范围要求在1.2MHz1.2MHz12MHz12MHz之间。之间。之间。之间。1 1内部时钟方式：内部一个高增益反相放大内部时钟方式：内部一个高增益反相放大内部时钟方式：内部一个高增益反相放大内部时钟方式：内部一个高增益反相放大器与片外石英器与片外石英器与片外石英器与片外石英 晶体或陶瓷谐振器构成了晶体或陶瓷谐振器构成了晶体或陶瓷谐振器构成了晶体或陶瓷谐振器构成了一个自激振荡器。一个自激振荡器。
45、一个自激振荡器。一个自激振荡器。晶体振荡器的振荡频率决晶体振荡器的振荡频率决晶体振荡器的振荡频率决晶体振荡器的振荡频率决定单片机的时钟频率。定单片机的时钟频率。定单片机的时钟频率。定单片机的时钟频率。2 2外部时钟方式外部时钟方式外部时钟方式外部时钟方式(fngsh)(fngsh)：外部振荡器输入时钟信号。：外部振荡器输入时钟信号。：外部振荡器输入时钟信号。：外部振荡器输入时钟信号。XTAL1单片单片机机XTAL2 内部时钟方式内部时钟方式内部时钟方式内部时钟方式外部时钟方式外部时钟方式外部时钟方式外部时钟方式1。.。XTAL1单片单片机机XTAL2 外部时钟源外部时钟源外部时钟源外部时钟源+
46、5V+5V振荡源振荡源（OSCillation）第34页/共55页第三十五页，共55页。时序时序时序时序(sh x)(sh x)定时单位定时单位定时单位定时单位时钟周期：振荡频率的倒数。时钟周期：振荡频率的倒数。机器周期：完成机器周期：完成(wn chng)一个基本操作所需要的时一个基本操作所需要的时间。间。一个机器周期由一个机器周期由12个时钟周期组成。个时钟周期组成。指令周期：一条指令的执行时间。指令周期：一条指令的执行时间。以机器周期为单位：可包含以机器周期为单位：可包含1个个4个机器周期。个机器周期。思考题：思考题：设应用单片机晶振频率为设应用单片机晶振频率为12MHz，问机器问机器(
47、j q)周期为多少？指令周期为多少？指令周期分别为多少？周期分别为多少？fosc=12MHzMC=12/fosc =12/12MHz =1s s第35页/共55页第三十六页，共55页。372023/2/8典型指令典型指令(zhlng)时时序序n n MCS51采用定时控制方采用定时控制方式，因此它有固定的机器周期。式，因此它有固定的机器周期。规定一个机器周期的宽度为规定一个机器周期的宽度为6个个状态。由于一个状态又包括两状态。由于一个状态又包括两个个(lin)拍节，因此一个机拍节，因此一个机器周期总共有器周期总共有12个拍节，分别记个拍节，分别记作作S1P1、S1P2S6P2。第36页/共55
48、页第三十七页，共55页。n n振荡脉冲并不直接使用，由振荡脉冲并不直接使用，由振荡脉冲并不直接使用，由振荡脉冲并不直接使用，由XTAL2XTAL2端送往内部时钟电路（端送往内部时钟电路（端送往内部时钟电路（端送往内部时钟电路（foscfosc）：）：）：）：n n经过经过经过经过(jnggu)2(jnggu)2分频，向分频，向分频，向分频，向CPUCPU提供提供提供提供2 2相时钟信号相时钟信号相时钟信号相时钟信号P1P1和和和和P2 P2（f f拍节拍节拍节拍节=1/2 fosc=1/2 fosc）；n n再经再经再经再经3 3分频，产生分频，产生分频，产生分频，产生ALEALE时序（时序（
49、时序（时序（fALE=1/6 fosc fALE=1/6 fosc）；n n经过经过经过经过(jnggu)12(jnggu)12分频，成为机器周期信号（分频，成为机器周期信号（分频，成为机器周期信号（分频，成为机器周期信号（MC=12/fosc MC=12/fosc），如下图所，如下图所，如下图所，如下图所示。示。示。示。n n 需要指出的是，需要指出的是，需要指出的是，需要指出的是，CPUCPU的运算操作在的运算操作在的运算操作在的运算操作在P1P1期间，数据传送在期间，数据传送在期间，数据传送在期间，数据传送在P2P2期间。期间。期间。期间。（80C51）（80C51）（80C51）第37
50、页/共55页第三十八页，共55页。392023/2/8几种几种几种几种(j(j zh zh n n)典型指令的取指和执行时典型指令的取指和执行时典型指令的取指和执行时典型指令的取指和执行时序：序：序：序：通常，每个机器周期，通常，每个机器周期，ALE两次有效两次有效(yuxio)，第，第1次发生在次发生在S1P2和和S2P1期间，第期间，第2次在次在S4P2和和S5P1期间。期间。单周期指令的执行单周期指令的执行 始于始于S1P2，这时操作码被锁存到指，这时操作码被锁存到指令寄存器内，读出下字节令寄存器内，读出下字节(z ji)（应为下一个操作码）是（应为下一个操作码）是不予考虑的，且程序计数