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1、会计学1系列单片机的结构及原理系列单片机的结构及原理88微处理器微处理器(运算部件运算部件)控制部件控制部件B数据存储器数据存储器RAMP0口口P2口口程序存储器程序存储器P1口口P3口口串串行行口口定定时时/计计数器数器中断中断系统系统特殊功能特殊功能寄存器寄存器（SFR）88ROM/EPROMV VCCCCV VSSSSXTAL1XTAL2PSENALEEARESET2.2 2.2 内部总体结构内部总体结构图图2-1 MCS-512-1 MCS-51单片机的基本结构单片机的基本结构第1页/共60页RST端口端口0驱动器驱动器端口端口2驱动器驱动器RAM地址地址锁存器锁存器RAM128*8端
2、口端口0锁存锁存器器端口端口2锁存锁存器器ROM4K*8B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+1寄存器寄存器PCDPTR指针指针VCCVSSP1.0P1.7堆栈指针堆栈指针SPACCTMP2PSW端口端口3锁存器锁存器端口端口1锁存器锁存器端口端口1驱动器驱动器端口端口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OSCP3.0P3.7ALEPSENEAXTAL2XTAL1ALU(+5V)指指令令寄寄存存器器定定时时与与控控制制指指令令译译码码器器P0.0P0.
3、7P2.0P2.780518051单片机内部结构框图单片机内部结构框图第2页/共60页2.3 2.3 引脚功能引脚功能封装形式与引脚定义封装形式与引脚定义n n44J-PLCC第3页/共60页2.3 2.3 引脚功能引脚功能封装形式与引脚定义封装形式与引脚定义o44A-TQFP第4页/共60页2.3 2.3 引脚功能引脚功能封装形式封装形式o42PS6-PDIP第5页/共60页2.3 2.3 引脚功能引脚功能封装形式封装形式n n40P6-PDIP第6页/共60页2.3 2.3 引脚功能引脚功能引脚含义引脚含义RXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD/VCCVSSXTAL2X
4、TAL1RSTP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7EAPSEN1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051875189C512 2、振荡电路：、振荡电路：、振荡电路：、振荡电路：XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL23 3、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚
5、：、复位引脚：RSTRST4 4、并行口：、并行口：、并行口：、并行口：P0P0、P1P1、P2P2、P3P37 7、ALEALE：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号1 1、电源线：、电源线：、电源线：、电源线：VCC(+5V)VCC(+5V)、VSS(VSS(地地地地)5 5、EAEA：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号6 6、PSENPSEN：外部：外部：外部：外部ROMROM读选通信号读选通信号读选通信号读选通信号第7页/共60页V VSSSS（2020脚）脚）：接地；：接地；V VCCCC（4040
6、脚）脚）：正常操作及对：正常操作及对EPROMEPROM编程和验证时接编程和验证时接5V5V电源。电源。XTALXTAL1 1（1919脚脚）：接接外外部部晶晶体体的的一一端端。在在单单片片机机内内部部，它它是是一一个个反反向向放放大大器器的的输输入入端端，这这个个放放大大器器构构成成了了片片内内振振荡器。荡器。XTALXTAL2 2（1818脚脚）：接接外外部部晶晶体体的的另另一一端端。在在单单片片机机内内部部，接至上述反向放大器的输出端。接至上述反向放大器的输出端。2.3 2.3 引脚功能引脚功能引脚含义引脚含义第8页/共60页RST/VPDRST/VPD（9 9脚）脚）：当振荡器运行时，
7、在此引脚上出现：当振荡器运行时，在此引脚上出现两个两个机器周期机器周期以上的以上的高电平高电平，将使单片机，将使单片机复位复位；VCCVCC掉电期间，掉电期间，此引脚可接备用电源，以保持内部此引脚可接备用电源，以保持内部RAMRAM的数据不丢失；当的数据不丢失；当VCCVCC掉到低于规定水平，而掉到低于规定水平，而VPDVPD在其规定的电压范在其规定的电压范(50.5V(50.5V）内，）内，VPDVPD向内部向内部RAMRAM提供备用电源。提供备用电源。ALE/PSENALE/PSEN（3030脚）脚）：当访问外部存储器时，：当访问外部存储器时，MCS-51MCS-51系列单系列单片机即用片
8、机即用P0P0口作为低口作为低8 8位地址输出口，又作为数据输入位地址输出口，又作为数据输入/输输出口。为了使地址与数据不致于混淆，通常先送地址再传出口。为了使地址与数据不致于混淆，通常先送地址再传送数据。送数据。ALEALE（允许地址锁存）将（允许地址锁存）将P0P0口输出的低口输出的低8 8位地址锁位地址锁存，从而实现低位地址与数据的分离。在存，从而实现低位地址与数据的分离。在ALEALE端会周期性端会周期性地出现正脉冲信号，此信号频率为振荡器频率的地出现正脉冲信号，此信号频率为振荡器频率的1/61/6。因。因此，它可以用作对外输出的时钟。要注意的是：每当访问此，它可以用作对外输出的时钟。
9、要注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个外部数据存储器时，将跳过一个ALEALE脉冲。脉冲。ALEALE端可以驱动端可以驱动（吸收或输出电流）（吸收或输出电流）8 8个个LSTTLLSTTL输入。在对输入。在对87518751片内片内EPROMEPROM编程（固化）时，此引脚用于输入编程脉冲。编程（固化）时，此引脚用于输入编程脉冲。2.3 2.3 引脚功能引脚功能引脚含义引脚含义第9页/共60页PSENPSEN（2929脚）脚）：是外部程序存储器的读选通信号。在外：是外部程序存储器的读选通信号。在外部程序存储器取指令（或常数）期间，每一个机器周期部程序存储器取指令（或常数）期间，每一个
10、机器周期两次有效。每当访问外部数据存储器时，这两次有效的两次有效。每当访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。同样可以驱动信号将不出现。同样可以驱动8 8个个LSTTLLSTTL输入。输入。EA/VPPEA/VPP（3131脚）脚）：当：当EAEA端保持高电平时，访问内部程序端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在存储器，但在PCPC（程序计数器）值超过（程序计数器）值超过0FFFH0FFFH（对于（对于8051/8751/80C518051/8751/80C51）或）或1FFFH1FFFH（对于（对于80528052）时，将自动转）时，将自动转向访问外部存储器。当向访问外部存储器。当
11、EAEA端保持低电平时，不管是否有端保持低电平时，不管是否有内部程序存储器，只访问外部程序存储器。在对内部程序存储器，只访问外部程序存储器。在对87518751片片内内EPROMEPROM编程时，此引脚用于施加编程时，此引脚用于施加21V21V的编程电源的编程电源（VPPVPP）。）。2.3 2.3 引脚功能引脚功能引脚含义引脚含义第10页/共60页P0P0口（口（P0.0P0.0P0.7P0.7共共8 8条引脚，即条引脚，即39393232脚）脚）：是双向：是双向8 8位三态位三态I/OI/O口。在访问外部存储器时，可分时用作低口。在访问外部存储器时，可分时用作低8 8位位地址线和地址线和8
12、 8位数据线；在位数据线；在EPROMEPROM编程时，它输入指令字节，编程时，它输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。而在验证程序时，则输出指令字节。P0P0口能驱动口能驱动8 8个个LSTTLLSTTL输入。输入。P1P1口（口（P1.0P1.0P1.7P1.7共共8 8条引脚，即条引脚，即1 18 8脚）脚）：P1P1口是一个口是一个带有内部上拉电阻的带有内部上拉电阻的8 8位双向位双向I/OI/O口。在口。在EPROMEPROM编程和程序编程和程序验证时，它接收低验证时，它接收低8 8位地址。它能驱动位地址。它能驱动4 4个个LSTTLLSTTL输入。输入。2.3 2.3 引脚
13、功能引脚功能引脚含义引脚含义第11页/共60页P2P2口口（P2.0P2.0P2.7P2.7共共8 8条条引引脚脚，即即21212828脚脚）：P2P2口口是是一一个个带带有有内内部部上上拉拉电电阻阻的的8 8位位双双向向I/OI/O口口。在在访访问问外外部部存存储储器器时时，它它送送出出高高8 8位位地地址址。在在对对EPROMEPROM编编程程和和程程序序验验证证时时，它它接收高接收高8 8位地址。它能驱动位地址。它能驱动4 4个个LSTTLLSTTL输入。输入。P3P3口口（P3.0P3.0P3.7P3.7共共8 8条条引引脚脚，即即10101717脚脚）：P3P3口口是是一一个个带带有
14、有内内部部上上拉拉电电阻阻的的8 8位位双双向向I/OI/O口口。在在MCS-51MCS-51单单片片机机中中，这这8 8个个引引脚脚都都有有各各自自的的第第二二功功能能，在在实实际际工工作作中中，大大多多数数情况下都使用情况下都使用P3P3口的第二功能。口的第二功能。2.3 2.3 引脚功能引脚功能引脚含义引脚含义第12页/共60页2.3 2.3 引脚功能引脚功能引脚含义引脚含义口口 线线第二功能第二功能含含 义义P3.0P3.0RXDRXD串行数据接收端串行数据接收端P3.1P3.1TXDTXD串行数据发送端串行数据发送端P3.2P3.2INT0INT0外部中断外部中断0 0申请输入端申请
15、输入端P3.3P3.3INT1INT1外部中断外部中断1 1申请输入端申请输入端P3.4P3.4T0T0定时器定时器0 0计数输入端计数输入端P3.5P3.5T1T1定时器定时器1 1计数输入端计数输入端P3.6P3.6WRWR外部外部RAMRAM写选通端写选通端P3.7P3.7RDRD外部外部RAMRAM读选通端读选通端第13页/共60页地址总线（地址总线（ABAB）：地址总线宽度为：地址总线宽度为1616位，由位，由P0P0口经地址锁存器提供低口经地址锁存器提供低8 8位地址（位地址（A0-A7A0-A7）；）；P2P2口直接提供高口直接提供高8 8位地（位地（A8A8A15A15）。地址
16、信号是）。地址信号是由由CPUCPU发出的，故地址总线是单方向的。发出的，故地址总线是单方向的。数据总线（数据总线（DBDB）：数据总线宽度为：数据总线宽度为8 8位，用于位，用于传送数据和指令，由传送数据和指令，由P0P0口提供。口提供。控制总线（控制总线（CBCB）：控制总线随时掌握各种部件：控制总线随时掌握各种部件的状态，并根据需要向有关部件发出命令。的状态，并根据需要向有关部件发出命令。2.3 2.3 引脚功能引脚功能总线结构总线结构第14页/共60页地地址址锁锁存存器器CBI/OA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D
17、0DBABP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0P3.1P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.5P0.6P0.7ALEP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0EAPSENP3.2P0.4图图2-32-3（b b）总线结构图）总线结构图2.3 2.3 引脚功能引脚功能总线结构总线结构第15页/共60页2.4 2.4 主要组成主要组成n n2.4.1 CPUn n2.4.2 存储器n n2.4.3 并行I/O口时钟电路时钟电路CPUROMRAM输入输入/输出接口输出接口第16页/
18、共60页2.4.1 CPU2.4.1 CPU作用作用：读入和分析每条指令，根据每条指令的功：读入和分析每条指令，根据每条指令的功 能要求，控制各个部件执行相应的操作。能要求，控制各个部件执行相应的操作。组成组成：运算器和控制：运算器和控制器。器。算术、逻辑运算部件算术、逻辑运算部件ALUALU、累加器累加器ACCACC、寄存器、寄存器B B、暂存器暂存器TMP1TMP1、TMP2TMP2、程序状态寄存器程序状态寄存器PSWPSW、布尔处理器、布尔处理器、十进制调整电路十进制调整电路时钟发生器、定时控制逻辑、时钟发生器、定时控制逻辑、指令寄存器、指令译码器指令寄存器、指令译码器 、程序计数器程序
19、计数器PCPC、程序地址寄存器、程序地址寄存器、数据指针寄存器数据指针寄存器DPTRDPTR、堆栈指针堆栈指针SPSP运算器运算器控制器控制器算术、逻辑运算部件算术、逻辑运算部件ALUALU指令寄存器指令寄存器指令译码器指令译码器第17页/共60页ALUALU:由加法器和其他逻辑电路等组成，用于对数据由加法器和其他逻辑电路等组成，用于对数据由加法器和其他逻辑电路等组成，用于对数据由加法器和其他逻辑电路等组成，用于对数据进行算术运算和逻辑操作的执行部件，能完成进行算术运算和逻辑操作的执行部件，能完成进行算术运算和逻辑操作的执行部件，能完成进行算术运算和逻辑操作的执行部件，能完成算术加、减、乘、除
20、、逻辑算术加、减、乘、除、逻辑算术加、减、乘、除、逻辑算术加、减、乘、除、逻辑“与与与与”、“或或或或”、“异或异或异或异或”等运算，循环移位操作，位操作等功等运算，循环移位操作，位操作等功等运算，循环移位操作，位操作等功等运算，循环移位操作，位操作等功能。能。能。能。指令寄存器指令寄存器指令寄存器指令寄存器：8 8 8 8位寄存器，用于暂时存放指令，等位寄存器，用于暂时存放指令，等位寄存器，用于暂时存放指令，等位寄存器，用于暂时存放指令，等待译码。待译码。待译码。待译码。指令译码器指令译码器指令译码器指令译码器：当指令送入译码器后，进行译码，就：当指令送入译码器后，进行译码，就：当指令送入译
21、码器后，进行译码，就：当指令送入译码器后，进行译码，就是把指令转变成执行此指令所需要的电信号。是把指令转变成执行此指令所需要的电信号。是把指令转变成执行此指令所需要的电信号。是把指令转变成执行此指令所需要的电信号。根据译码器输出的信号，根据译码器输出的信号，根据译码器输出的信号，根据译码器输出的信号，CPUCPUCPUCPU的定时控制电路定的定时控制电路定的定时控制电路定的定时控制电路定时地产生执行该指令所需的各种控制信号，使时地产生执行该指令所需的各种控制信号，使时地产生执行该指令所需的各种控制信号，使时地产生执行该指令所需的各种控制信号，使计算机正确执行程序所需要的各种操作。计算机正确执行
22、程序所需要的各种操作。计算机正确执行程序所需要的各种操作。计算机正确执行程序所需要的各种操作。第18页/共60页2.4.22.4.2 存储器存储器存储器存储器n n片内程序存储器（片内程序存储器（片内程序存储器（片内程序存储器（4KB4KB）n n片外程序存储器（扩展片外程序存储器（扩展片外程序存储器（扩展片外程序存储器（扩展64KB64KB）n n片内数据存储器（片内数据存储器（片内数据存储器（片内数据存储器（256B256B）n n片外数据存储器（扩展片外数据存储器（扩展片外数据存储器（扩展片外数据存储器（扩展64KB64KB）5151系列单片机在物理上有系列单片机在物理上有4 4个存储空
23、间：个存储空间：SFRRAM位寻址区位寻址区工作工作寄存器寄存器0-3组组外部外部RAMRAM0000FFFF00203080FF外部外部ROM内部内部ROMEA=1外部外部ROMEA=000000FFF1000FFFF第19页/共60页程序存储器程序存储器程序存储器程序存储器n n0000H0000H0002H0002H：是所有执行程序的入口地：是所有执行程序的入口地：是所有执行程序的入口地：是所有执行程序的入口地址，址，址，址，8051805180518051复位后，复位后，复位后，复位后，CPUCPUCPUCPU总是从总是从总是从总是从0000H0000H0000H0000H单元开始单元
24、开始单元开始单元开始执行程序。执行程序。执行程序。执行程序。n n0003H0003H：外部中断：外部中断：外部中断：外部中断0 0 0 0入口。入口。入口。入口。n n000BH000BH：定时器：定时器：定时器：定时器0 0 0 0溢出中断入口。溢出中断入口。溢出中断入口。溢出中断入口。n n0013H0013H：外部中断：外部中断：外部中断：外部中断1 1 1 1入口。入口。入口。入口。n n001BH001BH：定时器：定时器：定时器：定时器1 1 1 1溢出中断入口。溢出中断入口。溢出中断入口。溢出中断入口。n n0023H0023H：串行口中断入口。：串行口中断入口。：串行口中断入
25、口。：串行口中断入口。在程序存储器中有在程序存储器中有6 6个单元具有特殊功能：个单元具有特殊功能：第20页/共60页数据存储器数据存储器数据存储器数据存储器n n8051805180518051片内有片内有片内有片内有256256256256单元的单元的单元的单元的RAMRAMRAMRAM，片外有，片外有，片外有，片外有64KB64KB64KB64KB的的的的RAMRAMRAMRAM：访问片内：访问片内：访问片内：访问片内RAMRAMRAMRAM用用用用“MOVMOVMOVMOV”指令，访问片外指令，访问片外指令，访问片外指令，访问片外RAMRAMRAMRAM用用用用“MOVXMOVXMOV
26、XMOVX”指令。指令。指令。指令。n n对片外对片外对片外对片外RAMRAMRAMRAM常采用间接寻址方式，常采用间接寻址方式，常采用间接寻址方式，常采用间接寻址方式，R0R0R0R0，R1R1R1R1和和和和DPTRDPTRDPTRDPTR都可以作为间址寄存器。都可以作为间址寄存器。都可以作为间址寄存器。都可以作为间址寄存器。R0R0R0R0，R1R1R1R1是是是是8 8 8 8位地位地位地位地址指针，寻址范围址指针，寻址范围址指针，寻址范围址指针，寻址范围256256256256个字节；个字节；个字节；个字节；DPTRDPTRDPTRDPTR是是是是16161616位地位地位地位地址指
27、针，寻址范围址指针，寻址范围址指针，寻址范围址指针，寻址范围64KB64KB64KB64KB。n n可寻址可寻址可寻址可寻址256256256256个单元，片内低个单元，片内低个单元，片内低个单元，片内低128128128128字节（即字节（即字节（即字节（即00H00H00H00H7FH7FH7FH7FH）的地址区域为片内）的地址区域为片内）的地址区域为片内）的地址区域为片内RAMRAMRAMRAM，对其访问可采，对其访问可采，对其访问可采，对其访问可采用直接或间接寻址方式；高用直接或间接寻址方式；高用直接或间接寻址方式；高用直接或间接寻址方式；高128128128128字节（即字节（即字节
28、（即字节（即80H80H80H80H0FFH0FFH0FFH0FFH）为专用寄存器区，只能用直接寻址）为专用寄存器区，只能用直接寻址）为专用寄存器区，只能用直接寻址）为专用寄存器区，只能用直接寻址方式。方式。方式。方式。第21页/共60页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工作寄存器区工作寄存器区工作寄存器区工作寄存器区：000000001FH1FH1FH1FH间安排了间安排了间安排了间安排了4 4 4 4组工作寄存组工作寄存组工作寄存组工作寄存器，每组占用器，每组占用器，每组占用器，每组占用8 8 8 8个个个个RAM
29、RAMRAMRAM字节，记为字节，记为字节，记为字节，记为R0R0R0R0R7R7R7R7。n n位寻址区位寻址区位寻址区位寻址区：占用地址：占用地址：占用地址：占用地址20H20H20H20H2FH2FH2FH2FH，共，共，共，共16B16B16B16B，128128128128位。位。位。位。n n用户用户用户用户RAMRAMRAMRAM区区区区：地址为：地址为：地址为：地址为30H30H30H30H7FH7FH7FH7FH，共，共，共，共80B80B80B80B。分为分为3 3个区域：个区域：第22页/共60页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128128
30、128128单元单元单元单元n n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，CPUCPUCPUCPU每读取指令的一个字每读取指令的一个字每读取指令的一个字每读取指令的一个字节节节节PCPCPCPC便可自动加便可自动加便可自动加便可自动加1 1 1 1，指向本指令的下一个字节或，指向本指令的下一个字节或，指向本指令的下一个字节或，指向本指令的下一个字节或下一条指令地址，程序顺序执行，可寻址下一条指令地址，程序顺序执行，可寻址下一条指令地址，程序顺序执行，可寻址下一条指令地址，程序顺序执行，可寻址64KB64KB64KB64KB范围范围范围范围ROM
31、ROMROMROM。n n累加器累加器累加器累加器A A A A：8 8 8 8位，用于存放操作数或运算的中间位，用于存放操作数或运算的中间位，用于存放操作数或运算的中间位，用于存放操作数或运算的中间结果。结果。结果。结果。n n寄存器寄存器寄存器寄存器B B B B：8 8 8 8位，主要用于乘法和除法的运算。位，主要用于乘法和除法的运算。位，主要用于乘法和除法的运算。位，主要用于乘法和除法的运算。乘法时，乘法时，乘法时，乘法时，B B B B中存放乘数，乘法操作后，乘积的高中存放乘数，乘法操作后，乘积的高中存放乘数，乘法操作后，乘积的高中存放乘数，乘法操作后，乘积的高8 8 8 8位存于位
32、存于位存于位存于B B B B中；除法时，中；除法时，中；除法时，中；除法时，B B B B中存放除数，除法操作中存放除数，除法操作中存放除数，除法操作中存放除数，除法操作后，后，后，后，B B B B中存放余数。中存放余数。中存放余数。中存放余数。（特殊功能寄存器区）（特殊功能寄存器区）第23页/共60页n n状态字寄存器状态字寄存器状态字寄存器状态字寄存器PSWPSWPSWPSW：8 8 8 8位，存放程序运行的状态位，存放程序运行的状态位，存放程序运行的状态位，存放程序运行的状态信息。信息。信息。信息。n n堆栈指针堆栈指针堆栈指针堆栈指针SPSPSPSP：按照先进后出、后进先出的原则：
33、按照先进后出、后进先出的原则：按照先进后出、后进先出的原则：按照先进后出、后进先出的原则存取存取存取存取RAMRAMRAMRAM区域。区域。区域。区域。n n数据指针数据指针数据指针数据指针DPTRDPTRDPTRDPTR：16161616位，由高位字节位，由高位字节位，由高位字节位，由高位字节DPHDPHDPHDPH和低位字和低位字和低位字和低位字节节节节DPLDPLDPLDPL组成，用于存放组成，用于存放组成，用于存放组成，用于存放16161616位存储器的地址，对外位存储器的地址，对外位存储器的地址，对外位存储器的地址，对外部数据存储器部数据存储器部数据存储器部数据存储器RAMRAMRA
34、MRAM数据进行读写。数据进行读写。数据进行读写。数据进行读写。第24页/共60页ROM地址地址ROM单元单元75HHHHHHH207410F046260006H0005H0004H0003H0002H0001H0000H程序计数器程序计数器PCH指令寄存器指令寄存器HCPU0000第25页/共60页PSWPSW：程序状态字寄存：程序状态字寄存器。定义格式如右上器。定义格式如右上边。其中，边。其中，CYCY：进借：进借位标志；位标志；ACAC：辅助进：辅助进借位标志；借位标志；F0F0：用户：用户标志；标志；RS0RS0、RS1RS1：工作：工作寄存器组选择位（如表寄存器组选择位（如表2-42
35、-4）。）。OVOV：溢出标志：溢出标志位；位；P P：奇偶标志位，：奇偶标志位，有奇数个有奇数个1 1、P P置置1 1，否，否则置则置0 0。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0CY AC F0 RS1RS2 OV P 表2-4 RS1、RS2与与工作寄存器组关系RS1 RS0选择工作寄存器组选择工作寄存器组000组（组（00H07H）011组（组（08H0FH）102组（组（10H17H）113组（组（18H1FH）第26页/共60页堆栈指针堆栈指针堆栈指针堆栈指针SPSP数据入数据入数据出数据出栈底栈底SPSP SP-1（a a）向下生长型）向下生长型栈底栈底SPSP SP+
36、1数据出数据出数据入数据入（b b）向上生长型）向上生长型第27页/共60页SP:07H01H02H03H04H11H10H压栈压栈00H0BH0AH09H08H07H第28页/共60页SP:08H00H0BH0AH09H08H07H01H02H03H04H11H10H01H压栈压栈第29页/共60页SP:09H00H0BH0AH09H08H07H01H02H03H04H11H10H02H弹栈弹栈第30页/共60页00H0BH0AH09H08H07HSP:08H01H02H03H04H11H10H02H弹栈弹栈第31页/共60页00H0BH0AH09H08H07H01H02H03H04H11H
37、10HSP:07H01H第32页/共60页2.4.3 2.4.3 并行并行并行并行I/OI/OI/OI/O口口口口 P0口的结构口的结构P1口的结构口的结构P2口的结构口的结构P3口的结构口的结构第33页/共60页1 1 1 1P0P0P0P0口的结构口的结构口的结构口的结构 P0P0P0P0口有两个用途，第一是作为普通口有两个用途，第一是作为普通口有两个用途，第一是作为普通口有两个用途，第一是作为普通I/OI/OI/OI/O口使用；第二作为地址口使用；第二作为地址口使用；第二作为地址口使用；第二作为地址/数数数数据总线使用。当用作第二个用途时，在这个口上分时送出低据总线使用。当用作第二个用途
38、时，在这个口上分时送出低据总线使用。当用作第二个用途时，在这个口上分时送出低据总线使用。当用作第二个用途时，在这个口上分时送出低8 8 8 8位地位地位地位地址和传送数据。址和传送数据。址和传送数据。址和传送数据。图图2-6 P02-6 P0口线逻辑电路图口线逻辑电路图VCC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CD读引脚读引脚写入写入内部总线内部总线QQMUXVT2P0.XVT1CP211&第34页/共60页2 2P1P1P1P1口的结构口的结构口的结构口的结构P1P1P1P1口只用作普通口只用作普通口只用作普通口只用作普通I/OI/OI/OI/O口，所以它没有转换开关口，所
39、以它没有转换开关口，所以它没有转换开关口，所以它没有转换开关MUXMUXMUXMUX。VCC锁存器锁存器读锁存器读锁存器D读引脚读引脚写入写入内部总线内部总线QQP1.X内部上拉电阻内部上拉电阻CP图图2-7 P12-7 P1口线逻辑电路图口线逻辑电路图第35页/共60页3 3P2P2P2P2口的结构口的结构口的结构口的结构P2P2P2P2口也有两种用途，一是作为普通口也有两种用途，一是作为普通口也有两种用途，一是作为普通口也有两种用途，一是作为普通I/OI/OI/OI/O口，二是作为高口，二是作为高口，二是作为高口，二是作为高8 8 8 8位地址位地址位地址位地址线。线。线。线。VCC锁存器
40、锁存器读锁存器读锁存器地址地址控制控制D读引脚读引脚写入写入内部总线内部总线QMUXP2.X内部上拉电阻内部上拉电阻CP1图图2-8 P22-8 P2口线逻辑电路图口线逻辑电路图第36页/共60页4 4P3P3P3P3口的结构口的结构口的结构口的结构 P3P3P3P3口是一个多功能端口，其结构见图口是一个多功能端口，其结构见图口是一个多功能端口，其结构见图口是一个多功能端口，其结构见图2-92-92-92-9。P3P3P3P3口除了有准双向口除了有准双向口除了有准双向口除了有准双向I/OI/OI/OI/O功能外，还具有第二功能。功能外，还具有第二功能。功能外，还具有第二功能。功能外，还具有第二
41、功能。VCC锁存器锁存器读锁存器读锁存器第二输出功能第二输出功能D读引脚读引脚写入写入内部总线内部总线QQP3.X内部上拉电阻内部上拉电阻第二输入功能第二输入功能CPW321图图2-9 P32-9 P3口线逻辑电路图口线逻辑电路图第37页/共60页2.52.5 时钟电路与时钟电路与时钟电路与时钟电路与CPUCPUCPUCPU的时序的时序的时序的时序2.5.1 振荡器振荡器和时钟电路和时钟电路2.5.2 CPU的时的时序及有关概念序及有关概念2.5.3 CPU的取指的取指令和执行指令时序令和执行指令时序 2.5.4 访问外部访问外部ROM的操作时序的操作时序2.5.5 访问外部访问外部RAM的操
42、作时序的操作时序第38页/共60页2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 振荡器和时钟电路振荡器和时钟电路振荡器和时钟电路振荡器和时钟电路n n1 1 1 1、内部时钟方式：、内部时钟方式：、内部时钟方式：、内部时钟方式：8051805180518051内部有一个用于构成内部有一个用于构成内部有一个用于构成内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚振荡器的高增益反相放大器，引脚振荡器的高增益反相放大器，引脚振荡器的高增益反相放大器，引脚XTALXTALXTALXTAL1 1 1 1和和和和XTALXTALXTALXTAL2 2 2 2分别是此放大器的输入端和输出端。把分别是此放大
43、器的输入端和输出端。把分别是此放大器的输入端和输出端。把分别是此放大器的输入端和输出端。把放大器与作为反馈元件的晶体或陶瓷谐振器放大器与作为反馈元件的晶体或陶瓷谐振器放大器与作为反馈元件的晶体或陶瓷谐振器放大器与作为反馈元件的晶体或陶瓷谐振器连接，就构成了内部自激振荡器并产生振荡连接，就构成了内部自激振荡器并产生振荡连接，就构成了内部自激振荡器并产生振荡连接，就构成了内部自激振荡器并产生振荡时钟脉冲（如图时钟脉冲（如图时钟脉冲（如图时钟脉冲（如图2-102-102-102-10）。）。）。）。n n2 2 2 2、外部时钟方式：就是把外部已有的时钟信、外部时钟方式：就是把外部已有的时钟信、外部
44、时钟方式：就是把外部已有的时钟信、外部时钟方式：就是把外部已有的时钟信号引入单片机内（如图号引入单片机内（如图号引入单片机内（如图号引入单片机内（如图2-112-112-112-11）。）。）。）。时钟信号的产生由两种方式：时钟信号的产生由两种方式：第39页/共60页XTAL2XTAL18051C1C2CYS1至内部时钟电路至内部时钟电路外外部部时时信信号号源源XTAL2XTAL18051VCCVSSTTL1图图2-10 2-10 振荡电路振荡电路图图2-11 2-11 外部时钟外部时钟脉冲源接法脉冲源接法第40页/共60页n n1 1 1 1、拍（、拍（、拍（、拍（P P P P）：振荡脉冲
45、的周期，用：振荡脉冲的周期，用：振荡脉冲的周期，用：振荡脉冲的周期，用P P P P表示。是晶表示。是晶表示。是晶表示。是晶体的振荡周期，或是外部振荡脉冲的周期，是体的振荡周期，或是外部振荡脉冲的周期，是体的振荡周期，或是外部振荡脉冲的周期，是体的振荡周期，或是外部振荡脉冲的周期，是MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51单片机中最小的时序单位。单片机中最小的时序单位。单片机中最小的时序单位。单片机中最小的时序单位。n n2 2 2 2、状态或时钟周期（、状态或时钟周期（、状态或时钟周期（、状态或时钟周期（S S S S）：振荡脉冲经二分频后：振荡脉冲经二分频后：振荡脉冲经二分频后：振
46、荡脉冲经二分频后得到的时钟信号，把时钟信号的周期称为状态，得到的时钟信号，把时钟信号的周期称为状态，得到的时钟信号，把时钟信号的周期称为状态，得到的时钟信号，把时钟信号的周期称为状态，用用用用S S S S表示。一个状态包括两个拍表示。一个状态包括两个拍表示。一个状态包括两个拍表示。一个状态包括两个拍P1P1P1P1和和和和P2P2P2P2（前拍和（前拍和（前拍和（前拍和后拍）。是最基本的时间单位。后拍）。是最基本的时间单位。后拍）。是最基本的时间单位。后拍）。是最基本的时间单位。n n3 3 3 3、机器周期、机器周期、机器周期、机器周期：CPUCPUCPUCPU完成一个基本操作所需的时间完
47、成一个基本操作所需的时间完成一个基本操作所需的时间完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。由称为机器周期。由称为机器周期。由称为机器周期。由6 6 6 6个状态（个状态（个状态（个状态（12121212拍）组成。拍）组成。拍）组成。拍）组成。n n4 4 4 4、指令周期、指令周期、指令周期、指令周期：是执行一条指令所需要的时间。：是执行一条指令所需要的时间。：是执行一条指令所需要的时间。：是执行一条指令所需要的时间。是是是是MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51单片机最大的时序单位。一个指令周期单片机最大的时序单位。一个指令周期单片机最大的时序单位。一个指令周期单片机最大的时序单位
48、。一个指令周期通常含有通常含有通常含有通常含有1 1 1 14 4 4 4个机器周期。个机器周期。个机器周期。个机器周期。2.5.2 CPU2.5.2 CPU2.5.2 CPU2.5.2 CPU的时序及有关概念的时序及有关概念的时序及有关概念的时序及有关概念第41页/共60页P1P2S1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)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2图图2-12MCS-51单片机各种单片机各种周期的相互关系周期的相互关系第42页
49、/共60页 若若若若MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51单单单单片片片片机机机机外外外外接接接接晶晶晶晶振振振振为为为为12MHz12MHz12MHz12MHz时时时时，则则则则单单单单片片片片机机机机的的的的四个周期的具体值为：四个周期的具体值为：四个周期的具体值为：四个周期的具体值为：n n振荡周期振荡周期振荡周期振荡周期1/12MHz1/12MHz1/12MHz1/12MHz（1/121/121/121/12）s=0.0833ss=0.0833ss=0.0833ss=0.0833sn n时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期1/6s1/6s1/6s1/6s0.167s0.167s0
50、.167s0.167sn n机器周期机器周期机器周期机器周期1s1s1s1sn n指令周期指令周期指令周期指令周期1 1 1 14s4s4s4s举例：举例：第43页/共60页2.5.32.5.3 CPU CPU CPU CPU的取指令和执行指令时序的取指令和执行指令时序的取指令和执行指令时序的取指令和执行指令时序再 读 下 一个操作码再 读 下 一个操作码XTAL2(OSC)P2S1ALE读操作码读下一个操作码（丢弃）读第二字节（a）单字节，单周期指令 例：MOV A R1（d）单字节，双周期指令，如MOVXP1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P2S5P2S6P2S1P1P1P1P