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1、第一章 单片机基础知识1.1 单片机的特点1.2 8051的内部结构1.3 8051的系统扩展1.4 8051指令系统1.5 实用程序设计1.1 单片机的特点一、什么是单片机？单片机：单片机：单片机：单片机：SCM Single Chip Microcontroller MCU Microcontroller Unit 将将CPU、ROM、RAM、定时器、定时器/计数器、计数器、I/O接接口等微型计算机部件集成在一块集成电路芯片上口等微型计算机部件集成在一块集成电路芯片上特点：特点：特点：特点：体积小、价格低、性能强大、速度快、用途广、体积小、价格低、性能强大、速度快、用途广、灵活性强、可靠性
2、高灵活性强、可靠性高 1.1 单片机的特点二、单片机的发展历程 单片机自从单片机自从单片机自从单片机自从20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代问世以来，以其鲜明的特点得到迅猛的发年代问世以来，以其鲜明的特点得到迅猛的发年代问世以来，以其鲜明的特点得到迅猛的发年代问世以来，以其鲜明的特点得到迅猛的发展。展。展。展。单单单单片片片片机机机机的的的的初初初初级级级级阶阶阶阶段段段段：1976197619761976年年年年IntelIntelIntelIntel公公公公司司司司推推推推出出出出了了了了8 8 8 8位位位位的的的的MCS-48MCS-48MCS-48MCS-48系系系系
3、列列列列的的的的单单单单片机。片机。片机。片机。单单单单片片片片机机机机的的的的发发发发展展展展阶阶阶阶段段段段：80808080年年年年代代代代初初初初,Intel,Intel,Intel,Intel公公公公司司司司推推推推出出出出了了了了8 8 8 8位位位位的的的的MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51系系系系列列列列的单片机，的单片机，的单片机，的单片机，motorolamotorolamotorolamotorola的的的的68686868系列，系列，系列，系列，ZilogZilogZilogZilog的的的的Z8Z8Z8Z8系列等。系列等。系列等。系列等。高高高高性性性性
4、能能能能单单单单片片片片机机机机发发发发展展展展阶阶阶阶段段段段：16161616位位位位单单单单片片片片机机机机，芯芯芯芯片片片片内内内内部部部部也也也也增增增增加加加加了了了了其其其其他他他他的的的的性性性性能能能能。如如如如IntelIntelIntelIntel的的的的MCS-96MCS-96MCS-96MCS-96系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机，在在在在单单单单片片片片机机机机内内内内部部部部集集集集成成成成了了了了A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器、PWMPWMPWMPWM输出。输出。输出。输出。在在在在未未未未来来来来，应应应应各各各各种种种种电电电电子子
5、子子产产产产品品品品对对对对单单单单片片片片机机机机的的的的要要要要求求求求，单单单单片片片片机机机机将将将将会会会会向向向向多多多多功功功功能能能能、高性能、高速度、低电压、低功耗、大容量存储器的方向发展高性能、高速度、低电压、低功耗、大容量存储器的方向发展高性能、高速度、低电压、低功耗、大容量存储器的方向发展高性能、高速度、低电压、低功耗、大容量存储器的方向发展。1.1 单片机的特点三、MCS-51单片机及其兼容产品 IntelIntel公司推出了公司推出了8 8位的位的MCS-51MCS-51系列单片机后，在系列单片机后，在工业控制方面得到了极大的应用。之后，工业控制方面得到了极大的应用
6、。之后，IntelIntel开放开放了了5151单片机内核技术，单片机内核技术，PhilipsPhilips、AtmelAtmel、ADIADI等公司等公司相继推出了基于相继推出了基于5151内核的单片机内核的单片机.IntelIntelIntelIntel公司主要产品公司主要产品公司主要产品公司主要产品 AtmelAtmelAtmelAtmel公司主要产品公司主要产品公司主要产品公司主要产品 PhilipsPhilipsPhilipsPhilips公司主要产品公司主要产品公司主要产品公司主要产品IntelIntel公司主要单片机产品公司主要单片机产品型号型号工作电工作电压压(V)(V)主频主
7、频OTP OTP ROM(B)ROM(B)RAMRAM（B B）UARTUART(个个)定时器定时器(个个)I/OI/O口线口线(条条)803180315 512MHz12MHz1281281 12 23232805180515 512MHz12MHz4K4K1281281 12 23232875187515 512MHz12MHz1281281 12 23232805280525 512MHz12MHz8K8K2562561 13 33232Atmel公司主要单片机产品公司主要单片机产品型号型号工作电工作电压压(V)(V)主频主频FlashFlashROM(B)ROM(B)RAMRAM(B)
8、(B)UARTUART(个个)定时器定时器(个个)I/OI/O口线口线(条条)AT89C2051AT89C20513-53-524MHz24MHz2K2K1281281 12 21515AT89C51AT89C515 533MHz33MHz4K4K1281281 12 23232AT89C52AT89C525 533MHz33MHz8K8K2562561 13 33232AT89C53AT89C535 524MHz24MHz12K12K2562561 13 33232 Philips公司主要单片机产品公司主要单片机产品型号型号工作电压工作电压（V V）主频主频ROM(B)ROM(B)RAMRA
9、M(B)(B)UARTUART(个个)定时定时(个个)I/OI/O口线口线(条条)P87C52P87C524.5-5.54.5-5.533MHz33MHz8K(OTP)8K(OTP)2562561 13 33232P87LPC762P87LPC7624.5-5.54.5-5.516MHz16MHz16K(OTP)16K(OTP)5125121 12 218(18(带带I I2 2C C接接口口)P87LPC767P87LPC7674.5-5.54.5-5.520MHz20MHz4K(OTP)4K(OTP)1281281 12 218(18(带带I I2 2C C接接口口)P89C660P89C
10、6604.5-5.54.5-5.520MHz20MHz16K(Flash)16K(Flash)5125121 13 332(32(带带I I2 2C C接接口口)1.1 单片机的特点四、单片机应用领域 1.1.在智能仪器仪表上的应用在智能仪器仪表上的应用 2.2.在工业控制中的应用在工业控制中的应用 3.3.在家用电器中的应用在家用电器中的应用 4.4.在计算机网络和通信领域中的应用在计算机网络和通信领域中的应用 5.5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备领域中的应用 6.6.在各种大型电器中的模块化应用在各种大型电器中的模块化应用 7.7.单片机在汽车设备领域中的应用单片机在汽车设
11、备领域中的应用 1.2 8051的内部结构串串串 可以划分为可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定、存储器、并行口、串行口、定时器时器/计数器和中断逻辑几部分。计数器和中断逻辑几部分。80518051单片机的基本结构单片机的基本结构单片机的基本结构单片机的基本结构ACCTMPALUPSWSP控控制制中中断断、定定时时、串串行行口口的的特特殊殊功功能寄存器能寄存器工作工作寄存器寄存器ACC内部总线内部总线I/O口锁存口锁存/驱动驱动器器P0 P1 P2 P3DPTRRAMROMPC定定时时与与控控制制指指令令寄寄存存器器PSENALEEARST单片机的内部结构框图单片机的内部结构框图单片机
12、的内部结构框图单片机的内部结构框图1.2.1 中央处理器CPU1)1)运算器运算器运算器运算器 运运算算器器是是用用于于对对数数据据进进行行算算术术运运算算和和逻逻辑辑操操作作的的执执行行部部件件，以以算算术术逻逻辑辑单单元元（ALU）为为核核心心，包包括括累累加加器器（ACC）、程程序序状状态态字字（PSW）、暂暂存存器器、B寄寄存存器器等等部部件件和和BCDBCD码码调调整整电电路路。在在进进行行位位操操作作时时，以以PSW中中的的进进位位标标志志位位C作作为为位位操操作作累累加加器器，整整个个位位操操作作系系统统构构成一台布尔成一台布尔处理机。处理机。vv主要功能主要功能主要功能主要功能
13、：算术运算、逻辑运算、移位功能、位数据操作算术运算、逻辑运算、移位功能、位数据操作 累加器累加器累加器累加器ACCACC ACC是是8位寄存器，在进行算术、逻辑运算时，运算器的一个输入多位寄存器，在进行算术、逻辑运算时，运算器的一个输入多为为ACC的输入，而运算结果大多数也要送到的输入，而运算结果大多数也要送到ACC中。助记符为中。助记符为ACC 或或A。B B寄存器寄存器寄存器寄存器 在进行乘法、除法运算时作为在进行乘法、除法运算时作为ALU的输入之一，与的输入之一，与ACC配合完成运算，配合完成运算，并存放运算结果。并存放运算结果。CYCY（C C）：进位和借位标志，当指令执行中有进位和借
14、位进位和借位标志，当指令执行中有进位和借位进位和借位标志，当指令执行中有进位和借位进位和借位标志，当指令执行中有进位和借位 产生时，产生时，产生时，产生时，CYCYCYCY为为为为1 1 1 1，反之为，反之为，反之为，反之为0 0 0 0。ACAC：辅助进位、借位标志（高半字节对低半字节的进位和辅助进位、借位标志（高半字节对低半字节的进位和辅助进位、借位标志（高半字节对低半字节的进位和辅助进位、借位标志（高半字节对低半字节的进位和借位），有进位和借位产生时，借位），有进位和借位产生时，借位），有进位和借位产生时，借位），有进位和借位产生时，ACACACAC为为为为1 1 1 1，反之为，反之
15、为，反之为，反之为0 0 0 0。F0:F0:用户标志位，由用户自定义。用户标志位，由用户自定义。用户标志位，由用户自定义。用户标志位，由用户自定义。RS1RS1和和和和RS0RS0：工作寄存器选择标志位。工作寄存器选择标志位。工作寄存器选择标志位。工作寄存器选择标志位。OVOV：溢出标志位。溢出标志位。溢出标志位。溢出标志位。P P：奇偶校验位，当奇偶校验位，当奇偶校验位，当奇偶校验位，当A A A A中中中中1 1 1 1的个数为偶数时的个数为偶数时的个数为偶数时的个数为偶数时P=0P=0P=0P=0，反之为反之为反之为反之为1 1 1 1。位序位序D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3
16、D2D2D1D1D0D0位位标志标志CYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOV/P PPSWPSW（程序状态字，程序状态字，8 8位）：存放指令执行后的有位）：存放指令执行后的有关状态。关状态。2)2)控制器控制器 包包括括定定时时控控制制逻逻辑辑、程程序序计计数数器器PCPC、数数据据指指针针DPTRDPTR、堆栈指针堆栈指针SPSP、指令寄存器、指令寄存器IRIR、指令译码器、指令译码器IDID等。等。v主主要要功功能能：对对逐逐条条指指令令进进行行译译码码，并并通通过过定定时时和和控控制制电电路路在在规规定定的的时时刻刻发发出出各各种种操操作作所所需需的的内内部部和和外外部
17、部控控制制信信号号，协协调调单单片片机机内内部部各各部部分分的的工工作作以以及及协协调单片机和外围芯片的工作调单片机和外围芯片的工作，完成指令规定的操作，完成指令规定的操作。8051的时钟 1 1、内部方式：、内部方式：MCS-51单单片片机机片片内内有有一一个个用用于于构构成成振振荡荡器器的的高高增增益益反反相相放放大大器器，引引脚脚XTAL1和和XTAL2分分别别是是此此放放大大器器的的输输入入端端和和输输出出端端。把把放放大大器器与与作作为为反反馈馈元元件件的的晶晶体体振振荡荡器器或或陶陶瓷瓷谐谐振振器器连连接接，就就构构成成了了内内部部自自激激振振荡荡器并产生振荡时钟脉冲。器并产生振荡
18、时钟脉冲。单片机时钟电路用来产生单片机时钟电路用来产生CPU的操作时序的操作时序通常有两种形式：通常有两种形式：在电路中，电容通常取在电路中，电容通常取在电路中，电容通常取在电路中，电容通常取30pF30pF，晶振的取值通常为：，晶振的取值通常为：，晶振的取值通常为：，晶振的取值通常为：1MHZ-1MHZ-33MHZ33MHZ（不同型号的单片机的上限频率可能有差别）。（不同型号的单片机的上限频率可能有差别）。（不同型号的单片机的上限频率可能有差别）。（不同型号的单片机的上限频率可能有差别）。2 2、外部方式：、外部方式：外部振荡方式就是把外部已有的时钟信号引入单片机内。外部振荡方式就是把外部已
19、有的时钟信号引入单片机内。振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期1.1.振荡周期振荡周期振荡周期振荡周期 为单片机提供时钟信号的振荡源的周期。为单片机提供时钟信号的振荡源的周期。单片机在工作时，由内单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外部直接输入的送到内部控制逻辑单元的时间信号部振荡器产生或由外部直接输入的送到内部控制逻辑单元的时间信号的周期。其大小是时钟信号频率（的周期。其大小是时钟信号频率（foscfosc）的倒数。）的倒数。2.2.时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期 由由2 2个振荡周期组成（个振荡周期组成（1 1个时钟周期个时钟周期=2=2个振荡周期
20、）个振荡周期）3.3.机器周期机器周期机器周期机器周期 通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。由由1212个振荡周个振荡周期或期或6 6个时钟周期组成（个时钟周期组成（1 1个机器周期个机器周期=12=12个振荡周期）。个振荡周期）。4.4.指令周期指令周期指令周期指令周期 是指是指CPU执行一条指令所需要的时间。一个指令周期通常含有执行一条指令所需要的时间。一个指令周期通常含有14个机器周期。个机器周期。P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6机器周期机器周期时钟时钟周期周期振荡周期振荡周期单片机各种周期的
21、关系图单片机各种周期的关系图v1 1个机器周期个机器周期=6=6个时钟周期个时钟周期=12=12个振荡周期个振荡周期指令部件数据地址指针数据地址指针DPTRDPTR(16(16位）位）:存放程序存储器的地址或外部数据存放程序存储器的地址或外部数据存储器的地址。可分存储器的地址。可分DPHDPH和和DPLDPL两个独立两个独立8 8位寄存器使用。位寄存器使用。访问范围：访问范围：0000-0FFFFH0000-0FFFFH。程序计数器程序计数器PCPC（1616位）：指向下一条执行的指令地址执行指令位）：指向下一条执行的指令地址执行指令后自动加一，常将后自动加一，常将PCPC值设置成程序第一条指
22、令的内存地址。值设置成程序第一条指令的内存地址。访问范围：访问范围：0000-0FFFFH0000-0FFFFH。指令寄存器指令寄存器IRIR：存放当前执行的指令。存放当前执行的指令。指令译码器指令译码器IDID：解释指令，产生相应解释指令，产生相应 的控制信号。的控制信号。SPSP+1栈底栈底入栈入栈出栈出栈SP堆栈指针堆栈指针SPSP（8位）：专门存放堆栈位）：专门存放堆栈 的栈顶位置。遵循的栈顶位置。遵循“先进后出先进后出”的的 原则。原则。1.2.2 存储器组织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：（哈佛结构单片机）：（哈佛结构单片机）ROMROM和和RAMRAM分
23、开，分开，有各自的寻址方式和寻址机构。有各自的寻址方式和寻址机构。MCS-51MCS-51系列的单片机有系列的单片机有4 4个独立的存储空间：个独立的存储空间：片内程序存储器片内程序存储器4K4K（0000-0FFFH0000-0FFFH）；片外程序存储器片外程序存储器64K64K（0000-0FFFFH0000-0FFFFH）；）；片内数据存储器片内数据存储器256B256B（00-0FFH00-0FFH）；片外数据存储器片外数据存储器64K64K（0000-0FFFFH0000-0FFFFH）。）。v注：注：MCS-51MCS-51系列单片机各型号芯片在各个存储器系列单片机各型号芯片在各个
24、存储器空间的物理单元个数可能是不同的。空间的物理单元个数可能是不同的。一、程序存储器 程程序序存存储储器器用用于于存存放放编编好好的的程程序序或或表表格格常常数数。MCS-51MCS-51单单片片机机程程序序存储器的读取顺序由存储器的读取顺序由EAEA确定。确定。EA=1EA=1时时，则则PCPC的的值值在在0000H-0FFFH0000H-0FFFH之之间间，CPUCPU先先从从片片内内程程序序存存储储器器空空间间取取指指执执行行；当当PCPC的的值值大大于于0FFFH0FFFH时时才才访访问问外外部部的的程程序存储器空间。序存储器空间。若若EA=0EA=0时时，则则片片内内程程序序存存储储
25、器器空空间间被被忽忽略略，CPUCPU只只从从片片外外程程序序存存储储器器空空间间取取指指执行。执行。复位后复位后PC=0000HPC=0000H。程程序序存存储储器器中中的的某某些些单单元元预预留留给给系系统专用。统专用。外部ROM内部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH程序存储器空间的程序存储器空间的6 6个特殊功能区域个特殊功能区域0000H：系统的启动单元（系统复位后，单片机从此处开始系统的启动单元（系统复位后，单片机从此处开始取指令开始执行）取指令开始执行）0003H：外部中断外部中断0入口地址入口地址000BH：定时器
26、定时器/计数器计数器0中断入口地址中断入口地址0013H：外部中断外部中断1入口地址入口地址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0023H：串行中断入口地址串行中断入口地址二、数据存储器MCS-51单片机的内部数单片机的内部数据存储器有以下几个部分：据存储器有以下几个部分：工作寄存器区（工作寄存器区（00H1FH）位寻址区（位寻址区（20H2FH）用户区（用户区（30H7FH）128B特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR区（区（80H0FFH）特特殊殊功功能能寄寄存存器器通用通用RAM区区位寻址区位寻址区00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90
27、H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位寻址外外 部部RAM(I/O口口地址地址)0000HFFFFH内部数据存储器（a）外部数据存储器（b）工作寄工作寄存器区存器区数据存储器用于存放中间运算结果、数据暂存和缓冲、标志位等。数据存储器用于存放中间运算结果、数据暂存和缓冲、标志位等。内部内部RAMRAM的的00H-1FH00H-1FH分为分为4 4个区（由个区（由RS1RS1和和RS0RS0的状态决定当的状态决定当前的工作寄存器组别）前的工作寄存器组别），每个区有，每个区有8 8个单元，分别用个单元，分别用R0-R0-R7R7来表示。来表示。v第第0 0组工作寄存器：
28、地址范围为组工作寄存器：地址范围为00H-07H00H-07H；v第第1 1组工作寄存器：地址范围为组工作寄存器：地址范围为08H-0FH08H-0FH；v第第2 2组工作寄存器：地址范围为组工作寄存器：地址范围为10H-17H10H-17H；v第第3 3组工作寄存器：地址范围为组工作寄存器：地址范围为18H-1FH18H-1FH。举例：举例：如果如果RS1=0RS1=0、RS0=0RS0=0时；则时；则(R0)=00H(R0)=00H(使用第使用第0 0组）组）如果如果RS1=0RS1=0、RS0=1RS0=1时；则时；则(R0)=08H(R0)=08H(使用第使用第1 1组）组）如果如果R
29、S1=1RS1=1、RS0=0RS0=0时；则时；则(R0)=10H(R0)=10H(使用第使用第2 2组）组）如果如果RS1=1RS1=1、RS0=1RS0=1时；则时；则(R0)=18H(R0)=18H(使用第使用第3 3组）组）工作寄存器区（工作寄存器区（00H1FH）特特殊殊功功能能寄寄存存器器（SFR,Special Function Register）也也称称专专用用寄寄存存器器，专专用用于于控控制制、管管理理单单片片机机内内部部算算术术逻逻辑辑部部件件、并并行行I/O口口、串串行行I/O口口、定定时时器器/计计数数器器、中中断断系系统统等等功功能能模模块块的的工工作作，用用户户在
30、在编编程程时时可可以以置置数数设设定定，不不能能移移作作他他用用。8051有有21个特殊功能寄存器。见下表个特殊功能寄存器。见下表 从从80H开开始始每每8个个单单元元有有一一个个可可位位寻寻址址的的专专用用寄寄存存器器，位位地地址址从从80H开开始始，也也可可用用“寄寄存存器器名名.位位”来来表表示示，如如ACC.7（0E7H），），PSW.4（0D4H或或RS1），），P0.0（80H）特殊功能寄存器区特殊功能寄存器区SFR（80H-0FFH）MCSMCS5151单片机的特殊功能寄存器单片机的特殊功能寄存器单片机的特殊功能寄存器单片机的特殊功能寄存器符号符号地址地址功能介功能介绍绍符号符号
31、地址地址功能介功能介绍绍ACCE0H累加器SP81H堆栈指针BF0HB寄存器DPH83H数据地址指针（高8位）PSWD0H程序状态字DPL82H数据地址指针（低8位）IEA8H中断允许控制寄存器SBUF99H串行口锁存器IPB8H中断优先级控制寄存器TMOD89HT0、T1定时器/计数器方式控制寄存器P080HP0口锁存器TCON88HT0、T1定时器/计数器控制寄存器P190HP1口锁存器TH18DH定时器/计数器1（高8位）P2A0HP2口锁存器TH08CH定时器/计数器1（低8位）P3B0HP3口锁存器TL18BH定时器/计数器0（高8位）PCON87H电源控制寄存器TL08AH定时器/
32、计数器0（低8位）SCON98H串行口控制寄存器1.2.3 片内并行接口 单单片片机机芯芯片片内内有有一一项项主主要要的的组组成成部部分分是是并并行行I/O口口。MCS-51共共有有4个个8位位的的并并行行I/O口口，分分别别记记作作P0口口、P1口口、P2口口和和P3口口。每每个个并并口口都都至至少少包包含含一一个个锁锁存存器器、一一个个输输出出驱驱动动器器和和输输入入缓缓冲冲器器，但但在在各各个个并并口口之之间间又又有有一一些些差差别别。实实际际上上，它它们们已已被被归归入入专专用用寄寄存存器器之之列列，并并且且具具有有字字节节寻寻址址和位寻址功能。并行和位寻址功能。并行I/O口的主要作用
33、：口的主要作用：在在无无片片外外扩扩展展存存储储器器的的系系统统中中，这这4个个口口均均可可作作为为双双向向的的通通用用I/O端口使用端口使用。在在访访问问片片外外扩扩展展的的存存储储器器或或外外部部I/O接接口口芯芯片片时时，由由P0口口和和P2口口构构成成数数据据和和地地址址总总线线（低低8位位地地址址和和数数据据由由P0口口分分时时传传送，高送，高8位地址由位地址由P2口传送），口传送），P3口的一部分作为控制线。口的一部分作为控制线。P3口具有第二功能口具有第二功能。P0口口某位结构某位结构 P0口电路中包含有一个数据输出锁存器、两个三态数据输入缓冲器、口电路中包含有一个数据输出锁存器
34、、两个三态数据输入缓冲器、一个数据输出的驱动电路和一个输出控制电路。一个数据输出的驱动电路和一个输出控制电路。P0口的功能与驱动能力口的功能与驱动能力1)P0口可以作为通用的口可以作为通用的I/O口；口；2)P0口可以作为单片机系统的地址口可以作为单片机系统的地址/数据线使用；数据线使用；3)P0可以驱动可以驱动8个标准的个标准的TTL负载电路。负载电路。vv注意在注意在注意在注意在P0P0口作为通用的口作为通用的口作为通用的口作为通用的I/OI/O口时，必须外接上拉电阻口时，必须外接上拉电阻口时，必须外接上拉电阻口时，必须外接上拉电阻(如下图）。如下图）。如下图）。如下图）。P1P1口某位结
35、构口某位结构口某位结构口某位结构P1P1口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三态数据输入口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三态数据输入缓冲器、一个数据输出的驱动电路。缓冲器、一个数据输出的驱动电路。P1P1口的功能和口的功能和驱动能力驱动能力1)P11)P1口只可以作为通用的口只可以作为通用的I/OI/O口使用，口使用，“准双向口准双向口”；2)P12)P1可以可以驱动驱动3个标准的个标准的TTL负载电路；负载电路；v注意：注意：在在P1P1口作为通用的口作为通用的I/OI/O口使用时，在从口使用时，在从I/OI/O端口读入端口读入数据时，应该首先向相应的数据时，应该首先向相应的I/OI
36、/O口内部锁存器写口内部锁存器写“1 1”。举例：从举例：从P1P1口的低四位输入数据口的低四位输入数据 MOV P1,#0FHMOV P1,#0FH MOV A,P1 MOV A,P1P2口某位结构图口某位结构图P2口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三态数据输入口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三态数据输入缓冲器、一个多路转换开关和一个数据输出的驱动电路。缓冲器、一个多路转换开关和一个数据输出的驱动电路。P2口的功能和驱动能力口的功能和驱动能力1)P2口可以作为通用的口可以作为通用的I/O口使用，口使用，“准双向口准双向口”；2)P2口还要作为单片机地址总线的高口还要作为单片机地址总
37、线的高8位使用；位使用；3)P2可以驱动可以驱动3个标准的个标准的TTL负载电路。负载电路。P3口某位结构口某位结构 P3口电路中包含有一个数据输出锁存器、两个三态数据输口电路中包含有一个数据输出锁存器、两个三态数据输入缓冲器、一个数据输出的驱动电路和一个输出控制电路。入缓冲器、一个数据输出的驱动电路和一个输出控制电路。P3口的功能和驱动能力口的功能和驱动能力1)P3口可以作为通用的口可以作为通用的I/O口使用口使用，“准双向口准双向口”；2)可以作为单片机系统的第二功能的输入和输出。可以作为单片机系统的第二功能的输入和输出。3)P3口可以驱动口可以驱动3个标准的个标准的TTL负载电路。负载电
38、路。vv注意在注意在注意在注意在P3P3口的使用时，首先要考虑第二功能的要求。口的使用时，首先要考虑第二功能的要求。口的使用时，首先要考虑第二功能的要求。口的使用时，首先要考虑第二功能的要求。MCS-51MCS-51单片机单片机P3口的第二功能口的第二功能引脚引脚引脚引脚第二功能第二功能第二功能第二功能P3.0P3.0RXD(RXD(串行口输入串行口输入串行口输入串行口输入)P3.1P3.1TXD(TXD(串行口输出串行口输出串行口输出串行口输出)P3.2P3.2INT0(INT0(外部中断外部中断外部中断外部中断0 0输入输入输入输入)P3.3P3.3INT1(INT1(外部中断外部中断外部
39、中断外部中断1 1输入输入输入输入)P3.4P3.4T0(T0(定时器定时器定时器定时器0 0的外部输入的外部输入的外部输入的外部输入)P3.5P3.5T1(T1(定时器定时器定时器定时器1 1的外部输入的外部输入的外部输入的外部输入)P3.6P3.6WR(WR(片外数据存储器写选通控制输出片外数据存储器写选通控制输出片外数据存储器写选通控制输出片外数据存储器写选通控制输出)P3.7P3.7RD(RD(片外数据存储器读选通控制输出片外数据存储器读选通控制输出片外数据存储器读选通控制输出片外数据存储器读选通控制输出)1.2.4 8051的内部资源一一、串行口、串行口 P3.0P3.0串行输入口串
40、行输入口RXDRXD，P3.1P3.1串行输出口串行输出口TXDTXD。串行数据缓冲器。串行数据缓冲器SBUFSBUF，串行口控制寄存器，串行口控制寄存器SCONSCON。二、定时器二、定时器/计数器计数器 2 2个个1616位可编程定时器位可编程定时器/计数器，记为计数器，记为T0T0和和T1T1。由程序决定工。由程序决定工作方式。定时器方式选择寄存器作方式。定时器方式选择寄存器TMODTMOD，定时器控制寄存器，定时器控制寄存器TCONTCON，计数存储器，计数存储器TL0TL0，TH0TH0，TL1TL1，TH1TH1。三、中断系统三、中断系统 5 5个中断源：个中断源：2 2个外部中断
41、，个外部中断，2 2个定时器个定时器/计数器中断，一个串计数器中断，一个串行口中断。中断允许寄存器行口中断。中断允许寄存器IEIE，中断优先级寄存器，中断优先级寄存器IPIP。1.2.5 8051的芯片引脚 在器件引脚的封装上，在器件引脚的封装上，80C51系列单片机常用的两种封装为系列单片机常用的两种封装为双列直插式双列直插式DIP40（Dual In-line Package）封装和方形封）封装和方形封装装LCC44（Leaded Chip Carrier），如图所示。），如图所示。主要包括主要包括以下几个部分：以下几个部分：1.1.1.1.电源引脚电源引脚电源引脚电源引脚VccVcc和和
42、和和VssVss VccVcc(40(40脚脚脚脚)：电源端，为十：电源端，为十：电源端，为十：电源端，为十5V5V；VssVss(20(20脚脚脚脚)：接地端：接地端：接地端：接地端 。2.2.2.2.时钟电路引脚时钟电路引脚时钟电路引脚时钟电路引脚XTAL1XTAL1和和和和XTAL2XTAL2 XTAL1XTAL1为内部振荡电路反相放大器的输入端为内部振荡电路反相放大器的输入端为内部振荡电路反相放大器的输入端为内部振荡电路反相放大器的输入端 。XTAL2XTAL2为内部振荡电路反相放大器的输出端为内部振荡电路反相放大器的输出端为内部振荡电路反相放大器的输出端为内部振荡电路反相放大器的输出
43、端 。3.3.3.3.控制信号引脚控制信号引脚控制信号引脚控制信号引脚RSTRST、ALEALE、PSENPSEN和和和和EAEA 4 4 4 4.I.IO(O(输入输出输入输出输入输出输入输出)端口端口端口端口P0P0、P1P1、P2P2和和和和P3P35.5.5.5.MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51单片机单片机单片机单片机P3P3口的第二功能口的第二功能口的第二功能口的第二功能MCS-51双列直插式（双列直插式（DIP）封装类型引脚图封装类型引脚图P1P1口口P3P3口口P0P0口口P2P2口口 时钟端时钟端 复位端复位端控制信号控制信号 接接VCCVCC（+5V+5V）接
44、地端接地端MCS-51的的PLCC封装类型引脚图封装类型引脚图80C51系系列列单单片片机机外外部部引引脚脚在在绘绘制制电电路路原原理理图图时时，经经常常采采用用元元器器件件的的逻逻辑辑符符号号，80C51逻逻辑辑符号如图所示。符号如图所示。控制信号引脚控制信号引脚RST、ALE、PSEN和和EA1.1.RSTRSTVPDVPD(9(9脚脚脚脚)：RSTRST是是是是复复复复位位位位信信信信号号号号输输输输入入入入端端端端，高高高高电电电电平平平平有有有有效效效效。当当当当此此此此输输输输入入入入端端端端保保保保持持持持两两两两个个个个机机机机器器器器周周周周期期期期(24(24(24(24个
45、个个个时时时时钟钟钟钟振振振振荡荡荡荡周周周周期期期期)的的的的高高高高电电电电平平平平时时时时，就就就就可可可可以完成复位操作。以完成复位操作。以完成复位操作。以完成复位操作。RSTRSTRSTRST引脚的第二功能是引脚的第二功能是引脚的第二功能是引脚的第二功能是VPDVPDVPDVPD，即即即即备用电源。备用电源。备用电源。备用电源。2.2.2.2.ALEALEPROGPROG(30(30(30(30脚脚脚脚)：地地地地址址址址锁锁锁锁存存存存信信信信号号号号输输输输出出出出端端端端。当当当当80518051上上上上电电电电正正正正常常常常工工工工作作作作后后后后，ALEALE引引引引脚脚
46、脚脚不不不不断断断断向向向向外外外外输输输输出出出出正正正正脉脉脉脉冲冲冲冲信信信信号号号号，此此此此频频频频率率率率为为为为振振振振荡荡荡荡器器器器频频频频率率率率foscfosc 的的的的l l6 6。此此此此引引引引脚脚脚脚的的的的第第第第二二二二功功功功能能能能PROGPROG是是是是对对对对片片片片内内内内带带带带有有有有可可可可编编编编程程程程的的的的ROMROM的的的的单片机单片机单片机单片机编程写入编程写入编程写入编程写入(固化程序固化程序固化程序固化程序)时，作为编程脉冲的输入端。时，作为编程脉冲的输入端。时，作为编程脉冲的输入端。时，作为编程脉冲的输入端。3.3.PSENP
47、SEN(29(29脚脚脚脚)：片片片片外外外外程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器选选选选通通通通信信信信号号号号。在在在在访访访访问问问问片片片片外外外外程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器时时时时，此此此此端端端端定定定定时时时时输输输输出出出出负负负负脉脉脉脉冲冲冲冲作作作作为为为为读读读读片片片片外外外外存存存存储储储储器器器器的的的的选选选选通通通通信信信信号号号号。CPUCPU在在在在从从从从外外外外部部部部ROMROM取取取取指指指指期期期期间间间间，PSENPSEN信信信信号号号号在在在在每每每每个个个个机机机机器器器器周周周周期期期期(12(12个个个个时时时时钟钟钟
48、钟周周周周期期期期)中两次有效。中两次有效。中两次有效。中两次有效。4.4.EAEAVPPVPP（3l3l脚脚脚脚)：内内内内部部部部和和和和外外外外部部部部程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器选选选选择择择择线线线线/固固固固化化化化编编编编程程程程电电电电压压压压输输输输入入入入端端端端。当当当当EAEA引引引引脚脚脚脚接接接接高高高高电电电电平平平平时时时时，CPUCPU先先先先访访访访问问问问片片片片内内内内程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器并并并并执执执执行行行行内内内内部部部部程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器中中中中的的的的指指指指令令令令，然然然然后后后后再再再
49、再访访访访问问问问外外外外部部部部ROMROMROMROM的的的的内内内内容容容容。输输输输入入入入信信信信号号号号EAEA引引引引脚脚脚脚接接接接低低低低电电电电平平平平(接接接接地地地地)时时时时，CPUCPU只只只只访访访访问问问问外外外外部部部部外外外外部部部部ROMROM并并并并执执执执行行行行外外外外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。1.2.6 单片机的工作方式一、复位方式一、复位方式 单片机在重新启动时都需要复位，单
50、片机在重新启动时都需要复位，单片机在重新启动时都需要复位，单片机在重新启动时都需要复位，MCS-51MCS-51系列单片机有系列单片机有系列单片机有系列单片机有一个复位引脚输入端一个复位引脚输入端一个复位引脚输入端一个复位引脚输入端RSTRST。1.1.MCS-51MCS-51系列的单片机复位方法为：在系列的单片机复位方法为：在系列的单片机复位方法为：在系列的单片机复位方法为：在RSTRST上加一个维持上加一个维持上加一个维持上加一个维持两个机器周期以上的高电平，则单片机被复位。两个机器周期以上的高电平，则单片机被复位。两个机器周期以上的高电平，则单片机被复位。两个机器周期以上的高电平，则单片