1.180C51單片機的引腳功能80C51系列中，用CHMOS工藝制造的單片機都采用雙列直插式（DIP）40腳封裝，引腳信號完全相同。圖2-9為引腳圖，這40根引腳大致可分為：電源（VCC、VSS、Vpp、VpD）、時鐘（XTAL1、XTAL2）、I/O口（P0?P3）、地址總線（P0口、P2口）和控制總線（ALE、RST、FROG、旳頤、耳）等幾部分。它們的功能簡述如下：1?電源Vcc（引腳號40）,芯片電源，接+5V；Vss（引腳號20），電源接地端。2.時鐘XTAL1（引腳號18）內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶振的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。XTAL2（引腳號19）內(nèi)部振蕩器的反相放大器輸出端，是外接晶振的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。3?控制總線（1）ALE/融-（引腳號30）:正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存），用來把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器。ALE引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘信號或用于定時。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）8個LSTTL電路。在8751單片機EPROM編程期間，此引腳接編程脈沖（廖-功能）。（2）FWEN（引腳號29）：外部程序存儲器讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）期間，旳EN在每個機器周期內(nèi)兩次有效。旳EN可以驅(qū)動8個LSTTL電路。（3） RST/VPD（引腳號9）:復(fù)位信號輸入端。振蕩器工作時，該引腳上持續(xù)2個機器周期的高電平可實現(xiàn)復(fù)位操作。此引腳還可接上備用電源。在Vcc掉電期間，由"⑷向內(nèi)部RAM提供電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。（4）EA/Vpp（引腳號31）：觸為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器的選擇端。當(dāng)甌為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器（PC值小于4K）；當(dāng)靈為低電平時，訪問外部程序存儲器。對于87C51單片機，在EPROM編程期間，此端為21V編程電源輸入端。

——P1.0—Pl.l——PlP1.0—Pl.l——Pl.2——Pl.3——Pl4——Pl.5一Pl6—Al.7_RST/Vp^—RXD旺込—TXD：iP3.R—iNT0/F3：2_而一ThPM斗_T1JP2：頭一WP3.^一RD_/P3：7+J——■XTAL3一迂TALI一應(yīng)——i0123457sQ--n-「JI-.丄.-rl----1X-----■■-?■-I■~--<393L373635創(chuàng)3332313r加28272625F0.14JP0如PO.3-^PWP隅屮F0.64JPO.7-^^LEJPROGPSEH*■'PEP玄?P2"P2.4^P伽P2加P2.1+JP2.04JU2-9剛C刃引腳圉口4.I/O線（1） PO口（引腳號32~39）:單片機的雙向數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線。在訪問外部存儲器時實現(xiàn)分時操作，先用作地址總線，在ALE信號的下降沿，地址被鎖存；然后用作為數(shù)據(jù)總線。它也可以用作雙向輸入/輸出口。P0口能驅(qū)動8個LSTTL負載。（2） P1口（引腳號1~8）:準雙向輸入/輸出口，它能驅(qū)動4個LSTTL負載。（3） P2口（引腳號21~28）:準雙向輸入/輸出口。在訪問外部存儲器時，用作高8位地址總線。P2口能驅(qū)動4個LSTTL負載。（4） P3口（引腳號10~17）:準雙向輸入/輸出口，它能驅(qū)動4個LSTTL負載。P3口的每一引腳還有另外一種功能：P3.0——RXD：串行口輸入端P3.1——TXD：串行口輸出端P3.2——IHT0:外部中斷0中斷請求輸入端P3.3——【NT1：外部中斷1中斷請求輸入端P3.4――T0：定時器/計數(shù)器0外部輸入端P3.5 T1：定時器/計數(shù)器1外部輸入端P3.6——?:外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號P3.7――凹：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號5?時鐘電路80C51單片機內(nèi)有一個高增益反相放大器，其頻率范圍為1.2MHz~12MHz,XTAL1和XTAL2分別為放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式或外部方式產(chǎn)生。80C51內(nèi)部方式時鐘電路如圖2-10（a）所示。在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，就能構(gòu)成自激振蕩電路。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。電容器C1和C2主要起頻率微調(diào)作用，電容值可選取為30pF左右（外接晶體時）或40pF左右（外接陶瓷諧振器時）。80C51外部方式時鐘電路如圖2-10（b）所示。XTAL1接外部振蕩器，XTAL2懸空。對外部振蕩信號無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波（a）內(nèi)部方式 外郃方式囹2-10呂UC刃單片機的時鐘電踣1.280C51復(fù)位及復(fù)位電路1?2?1復(fù)位結(jié)構(gòu)

復(fù)位電路施密特?炭器復(fù)位電路施密特?炭器圖2-1180C51復(fù)位結(jié)構(gòu)80C51復(fù)位結(jié)構(gòu)如圖2-11所示，此處的復(fù)位引腳只是單純地稱為RST而不是RST/V，因為PDCHMOS型單片機的備用電源也是由V引腳提供的。CC無論是HMOS型還是CHMOS型的單片機，在振蕩器正在運行的情況下，復(fù)位是靠在RST/VpD引腳加持續(xù)2個機器周期（即24個振蕩周期）的高電平來實現(xiàn)的。在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個周期執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，以后每個周期重復(fù)一次，直至RST端變低電平。1.2.2復(fù)位電路及復(fù)位操作單片機的復(fù)位有上電復(fù)位和按鈕手動復(fù)位兩種。如圖2-12（a）所示為上電復(fù)位電路，圖（b）所示為上電按鍵復(fù)位電路。VCCIOilFRSTSWEl7CCRST(R10kR25LkVSSS0C51VSSS0C51/上電復(fù)位b）上電按鍵復(fù)位VCCIOilFRSTSWEl7CCRST(R10kR25LkVSSS0C51VSSS0C51/上電復(fù)位b）上電按鍵復(fù)位圖2-12 80C51復(fù)位電路上電復(fù)位是利用電容充電來實現(xiàn)的，即上電瞬間RST端的電位與V相同，隨著充電電流的CC減少，RST的電位逐漸下降。圖2-12（a）中的R是施密特觸發(fā)器輸入端的一個10K下拉電阻，時間常數(shù)為10X10-6X10X103=100ms。只要V的上升時間不超過1ms,振蕩CC器建立時間不超過10ms，這個時間常數(shù)足以保證完成復(fù)位操作。上電復(fù)位所需的最短時間是振蕩周期建立時間加上2個機器周期時間，在這個時間內(nèi)RST的電平應(yīng)維持高于施密特觸發(fā)器的下閾值。上電按鍵復(fù)位2-12(b)所示。當(dāng)按下復(fù)位按鍵時，RST端產(chǎn)生高電平，使單片機復(fù)位。復(fù)位后，其片內(nèi)各寄存器狀態(tài)見表2-3，片內(nèi)RAM內(nèi)容不變。表2-3復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)寄存器內(nèi)容寄存器內(nèi)容PC0000HTCON00HACCOOHTL000HPSWOOHTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0~P3OFFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H由于單片機內(nèi)部的各個功能部件均受特殊功能寄存器控制，程序運行直接受程序計數(shù)器PC指揮。表2-3中各寄存器復(fù)位時的狀態(tài)決定了單片機內(nèi)有關(guān)功能部件的初始狀態(tài)。另外，在復(fù)位有效期間(即高電平)，80C51單片機的ALE引腳和旳囪引腳均為高電平,且內(nèi)部RAM不受復(fù)位的影響。1.380C51單片機時序1.3.1時鐘周期、機器周期與指令周期1?指令周期CPU執(zhí)行一條指令所用的時間稱為指令周期。一個指令周期由1?4個機器周期組成。2?機器周期CPU執(zhí)行一個基本操作所用時間稱為機器周期，一個機器周期由6狀態(tài)S1?S6組成，每個狀態(tài)由2時鐘脈沖組成，前一個脈沖叫相位P1，后一個脈沖叫相位P2。因此一個機器周期由12個機器周期由12個時鐘脈沖S1P1、S1P2、、S6P1、S6P2組成，如圖2-13所示。3?時鐘脈沖周期時鐘脈沖周期T為計算機系統(tǒng)主頻f的倒數(shù)，即：T=l/f。若系統(tǒng)主頻為12MHZ,則T=l/12卩s。在80C51指令系統(tǒng)中，指令長度為1~3個字節(jié)。在單字節(jié)和雙字節(jié)的指令中，除了乘法和除法指令為4周期以外，都是單周期或雙周期的。三字節(jié)指令都是雙周期的。若系統(tǒng)主頻為12M,則單周期指令執(zhí)行時間為12T=12X12-1=1uso雙周期指令執(zhí)行時間為24T=24X12-1=2uso4?按字節(jié)與周期的指令分類指令按字節(jié)與周期可分為4類：單字節(jié)單周期、雙字節(jié)單周期、單字節(jié)雙周期、訪問外存儲器指令，現(xiàn)用4條指令來說明4類指令的機器碼字節(jié)數(shù)、機器周期數(shù)及時鐘周期數(shù)。例：指令機器碼字節(jié)數(shù)機器周期時鐘周期T①單字節(jié)單周期指令I(lǐng)NCA0411n②収字節(jié)單周期指令MOTA,74-0311n③單字節(jié)收周期指令I(lǐng)NCDPTRA31124④誼問外存儲器指導(dǎo)MOVXA?@jdptrED1224其中，INC指令是將累加器A或DPTR內(nèi)容加1,而MOVXA，@DPTR指令是將以DPTR為地址的存儲單元內(nèi)容送累加器A。上述指令將在第三章中介紹，讀者只要知道指令的機器碼字節(jié)數(shù)及機器周期數(shù)即可。1.3.280C51單片機指令的取指、執(zhí)行時序現(xiàn)按4類指令介紹CPU時序。因為CPU工作的過程就是取指令與執(zhí)行指令的過程，所以CPU必須先取出指令，然后才能執(zhí)行指令。1?雙字節(jié)單周期指令由于雙字節(jié)單周期指令必須在一個周期內(nèi)取機器碼二次，所以必須在一個機器周期內(nèi)安排二次讀操作碼的操作，分別發(fā)生在S1P2與S4P2o在S1P2讀入機器碼74并送入指令寄存器IR，在S4P2讀入數(shù)據(jù)03送入累加器A,即讀2取2。在指令的執(zhí)行過程中，P0口要分時傳送地址與數(shù)據(jù)，因此當(dāng)操作碼的地址從P0口輸出后，必須發(fā)地址鎖存信號ALE給74LS373鎖存器，將地址鎖存在74LS373內(nèi)，騰出P0口讀入機器碼74o在取數(shù)據(jù)03時同樣要發(fā)ALE信號。因此，在一個機器周期內(nèi)地址鎖存信號二次有效，見80C51時序圖2-13o2?單字節(jié)單周期指令對單字節(jié)單周期指令，由于操作碼只有一個字節(jié)，因此第一次讀操作碼有效，而第二次讀的操作碼將被丟棄，即：讀1丟1,且程序計數(shù)器PC不加1o3?單字節(jié)雙周期指令對單字節(jié)雙周期指令，由于操作碼只有一個字節(jié)，而執(zhí)行時間長達2個機器周期，因此除第1次讀操作碼有效外，其余三次讀的操作碼均被放棄，即：讀1丟3。4?訪問外部存儲器指令MOVX執(zhí)行訪問外部存儲器指令MOVX時，首先從程序存儲器中取出指令，然后從外部數(shù)據(jù)存儲器中取出數(shù)據(jù)，因此該指令執(zhí)行時序圖與前三類指令不同。由于MOVX是單字節(jié)雙周期指令，所以在取指令階段（即第一個機器周期的S1P1到S4P2）是讀1丟1,而在執(zhí)行指令讀數(shù)據(jù)階段（即第一個機器周期的S5到第二個機器周期的S3）所完成的操作如下：（1）先將外部數(shù)據(jù)存儲單元的地址ADDR由DPTR從P0與P2口輸出，即時序圖中的S5P1到S6P2階段。并在S4P2到S5P2階段，發(fā)ALE信號將地址鎖存。（2） 在第二個機器周期S1P2到S2P2內(nèi)取消ALE與程序選通信號旳EN（即取消取指操作），使P0口專門用于傳送數(shù)據(jù)。同時發(fā)讀信號，通過P0口將外部數(shù)據(jù)存儲單元中的數(shù)據(jù)傳送到累加器A中。即：時序圖的S6P2到S4P1階段。（3） 由于鎖存的地址為外部數(shù)據(jù)存儲單元的地址，所以在第二個機器周期S4取消取指令的操作，即：不再發(fā)程序選通信號融"。注：由于執(zhí)行MOVX指令時，在第二個機器周期中要少發(fā)一次ALE信號，所以ALE的頻率是不穩(wěn)定的。ALE:1LALE:1L118111111:.*衛(wèi)操件碼（04）IiS1S3S4S5.SIS2S3S4S'5'S6P1P2imjlPlP2_rmPlP2n什F1P2JL「1PlP2_nJP1P2FlP：jnilPlP2LnJiP1P2mlPIP；JTHPLP2mJiF1P2單字書：!si華輛廠扌薛S2S3INCL；讀撫作碼口出 諸觀據(jù)（洞「一「 1 1 r? 51艙[S3；I .j i _i_ g_.4仝讀*詁扌薛第二亍按作碼■T 1