第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1

了解單片機(jī)的概念

1.2MCS-51內(nèi)核單片機(jī)1.3

單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展1.4AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)1.5單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法1.1單片機(jī)的基本概念什么是單片機(jī)？

將微處理器CPU、一定容量的ROM和RAM以及I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等電路集成在一塊芯片上，構(gòu)成單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)SCM。單片機(jī)主要應(yīng)用于控制領(lǐng)域，用以實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試和控制功能。為了強(qiáng)調(diào)其控制屬性，單片機(jī)又被稱為MCU。單片機(jī)與單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)某一控制應(yīng)用需要由用戶設(shè)計(jì)的，是一個(gè)圍繞單片機(jī)芯片組建的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)處于核心地位，是構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)。1.1單片機(jī)的基本概念發(fā)展歷程：4位、8位、16位、32位。自單片機(jī)誕生以來的近四十年中，單片機(jī)已有70多個(gè)系列，近500個(gè)機(jī)種。國際上較有名、影響大的公司及其產(chǎn)品：Intel公司：MCS-48、MCS-51、MCS-96系列；Motorola公司：6801、6802、6803、6805、68HCH系列；Zilog公司：Z8、Super8系列；Fairchild（仙童）公司和Mostek公司的F8、3870系列；NEC公司：μCOM-87系列；Rockwell公司：6500、6501系列ATMEL、PHILIPS、LG、三星、華邦等公司的51兼容機(jī)。1.1.1

單片機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r1.1.1單片機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r單片機(jī)特點(diǎn)集成度高，抗干擾能力較強(qiáng)，可靠性高；體積小、重量輕、低電壓、低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；控制功能強(qiáng)，運(yùn)算速度快；硬件通用化、應(yīng)用靈活，單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較為典型、規(guī)范，易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)；研制周期短；價(jià)格便宜。單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是向大容量、高性能化，外圍電路內(nèi)裝化等方面發(fā)展。為滿足不同用戶的要求，各公司競(jìng)相推出能滿足不同需要的產(chǎn)品。1．CPU的改進(jìn)（1）增加CPU數(shù)據(jù)總線寬度。例如，各種16位單片機(jī)和32位單片機(jī)，數(shù)據(jù)處理能力要優(yōu)于8位單片機(jī)。另外，8位單片機(jī)內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線，其數(shù)據(jù)處理能力明顯優(yōu)于一般8位單片機(jī)。（2）采用雙CPU結(jié)構(gòu)，以提高數(shù)據(jù)處理能力。2．存儲(chǔ)器的發(fā)展（1）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器普遍采用閃爍（Flash）存儲(chǔ)器?？刹挥猛鈹U(kuò)展程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（2）加大存儲(chǔ)容量。目前有的單片機(jī)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量可達(dá)128KB甚至更多。3．片內(nèi)I/O的改進(jìn)（1）增加并行口驅(qū)動(dòng)能力，以減少外部驅(qū)動(dòng)芯片。有的單片機(jī)可以直接輸出大電流和高電壓，以便能直接驅(qū)動(dòng)LED和VFD（熒光顯示器）。（2）有些單片機(jī)設(shè)置了一些特殊的串行I/O功能，為構(gòu)成分布式、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)提供方便條件。4．低功耗化

CMOS化，功耗小，配置有等待狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)等工作方式。消耗電流僅在μA或nA量級(jí)，適于電池供電的便攜式、手持式的儀器儀表以及其它消費(fèi)類電子產(chǎn)品。5．外圍電路內(nèi)裝化

眾多外圍電路全部裝入片內(nèi)，即系統(tǒng)的單片化是目前發(fā)展趨勢(shì)之一。例如，美國Cygnal公司的C8051F0208位單片機(jī)，內(nèi)部采用流水線結(jié)構(gòu)，大部分指令的完成時(shí)間為1或2個(gè)時(shí)鐘周期，峰值處理能力為25MIPS。片上集成有8通道A/D、兩路D/A、兩路電壓比較器，內(nèi)置溫度傳感器、定時(shí)器、可編程數(shù)字交叉開關(guān)和64個(gè)通用I/O口、電源監(jiān)測(cè)、看門狗、多種類型的串行接口（兩個(gè)UART、SPI）等。一片芯片就是一個(gè)“測(cè)控”系統(tǒng)。

綜上所述，單片機(jī)正在向多功能、高性能、高速度（時(shí)鐘達(dá)40MHz）、低電壓（2.7V即可工作甚至更低）、低功耗、低價(jià)格（幾元錢）、外圍電路內(nèi)裝化以及片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量不斷增大的方向發(fā)展。1.1.2單片機(jī)的應(yīng)用智能產(chǎn)品上的應(yīng)用工業(yè)控制的應(yīng)用家用電器的應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域的應(yīng)用汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用

單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域通訊及網(wǎng)絡(luò)辦公自動(dòng)化家電、電子玩具智能儀器儀表工業(yè)測(cè)控1.1.3單片機(jī)的系列產(chǎn)品介紹ATMEL類單片機(jī)Intel單片機(jī)Motorola單片機(jī)Microchip單片機(jī)東芝單片機(jī)Zilog單片機(jī)1.2MCS-51內(nèi)核單片機(jī)單片機(jī)基本組成2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)：

8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果等。掉電后數(shù)據(jù)消失。3、程序存儲(chǔ)器(ROM)：8051有4K的8位掩膜ROM，存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。EPROM、EEPROM4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器(Timer/Counter）：8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù),并產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。5、并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位并行I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。6、全雙工串行口：

8051內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位寄存器使用。

7、中斷系統(tǒng)：

8051具有相對(duì)完善的中斷功能，有2個(gè)外中斷、2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和1個(gè)串行中斷，可滿足不同控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。8、時(shí)鐘電路：

8051內(nèi)置頻率12MHz時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩器和振蕩電容。8051

單

片

機(jī)

內(nèi)

部

結(jié)

構(gòu)

圖

1.2.2單片機(jī)的外部引腳DIP引腳圖邏輯符號(hào)

8051的40個(gè)引腳可分為：1.電源引腳(2根)

VCC(40腳)：電源端，接+5V電源。VSS(20腳)：接地端。2.時(shí)鐘引腳(2根)

XTAL1(19腳)：接外部晶振和微調(diào)電容的一端。采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，此引腳應(yīng)接地。XTAL2(18腳)：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端。使用外部時(shí)鐘時(shí)，此引腳應(yīng)接外部時(shí)鐘的輸入端；8051單片機(jī)正常工作時(shí)，該引腳應(yīng)該有脈沖信號(hào)輸出。

3.控制引腳(4根)

(30腳)：地址鎖存允許信號(hào)輸出/編程脈沖輸入引腳。當(dāng)CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)控制鎖存P0口輸出的低8位地址，從而實(shí)現(xiàn)P0口數(shù)據(jù)與低位地址的分時(shí)復(fù)用。當(dāng)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將輸出1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)。這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可當(dāng)做一個(gè)時(shí)鐘向外輸出，每次有效對(duì)應(yīng)一次讀指令操作。3.控制引腳(4根)

(29腳)：片外ROM讀選通信號(hào)端。當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。

(31腳)：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。

當(dāng)EA接高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)ROM指令，但當(dāng)PC值超過0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外ROM指令；當(dāng)EA接低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外ROM指令。

對(duì)8031，此管腳怎么處理？

RST/VPD(9腳)：復(fù)位信號(hào)/備用電源輸入引腳

當(dāng)此引腳保持2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）的高電平后，就可使8051完成復(fù)位操作。復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位或手動(dòng)復(fù)位。初始化后，系統(tǒng)所處狀態(tài)：（1）程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H；（2）P0-P3輸出口全部為高電平；（3）堆棧指針SP寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。注意：初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，RST由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。

RST/VPD(9腳)：復(fù)位信號(hào)/備用電源輸入引腳

4.I/O引腳

(1)P0.0～P0.7(39～32腳)：P0口的8位雙向I/O口線。P0口可作為通用雙向I/O口。在外接數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)器時(shí)，可作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用引腳。

(2)P1.0～P1.7(1～8腳)：P1口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。P1口作為通用的I/O口使用。

(3)P2.0～P2.7(21～28腳)：P2口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。P2口即可作為通用的I/O口使用，也可作為片外存儲(chǔ)器的高8位地址總線，與P0口配合，組成16位片外存儲(chǔ)器單元地址。(4)P3.0～P3.7(10～17腳)：P3口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。P3口除了作為通用的I/O口使用之外，每個(gè)引腳還具有第二功能。

信號(hào)引腳的第二功能由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因，芯片的引腳數(shù)目是有限制的，而單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)其功能所需要的信號(hào)數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)際管腳數(shù)。解決這一矛盾的方式是引腳復(fù)用。具有第二功能的引腳：EPROM存儲(chǔ)器程序固化所需信號(hào)：編程脈沖ALE/PROG編程電壓備用電源引入：RST/VPDP3口P3口的第二功能對(duì)于各種型號(hào)的芯片，引腳的第一功能是相同的，所不同的只在第二功能信號(hào)上。對(duì)于9、30和31各引腳，由于第一功能信號(hào)與第二功能信號(hào)是單片機(jī)在不同工作方式下的信號(hào)，因此不會(huì)發(fā)生使用上的矛盾。P3口的情況有所不同，它的第二功能信號(hào)都是單片機(jī)的重要控制信號(hào)。因此在實(shí)際使用中，總是先按需要優(yōu)先選用它的第二功能。1.2.3單片機(jī)的存儲(chǔ)器

MCS-51單片機(jī)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相互獨(dú)立（獨(dú)立編址、獨(dú)立訪問），即存儲(chǔ)器采用是哈佛結(jié)構(gòu)。（另外一種是馮諾曼結(jié)構(gòu)又稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)）在物理結(jié)構(gòu)上有4個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O接口采用統(tǒng)一編址的方式。

在邏輯結(jié)構(gòu)上有3個(gè)存儲(chǔ)空間：64K字節(jié)片內(nèi)片外統(tǒng)一編址的程序存儲(chǔ)器、256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、64K片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在訪問三個(gè)不同的邏輯存儲(chǔ)空間時(shí)，采用不同的指令和不同的控制信號(hào)。存儲(chǔ)器空間分布圖

1.程序存儲(chǔ)器ROM作用：用于存放程序和常數(shù)表格。一般采用只讀式存儲(chǔ)器ROM、EPROM、E2PROM。特點(diǎn):

尋址范圍64K，與之對(duì)應(yīng)的編址為0000H~FFFFH；片內(nèi)片外連續(xù)統(tǒng)一編址，先片內(nèi)再片外，地址不重合（片內(nèi)0000H~0FFFH，片外1000H~FFFFH）；選擇片內(nèi)片外ROM與哪個(gè)控制引腳有關(guān)？有6組特殊單元0000H~002AH：

0000H~0002H：復(fù)位入口地址0003H~000AH：外部中斷INT0入口地址000BH~0012H：定時(shí)器T0/C0溢出中斷入口地址0013H~001AH：外部中斷INT1入口地址001BH~0022H：定時(shí)器T1/C1溢出中斷入口地址0023H~002AH：串行口中斷入口地址；注意事項(xiàng)系統(tǒng)若擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，P0（通過鎖存器）、P2口與16位地址線連接；對(duì)于片內(nèi)有ROM的單片機(jī)，/EA=1，對(duì)于片內(nèi)無ROM的單片機(jī)8031，調(diào)試時(shí)/EA=1（不用8031的程序存儲(chǔ)器），而使用時(shí)，/EA=0；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)/PSEN只用于外部ROM取指，對(duì)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器無效；6組特殊單元，一般存放一條無條件跳轉(zhuǎn)語句；

片外ROM和片外RAM的地址出現(xiàn)了重疊，可使用相應(yīng)的指令進(jìn)行區(qū)分。訪問外部ROM時(shí)，用MOVC指令。2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器作用：用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩存、標(biāo)志位等。一般采用讀寫存儲(chǔ)器:靜態(tài)/動(dòng)態(tài)RAM。特點(diǎn)：片內(nèi)、片外分別編址；片內(nèi)：00～FFH片外：0000H~FFFFH片外RAM用數(shù)據(jù)指針DPTR尋址，由管腳RD/WR控制RAM的讀出/寫入；片內(nèi)RAM分為四個(gè)區(qū)（工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和特殊功能寄存器區(qū)）

內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在00H~7F范圍內(nèi)地址出現(xiàn)了重疊的現(xiàn)象，單片機(jī)通過不同的指令格式加以區(qū)分。訪問片內(nèi)RAM使用MOV指令，允許采用多種尋址方式。

例如：MOVA，@R0

MOV@R1，A片外RAM采用MOVX指令，若外部存儲(chǔ)單元的地址為8位，可選擇R0或R1作為間接尋址寄存器。

例如

MOVXA，@R0

MOVX@R1，A

若地址為16位，必須選DPTR寄存器地作為間接尋址寄存器。例如：MOVXA，@DPTR

MOVX@DPTR，AMCS_51單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器配置片內(nèi)RAM分為四個(gè)區(qū)（工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和特殊功能寄存器區(qū)）（1）工作寄存器區(qū)（00H-1FH）

該區(qū)32個(gè)單元分為4組，每組包含8個(gè)八位寄存器，均以R0~R7來命名，稱為通用寄存器。CPU當(dāng)前所使用的工作寄存器區(qū)是由程序狀態(tài)字PSW中的D3（RS0）和D4(RS1)位來選擇的。通過修改PSW中的RS0和RS1這兩位，就可選擇任一組工作寄存器，這有利于提高CPU的效率和響應(yīng)中斷的速度。

(2)位尋址區(qū)（20H-2FH）片內(nèi)RAM的20H—2FH單元為位尋址區(qū)，它們既可作為一般單元用字節(jié)尋址，也可以對(duì)其中的某位進(jìn)行尋址。位尋址區(qū)共16字節(jié)，位地址00~7FH。“位”的表示方式：以位地址形式，如7FH以存儲(chǔ)單元加位的形式，如2FH.7（3）用戶RAM區(qū)（30H-7FH）

該區(qū)用于存放用戶數(shù)據(jù)，對(duì)這部分區(qū)域的使用不作任何規(guī)定和限制，堆棧一般開辟在這個(gè)區(qū)域。（4）特殊功能寄存器區(qū)（80H-FFH）

8051單片機(jī)有21個(gè)特殊功能寄存器，離散分布在片內(nèi)高128字節(jié)內(nèi)，只能采用直接尋址方式，其中11個(gè)特殊功能寄存器還可位尋址，這11個(gè)字節(jié)地址都可被8整除，如ACC的字節(jié)地址為E0H，其位地址為E0H-E7H。

對(duì)此區(qū)空閑地址的操作是無意義的。常用的特殊功能寄存器：ACC、B、PSW、SP、DPTR等。①與ALU相關(guān)的（3個(gè)）

程序狀態(tài)字（PSW）

PSW是8位寄存器，用于作為程序運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志。里面存放了CPU工作時(shí)的很多狀態(tài)，借此，我們可了解CPU的當(dāng)前狀態(tài)，并作出相應(yīng)處理。

AC—輔助進(jìn)位標(biāo)志位。在加減運(yùn)算中，當(dāng)有低4位向高4位進(jìn)位或借位時(shí)，AC由硬件置位，否則被清零，用于調(diào)整BCD碼的運(yùn)算結(jié)果。F0—用戶標(biāo)識(shí)位，用于控制程序的轉(zhuǎn)向。RS1、RS0—工作寄存器組的選擇位。OV—溢出標(biāo)志位。P—奇偶校驗(yàn)位。用來表示累加器A內(nèi)容中二進(jìn)制數(shù)位“1”的個(gè)數(shù)的奇偶性。若為奇數(shù)，則P=1，否則為0。②與指針相關(guān)的（2個(gè)）數(shù)據(jù)指針（DPTR）—16位SFR，可分開為兩個(gè)8位：DPL和DPH。存放外部存儲(chǔ)器的地址。堆棧指針（SP）

SP是一個(gè)8位寄存器，指示堆棧頂部在內(nèi)部RAM中的位置，專門用來存放堆棧的棧頂?shù)刂?。入棧能自?dòng)加1，出棧則自動(dòng)減1。堆棧操作遵循先進(jìn)后出的原則。

系統(tǒng)復(fù)位后初始化的值為07H，則堆棧由08H單元開始，占用了工作寄存器空間，可以改變SP的值，一般設(shè)在30H-7FH。堆棧的作用：保護(hù)斷點(diǎn)：在調(diào)用子程序或中斷時(shí)，返回地址自動(dòng)進(jìn)棧。程序返回時(shí)，斷點(diǎn)自動(dòng)彈回到PC。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：使用專用堆棧操作指令POP與PUSH。如現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)就是指令式的進(jìn)棧操作；現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)就是出棧操作。堆棧的開辟：在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，容量有限；堆棧指示器SP：無論數(shù)據(jù)進(jìn)棧還是出棧，都是對(duì)棧頂單元進(jìn)行，即對(duì)棧頂單元的寫和讀操作。為了指示棧頂?shù)刂罚O(shè)置堆棧指針，SP的內(nèi)容就是堆棧棧頂?shù)拇鎯?chǔ)單元地址。堆棧類型：向上生長型（棧底是低地址單元）進(jìn)棧操作：先SP加1，后寫入數(shù)據(jù)；出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后SP減1。進(jìn)棧出棧程序計(jì)數(shù)器PC是一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器，是程序存儲(chǔ)器的字節(jié)地址計(jì)數(shù)器，它里面存放著將要執(zhí)行的下一條指令的地址。其特點(diǎn)如下：不可尋址的專用寄存器物理上是獨(dú)立的，不占據(jù)RAM單元；尋址范圍為64K字節(jié)1.2.4單片機(jī)的時(shí)鐘電路和時(shí)序1.時(shí)鐘電路：

MCS-51的時(shí)鐘有2種方式：（1）內(nèi)部振蕩方式:利用單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路,產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，這種方式單片機(jī)的時(shí)鐘引腳上接石英晶體和振蕩電容；（2）外部時(shí)鐘方式:外部已有時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)。2.CPU的時(shí)序

時(shí)序是用定時(shí)單位來描述的。MCS-51時(shí)序單位有4個(gè)，從小到大依次為節(jié)拍、狀態(tài)、機(jī)器周期、指令周期。（1）節(jié)拍、狀態(tài)

一個(gè)時(shí)鐘周期定義為一個(gè)節(jié)拍（用P表示），二個(gè)節(jié)拍定義為一個(gè)狀態(tài)周期（用S表示），這兩個(gè)節(jié)拍中的前一拍稱為P1，后一拍為P2。（2）時(shí)鐘周期

也稱為振蕩周期，定義為時(shí)鐘脈沖的倒數(shù)，它是計(jì)算機(jī)中最基本的、最小的時(shí)間單位。時(shí)鐘周期就是單片機(jī)外接晶振的倒數(shù)，例如12M的晶振，它的時(shí)間周期就是1/12us。（3）機(jī)器周期

CPU訪問存儲(chǔ)器一次所需的時(shí)間。例如，取指令、讀存儲(chǔ)器、寫存儲(chǔ)器等。51系列單片機(jī)的1個(gè)機(jī)器周期同6個(gè)狀態(tài)周期組成，也就是說1個(gè)機(jī)器周期等于6個(gè)狀態(tài)周期，即12個(gè)時(shí)鐘周期。（4）指令周期

執(zhí)行1條指令所需要的時(shí)間，一般由若干個(gè)機(jī)器周期組成。指令不同，所需的機(jī)器周期數(shù)也不同，有單周期指令、雙周期指令和四周期指令。典型指令時(shí)序1.2.5單片機(jī)的復(fù)位和復(fù)位電路1.3存儲(chǔ)器擴(kuò)展

8051單片機(jī)一塊芯片就是一個(gè)完整的最小微機(jī)系統(tǒng)，但片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量、并行I/O端口、定時(shí)器等內(nèi)部資源都還是有限的?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要，對(duì)其進(jìn)行功能擴(kuò)展，它包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器等的擴(kuò)展。

系統(tǒng)的擴(kuò)展是通過總線把單片機(jī)和擴(kuò)展部分連接起來。根據(jù)總線傳送的信息可分為數(shù)據(jù)總線（DB）、地址總線(AB)和控制總線(CB)。單片機(jī)擴(kuò)展總線的構(gòu)造

數(shù)據(jù)總線D0～D7:

數(shù)據(jù)總線的寬度為8位，由P0口提供。地址總線A0～A15

8051單片機(jī)的地址總線寬度為16位，P0提供低8位地址，P2提供高8位地址?？蓪ぶ贩秶?4KB,。由于P0即作低8位地址線，又作數(shù)據(jù)線，所以它是分時(shí)復(fù)用的引腳，使用時(shí)需要加一個(gè)8位鎖存器，如74LS373?？刂瓶偩€

P3提供的讀信號(hào)、寫信號(hào),加上控制線、ALE、/EA、/PSEN等信號(hào)組成控制總線。/RD讀和/WR寫作為擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀、寫選通信號(hào)；/EA信號(hào)作為片內(nèi)、外ROM的選擇控制信號(hào)；ALE信號(hào)作為地址鎖存器的選通信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)低8位地址的鎖存；/PSEN號(hào)作為擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器ROM的讀選通信號(hào)。單片機(jī)擴(kuò)展總線的構(gòu)造如圖

89S51單片機(jī)內(nèi)部有4KBFlashROM，當(dāng)程序大于4KB時(shí)，就需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。1.常用程序存儲(chǔ)器芯片

程序存儲(chǔ)器有許多種，比如ROM(只讀存儲(chǔ)器)、PROM(可編程ROM)、EPROM(可擦除可編程ROM)、EEPROM(電可擦除可編程)和FlashROM(閃存存儲(chǔ)器)。最常見的芯片是紫外線可擦除的EPROM，主要是Intel公司生產(chǎn)的27XXX系列，如2716（2K×8）、2732（4K×8）、2764（8K×8）、27128（16K×8）、27256（32K×8）、27512（64K×8）等。1.3.1程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展圖1.12常用EPROM芯片的管腳和封裝（除了2716、2732（DIP24）外，其他均為DIP28的雙列直插式封裝。）EPROM各引腳功能如下:

①A0～A15:地址輸入線，引腳的數(shù)目隨芯片的容量有所不同。②D0～D7:雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線，讀或編程校驗(yàn)時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線，編程時(shí)為數(shù)據(jù)輸入線。其余時(shí)間呈高阻狀態(tài)。③/CE:片選信號(hào)，低電平表示該芯片被選中。

④/OE:讀出選通線，低電平輸出緩沖器打開，數(shù)據(jù)輸出。

⑤/PGM:編程脈沖輸入線。正常工作時(shí)接+5V電源，編程時(shí)輸入編程脈沖。

⑥VPP:編程電源輸入線，正常工作時(shí)接+5V電源，編程加編程電壓。

⑦VCC:電源線，接+5V電源。

⑧NC：空。

⑨GND：接地。2.總線擴(kuò)展地址鎖存器與單片機(jī)的連接3.擴(kuò)展的基本結(jié)構(gòu)4.典型EPROM的擴(kuò)展例1：?jiǎn)纹瑪U(kuò)展例2：線選法單片擴(kuò)展線選法多片EPROM的擴(kuò)展電路線選法多片EPROM的擴(kuò)展電路0000H-1FFFH2000H-3FFFH4000H-5FFFH對(duì)于多片程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，其要點(diǎn)：各芯片的低位地址線并行連接；各芯片的數(shù)據(jù)線并行連接；各芯片的控制信號(hào)/PSEN并行連接；采用線選法或譯碼法來產(chǎn)生各芯片的片選信號(hào)。

1.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

圖1.14常用RAM芯片的管腳和封裝1.常用RAM芯片

①A0～A15：地址輸入線，引腳的數(shù)目隨芯片的容量有所不同。

②D0～D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線。

③/CE:片選線，低電平有