電子工程師自學(xué)速成（設(shè)計(jì)篇）目錄TOC\h\h第1章單片機(jī)入門(mén)\h1.1概述\h1.1.1什么是單片機(jī)\h1.1.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程\h1.1.3單片機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程\h1.1.4單片機(jī)的應(yīng)用\h1.2單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)\h1.2.1單片機(jī)基礎(chǔ)電路\h1.2.2數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換\h1.2.3單片機(jī)中數(shù)的表示及運(yùn)算\h第2章單片機(jī)硬件原理\h2.1單片機(jī)的結(jié)構(gòu)\h2.1.1CPU\h2.1.2時(shí)鐘振蕩器\h2.1.3中斷控制器\h2.1.4ROM\h2.1.5RAM\h2.1.6定時(shí)器/計(jì)數(shù)器\h2.1.7串行通信口\h2.1.8I/O接口\h2.1.9總線(xiàn)控制器\h2.2MCS-51系列單片機(jī)的引腳功能\h2.2.1基本工作條件引腳\h2.2.2輸入/輸出引腳\h2.2.3控制引腳\h2.3單片機(jī)的基本工作條件與工作時(shí)序\h2.3.1基本工作條件\h2.3.2工作時(shí)序\h2.4單片機(jī)的I/O接口\h2.4.1P0端口\h2.4.2P1端口\h2.4.3P2端口\h2.4.4P3端口\h2.5單片機(jī)的存儲(chǔ)器\h2.5.1存儲(chǔ)器基礎(chǔ)知識(shí)\h2.5.2程序存儲(chǔ)器\h2.5.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器\h第3章單片機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程\h3.1單片機(jī)的硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程\h3.1.1明確單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能\h3.1.2選擇單片機(jī)型號(hào)\h3.1.3設(shè)計(jì)單片機(jī)外圍電路\h3.2單片機(jī)的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程\h3.2.1編寫(xiě)程序\h3.2.2編譯或匯編程序\h3.2.3仿真、調(diào)試程序\h3.2.4用編程器將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)\h第4章單片機(jī)編程\h4.1編程基礎(chǔ)知識(shí)\h4.1.1指令和程序\h4.1.2編程語(yǔ)言\h4.1.3匯編語(yǔ)言指令格式\h4.1.4從實(shí)例了解單片機(jī)編程\h4.2尋址方式\h4.2.1立即尋址\h4.2.2直接尋址\h4.2.3寄存器尋址\h4.2.4寄存器間接尋址\h4.2.5變址尋址\h4.2.6相對(duì)尋址\h4.2.7位尋址\h4.3指令系統(tǒng)\h4.3.1數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令\h4.3.2算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令\h4.3.3邏輯運(yùn)算類(lèi)指令\h4.3.4程序控制類(lèi)指令\h4.3.5位操作類(lèi)指令\h4.4偽指令\h4.4.1匯編起始指令（Origin）\h4.4.2定義字節(jié)指令（DefineByte）\h4.4.3定義字指令（DefineWord）\h4.4.4定義預(yù)留存儲(chǔ)單元指令（DefineSpace）\h4.4.5等值指令（Equate）\h4.4.6數(shù)據(jù)地址賦值指令\h4.4.7位地址符號(hào)賦值指令\h4.4.8匯編結(jié)束指令\h第5章中斷技術(shù)\h5.1概述\h5.1.1什么是中斷\h5.1.2中斷的有關(guān)概念\h5.1.3中斷的處理過(guò)程\h5.2中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)\h5.2.1中斷源寄存器\h5.2.2中斷允許寄存器IE\h5.2.3中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP\h5.3中斷程序的編寫(xiě)\h5.3.1從實(shí)例了解中斷程序的編寫(xiě)\h5.3.2中斷程序的編寫(xiě)方法\h第6章定時(shí)器/計(jì)數(shù)器\h6.1概述\h6.1.1定時(shí)器\h6.1.2計(jì)數(shù)器\h6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理\h6.2.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)\h6.2.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理\h6.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制\h6.3.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON\h6.3.2工作方式控制寄存器TMOD\h6.3.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式\h6.4定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用\h6.4.1利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制發(fā)光二極管的發(fā)光時(shí)間\h6.4.2利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)\h第7章串行通信技術(shù)\h7.1概述\h7.1.1串行通信方式\h7.1.2串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向\h7.2串行通信口的結(jié)構(gòu)與工作原理\h7.2.1串行通信口的結(jié)構(gòu)\h7.2.2串行通信口的工作原理\h7.3串行通信口的控制\h7.3.1串行控制寄存器SCON\h7.3.2電源控制寄存器PCON\h7.44種工作方式與波特率的設(shè)置\h7.4.1方式0\h7.4.2方式1\h7.4.3方式2\h7.4.4方式3\h7.4.5波特率的設(shè)置\h7.5串行通信口的應(yīng)用\h7.5.1單工通信\h7.5.2雙工通信\h第8章接口技術(shù)\h8.1輸入接口\h8.1.1開(kāi)關(guān)量輸入接口\h8.1.2鍵盤(pán)輸入接口\h8.1.3模擬量輸入接口\h8.2輸出接口\h8.2.1開(kāi)關(guān)量輸出接口\h8.2.2數(shù)字量輸出接口\h8.2.3顯示輸出接口\h第9章Protel軟件入門(mén)\h9.1概述\h9.2Protel99SE基礎(chǔ)知識(shí)\h9.2.1Protel99SE的運(yùn)行環(huán)境\h9.2.2Protel99SE的組成\h9.2.3Protel99SE設(shè)計(jì)電路的流程\h9.3Protel99SE使用入門(mén)\h9.3.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的建立、關(guān)閉與打開(kāi)\h9.3.2Protel99SE設(shè)計(jì)界面的介紹\h9.3.3文件管理\h9.3.4系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置\h第10章設(shè)計(jì)電路原理圖\h10.1電路原理圖編輯器\h10.1.1電路原理圖編輯器界面介紹\h10.1.2圖紙大小的設(shè)置\h10.1.3圖紙的方向、標(biāo)題欄、邊框和顏色的設(shè)置\h10.1.4圖紙網(wǎng)格的設(shè)置\h10.1.5圖紙文件信息的設(shè)置\h10.1.6光標(biāo)與網(wǎng)格形狀和顏色的設(shè)置\h10.1.7系統(tǒng)字體的設(shè)置\h10.2電路原理圖的設(shè)計(jì)\h10.2.1裝載元件庫(kù)\h10.2.2查找元件\h10.2.3放置元件\h10.2.4元件的編輯\h10.2.5繪制導(dǎo)線(xiàn)和節(jié)點(diǎn)\h10.2.6電源和接地符號(hào)的放置\h10.2.7輸入/輸出端口的放置\h10.2.8元件標(biāo)號(hào)的查找、替換與重排\h10.3圖形的繪制和文本、圖片的編輯\h10.3.1直線(xiàn)的繪制\h10.3.2矩形的繪制\h10.3.3多邊形的繪制\h10.3.4橢圓弧線(xiàn)的繪制\h10.3.5橢圓的繪制\h10.3.6扇形的繪制\h10.3.7曲線(xiàn)的繪制\h10.3.8文本的插入與設(shè)置\h10.3.9圖片的插入與設(shè)置\h10.4層次原理圖的設(shè)計(jì)\h10.4.1主電路與子電路\h10.4.2由上向下設(shè)計(jì)層次原理圖\h10.4.3由下向上設(shè)計(jì)層次原理圖\h10.5原理圖報(bào)表的生成\h10.5.1ERC報(bào)表的生成\h10.5.2網(wǎng)絡(luò)表的生成\h10.5.3元件清單表的生成\h10.5.4交叉參考元件表的生成\h10.5.5層次項(xiàng)目組織表的生成\h10.5.6原理圖的打印輸出\h第11章制作新元件\h11.1元件庫(kù)編輯器\h11.1.1元件庫(kù)編輯器的啟動(dòng)\h11.1.2元件庫(kù)編輯器介紹\h11.2新元件的制作與使用\h11.2.1繪制新元件\h11.2.2修改已有的元件\h11.2.3繪制復(fù)合元件\h11.2.4新元件的使用\h11.3元件報(bào)表的生成與元件庫(kù)的管理\h11.3.1元件報(bào)表的生成\h11.3.2元件庫(kù)的管理\h第12章手工設(shè)計(jì)PCB\h12.1PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)\h12.1.1PCB的基礎(chǔ)知識(shí)\h12.1.2PCB的設(shè)計(jì)過(guò)程\h12.1.3PCB編輯器\h12.1.4PCB設(shè)計(jì)前的設(shè)置\h12.1.5PCB編輯器參數(shù)設(shè)置\h12.2手工設(shè)計(jì)PCB的具體方法\h12.2.1放置對(duì)象\h12.2.2手工布局\h12.2.3手工布線(xiàn)\h第13章自動(dòng)設(shè)計(jì)PCB\h13.1基礎(chǔ)知識(shí)\h13.1.1PCB的自動(dòng)設(shè)計(jì)流程\h13.1.2利用原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表\h13.2自動(dòng)設(shè)計(jì)PCB的具體方法\h13.2.1自動(dòng)規(guī)劃PCB\h13.2.2裝載元件封裝和網(wǎng)絡(luò)表\h13.2.3自動(dòng)布局元件\h13.2.4手工調(diào)整布局\h13.2.5自動(dòng)布線(xiàn)\h13.2.6手工調(diào)整布線(xiàn)\h13.3PCB的顯示\h13.3.1單層顯示模式\h13.3.2三維顯示模式\h13.4PCB報(bào)表的生成及PCB的打印\h13.4.1引腳報(bào)表的生成\h13.4.2電路板信息報(bào)表的生成\h13.4.3網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)報(bào)表的生成\h13.4.4設(shè)計(jì)層次報(bào)表的生成\h13.4.5NC鉆孔報(bào)表的生成\h13.4.6元件報(bào)表的生成\h13.4.7電路特性報(bào)表的生成\h13.4.8元件位置報(bào)表的生成\h13.4.9PCB的打印\h第14章制作新元件封裝\h14.1元件封裝庫(kù)編輯器\h14.1.1元件封裝庫(kù)編輯器的啟動(dòng)\h14.1.2元件封裝庫(kù)編輯器介紹\h14.2制作新元件封裝的方法\h14.2.1手工制作新元件封裝\h14.2.2利用向?qū)е谱餍略庋b\h14.3元件封裝的管理\h14.3.1查找元件封裝\h14.3.2更改元件封裝名稱(chēng)\h14.3.3放置元件封裝\h14.3.4刪除元件封裝\h14.3.5編輯元件封裝引腳焊盤(pán)\h第1章單片機(jī)入門(mén)\h1.1概述\h1.1.1什么是單片機(jī)單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）的簡(jiǎn)稱(chēng)，由于單片機(jī)主要用于控制領(lǐng)域，所以國(guó)際上通常將單片機(jī)稱(chēng)作微型控制器（MicrocontrollerUnit，MCU）。單片機(jī)與微型計(jì)算機(jī)都是由CPU、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口（I/O接口）等組成的，但兩者又有所不同，微型計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)分別如圖1-1（a）和圖1-1（b）所示。圖1-1微型計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的結(jié)構(gòu)從圖1-1可以看出，將CPU、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口等部件安裝在電路板上，外部輸入/輸出設(shè)備通過(guò)電路板上的接插件與輸入/輸出接口連接起來(lái)就組成了微型計(jì)算機(jī)；如果將CPU、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口等做在一塊集成電路內(nèi)部，這種集成電路就是單片機(jī)，輸入/輸出設(shè)備通過(guò)單片機(jī)的引腳與內(nèi)部輸入/輸出接口連接。圖1-2所示就是一個(gè)具有40個(gè)引腳的單片機(jī)，其內(nèi)部集成了CPU、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口等電路。圖1-2一種單片機(jī)的外形微型計(jì)算機(jī)可以根據(jù)需要更換電路板上的CPU、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口部件，從而提升性能和擴(kuò)展功能；而單片機(jī)是無(wú)法更換CPU、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口的（因?yàn)樗鼈兌甲鲈谝粔K集成電路內(nèi)部），如果要進(jìn)行復(fù)雜的控制，可以選用功能強(qiáng)大的單片機(jī)。與單片機(jī)相比，微型計(jì)算機(jī)具有性能高、功能強(qiáng)的特點(diǎn)，但其價(jià)格昂貴，并且體積大，所以在一些不是很復(fù)雜的控制方面，如電動(dòng)玩具、繽紛閃爍的霓虹燈和家用電器中完全可以采用價(jià)格低廉的單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制。\h1.1.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程1．結(jié)構(gòu)將CPU、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口等制作在一塊集成電路中就構(gòu)成了單片機(jī)，但單獨(dú)一塊單片機(jī)集成電路是無(wú)法工作的，必須給它加一些外圍電路，構(gòu)成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)才可以工作。典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。從圖1-3中可以看出，一個(gè)典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)包括單片機(jī)、輸入電路和輸入部件、輸出電路和輸出部件。2．工作過(guò)程圖1-4所示為VCD影碟機(jī)托盤(pán)進(jìn)出單片機(jī)控制電路，下面以它為例來(lái)說(shuō)明單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的工作過(guò)程。圖1-3典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖1-4VCD影碟機(jī)托盤(pán)進(jìn)出單片機(jī)控制電路當(dāng)按“出盒”鍵后，影碟機(jī)的托盤(pán)被推出機(jī)器，在托盤(pán)上放好光盤(pán)，然后往機(jī)器內(nèi)輕推托盤(pán)，托盤(pán)馬上將托盤(pán)檢測(cè)開(kāi)關(guān)S壓上閉合，在A點(diǎn)得到一個(gè)低電平，該電平送到單片機(jī)后，單片機(jī)馬上輸出控制信號(hào)（高電平），該信號(hào)通過(guò)R2送到驅(qū)動(dòng)管VT的基極，VT導(dǎo)通，有電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)將托盤(pán)收回到機(jī)器內(nèi)；一旦托盤(pán)完全進(jìn)入機(jī)器，與托盤(pán)聯(lián)動(dòng)的托盤(pán)檢測(cè)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，A點(diǎn)得到一個(gè)高電平，該電平送入單片機(jī)后，單片機(jī)馬上輸出控制信號(hào)（低電平），驅(qū)動(dòng)管VT截止，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。\h1.1.3單片機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程單片機(jī)的開(kāi)發(fā)主要指單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，包括硬件開(kāi)發(fā)和軟件開(kāi)發(fā)。硬件開(kāi)發(fā)是指根據(jù)單片機(jī)要實(shí)現(xiàn)的控制功能開(kāi)發(fā)出實(shí)際的電路，如設(shè)計(jì)圖1-4所示的VCD影碟機(jī)托盤(pán)進(jìn)出單片機(jī)控制電路就是硬件開(kāi)發(fā)。軟件開(kāi)發(fā)是指為單片機(jī)編寫(xiě)程序，使單片機(jī)在程序的控制下，接收輸入端送入的信號(hào)并發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)硬件電路工作，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。如在圖1-4所示的電路中，單片機(jī)要隨時(shí)檢測(cè)輸入端有無(wú)信號(hào)輸入，如果有信號(hào)輸入，是高電平還是低電平，若是低電平輸入應(yīng)發(fā)出什么控制信號(hào)，若是高電平輸入又應(yīng)發(fā)出什么控制信號(hào)，這些都是由單片機(jī)內(nèi)部的程序決定的。單片機(jī)的開(kāi)發(fā)一般按圖1-5所示的流程來(lái)進(jìn)行，單片機(jī)的詳細(xì)開(kāi)發(fā)過(guò)程將在第3章介紹。圖1-5單片機(jī)開(kāi)發(fā)流程\h1.1.4單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、教育、國(guó)防及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。下面簡(jiǎn)單介紹一下單片機(jī)在其中一些領(lǐng)域的應(yīng)用。1．單片機(jī)在家電方面的應(yīng)用單片機(jī)在家電方面的應(yīng)用主要有：彩色電視機(jī)、影碟機(jī)內(nèi)部的控制系統(tǒng)，數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)中的控制系統(tǒng)，中高檔電冰箱、空調(diào)器、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、加濕機(jī)和消毒柜中的控制系統(tǒng)，中高檔微波爐、電磁灶和電飯煲中的控制系統(tǒng)等。2．單片機(jī)在通信方面的應(yīng)用單片機(jī)在通信方面的應(yīng)用主要有：移動(dòng)電話(huà)、傳真機(jī)、調(diào)制解調(diào)器和程控交換機(jī)中的控制系統(tǒng)，智能電纜監(jiān)控系統(tǒng)，智能線(xiàn)路運(yùn)行控制系統(tǒng)，智能電纜故障檢測(cè)儀等。3．單片機(jī)在商業(yè)方面的應(yīng)用單片機(jī)在商業(yè)方面的應(yīng)用主要有：自動(dòng)售貨機(jī)、無(wú)人值守系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、燈光音響設(shè)備和IC卡等。4．單片機(jī)在工業(yè)方面的應(yīng)用單片機(jī)在工業(yè)方面的應(yīng)用主要有：數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工中心、無(wú)人操作、機(jī)械手操作、工業(yè)過(guò)程控制、生產(chǎn)自動(dòng)化、遠(yuǎn)程監(jiān)控、設(shè)備管理、智能控制和智能儀表等。5．單片機(jī)在航空、航天和軍事方面的應(yīng)用單片機(jī)在航空、航天和軍事方面的應(yīng)用主要有：航天測(cè)控系統(tǒng)、航天制導(dǎo)系統(tǒng)、衛(wèi)星遙控遙測(cè)系統(tǒng)、載人航天系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)和電子對(duì)抗系統(tǒng)等。6．單片機(jī)在汽車(chē)方面的應(yīng)用單片機(jī)在汽車(chē)方面的應(yīng)用主要有：汽車(chē)娛樂(lè)系統(tǒng)、汽車(chē)防盜報(bào)警系統(tǒng)、汽車(chē)信息系統(tǒng)、汽車(chē)智能駕駛系統(tǒng)、汽車(chē)全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車(chē)智能化檢驗(yàn)系統(tǒng)、汽車(chē)自動(dòng)診斷系統(tǒng)和交通信息接收系統(tǒng)等。\h1.2單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)\h1.2.1單片機(jī)基礎(chǔ)電路單片機(jī)內(nèi)部主要由數(shù)字電路組成。為了在分析單片機(jī)內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)時(shí)更容易理解，這里簡(jiǎn)單介紹一下單片機(jī)中常用的基礎(chǔ)電路。1．與門(mén)與門(mén)如圖1-6所示。它是一個(gè)由二極管和電阻構(gòu)成的電路，其中A、B為輸入端，Y為輸出端，+5V電壓經(jīng)R1、R2分壓，在E點(diǎn)得到3V的電壓。圖1-6二極管與電阻構(gòu)成的與門(mén)（1）工作原理當(dāng)A、B兩端同時(shí)輸入低電平（0V）時(shí)，由于E點(diǎn)電壓為3V，所以二極管VD1、VD2都導(dǎo)通，E點(diǎn)電壓馬上下降到0.7V（低電平），即當(dāng)A、B端均輸入低電平“0”時(shí)，Y端輸出低電平“0”。當(dāng)A端輸入低電平（0V）、B端輸入高電平（5V）時(shí)，由于E點(diǎn)電壓為3V，所以二極管VD1馬上導(dǎo)通，E點(diǎn)電壓下降到0.7V。此時(shí)VD2正端電壓為0.7V，負(fù)端電壓為5V，VD2處于截止?fàn)顟B(tài)，即當(dāng)A端輸入低電平“0”、B端輸入高電平“1”時(shí)，Y端輸出低電平“0”。當(dāng)A端輸入高電平（5V）、B端輸入低電平（0V）時(shí)，VD1截止，VD2導(dǎo)通，E點(diǎn)電壓為0.7V（低電平），即當(dāng)A端輸入高電平“1”、B端輸入低電平“0”時(shí)，Y端輸出低電平“0”。當(dāng)A、B端同時(shí)輸入高電平（5V）時(shí)，VD1、VD2均不能導(dǎo)通，E點(diǎn)電壓為3V（高電平），即當(dāng)A、B兩端都輸入高電平“1”時(shí)，Y端輸出“1”。由此可見(jiàn)，與門(mén)的特點(diǎn)是：只有輸入端都輸入高電平時(shí)，輸出端才會(huì)輸出高電平；只要有一個(gè)輸入端輸入低電平，輸出端就會(huì)輸出低電平。（2）真值表真值表是列舉電路的各種輸入值和對(duì)應(yīng)輸出值的表格，它能使人們直觀地看出電路的輸入與輸出之間的關(guān)系。表1-1是上述與門(mén)的真值表。（3）邏輯表達(dá)式真值表雖然能直觀描述電路的輸入和輸出之間的關(guān)系，但比較麻煩且不便記憶，為此可以用一個(gè)關(guān)系式來(lái)表示電路的輸入與輸出之間的關(guān)系，該關(guān)系式稱(chēng)為邏輯表達(dá)式。上述與門(mén)的邏輯表達(dá)式為：式中：A、B之間的“·”表示“與”，讀作“A”與“B”（或“A”乘“B”）。（4）邏輯符號(hào)圖1-6所示的與門(mén)由4個(gè)元器件組成，在畫(huà)圖和分析時(shí)很不方便，為此可用一個(gè)簡(jiǎn)單的符號(hào)來(lái)表示整個(gè)與門(mén)，該符號(hào)稱(chēng)為邏輯符號(hào)。與門(mén)的邏輯符號(hào)如圖1-7所示，其中舊符號(hào)是指早期采用的符號(hào)，常用符號(hào)是指有些國(guó)家采用的符號(hào)，新標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)是指我國(guó)公布的最新的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)。表1-1與門(mén)的真值表圖1-7與門(mén)邏輯符號(hào)2．或門(mén)（1）邏輯符號(hào)或門(mén)的邏輯符號(hào)如圖1-8所示。（2）邏輯表達(dá)式或門(mén)的邏輯表達(dá)式為：（3）真值表或門(mén)的真值表見(jiàn)表1-2。圖1-8或門(mén)邏輯符號(hào)表1-2或門(mén)的真值表由或門(mén)的真值表可以看出，或門(mén)的特點(diǎn)是：只要有一個(gè)輸入端輸入高電平，輸出端就會(huì)輸出高電平；只有輸入端都為低電平時(shí)，輸出端才輸出低電平。3．非門(mén)（1）邏輯符號(hào)非門(mén)的邏輯符號(hào)如圖1-9所示。（2）邏輯表達(dá)式非門(mén)的邏輯表達(dá)式為：式中：“－”表示非（或相反）。（3）真值表非門(mén)的真值表見(jiàn)表1-3。圖1-9非門(mén)邏輯符號(hào)表1-3非門(mén)的真值表由非門(mén)的真值表可以看出，非門(mén)的特點(diǎn)是：輸入狀態(tài)與輸出狀態(tài)總是相反。4．與非門(mén)與非門(mén)由一個(gè)與門(mén)和一個(gè)非門(mén)組成，其邏輯結(jié)構(gòu)及邏輯符號(hào)如圖1-10所示。圖1-10與非門(mén)的邏輯結(jié)構(gòu)及邏輯符號(hào)（1）工作過(guò)程分析與非門(mén)的工作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，下面以圖1-10（a）來(lái)說(shuō)明。當(dāng)A端輸入“0”、B端輸入“1”時(shí)，與門(mén)的C端（輸出端）會(huì)輸出“0”，C端的“0”送到非門(mén)的輸入端，結(jié)果非門(mén)的Y端（輸出端）輸出“1”。A、B端的其他3種輸入情況讀者可以按上述方法分析，這里不再贅述。（2）邏輯表達(dá)式與非門(mén)的邏輯表達(dá)式為：根據(jù)邏輯表達(dá)式很容易求出輸入值和對(duì)應(yīng)的輸出值，例如當(dāng)A=0、B=1時(shí)，Y=1。（3）真值表與非門(mén)的真值表見(jiàn)表1-4。表1-4與非門(mén)的真值表由與非門(mén)的真值表可以看出，與非門(mén)的特點(diǎn)是：只有輸入端都為高電平時(shí)，輸出端才輸出低電平；只要有一個(gè)輸入端為低電平，輸出端就為高電平。5．或非門(mén)或非門(mén)由一個(gè)或門(mén)和一個(gè)非門(mén)組合而成，其邏輯結(jié)構(gòu)及邏輯符號(hào)分別如圖1-11（a）和圖1-11（b）所示。（1）工作過(guò)程分析或非門(mén)的工作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，下面以圖1-11（a）來(lái)說(shuō)明。當(dāng)A端輸入“0”、B端輸入“1”時(shí)，或門(mén)的C端（輸出端）會(huì)輸出“1”，C端的“1”送到非門(mén)的輸入端，結(jié)果非門(mén)的Y端（輸出端）輸出“0”。A、B端的其他3種輸入情況讀者可以按上述方法分析，這里不再贅述。（2）邏輯表達(dá)式或非門(mén)的邏輯表達(dá)式為：例如當(dāng)A=0、B=1時(shí)，Y=0。（3）真值表或非門(mén)的真值表見(jiàn)表1-5。圖1-11或非門(mén)的邏輯結(jié)構(gòu)及邏輯符號(hào)表1-5或非門(mén)的真值表由或非門(mén)的真值表可以看出，或非門(mén)的特點(diǎn)是：只有輸入端都為低電平時(shí)，輸出端才為高電平；只要輸入端有一個(gè)為高電平，輸出端就為低電平。6．三態(tài)門(mén)（1）邏輯符號(hào)三態(tài)門(mén)的邏輯符號(hào)如圖1-12所示。圖1-12三態(tài)門(mén)邏輯符號(hào)三態(tài)門(mén)有輸入端、輸出端和控制端三端，它的輸出不但取決于輸入，還與控制端有關(guān)。以圖1-12（a）所示的高電平有效型三態(tài)門(mén)為例，若控制端EN=1，輸出端與輸入端反相，即如果A=1時(shí)，輸出端Y=0；若EN=0，輸入端與輸出端之間相當(dāng)于開(kāi)路，三態(tài)門(mén)處于高阻狀態(tài)（又稱(chēng)懸浮狀態(tài)或禁止?fàn)顟B(tài)），輸入信號(hào)無(wú)法通過(guò)三態(tài)門(mén)。（2）三態(tài)門(mén)的應(yīng)用在單片機(jī)中三態(tài)門(mén)常用于數(shù)據(jù)傳送電路，利用它不但可以進(jìn)行單向數(shù)據(jù)傳送，還能進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送。用三態(tài)門(mén)構(gòu)成的數(shù)據(jù)傳送電路如圖1-13所示。圖1-13三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)傳送電路圖1-13（a）所示為三態(tài)門(mén)構(gòu)成的單向數(shù)據(jù)傳送電路。當(dāng)控制端EN=1時(shí)，兩個(gè)三態(tài)門(mén)都導(dǎo)通，存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)可以通過(guò)這兩個(gè)三態(tài)門(mén)送到兩根數(shù)據(jù)總線(xiàn)上。圖1-13（b）所示為三態(tài)門(mén)構(gòu)成的雙向數(shù)據(jù)傳送電路。當(dāng)控制端EN=1時(shí)，三態(tài)門(mén)A導(dǎo)通，三態(tài)門(mén)B處于禁止?fàn)顟B(tài)，存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)可以通過(guò)三態(tài)門(mén)A送到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上；當(dāng)控制端EN=0時(shí)，三態(tài)門(mén)A處于禁止?fàn)顟B(tài)，三態(tài)門(mén)B導(dǎo)通，數(shù)據(jù)總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)可以通過(guò)三態(tài)門(mén)B送入存儲(chǔ)器。7．寄存器單片機(jī)內(nèi)部有大量寄存器，寄存器是一種能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的電路，由觸發(fā)器構(gòu)成。（1）觸發(fā)器觸發(fā)器是一種具有記憶存儲(chǔ)功能的電路，由門(mén)電路組成。常見(jiàn)的觸發(fā)器包括：RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器等，其中D觸發(fā)器最為常用。D觸發(fā)器的邏輯符號(hào)如圖1-14所示。圖1-14D觸發(fā)器邏輯符號(hào)從圖1-14中可以看出，D觸發(fā)器的端子包括：輸入端D、輸出端Q、反相輸出端、時(shí)鐘脈沖輸入端CLK、置“0”端R和置“1”端S。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程：當(dāng)D觸發(fā)器的D端輸入數(shù)據(jù)“1”時(shí)，數(shù)據(jù)并不能馬上被存入觸發(fā)器，只有CLK端時(shí)鐘脈沖信號(hào)上升沿（即低電平轉(zhuǎn)為高電平時(shí)）到來(lái)時(shí)，“1”才能被存入觸發(fā)器，存入后Q端輸出“1”，端輸出“0”。也就是說(shuō)，只有時(shí)鐘脈沖上升沿到來(lái)時(shí)，D觸發(fā)器才能將輸入端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，并從Q端輸出。D觸發(fā)器的置“0”和置“1”：當(dāng)置“0”端R為低電平時(shí)，觸發(fā)器被置“0”，即Q端為“0”；當(dāng)置“1”端S為低電平時(shí)，觸發(fā)器被置“1”，即Q端為“1”。（2）寄存器寄存器是單片機(jī)內(nèi)部的基本存儲(chǔ)單元，由觸發(fā)器構(gòu)成，一個(gè)觸發(fā)器就是1位寄存器。圖1-15所示是一種由D觸發(fā)器構(gòu)成的4位寄存器。圖1-15由D觸發(fā)器構(gòu)成的4位寄存器在工作時(shí)，寄存器先讓清0線(xiàn)為低電平，該低電平送到各觸發(fā)器的CLR端（實(shí)際為D觸發(fā)器的R端），將各觸發(fā)器清0，Y3Y2Y1Y0=0000；然后將數(shù)據(jù)送到各觸發(fā)器輸入端，當(dāng)CLK端的時(shí)鐘脈沖上升沿到來(lái)時(shí)，輸入端的數(shù)據(jù)就被存入到各觸發(fā)器中，并從輸出端輸出。8．鎖存器鎖存器也是一種能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的電路。其特點(diǎn)是當(dāng)鎖存信號(hào)沒(méi)有到來(lái)時(shí)，輸出端的狀態(tài)隨輸入端狀態(tài)的變化而變化；當(dāng)鎖存信號(hào)來(lái)到時(shí)，輸入端的數(shù)據(jù)被鎖存到輸出端，即當(dāng)輸入端的信號(hào)再變化時(shí)輸出端也不會(huì)發(fā)生變化。下面以圖1-16為例來(lái)說(shuō)明鎖存器的工作原理。圖1-16鎖存器示意圖當(dāng)鎖存器的控制端EN=1時(shí)，鎖存器輸出端Y與輸入端A的狀態(tài)保持一致，即A端數(shù)據(jù)變化時(shí)，Y端數(shù)據(jù)也變化；當(dāng)鎖存器的控制端EN由“1”變?yōu)椤?”時(shí)，輸入端此刻的數(shù)據(jù)馬上被鎖存到輸出端，在EN=0期間，輸出端的數(shù)據(jù)始終保持不變，不會(huì)隨輸入端而變化；當(dāng)EN又變?yōu)椤?”時(shí)，即取消鎖存，輸出端又會(huì)隨輸入端的變化而變化。\h1.2.2數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換1．?dāng)?shù)制數(shù)制就是數(shù)的進(jìn)位制。日常生活中經(jīng)常會(huì)接觸到0、7、8、9、168、295等這樣的數(shù)字，它們的進(jìn)位制為十進(jìn)制。另外，還有二進(jìn)制和十六進(jìn)制等。（1）十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)有以下特點(diǎn)。①有10個(gè)不同的數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)均可以由這10個(gè)數(shù)碼組成。②遵循“逢十進(jìn)一”的計(jì)數(shù)原則。對(duì)于任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)N，它都可以表示成：式中：m和n為正整數(shù)；an?1，an?2，…，a?m稱(chēng)為數(shù)碼；10稱(chēng)作基數(shù)；10n?1，10n?2，…，10?m是各位數(shù)碼的“位權(quán)”。例如：根據(jù)上面的方法可以將十進(jìn)制數(shù)3259.46表示為3259.46=3×103+2×102+5×101+9×100+4×10?1+6×10?2。（2）二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制是最常見(jiàn)的數(shù)制，此外，還有二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等。在數(shù)字電路中，二進(jìn)制用得最多。1）二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)有以下特點(diǎn)。①有兩個(gè)數(shù)碼：0和1。任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)都可以由這兩個(gè)數(shù)碼組成。②遵循“逢二進(jìn)一”的計(jì)數(shù)原則。對(duì)于任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N，它都可以表示成：式中：m和n為正整數(shù)；an?1，an?2，…，a?m稱(chēng)為數(shù)碼；2稱(chēng)作基數(shù)；2n?1，2n?2，...，2?m是各位數(shù)碼的“位權(quán)”。例如：二進(jìn)制數(shù)11011.01可表示為11011.01B=1×24+1×23+0×22+1×21+1×20+0×2?1+1×2?2。注：為了說(shuō)明數(shù)據(jù)為二進(jìn)制數(shù)，一般在數(shù)據(jù)后加上“B”，十六進(jìn)制數(shù)加上“H”。2）二進(jìn)制數(shù)的四則運(yùn)算。①加法運(yùn)算。加法運(yùn)算的法則是：“逢二進(jìn)一”。具體有：當(dāng)遇到“1+1”時(shí)向相鄰高位進(jìn)1。例如：求1011B+1011B=？可以用與十進(jìn)制數(shù)相同的豎式計(jì)算即1011B+1011B=10110B②減法運(yùn)算。減法運(yùn)算的法則是：“借一當(dāng)二”。具體有：當(dāng)遇到“0?1”時(shí)，需向高位借1當(dāng)2用。例如：求1100B?111B=？即1100B?111B=101B③乘法運(yùn)算。乘法運(yùn)算的法則是：“各數(shù)相乘，再作加法運(yùn)算”。具體有：例如：求1101B×101B=？即1101B×101B=1000001B④除法運(yùn)算。除法運(yùn)算的法則是：“各數(shù)相除，再作減法運(yùn)算”。具體有：例如：求1111B÷101B=？即1111B÷101B=11B（3）十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)有以下特點(diǎn)。①有16個(gè)數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。這里的A、B、C、D、E、F分別代表10、11、12、13、14、15。②遵循“逢十六進(jìn)一”的計(jì)數(shù)原則。對(duì)于任意一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)N，它都可以表示成：式中：m和n為正整數(shù)；an?1，an?2，…，a?m稱(chēng)為數(shù)碼；16稱(chēng)作基數(shù)；16n?1，16n?2，…，16?m是各位數(shù)碼的“位權(quán)”。例如：十六進(jìn)制數(shù)3A6.DH可表示為3A6.DH=3×162+10×161+6×160+13×16?1。2．?dāng)?shù)制的轉(zhuǎn)換（1）二、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)二、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的方法是：將二、十六進(jìn)制數(shù)各位數(shù)碼與位權(quán)相乘后求和，就能得到十進(jìn)制數(shù)。下面舉例說(shuō)明。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)：101B=1×22+0×21+1×20=4+0+1=5十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)：C6H=12×16+6×160=198（2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的方法是：采用除2取余法，即將十進(jìn)制數(shù)依次除2，并依次記下余數(shù)，一直除到商數(shù)為0，最后把全部余數(shù)按相反次序排列，就能得到二進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的方法與轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)基本相同，不同之處在于采用除16取余法。例如：將十進(jìn)制數(shù)29轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。即29=11101B例如：將十進(jìn)制數(shù)181轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。即181=B5H（3）二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換①二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的方法是：從小數(shù)點(diǎn)起向左、右按4位分組，不足4位的，整數(shù)部分可在最高位的左邊加“0”補(bǔ)齊，小數(shù)點(diǎn)部分可在最低位右邊加“0”補(bǔ)齊，每組用其對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)代替，將各個(gè)十六進(jìn)制數(shù)依次寫(xiě)出即可。例如：將二進(jìn)制數(shù)1011000110.111101B轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。注：十六進(jìn)制的16位數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，它們分別與二進(jìn)制數(shù)0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111相對(duì)應(yīng)。②十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的過(guò)程與上述方法相反。其過(guò)程是：從左到右將待轉(zhuǎn)換的十六進(jìn)制數(shù)中的每個(gè)數(shù)碼依次用4位二進(jìn)制數(shù)表示。例如：將十六進(jìn)制數(shù)31AB.6DH轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。\h1.2.3單片機(jī)中數(shù)的表示及運(yùn)算單片機(jī)中的數(shù)是以二進(jìn)制表示的，分為有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)兩種。1．有符號(hào)數(shù)的表示方法有符號(hào)數(shù)是指有“+（正）”、“?（負(fù)）”符號(hào)的數(shù)。由于單片機(jī)采用二進(jìn)制數(shù)，所以只有“1”和“0”兩種數(shù)字，其中用“0”表示“+”，用“1”表示“?”。單片機(jī)中的數(shù)據(jù)一般只有8位，一般規(guī)定最高位為符號(hào)位，因?yàn)橐?位表示數(shù)的符號(hào)，所以只有7位用來(lái)表示數(shù)值，可以表示?127～+128。有符號(hào)數(shù)的表示方法有3種：原碼、反碼和補(bǔ)碼。同一有符號(hào)數(shù)，用3種表示方法得到的數(shù)是不同的。下面用3種方法來(lái)表示兩個(gè)有符號(hào)數(shù)+1011101和?1011101。（1）原碼用“1”表示“?”，用“0”表示“+”，其他各數(shù)保持不變，采用這種方法表示出來(lái)的數(shù)稱(chēng)為原碼。+1011101用原碼表示是01011101，可寫(xiě)成[01011101]原。?1011101用原碼表示是11011101，可寫(xiě)成[11011101]原。（2）反碼反碼是在原碼的基礎(chǔ)上求得的。對(duì)于正的有符號(hào)數(shù)，其反碼與原碼相同；對(duì)于負(fù)的有符號(hào)數(shù)，其反碼除符號(hào)位與原碼相同外，其他各位數(shù)由原碼各位數(shù)取反得到。+1011101用反碼表示是01011101，可寫(xiě)成[01011101]反。?1011101用反碼表示是10100010，可寫(xiě)成[10100010]反。（3）補(bǔ)碼補(bǔ)碼是在反碼的基礎(chǔ)上求得的。對(duì)于正的有符號(hào)數(shù)，其補(bǔ)碼與反碼、原碼相同；對(duì)于負(fù)的有符號(hào)數(shù)，其補(bǔ)碼除符號(hào)位與反碼一致外，其他數(shù)由反碼加1得到。+1011101用補(bǔ)碼表示是01011101，可寫(xiě)成[01011101]補(bǔ)。?1011101用補(bǔ)碼表示是10100011，可寫(xiě)成[10100011]補(bǔ)。2．有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算用原碼表示有符號(hào)數(shù)簡(jiǎn)單、直觀，但在單片機(jī)中，如果采用原碼進(jìn)行減法運(yùn)算，需要很復(fù)雜的硬件電路；如果用補(bǔ)碼，可以將減法運(yùn)算變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算，從而省去減法器而簡(jiǎn)化硬件電路。例如：用二進(jìn)制減法運(yùn)算和補(bǔ)碼加法運(yùn)算分別計(jì)算35?21。①二進(jìn)制減法運(yùn)算：35?21=00100011?00010101=00001110②用補(bǔ)碼加法運(yùn)算。先將算式轉(zhuǎn)換成補(bǔ)碼形式，35?21=[+35]+[?21]=[00100011]原+[10010101]原=[00100011]反+[11101010]反=[00100011]補(bǔ)+[11101011]補(bǔ)。再對(duì)補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制加法運(yùn)算：從上面的運(yùn)算過(guò)程可以看出，補(bǔ)碼的符號(hào)也參與運(yùn)算，在8位單片機(jī)中，由于數(shù)據(jù)長(zhǎng)度只能有8位，上式結(jié)果有9位，第9位會(huì)自然丟失，補(bǔ)碼加法的運(yùn)算結(jié)果與二進(jìn)制減法的運(yùn)算結(jié)果是一樣的，都是00001110=14。由此可見(jiàn)，用補(bǔ)碼的形式進(jìn)行運(yùn)算，可以將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果仍是正確的，所以單片機(jī)普遍采用補(bǔ)碼的形式表示有符號(hào)數(shù)。3．無(wú)符號(hào)數(shù)的表示方法無(wú)符號(hào)數(shù)因?yàn)椴挥梅?hào)位，8位全部用來(lái)表示數(shù)據(jù)，所以這種方法可以表示的數(shù)據(jù)范圍是0～255。8位二進(jìn)制數(shù)的不同表示方式的換算關(guān)系見(jiàn)表1-6。表1-68位二進(jìn)制數(shù)的不同表示方式的換算關(guān)系續(xù)表從表1-6中可以看出，對(duì)于同一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，當(dāng)采用不同的表示方式時(shí)，得到的數(shù)值是不同的，特別是大于10000000的有符號(hào)數(shù)。若想確切知道單片機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是多少，先要了解該二進(jìn)制數(shù)是有符號(hào)數(shù)還是無(wú)符號(hào)數(shù)，再換算出該二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。\h第2章單片機(jī)硬件原理\h2.1單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)的種類(lèi)很多，其中以Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用最為廣泛。由于各種單片機(jī)的工作原理基本相同，所以本書(shū)就以MCS-51系列單片機(jī)為例來(lái)介紹單片機(jī)技術(shù)。MCS-51系列單片機(jī)的具體型號(hào)很多，如Intel公司生產(chǎn)的8031、8051、8751、8032、8052和Atmel公司生產(chǎn)的AT89C51、AT89S51等都屬于MCS-51系列單片機(jī)。MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部組成基本相同，具體如圖2-1所示。圖2-1MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部組成從圖2-1可以看出，單片機(jī)內(nèi)部主要由CPU、時(shí)鐘振蕩器、中斷控制器、程序存儲(chǔ)器（ROM）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行通信口、輸入/輸出（I/O）接口和總線(xiàn)控制器組成。\h2.1.1CPUCPU（中央處理器）是單片機(jī)的核心部件，決定了單片機(jī)的主要功能和特性。工作時(shí)，CPU從ROM中調(diào)取程序并進(jìn)行運(yùn)算，然后發(fā)出控制信號(hào)通過(guò)總線(xiàn)送到I/O接口，再由I/O接口將控制信號(hào)送到外圍的輸出電路。\h2.1.2時(shí)鐘振蕩器時(shí)鐘振蕩器的功能是產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)送給單片機(jī)內(nèi)部各電路，并且控制這些電路，使它們有節(jié)拍地工作。時(shí)鐘信號(hào)頻率越高，內(nèi)部電路工作速度越快。\h2.1.3中斷控制器當(dāng)CPU執(zhí)行正常的程序時(shí)，如果在INT0或INT1端給中斷控制器送入一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)（一般為低電平信號(hào)），中斷控制器馬上讓CPU停止正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行ROM中特定的某段程序，執(zhí)行完該段程序后再繼續(xù)執(zhí)行先前中斷的程序。MCS-51系列單片機(jī)中斷控制器可以接受5個(gè)中斷請(qǐng)求：兩個(gè)外部中斷請(qǐng)求、兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷請(qǐng)求和串行通信口中斷請(qǐng)求。\h2.1.4ROMROM（只讀存儲(chǔ)器，又稱(chēng)程序存儲(chǔ)器）是一種具有存儲(chǔ)功能的電路，斷電后其中的信息不會(huì)消失。ROM主要用來(lái)存儲(chǔ)程序代碼。欲使單片機(jī)完成不同的控制功能，可以將不同的程序?qū)懭氲絉OM中。工作時(shí)，CPU會(huì)自動(dòng)從ROM中讀取程序再進(jìn)行運(yùn)算，然后通過(guò)I/O接口向外部電路輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。早期的ROM一般是單獨(dú)的芯片，沒(méi)有集成在單片機(jī)內(nèi)部（如8031單片機(jī)內(nèi)部就沒(méi)有ROM，需要外接），現(xiàn)在的單片機(jī)基本上都將ROM集成在內(nèi)部。ROM主要有下面幾種。（1）MaskROM（掩膜ROM）MaskROM中的內(nèi)容由廠家生產(chǎn)時(shí)一次性寫(xiě)入，以后不能改變。這種ROM成本低，適用于大批量生產(chǎn)。（2）PROM（可編程ROM）PROM中沒(méi)有內(nèi)容，編程者可將程序?qū)懭雰?nèi)部，但只能寫(xiě)一次，以后不能更改。如果PROM在單片機(jī)內(nèi)部，PROM中的程序?qū)戝e(cuò)了，整個(gè)單片機(jī)便不能使用。（3）EPROM（紫外線(xiàn)可擦寫(xiě)PROM）EPROM是一種可擦寫(xiě)的PROM，采用EPROM的單片機(jī)上面有一塊透明的石英窗口，平時(shí)該窗口被不透明的標(biāo)簽貼封，當(dāng)需要擦除EPROM內(nèi)部的信息時(shí)，可撕開(kāi)標(biāo)簽，再用紫外線(xiàn)照射透明窗口15～30min，即可將內(nèi)部的信息全部擦除，然后重新寫(xiě)入新的信息。（4）EEPROM（電可擦寫(xiě)PROM）EEPROM也是一種可反復(fù)擦寫(xiě)的存儲(chǔ)器，但它不像EPROM需要用紫外線(xiàn)來(lái)擦除信息，該ROM只要加適當(dāng)?shù)牟脸妷?，就可以輕松快速地擦除其中的信息，然后重新寫(xiě)入信息。EEPROM反復(fù)擦寫(xiě)可達(dá)1000多次，目前主流單片機(jī)內(nèi)部就采用這種ROM。\h2.1.5RAMRAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，又稱(chēng)可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）也是一種存儲(chǔ)電路。RAM的特點(diǎn)是：可以存入信息（稱(chēng)作寫(xiě)），也可以將信息取出（稱(chēng)作讀），斷電后存儲(chǔ)的信息會(huì)全部消失。單片機(jī)的RAM主要用來(lái)存儲(chǔ)一些臨時(shí)數(shù)據(jù)。\h2.1.6定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器就像單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘或計(jì)數(shù)器，可以根據(jù)需要將它設(shè)為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。如果要求CPU在一段時(shí)間（如5ms）后執(zhí)行某段程序，可讓定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在定時(shí)狀態(tài)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)到5ms后馬上產(chǎn)生一個(gè)請(qǐng)求信號(hào)送到中斷控制器，中斷控制器則輸出信號(hào)讓CPU停止正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行ROM中特定的某段程序。如果定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)，可以從T0或T1端輸入脈沖信號(hào)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器開(kāi)始對(duì)輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到某個(gè)數(shù)值時(shí)，馬上輸出一個(gè)信號(hào)送到中斷控制器，讓中斷控制器控制CPU去執(zhí)行ROM中特定的某段程序。\h2.1.7串行通信口串行通信口是單片機(jī)和外部設(shè)備進(jìn)行串行通信的接口。當(dāng)單片機(jī)要將數(shù)據(jù)傳送給外部設(shè)備時(shí)，可以通過(guò)串行通信口將數(shù)據(jù)由TXD端輸出；外部設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)可以從RXD端輸入，通過(guò)串行通信口將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)。串行是指數(shù)據(jù)傳遞的一種方式，串行傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)是一位一位進(jìn)行傳遞的。\h2.1.8I/O接口MCS-51系列單片機(jī)有4組I/O接口，它們分別是P0、P1、P2和P3端口。單片機(jī)通過(guò)這些端口與外部設(shè)備連接。這4組端口都是復(fù)用端口，既可作為輸出端口，也可以作為輸入端口，具體作為哪種端口由單片機(jī)內(nèi)部的程序來(lái)決定。當(dāng)這些端口用作輸入端口時(shí)，可以外接鍵盤(pán)、各種傳感器和檢測(cè)開(kāi)關(guān)等輸入部件；如果用作輸出端口，可以接發(fā)光二極管、繼電器等輸出部件。單片機(jī)在工作時(shí)，輸入部件通過(guò)輸入端口將輸入信號(hào)送入內(nèi)部，CPU根據(jù)輸入信號(hào)來(lái)執(zhí)行ROM中的相關(guān)程序，然后從輸出端口輸出控制信號(hào)，控制輸出部件工作。\h2.1.9總線(xiàn)控制器單片機(jī)內(nèi)部用ROM來(lái)存儲(chǔ)寫(xiě)入的程序，但內(nèi)部的ROM容量通常較小，只能存儲(chǔ)一些不復(fù)雜的程序，如果遇到一些大型復(fù)雜的程序，所占容量大，單片機(jī)內(nèi)部的ROM將無(wú)法完全裝下，解決這個(gè)問(wèn)題的方法就是使用外接存儲(chǔ)器?？偩€(xiàn)控制器主要用于控制外接存儲(chǔ)器，使它能像單片機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器一樣使用。\h2.2MCS-51系列單片機(jī)的引腳功能學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)，一定要了解單片機(jī)中各引腳的功能。MCS-51系列單片機(jī)共有40個(gè)引腳，各引腳的排列如圖2-2所示。MCS-51系列單片機(jī)的40個(gè)引腳根據(jù)功能可以分作3類(lèi)：基本工作條件引腳、輸入/輸出（I/O）引腳和控制引腳。\h2.2.1基本工作條件引腳單片機(jī)基本工作條件引腳有電源引腳、復(fù)位引腳和時(shí)鐘引腳，只有具備了基本工作條件，單片機(jī)才能開(kāi)始工作。圖2-2MCS-51系列單片機(jī)各引腳排列圖（1）電源引腳40腳為電源正極引腳（VCC），20腳為電源負(fù)極引腳（VSS）。電源正極引腳一般接5V電源，電源負(fù)極引腳接地。（2）復(fù)位引腳9腳為復(fù)位引腳（RST/VPD）。在單片機(jī)接通電源后，為了使內(nèi)部電路正常工作，需要復(fù)位電路為它提供復(fù)位信號(hào)，使內(nèi)部電路進(jìn)入初始狀態(tài)，然后才開(kāi)始工作。MCS-51系列單片機(jī)采用高電平復(fù)位，即外接復(fù)位電路給復(fù)位引腳送入高電平信號(hào)后，就可以對(duì)單片機(jī)內(nèi)部電路進(jìn)行復(fù)位。9腳還具有掉電保持功能，為了防止掉電使單片機(jī)內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)丟失，可在該腳再接一個(gè)備用電源，掉電時(shí)，由備用電源為該腳提供4.5～5.5V的電壓，可保持RAM中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。（3）時(shí)鐘引腳18、19腳為時(shí)鐘引腳（XTAL2、XTAL1）。單片機(jī)內(nèi)部有大量的數(shù)字電路，這些數(shù)字電路工作時(shí)需要時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行控制，才能有次序、有節(jié)拍地工作。單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘振蕩器與時(shí)鐘引腳外接的定時(shí)電路構(gòu)成時(shí)鐘振蕩電路，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)供給內(nèi)部電路使用；另外，也可以由外部的振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，通過(guò)時(shí)鐘引腳送入單片機(jī)，供給內(nèi)部電路。\h2.2.2輸入/輸出引腳MCS-51系列單片機(jī)有P0、P1、P2和P3共4組I/O接口，每組接口又有8個(gè)引腳：P0端口引腳P0.0～P0.7，P1端口引腳P1.0～P1.7，P2端口引腳P2.0～P2.7，P3端口引腳P3.0～P3.7。這4組接口既可用作輸入端口將外部信號(hào)輸入單片機(jī)，也可以用作輸出端口將信號(hào)從單片機(jī)內(nèi)輸出。另外，這些接口還具有一些其他功能，具體說(shuō)明如下。P0端口（32～39腳）的功能有：輸入8路信號(hào)，輸出8路信號(hào)，用作8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)，或用作16位地址總線(xiàn)中的低8位地址總線(xiàn)。P1端口（1～8腳）的功能有：輸入8路信號(hào)，輸出8路信號(hào)。P2端口（21～28腳）的功能有：輸入8路信號(hào)，輸出8路信號(hào)，用作16位地址總線(xiàn)中的高8位地址總線(xiàn)。P3端口（10～17腳）的功能有：輸入8路信號(hào)，輸出8路信號(hào)。P3端口的8個(gè)引腳還具有其他功能，具體說(shuō)明如下。P3.0：用作串行數(shù)據(jù)輸入端（RXD）。P3.1：用作串行數(shù)據(jù)輸出端（TXD）。P3.2：用作外部中斷0請(qǐng)求信號(hào)輸入端（）。P3.3：用作外部中斷1請(qǐng)求信號(hào)輸入端（）。P3.4：用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的外部脈沖信號(hào)輸入端（T0）。P3.5：用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的外部脈沖信號(hào)輸入端（T1）。P3.6：該端在寫(xiě)片外RAM時(shí)，輸出寫(xiě)控制信號(hào)（）。P3.7：該端在讀片外RAM時(shí)，輸出讀控制信號(hào)（）。P0、P1、P2、P3端口具有多種功能，具體應(yīng)用哪一種功能，由單片機(jī)內(nèi)部的程序來(lái)決定。需要注意的是，在某一時(shí)刻，端口的某一引腳只能用作一種功能。\h2.2.3控制引腳控制引腳的功能主要有：當(dāng)單片機(jī)外接存儲(chǔ)器（RAM或ROM）時(shí)，通過(guò)控制引腳控制外接存儲(chǔ)器，使單片機(jī)能像使用內(nèi)部存儲(chǔ)器一樣使用外接存儲(chǔ)器；在向單片機(jī)編程（即向單片機(jī)內(nèi)部寫(xiě)入編好的程序）時(shí)，編程器通過(guò)控制引腳使單片機(jī)進(jìn)入編程狀態(tài)，然后才能將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。控制引腳的功能說(shuō)明如下。EA/VPP（31腳）：存儲(chǔ)器使用控制輸入端/編程電壓輸入端。當(dāng)EA=1（高電平）時(shí)，單片機(jī)使用內(nèi)部存儲(chǔ)器；當(dāng)EA=0（低電平）時(shí)，單片機(jī)使用外接存儲(chǔ)器。在用編程器往單片機(jī)寫(xiě)入程序時(shí)，要在該腳加12～25V的編程電壓。PSEN（29腳）：程序存儲(chǔ)允許輸出端。它是外部ROM讀選通控制端，當(dāng)單片機(jī)要從外接ROM中讀取信息時(shí)，該端要輸出一個(gè)低電平給外接ROM。ALE/（30腳）：低8位地址鎖存允許信號(hào)輸出端/編程脈沖輸入端。在外接存儲(chǔ)器時(shí)，如圖2-3所示，該腳輸出控制信號(hào)到單片機(jī)的外接鎖存器，讓鎖存器將P0端口送來(lái)的8位地址信號(hào)鎖存起來(lái)，當(dāng)作低8位地址信號(hào)A0～A7（高8位地址A8～A15由P2端口送出），這樣P0端口不用再輸出8位地址信號(hào)，就可以空閑下來(lái)，用來(lái)傳送8位數(shù)據(jù)信號(hào)。在單片機(jī)編程時(shí)，編程器由該腳將編程脈沖輸入單片機(jī)。圖2-3單片機(jī)外接存儲(chǔ)器\h2.3單片機(jī)的基本工作條件與工作時(shí)序\h2.3.1基本工作條件單片機(jī)是一種大規(guī)模的數(shù)字集成電路，它的基本工作條件是電源、復(fù)位信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，只有具備了這些條件，單片機(jī)才能開(kāi)始工作。1．電源的提供單片機(jī)內(nèi)部有各種電路，這些電路在工作時(shí)需要提供電源。40腳為電源正極引腳（VCC），20腳為電源負(fù)極引腳（VSS）。電源正極引腳一般接5V電源，負(fù)極引腳接地。2．復(fù)位電路單片機(jī)內(nèi)部有大量的數(shù)字電路，在為這些電路提供電源的同時(shí)，還要給它們提供復(fù)位信號(hào)，讓這些電路都進(jìn)入初始狀態(tài)，然后才開(kāi)始工作。單片機(jī)的復(fù)位電路如圖2-4所示，9腳為復(fù)位引腳（RST）。圖2-4單片機(jī)的復(fù)位電路在接通+5V電源的瞬間，由于C1來(lái)不及充電，其兩端的電壓UC1為0V，R2兩端的電壓UR2為5V（UC1+UR2=5V），即單片機(jī)的9腳為高電平，該高電平信號(hào)進(jìn)入9腳，對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行復(fù)位，讓內(nèi)部電路都進(jìn)入初始狀態(tài)。隨著+5V電源對(duì)C1不斷充電，C1兩端的電壓迅速上升，而R2兩端的電壓則迅速下降，當(dāng)C1兩端電壓充到5V時(shí)，R2兩端電壓為0V，單片機(jī)9腳變?yōu)?V（低電平），復(fù)位完成，單片機(jī)的內(nèi)部電路開(kāi)始工作。由于該復(fù)位過(guò)程在單片機(jī)接通電源時(shí)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行，故又稱(chēng)上電復(fù)位。如果單片機(jī)工作不正常，可按一下復(fù)位開(kāi)關(guān)S，在按下開(kāi)關(guān)時(shí)，+5V電源通過(guò)R1加到9腳，9腳為高電平，該高電平對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行復(fù)位，使內(nèi)部電路全部回到初始狀態(tài)，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，9腳變?yōu)榈碗娖?，?fù)位結(jié)束，單片機(jī)內(nèi)部電路全部恢復(fù)到起始狀態(tài)，然后重新開(kāi)始工作。該復(fù)位過(guò)程稱(chēng)作手工復(fù)位。3．時(shí)鐘電路為了讓單片機(jī)的內(nèi)部電路有次序、有節(jié)拍地工作，需要為這些電路提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)，讓時(shí)鐘信號(hào)來(lái)控制它們工作。有的電路來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就工作一次，有的電路需要來(lái)多個(gè)時(shí)鐘脈沖才工作一次，如果沒(méi)有時(shí)鐘脈沖到來(lái)，這些電路就不能正常工作。時(shí)鐘信號(hào)頻率越高，這些電路的工作速度越快。18、19腳為時(shí)鐘信號(hào)引腳（XTAL2、XTAL1）。單片機(jī)可采用兩種時(shí)鐘電路來(lái)提供時(shí)鐘信號(hào)，如圖2-5所示。圖2-5單片機(jī)的時(shí)鐘電路圖2-5（a）采用了內(nèi)時(shí)鐘電路，單片機(jī)內(nèi)部的反相放大器與XTAL2、XTAL1引腳外接的反饋兼選頻電路（C1、C2、晶振）構(gòu)成時(shí)鐘振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)提供給單片機(jī)的內(nèi)部電路。如果晶振的頻率為12MHz，則時(shí)鐘振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)頻率為12MHz。圖2-5（b）采用了外時(shí)鐘電路，單片機(jī)外部的振蕩電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)放大器放大后，進(jìn)入XTAL2引腳，送給單片機(jī)的內(nèi)部電路。單片機(jī)XTAL2、XTAL1引腳之間的內(nèi)部放大電路由于無(wú)外接反饋選頻電路，并且XTAL1引腳接地，所以不會(huì)產(chǎn)生振蕩。\h2.3.2工作時(shí)序單片機(jī)是在時(shí)鐘脈沖的控制下工作的，有的電路來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就可完成一次工作，而有的電路需要來(lái)多個(gè)時(shí)鐘脈沖才能完成一次工作。為了方便分析工作時(shí)序，單片機(jī)中規(guī)定了幾種周期：時(shí)鐘周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期。1．時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期是指振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)周期，也即時(shí)鐘振蕩頻率的倒數(shù)。例如：?jiǎn)纹瑱C(jī)時(shí)鐘信號(hào)的頻率為12MHz，那么時(shí)鐘周期就為1/12μs。2．狀態(tài)周期狀態(tài)周期由兩個(gè)時(shí)鐘周期組成，它分為P1節(jié)拍和P2節(jié)拍，第1個(gè)時(shí)鐘周期為P1節(jié)拍，第2個(gè)時(shí)鐘周期為P2節(jié)拍。3．機(jī)器周期單片機(jī)在執(zhí)行指令時(shí)，通常把執(zhí)行過(guò)程劃分成幾個(gè)基本的操作，完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間稱(chēng)為機(jī)器周期。一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周期，也即12個(gè)時(shí)鐘周期組成。4．指令周期指令周期是指執(zhí)行一條指令所需要的全部時(shí)間，它通常為1～4個(gè)機(jī)器周期。例如，單片機(jī)在執(zhí)行“MOVA，#C3H”指令時(shí)，需要2個(gè)機(jī)器周期，即24個(gè)時(shí)鐘周期，若時(shí)鐘周期為1/12μs，那么執(zhí)行該指令需要2μs。\h2.4單片機(jī)的I/O接口MCS-51系列單片機(jī)有4組I/O接口：P0、P1、P2和P3。前面簡(jiǎn)單介紹了一下各個(gè)端口，要學(xué)好單片機(jī)技術(shù)，非常有必要詳細(xì)了解這些端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理。\h2.4.1P0端口P0端口有P0.0～P0.7共8個(gè)引腳，這些引腳除了可作I/O引腳外，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，還可作地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)引腳。P0端口每個(gè)引腳的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)都相同，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。圖2-6P0端口內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)（1）當(dāng)P0端口用作輸出端口時(shí)如果要將P0端口用作輸出端口，單片機(jī)內(nèi)部的CPU會(huì)發(fā)出一個(gè)“0”到與門(mén)的控制端。控制端的“0”一方面關(guān)閉與門(mén)（即與門(mén)的一端為“0”時(shí)，不管另一端輸入何種信號(hào)，輸出都為“0”），使地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)送來(lái)的信號(hào)無(wú)法通過(guò)與門(mén)；另一方面控制電子開(kāi)關(guān)，讓電子開(kāi)關(guān)與鎖存器的端接通。此時(shí)若給鎖存器的寫(xiě)鎖存器端送寫(xiě)脈沖信號(hào)，內(nèi)部總線(xiàn)送來(lái)的數(shù)據(jù)就可以通過(guò)D端進(jìn)入鎖存器并從Q和端輸出，如D端輸入“1”，則端輸出“0”（Q端輸出“1”），該“0”經(jīng)電子開(kāi)關(guān)送到場(chǎng)效應(yīng)管VT2的柵極，VT2截止，從P0端口輸出“1”。也就是說(shuō)，當(dāng)給P0端口內(nèi)部的與門(mén)控制端送“0”，同時(shí)給寫(xiě)鎖存器端送寫(xiě)脈沖信號(hào)時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部總線(xiàn)的信號(hào)就可以通過(guò)接口電路從P0端口輸出。（2）當(dāng)P0端口用作輸入端口時(shí)當(dāng)將P0端口用作輸入端口時(shí)，P0端口的信號(hào)既送到三態(tài)門(mén)，又送到VT2的漏極。如果鎖存器之前鎖存的為“0”，即Q=0、=1，其中=1會(huì)使VT2導(dǎo)通，P0端口被鉗在“0”電平上，“1”將無(wú)法送入P0端口。解決的方法是：在將數(shù)據(jù)輸入P0端口前，先通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)向鎖存器寫(xiě)“1”，即讓=0，VT2截止，P0端口輸入的“1”就可以送到三態(tài)門(mén)的輸入端，此時(shí)再給三態(tài)門(mén)的讀引腳送一個(gè)讀控制信號(hào)，“1”就可以通過(guò)三態(tài)門(mén)送到內(nèi)部總線(xiàn)。也就是說(shuō)，要將P0端口作為輸入端口，先要將P0端口的鎖存器寫(xiě)“1”，然后再給輸入三態(tài)門(mén)送讀控制信號(hào)，P0端口的數(shù)據(jù)就可以通過(guò)接口電路，送到單片機(jī)內(nèi)部的總線(xiàn)上。（3）當(dāng)P0端口用作地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)引腳時(shí)如果要將P0端口用作地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)引腳，先要給與門(mén)的控制端送“1”，于是與門(mén)打開(kāi)，同時(shí)電子開(kāi)關(guān)和非門(mén)輸出端接通。當(dāng)?shù)刂?數(shù)據(jù)總線(xiàn)為“1”時(shí)，“1”一方面通過(guò)與門(mén)送到VT1的柵極，VT1導(dǎo)通，另一方面送到非門(mén)，經(jīng)反相變?yōu)椤?”，再經(jīng)電子開(kāi)關(guān)送到VT2的柵極，VT2截止，VT1導(dǎo)通，VT2截止使P0端口輸出為“1”；當(dāng)?shù)刂?數(shù)據(jù)總線(xiàn)為“0”時(shí)，VT1導(dǎo)通，VT2也導(dǎo)通，P0端口輸出為“0”。也就是說(shuō)，當(dāng)給與門(mén)的控制端送“1”時(shí)，內(nèi)部地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)上的信號(hào)就可以從P0端口輸出，P0端口就可當(dāng)作地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)引腳使用。\h2.4.2P1端口P1端口有P1.0～P1.7共8個(gè)引腳，這些引腳可作I/O引腳。P1端口每個(gè)引腳的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)都相同，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。圖2-7P1端口內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)從圖2-7中可以看出，P1端口的結(jié)構(gòu)較P0端口簡(jiǎn)單很多，由于P1端口內(nèi)部采用了一只場(chǎng)效應(yīng)管，并且與電源之間接了一只上拉電阻，所以不需要在P1端口的外部接上拉電阻。（1）當(dāng)P1端口用作輸出端口時(shí)如果要將P1端口用作輸出端口，應(yīng)給鎖存器的寫(xiě)鎖存器CL端送寫(xiě)脈沖信號(hào)，內(nèi)部總線(xiàn)送來(lái)的數(shù)據(jù)就可以通過(guò)D端進(jìn)入鎖存器并從Q和端輸出，如D端輸入“1”，則端輸出“0”（Q端輸出“1”），該“0”送到場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管截止，從P1端口輸出“1”。（2）當(dāng)P1端口用作輸入端口時(shí)當(dāng)將P1端口用作輸入端口時(shí)，如果鎖存器以前鎖存的為“0”，即Q=0、=1，其中=1會(huì)使場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，P1端口被鉗在“0”電平上，“1”將無(wú)法送入P1端口。所以與P0端口一樣，在將數(shù)據(jù)輸入P1端口前，先要通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)向鎖存器寫(xiě)“1”，讓=0，場(chǎng)效應(yīng)管截止，P1端口輸入的“1”就可以送到輸入三態(tài)門(mén)的輸入端，此時(shí)再給三態(tài)門(mén)的讀引腳送一個(gè)讀控制信號(hào)，“1”就可以通過(guò)輸入三態(tài)門(mén)送到內(nèi)部總線(xiàn)。\h2.4.3P2端口P2端口有P2.0～P2.7共8個(gè)引腳，P2端口每個(gè)引腳的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)都相同，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。圖2-8P2端口內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)從圖2-8中可以看出，P2端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與P0端口很相似。P2端口也可作I/O引腳，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，還可以作為地址總線(xiàn)引腳。（1）當(dāng)P2端口用作地址總線(xiàn)引腳時(shí)如果要將P2端口用作地址總線(xiàn)引腳，單片機(jī)內(nèi)部的CPU會(huì)發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)到電子開(kāi)關(guān)的控制端，讓電子開(kāi)關(guān)與內(nèi)部地址總線(xiàn)接通，地址總線(xiàn)上的信號(hào)就可以在通過(guò)電子開(kāi)關(guān)、非門(mén)和場(chǎng)效應(yīng)管后從P2端口引腳輸出。（2）當(dāng)P2端口用作I/O接口時(shí)如果要將P2端口用作I/O接口，單片機(jī)內(nèi)部的CPU會(huì)發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)到電子開(kāi)關(guān)的控制端，讓電子開(kāi)關(guān)與鎖存器接通。當(dāng)將P2端口用作輸出端口時(shí)，給鎖存器的CL端送寫(xiě)脈沖信號(hào)，內(nèi)部總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)就被鎖存進(jìn)鎖存器并從Q端輸出，再通過(guò)電子開(kāi)關(guān)、非門(mén)和場(chǎng)效應(yīng)管從P2端口引腳輸出。當(dāng)將P2端口用作輸入端口時(shí)，如果鎖存器以前鎖存的為“0”，即Q=0，經(jīng)非門(mén)反相后會(huì)使場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，P2端口被鉗在“0”電平上，“1”將無(wú)法送入P2端口。所以與P0、P1端口一樣，在將數(shù)據(jù)輸入P2端口前，先通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)向鎖存器寫(xiě)“1”，讓Q=1，場(chǎng)效應(yīng)管截止，P2端口輸入的“1”就可以送到輸入三態(tài)門(mén)的輸入端，此時(shí)再給讀引腳送一個(gè)讀控制信號(hào)，“1”就可以通過(guò)三態(tài)門(mén)送到內(nèi)部總線(xiàn)。\h2.4.4P3端口P3端口有P3.0～P3.7共8個(gè)引腳，P3端口可作為I/O接口，還可以用于其他方面。P3端口每個(gè)引腳的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)都相同，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。圖2-9P3端口內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)（1）當(dāng)P3端口用作I/O接口時(shí)如果要將P3端口用作I/O接口，應(yīng)讓與非門(mén)的選擇輸出功能端為“1”，以開(kāi)通與非門(mén)。當(dāng)將P3端口用作輸出端口時(shí)，給鎖存器的CL端送寫(xiě)脈沖信號(hào)，內(nèi)部總線(xiàn)送來(lái)的數(shù)據(jù)就可以通過(guò)D端進(jìn)入鎖存器并從Q端輸出，再通過(guò)與非門(mén)和場(chǎng)效應(yīng)管從P3端口引腳輸出。當(dāng)將P3端口用作輸入端口時(shí)，應(yīng)先通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)向鎖存器寫(xiě)“1”，讓Q=1，場(chǎng)效應(yīng)管截止，P3端口輸入的信號(hào)就可以通過(guò)緩沖器、輸入三態(tài)門(mén)送到內(nèi)部總線(xiàn)。（2）當(dāng)P3端口用作第二功能時(shí)P3端口用作第二功能（又稱(chēng)復(fù)用功能）時(shí)，實(shí)際上也是在該端口輸入或輸出信號(hào)，只不過(guò)輸入、輸出的是一些特殊功能的信號(hào)。所以當(dāng)P3端口用作第二功能時(shí)，其內(nèi)部電路的工作原理與用作I/O接口時(shí)是一樣的，在用作輸入功能時(shí)，端口的鎖存器同樣要先置“1”。P3端口8個(gè)引腳的第二功能詳見(jiàn)表2-1。例如P3.2引腳用作第二功能時(shí)，該端口可輸入由外部設(shè)備送到的中斷請(qǐng)求信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)緩沖器、輸入三態(tài)門(mén)送到內(nèi)部總線(xiàn)。P3端口除了可以接收外界的輸入信號(hào)外，還可以接收內(nèi)部的替代輸入功能端送來(lái)的信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)輸入三態(tài)門(mén)送到內(nèi)部總線(xiàn)。總之，P0、P1、P2和P3端口的功能是：都可以作輸入或輸出端口；P0、P2、P3端口具有第二功能，各種端口的第二功能見(jiàn)表2-1。例如，表中說(shuō)明P0端口的第二功能可以用作低8位地址總線(xiàn)/數(shù)據(jù)總線(xiàn)，P2端口可用作高8位地址總線(xiàn)，P3.0端口可用作串行數(shù)據(jù)接收端。表2-1MCS-51系列單片機(jī)各端口的第二功能\h2.5單片機(jī)的存儲(chǔ)器一般來(lái)說(shuō)，電路設(shè)計(jì)好后，它的功能也就固定下來(lái)；而對(duì)于單片機(jī)，只要寫(xiě)入程序不同，它的功能就會(huì)發(fā)生變化。寫(xiě)入單片機(jī)的程序保存在程序存儲(chǔ)器中，單片機(jī)在工作時(shí)通過(guò)執(zhí)行程序存儲(chǔ)器中的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能。單片機(jī)中有兩種存儲(chǔ)器：程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。程序存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)編程人員寫(xiě)入的程序，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來(lái)存放單片機(jī)工作時(shí)的一些臨時(shí)數(shù)據(jù)。進(jìn)行單片機(jī)開(kāi)發(fā)一定要了解單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)。\h2.5.1存儲(chǔ)器基礎(chǔ)知識(shí)1．存儲(chǔ)器常用單位存儲(chǔ)器的常用單位如下。位（bit）：它是計(jì)算機(jī)中最小的數(shù)據(jù)單位。由于計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制數(shù)，所以1位二進(jìn)制數(shù)稱(chēng)作1bit，例如101011為6bit。字節(jié)（Byte，單位簡(jiǎn)寫(xiě)為B）：8位二進(jìn)制數(shù)稱(chēng)為一個(gè)字節(jié)，1B=8bit。字（Word）：兩個(gè)字節(jié)構(gòu)成一個(gè)字，即2B=1Word。在單片機(jī)中還有一個(gè)術(shù)語(yǔ)：字長(zhǎng)。所謂字長(zhǎng)指單片機(jī)一次能處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。MCS-51系列單片機(jī)一次能處理8位二進(jìn)制數(shù)，所以它的字長(zhǎng)為8位。2．存儲(chǔ)器的工作原理存儲(chǔ)器的功能是存取各種二進(jìn)制數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)如圖2-10所示。圖2-10中大虛線(xiàn)框內(nèi)的部分為存儲(chǔ)器的組成結(jié)構(gòu)，它的容量為4bit，可以存儲(chǔ)4bit二進(jìn)制數(shù)；小虛線(xiàn)框內(nèi)為存儲(chǔ)體，存儲(chǔ)體中有4個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元可存儲(chǔ)1bit二進(jìn)制數(shù)。為了區(qū)分這4個(gè)存儲(chǔ)單元，對(duì)這4個(gè)單元分別編號(hào)為00、01、10和11。存儲(chǔ)器連接的引線(xiàn)有3種：A0、A1稱(chēng)為地址總線(xiàn)，D0稱(chēng)為數(shù)據(jù)總線(xiàn)，R/、稱(chēng)為控制總線(xiàn)。圖2-10存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)單片機(jī)在工作時(shí)，可以取出存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，稱(chēng)作讀（R）；也可以將數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器，稱(chēng)作寫(xiě)（W）。下面以圖2-10所示存儲(chǔ)器為例來(lái)說(shuō)明存儲(chǔ)器的工作原理。（1）存儲(chǔ)器的讀過(guò)程下面以取出01單元中的“1”為例來(lái)說(shuō)明存儲(chǔ)器的讀過(guò)程。首先讓片選端=0、讀/寫(xiě)控制端R/=1。=0經(jīng)非門(mén)反相后變?yōu)椤?”，它控制電子開(kāi)關(guān)S2閉合；R/=1送到三態(tài)門(mén)1、三態(tài)門(mén)2的控制端，三態(tài)門(mén)1處于高阻狀態(tài)，輸入與輸出之間相當(dāng)于開(kāi)路，三態(tài)門(mén)2則處于導(dǎo)通狀態(tài)。這樣數(shù)據(jù)總線(xiàn)D0就通過(guò)S2、三態(tài)門(mén)2與存儲(chǔ)器內(nèi)部接通。然后給地址總線(xiàn)A0、A1送地址信號(hào)，即讓A0=1、A1=0，這兩個(gè)地址信號(hào)經(jīng)地址譯碼器譯碼后，從內(nèi)部行線(xiàn)X0端輸出“1”（即X0=1），從列線(xiàn)Y1端輸出“1”（即Y1=1），X0=1選中00、01兩個(gè)單元，Y1=1控制電子開(kāi)關(guān)S1閉合。這樣被選中的01單元中的數(shù)據(jù)“1”就可以通過(guò)S1、三態(tài)門(mén)2、S2送到外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)D0上。雖然00單元也被X0=1選中，由于S0是斷開(kāi)的，所以該單元中的數(shù)據(jù)無(wú)法送到數(shù)據(jù)總線(xiàn)。（2）存儲(chǔ)器的寫(xiě)過(guò)程下面以向01單元存入數(shù)據(jù)“1”為例來(lái)說(shuō)明存儲(chǔ)器的寫(xiě)過(guò)程。首先讓片選端=0、讀/寫(xiě)控制端R/=0。=0經(jīng)非門(mén)反相后變?yōu)椤?”，它控制電子開(kāi)關(guān)S2閉合；R/=0送到三態(tài)門(mén)1、三態(tài)門(mén)2的控制端，三態(tài)門(mén)2處于高阻狀態(tài)，輸入與輸出之間相當(dāng)于開(kāi)路，三態(tài)門(mén)1則處于導(dǎo)通狀態(tài)。這樣數(shù)據(jù)總線(xiàn)D0就通過(guò)S2、三態(tài)門(mén)1與存儲(chǔ)器內(nèi)部接通。然后給地址總線(xiàn)A0、A1送地址信號(hào)，即讓A0=1、A1=0，這兩個(gè)地址信號(hào)經(jīng)地址譯碼器譯碼后，從內(nèi)部行線(xiàn)X0端輸出“1”（即X0=1），從列線(xiàn)Y1端輸出“1”（即Y1=1），X0=1選中01單元，Y1=1控制電子開(kāi)關(guān)S1閉合。這樣外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)D0上的數(shù)據(jù)“1”就可以通過(guò)S2、三態(tài)門(mén)1、S1存入被選中的01單元中。3．存儲(chǔ)器有關(guān)術(shù)語(yǔ)（1）總線(xiàn)總線(xiàn)是指為多個(gè)部件傳遞信息的信號(hào)線(xiàn)。根據(jù)信號(hào)線(xiàn)上傳遞信息類(lèi)型的不同，總線(xiàn)可分為地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)和控制總線(xiàn)。圖2-10中的A0、A1為地址總線(xiàn)，用來(lái)傳送地址信號(hào)；D0為數(shù)據(jù)總線(xiàn)，用來(lái)傳送數(shù)據(jù)；R/、為控制總線(xiàn)，用來(lái)傳送控制信號(hào)，其中R/為讀/寫(xiě)控制端，當(dāng)R/=1時(shí)，可以讀取存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，當(dāng)R/=0時(shí)，可以向存儲(chǔ)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)，而片選端稱(chēng)為片選控制端，當(dāng)多片存儲(chǔ)器連接在一起時(shí)，要對(duì)其中一片進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，可讓該存儲(chǔ)器的=0，而讓其他存儲(chǔ)器的=1。（2）存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器的功能是存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)，其存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)的多少稱(chēng)為存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量的大小，取決于存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的多少和單元中存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。圖2-10所示的存儲(chǔ)器有4個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元存儲(chǔ)1位二進(jìn)制數(shù)，所以它的存儲(chǔ)容量為4×1bit；如果每個(gè)單元能存儲(chǔ)8位二進(jìn)制數(shù)，那么它的容量就是4×8bit。大多數(shù)存儲(chǔ)器的每個(gè)存儲(chǔ)單元能存1B（8位二進(jìn)制數(shù)），如果一片存儲(chǔ)器中有1024（212）個(gè)存儲(chǔ)單元，每單元存1B，該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量為1024×8bit，即1KB。（3）地址編號(hào)存儲(chǔ)器中有很多存儲(chǔ)單元，為了查找方便，需要給每個(gè)單元賦予不同的編號(hào)，這就是地址編號(hào)。圖2-10所示的存儲(chǔ)器中有4個(gè)存儲(chǔ)單元，它們的地址可以用2位二進(jìn)制數(shù)編號(hào)來(lái)表示，地址編號(hào)分別是00、01、10、11。如果一個(gè)存儲(chǔ)器中有1024個(gè)存儲(chǔ)單元，則至少需要用12位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，地址編號(hào)分別是000000000000，000000000001，…，111111111110，111111111111。存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元越多，地址編號(hào)需要的二進(jìn)制數(shù)位數(shù)越多。對(duì)于大容量的存儲(chǔ)器，用二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行地址編號(hào)非常不方便，也容易出錯(cuò)。為此，現(xiàn)在的存儲(chǔ)器都用十六進(jìn)制數(shù)地址編號(hào)來(lái)代替二進(jìn)制數(shù)編號(hào)。二進(jìn)制數(shù)地址編號(hào)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)地址編號(hào)的規(guī)則是：將二進(jìn)制數(shù)地址編號(hào)從低到高4位編為一組，高位不足4位補(bǔ)0，再將每4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，得到的即為十六進(jìn)制數(shù)地址編號(hào)。例如，二進(jìn)制數(shù)地址編號(hào)000011000000B、11110100001B轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)地址編號(hào)分別是0C0H、7A1H。4．存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器的容量一般不會(huì)很大，如果內(nèi)部存儲(chǔ)器容量不夠用，可在單片機(jī)外圍增加存儲(chǔ)器進(jìn)行容量擴(kuò)展。圖2-11所示就是一種單片機(jī)存儲(chǔ)器容量擴(kuò)展示意圖。圖2-11一種單片機(jī)存儲(chǔ)器容量擴(kuò)展示意圖如果單片機(jī)要讀取內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，內(nèi)部電路（圖2-11中未畫(huà)出）讓線(xiàn)為“1”，R/線(xiàn)為“1”，并從地址總線(xiàn)A0～A15送出16位地址信號(hào)。=1讓外部存儲(chǔ)器不工作，=1經(jīng)非門(mén)變?yōu)椤?”，內(nèi)部存儲(chǔ)器被選中；R/=1控制內(nèi)部存儲(chǔ)器執(zhí)行讀操作；A0～A15送出的地址信號(hào)選中內(nèi)部存儲(chǔ)器中的某個(gè)存儲(chǔ)單元，該單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)D0～D7輸出到單片機(jī)的某些電路。如果單片機(jī)要讀取外部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，內(nèi)部電路讓線(xiàn)為“0”，R/線(xiàn)為“1”，并從地址總線(xiàn)A0～A15送出16位地址信號(hào)。=0讓外部存儲(chǔ)器工作，=0經(jīng)非門(mén)變?yōu)椤?”，內(nèi)部存儲(chǔ)器不工作；R/=1控制外部存儲(chǔ)器執(zhí)行讀操作；A0～A15送出的地址信號(hào)選中外部存儲(chǔ)器中的某個(gè)存儲(chǔ)單元，該單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)D0～D7輸出，送入單片機(jī)內(nèi)部。\h2.5.2程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器（ROM）是存放程序的電路。單片機(jī)在編程時(shí)，一般先在計(jì)算機(jī)中用軟件編寫(xiě)程序，再通過(guò)編程器將編好的程序?qū)懭氲匠绦虼鎯?chǔ)器中，單片機(jī)通過(guò)執(zhí)行程序存儲(chǔ)器中的程序來(lái)產(chǎn)生各種信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)各種控制。1．程序存儲(chǔ)器的使用MCS-51系列單片機(jī)可以使用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，也可以使用外部程序存儲(chǔ)器。MCS-51系列單片機(jī)使用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器還是外部程序存儲(chǔ)器，受31腳端的控制。當(dāng)端=0時(shí)，單片機(jī)只能使用外部程序存儲(chǔ)器，無(wú)法使用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。8031、8032單片機(jī)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器，只能使用外部程序存儲(chǔ)器，因此端必須接地。當(dāng)端=1時(shí)，單片機(jī)先使用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，容量不夠時(shí)將會(huì)自動(dòng)使用外部程序存儲(chǔ)器。2．程序存儲(chǔ)器的地址編號(hào)8x51（如8051、8751）單片機(jī)內(nèi)部有4KB的程序存儲(chǔ)器（該存儲(chǔ)器內(nèi)有4096個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元存儲(chǔ)1B），存儲(chǔ)單元的地址編號(hào)是0000H～0FFFH，當(dāng)進(jìn)行擴(kuò)展外接程序存儲(chǔ)器時(shí)，可外接60KB的程序存儲(chǔ)器，外部程序存儲(chǔ)器的地址編號(hào)是1000H～FFFFH。8x51單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的地址編號(hào)如圖2-12（a）所示。圖2-12程序存儲(chǔ)器的地址編號(hào)8x52（如8052、8752）單片機(jī)內(nèi)部有8KB的程序存儲(chǔ)器，地址編號(hào)是0000H～1FFFH，當(dāng)進(jìn)行擴(kuò)展外接程序存儲(chǔ)器時(shí)，可外接56KB的程序存儲(chǔ)器，外部程序存儲(chǔ)器的地址編號(hào)是2000H～FFFFH。8x52單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的地址編號(hào)如圖2-12（b）所示。\h2.5.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）用來(lái)存放數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果等信息。與程序存儲(chǔ)器一樣，單片機(jī)除了可以使用內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外，也可以使用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有256B的存儲(chǔ)空間（即有256個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元存儲(chǔ)1B數(shù)據(jù)），地址編號(hào)為00H～FFH（也可用0000H～00FFH表示）；外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址編號(hào)為0000H～FFFFH，有64KB的存儲(chǔ)空間。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器最開(kāi)始的一段地址（0000H～00FFH）與內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同，對(duì)于相同的地址，單片機(jī)是通過(guò)不同的指令來(lái)區(qū)分的。MCS-51系列單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址編號(hào)如圖2-13所示。從圖2-13中可以看出，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為4個(gè)區(qū)：工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩存區(qū)和特殊功能寄存器區(qū)。前3個(gè)區(qū)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2-14所示。圖2-13MCS-51系列單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址編號(hào)圖2-14MCS-51系列單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器前3個(gè)區(qū)的結(jié)構(gòu)1．工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)的地址編號(hào)為00H～1FH，該區(qū)域又分為4組（0～3組），每組有8個(gè)存儲(chǔ)單元，都用R0～R7表示。單片機(jī)在工作時(shí)，在同一時(shí)間內(nèi)這4組寄存器中只能有1組工作，到底是哪一組寄存器工作由特殊功能寄存器區(qū)內(nèi)的程序狀態(tài)字寄存器（PSW）中的RS1位和RS0位的狀態(tài)決定，默認(rèn)為0組工作，具體見(jiàn)表2-2。表2-2工作寄存器與RS1、RS0的關(guān)系例如，當(dāng)寄存器中的RS1=0、RS0=1時(shí)，1組（08H～0FH）寄存器處于工作狀態(tài)。2．位尋址區(qū)位尋址區(qū)的地址編號(hào)為20H～2FH，該區(qū)域有16個(gè)存儲(chǔ)單元，在該區(qū)域既可以對(duì)某個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行字節(jié)操作，也可以用位操作指令對(duì)某個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行位操作。下面以圖2-15為例來(lái)說(shuō)明字節(jié)操作和位操作的過(guò)程。圖2-15字節(jié)操作與位操作在進(jìn)行字節(jié)操作時(shí)，用字節(jié)操作指令選中編址為24H的存儲(chǔ)單元，然后可以將1B的數(shù)據(jù)存入該單元，或從該單元取出。圖2-15（a）中是將1B的數(shù)據(jù)11011001存入編址為24H的存儲(chǔ)單元。在進(jìn)行位操作時(shí)，用位操作指令選中編址24H，該24H是一個(gè)位地址，在圖中它是字節(jié)地址24H的第4位，該地址存儲(chǔ)了一位數(shù)“0”，如果要將該位轉(zhuǎn)換成“1”，可用位操作指令選中位地址24H，然后將“1”存入該位，該位就變?yōu)椤?”，整個(gè)字節(jié)就變?yōu)?1011001。單片機(jī)在工作時(shí)，是通過(guò)程序指令區(qū)分地址是字節(jié)地址還是位地址的，有關(guān)的指令知識(shí)將在后續(xù)章節(jié)介紹。地址編號(hào)為20H～2FH的位尋址區(qū)有16個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元有8位，共有128位，這128位的位地址見(jiàn)表2-3。表2-3片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中位尋址區(qū)的位地址3．?dāng)?shù)據(jù)緩存區(qū)數(shù)據(jù)緩存區(qū)又稱(chēng)用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)，或稱(chēng)作內(nèi)部RAM區(qū)，它的地址編號(hào)為30H～7FH。該區(qū)域一般用來(lái)存儲(chǔ)隨機(jī)數(shù)據(jù)和運(yùn)算中間結(jié)果等。4．特殊功能寄存器區(qū)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)內(nèi)是一些具有特殊功能的存儲(chǔ)單元，地址編號(hào)是80H～FFH。特殊功能寄存器區(qū)中各個(gè)寄存器的地址分布見(jiàn)表2-4。表2-4特殊功能寄存器中各個(gè)寄存器的地址分布從表2-4中可以看