1、第二講 （M1-2）單片機(jī)輸入/輸出測試 電子信息工程系 電子技術(shù)教研室,一、識別單片機(jī)、發(fā)光二極管,1、MCS-51單片機(jī)的三種封裝形式 外觀1封裝：PDIP40（Plastic Dual Inline Packet 40） 塑料雙列（直插封裝） 體積大 插拔或焊接方便 容易加工 缺口側(cè)圓形標(biāo)記處為1腳 調(diào)試樣機(jī)建議采用此封裝。 外觀2封裝 ：PLCC44 （Plastic J-leaded Chip Carrier ） 塑料J 形引腳芯片載體 體積較小 插拔或焊接方便。 中心正上方圓形標(biāo)記處為1腳,一、識別單片機(jī)、發(fā)光二極管,外觀3封裝 ：TQFP44 （Thin Plastic Gull

2、 Wing Quad Flat Packet ） 扁體塑料鷗翼狀方形平面封裝 體積最小 只能焊接 左下方缺口側(cè)圓形標(biāo)記處為1腳 批量生產(chǎn)設(shè)計推薦此封裝,一、識別單片機(jī)、發(fā)光二極管,2、發(fā)光二極管 （Light Emitting Diode） 二極管：正向?qū)ā⒎聪蚪刂埂?種類 檢波二極管 具有結(jié)電容低，工作頻率高和反向電流小等特點 。調(diào)幅檢波。 快恢復(fù)二極管 開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時間短。 開關(guān)電源。 肖特基二極管 屬于一種快恢復(fù)二極管。正向壓降低，開關(guān)電源。 整流二極管 電流大，反向耐壓高。工頻整流。 開關(guān)二極管 開關(guān)速度比較快，正向?qū)ǚ聪蚪刂菇r間比較短。 穩(wěn)壓二極管 利用PN結(jié)反向擊穿

3、特性所表現(xiàn)出的穩(wěn)壓性能制成的器件 齊納二極管 zenerdiodes 。是穩(wěn)壓二極管的代名詞。 發(fā)光二極管 LED。體積小、功耗低、發(fā)光效率高、響應(yīng)速度快。,一、識別單片機(jī)、發(fā)光二極管,2、發(fā)光二極管 （Light Emitting Diode） 外觀 其他：數(shù)碼管、點陣模塊,一、識別單片機(jī)、發(fā)光二極管,2、發(fā)光二極管 （Light Emitting Diode） 驅(qū)動（電壓1.5V2.5V，電流10mA） 電路設(shè)計 單個LED 單個數(shù)碼管 多位數(shù)碼管 點陣顯示屏 灰度顯示屏,51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu),二、MCS-51單片機(jī)介紹,二、 MCS-51單片機(jī)介紹,1、 MCS-51 Intel 8031

4、 8051 8052 各廠商均推出51核單片機(jī) Atmel（-），Philips（P89C52），Winbond（W78E52B） , , .tw AT89C51 、AT89C52 AT89S51、AT89S52（ISP在線更新）,二、 MCS-51單片機(jī)介紹,2、引腳介紹（PDIP）,二、 MCS-51單片機(jī)介紹,3、引腳介紹（TQFP）,4、引腳定義與說明 1）主電源引腳（2根） VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源 GND(Pin20)：接地線 2）外接晶振引腳（2根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端,3）控制引腳（4

5、根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位初始化。設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時，這個引腳一定要連接相應(yīng)復(fù)位電路。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號。在系統(tǒng)擴(kuò)展時，ALE用于把P0口輸出的低8位地址鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。此外，由于ALE是以晶振的1/6固定頻率輸出的正脈沖，因此它可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。,PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號。PSEN有效(低電平)時，可實現(xiàn)對外部ROM單元的讀操作。 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存

6、儲器讀指令。當(dāng)電源發(fā)生故障，電壓降低到下限值時，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部RAM提供電壓，以保護(hù)內(nèi)部RAM中的信息不丟失。,4）可編程輸入/輸出引腳（32根） P0 P1 P2 P3（兼做特殊功能口）,5、AT89S52主要特性 與MCS-51 兼容 8K 字節(jié)可編程FLASH 存儲器 壽命：10,000 寫/擦次 全靜態(tài)工作：0Hz-33MHz 三級程序存儲器鎖定 256*8 位內(nèi)部RAM 32 可編程I/O 線 三個16 位定時器/計數(shù)器 8 個中斷源 可編程串行通道 片內(nèi)集成看門狗 雙數(shù)據(jù)指針 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路,6、內(nèi)部結(jié)構(gòu),三、 MCS-51單片機(jī)組成,、單片機(jī)的

7、組成 （1）中央處理器(CPU) CPU是單片機(jī)的核心，是計算機(jī)的控制和指揮中心，由運算器和控制器等部件組成。 運算器包括一個可進(jìn)行8位算術(shù)運算和邏輯運算的單元(ALU)、8位的暫存器、8位的累加器(ACC)、寄存器B和程序狀態(tài)寄存器(PSW)等。 控制器包括程序計數(shù)器(PC)、指令寄存器(IR)、指令譯碼器(ID)、振蕩器及定時電路等。 （2） 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(內(nèi)部RAM) 8051芯片中共有256個RAM單元，后128個單元被專用寄存器占用；前128個單元供用戶使用，用于存放可讀/寫的數(shù)據(jù)。通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指前128個單元。,（3） 內(nèi)部程序存儲器(內(nèi)部ROM) 有4 KB掩膜

8、ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格。 （4） 定時/計數(shù)器 共有兩個16位的定時/計數(shù)器，可實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結(jié)果對計算機(jī)進(jìn)行控制。 （5） 并行I/O口 共有4個8位的I/O口(P0、P1、P2、P3)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。,（6）串行口 單片機(jī)有一個全雙工的串行口，可實現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強(qiáng)，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。 （7） 中斷控制系統(tǒng) 共有5個中斷源，外中斷兩個、定時/計數(shù)中斷兩個、串行口中斷一個。全部中斷分為高級和低級兩個優(yōu)先級別。 （8）時鐘電路 芯片的內(nèi)部有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容

9、需外接。時鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列。系統(tǒng)允許的晶振頻率一般為6 MHz和12 MHz。,2、組成框圖 CPU RAM ROM CLK PORT Ti UART,. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器低128單元 單片機(jī)的內(nèi)部RAM共有256個單元，通常把這256個單元按其功能劃分為兩部分：低128單元(單元地址00H7FH)和高128單元(單元地址80HFFH)。下表為低128單元的配置情況。,四、 MCS-51內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器,RAM的低128單元的配置,低128單元是單片機(jī)的真正RAM存儲器，按其用途劃分為寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和用戶RAM區(qū)等3個區(qū)域。 1）.寄存器區(qū)（通用寄存器、工作寄存器） 8051共有

10、4組寄存器，每組8個寄存單元(各為8位)，以R0R7作為寄存單元編號。寄存器常用于存放操作數(shù)及中間結(jié)果等。4組通用寄存器占據(jù)內(nèi)部RAM的00H1FH單元地址。 在任一時刻，CPU只能使用其中的一組寄存器，正在使用的那組寄存器稱為當(dāng)前寄存器組，由程序狀態(tài)字寄存器PSW中RS1、RS0位的狀態(tài)組合來決定。 通用寄存器為CPU提供了就近存儲數(shù)據(jù)，有利于提高單片機(jī)的運算速度；還能提高程序編制的靈活性。,2）. 位尋址區(qū) 內(nèi)部RAM的20H2FH單元。 位尋址區(qū)共有16個RAM單元，128位，位地址為00H7FH。MCS-51具有布爾處理機(jī)功能，這個位尋址區(qū)可以構(gòu)成布爾處理機(jī)的存儲空間。下表為片內(nèi)RAM

11、位尋址區(qū)的位地址表。 3） .用戶RAM區(qū) 80個單元供用戶使用的一般RAM區(qū)，其單元地址為30H7FH。 常把堆棧開辟在此區(qū)中。,片內(nèi)RAM位尋址區(qū)的位地址,. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器高128單元 供給專用寄存器使用，單元地址為80HFFH。 這些寄存器的功能已作專門規(guī)定，稱為專用寄存器(Special Function Register)，也稱為特殊功能寄存器SFR 。 AT89S52定義了32個地址為SFR。必須直接尋址。 理解并使用各SFR功能，是成功開發(fā)應(yīng)用51單片機(jī)的關(guān)鍵。,1） .專用寄存器(SFR) 共有21個專用寄存器： (1) 程序計數(shù)器(Program Counter，PC)：P

12、C是一個16位的計數(shù)器，它的作用是控制程序的執(zhí)行順序。其尋址范圍達(dá)64 KB。PC有自動加1功能，從而可實現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。PC沒有地址，不可尋址，無法讀/寫，可以通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令改變其內(nèi)容，以實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。PC因地址不在SFR(專用寄存器)之內(nèi)，所以一般不用作專用寄存器。 (2) 累加器(Accumulator，ACC)：累加器為8位寄存器，是最常用的專用寄存器，其功能較多，地位重要。,(3) B寄存器：B寄存器是一個8位寄存器，主要用于乘/除運算。進(jìn)行乘法運算時，B存乘數(shù)；乘法操作后，乘積的高8位存于B中。進(jìn)行除法運算時，B存除數(shù)；除法操作后，余數(shù)存于B中。B寄存器也可作為一般

13、數(shù)據(jù)寄存器使用。 (4) 程序狀態(tài)字(Program Status Word，PSW)：是一個8位寄存器，存放程序運行中的各種狀態(tài)信息。其中有些位的狀態(tài)是根據(jù)程序執(zhí)行結(jié)果，由硬件自動設(shè)置的，而有些位的狀態(tài)則由軟件方法設(shè)定。PSW的位狀態(tài)可以用專門指令進(jìn)行測試，也可以用指令讀出。PSW各位的定義如下：,除PSW.1位保留未用外，其余各位的定義及使用如下： CY(PSW.7)進(jìn)位標(biāo)志位。功能有二個：一是存放算術(shù)運算的進(jìn)位標(biāo)志，在進(jìn)行加或減運算時，如果操作結(jié)果的最高位有進(jìn)位或借位，則CY由硬件置“1”，否則被清“0”；二是在位操作中作累加位使用。位傳送、位與位或等位操作，操作位之一固定是進(jìn)位標(biāo)志位。

14、 AC(PSW.6)輔助進(jìn)位標(biāo)志位。在進(jìn)行加或減運算中，若低4位向高4位進(jìn)位或借位，則AC由硬件置“1”，否則被清“0”。在BCD碼調(diào)整中也要用到AC位狀態(tài)。 F0(PSW.5)用戶標(biāo)志位。這是一個供用戶定義的標(biāo)志位，需要利用軟件方法置位或復(fù)位，用來控制程序的轉(zhuǎn)向。,RS1和RS0(PSW.4，PSW.3)寄存器組選擇位。它們被用于選擇CPU當(dāng)前使用的通用寄存器組。通用寄存器共有4組，其對應(yīng)關(guān)系：單片機(jī)上電或復(fù)位后，RS1 RS0=00。,OV(PSW.2)溢出標(biāo)志位。在帶符號數(shù)加減運算中，OV=1表示加減運算超出了累加器A所能表示的符號數(shù)有效范圍(-128+127)，即產(chǎn)生了溢出，因此運算結(jié)

15、果是錯誤的；OV=0表示運算正確，即無溢出產(chǎn)生。 在乘法運算中，OV=1表示乘積超過255，即乘積分別在B與A中；OV=0表示乘積只在A中。 在除法運算中，OV=1表示除數(shù)為0，除法不能進(jìn)行；OV=0表示除數(shù)不為0，除法可正常進(jìn)行。,P(PSW.0)奇偶標(biāo)志位。P標(biāo)志位表明累加器A中內(nèi)容的奇偶性，如果A中有奇數(shù)個“1”，則P置“1”，否則置“0”。凡是改變累加器A中內(nèi)容的指令均會影響P標(biāo)志位。 此標(biāo)志位對串行通信中的數(shù)據(jù)傳輸有重要的意義，因為在串行通信中常采用奇偶校驗的辦法來校驗數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?(5) 數(shù)據(jù)指針(DPTR)。DPTR為16位寄存器。編程時，DPTR既可以按16位寄存器使用，

16、也可以按兩個8位寄存器分開使用，即： DPH DPTR高位字節(jié) DPL DPTR低位字節(jié) DPTR通常在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時用作地址指針。由于外部數(shù)據(jù)存儲器的尋址范圍為64 KB，故把DPTR設(shè)計為16位。,(6) 堆棧指針(Stack Pointer，SP)。堆棧是一個特殊的存儲區(qū)，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它是按“先進(jìn)后出”的原則存取數(shù)據(jù)的。堆棧共有兩種操作：進(jìn)棧和出棧。 MCS-51單片機(jī)的堆棧設(shè)在內(nèi)部RAM中，因此SP是一個8位寄存器。系統(tǒng)復(fù)位后，SP的內(nèi)容為07H，因而復(fù)位后堆棧實際上是從08H單元開始的。但08H1FH單元分別屬于工作寄存器13區(qū)，如程序要用到這些區(qū)，最好把SP值改為1F

17、H或更大的值。一般在內(nèi)部RAM的30H7FH單元中開辟堆棧。SP的內(nèi)容一經(jīng)確定，堆棧的位置也就跟著確定下來。,2 ）.專用寄存器中的字節(jié)尋址和位地址 MCS-51系列單片機(jī)有21個可尋址的專用寄存器，其中有11個專用寄存器是可以位尋址的。下面把各寄存器的字節(jié)地址及位地址一并列于下表中。,專用寄存器地址表,對專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點說明： (1) 21個可字節(jié)尋址的專用寄存器是不連續(xù)地分散在內(nèi)部RAM高128單元之中的，盡管還余有許多空閑地址，但用戶并不能使用。 (2) 程序計數(shù)器PC不占據(jù)RAM單元，它在物理上是獨立的，因此是不可尋址的寄存器。 (3) 對專用寄存器只能使用直接尋址方

18、式，書寫時既可使用寄存器符號，也可使用寄存器單元地址。,RAM總結(jié)： 51單片機(jī)內(nèi)部有256字節(jié)RAM。 地址范圍00 H7F H，80 H FF H。 對于80 H FF H ，必須采用間接尋址方式。以區(qū)別于SFR區(qū)。 00H1FH為四組工作寄存器區(qū)。一般不用做通用RAM。而是間接尋址的操作區(qū)。 20H2FH，共16個字節(jié)，128位，支持位尋址，位尋址地址范圍為：00H7FH。 SFR寄存器也支持位尋址。位尋址地址范圍為：80HFFH。 可位尋址是51系列單片機(jī)布爾處理的特色。,MCS-51的程序存儲器用于存放編好的程序和表格常數(shù)。 8051片內(nèi)：4 KB的ROM； 8751片內(nèi)：4 KB的

19、EPROM； 8031片內(nèi)：無ROM ； 89C51片內(nèi)：4 KB的FPEROM。 MCS-51片外最多能擴(kuò)展64 KB程序存儲器。 EA =1，0000H0FFFH地址，片內(nèi)ROM； 1000HFFFFH地址，片外ROM 。 EA =0， 0000H0FFFH地址，片外ROM 。,五、 MCS-51內(nèi)部程序存儲器,MCS-51的程序存儲器中有特殊功能單元。 0000H0002H：系統(tǒng)復(fù)位后，(PC)=0000H，單片機(jī)從0000H單元開始取指令執(zhí)行程序。如果程序不從0000H單元開始，則應(yīng)在這三個單元中存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便直接轉(zhuǎn)去執(zhí)行指定的程序。 0003H002AH：共40個單元。

20、這40個單元被均勻地分為5段，作為5個中斷源的中斷地址區(qū)。其中： 0003H000AH 外部中斷0中斷地址區(qū) 000BH0012H 定時/計數(shù)器0中斷地址區(qū),0013H001AH 外部中斷1中斷地址區(qū) 001BH0022H 定時/計數(shù)器1中斷地址區(qū) 0023H002AH 串行中斷地址區(qū) 程序存儲器結(jié)構(gòu)圖如下圖：,AT89S52 ROM： 8K字節(jié)。 0000H單元一般為跳轉(zhuǎn)指令。LJMP XXXXH。 0003H002DH單元默認(rèn)為中斷響應(yīng)服務(wù)入口地址。 指令系統(tǒng)、機(jī)器語言、匯編語言 高級語言與C語言 實際存儲內(nèi)容舉例,C:0 x0000 0205C3 LJMP C:05C3 C:0 x000

21、3 02071A LJMP ISRINT0(C:071A) C:0 x0006 00 NOP C:0 x0007 00 NOP C:0 x0008 00 NOP C:0 x0009 00 NOP C:0 x000A 00 NOP C:0 x000B 0206A3 LJMP ISRT0(C:06A3) C:0 x000E 00 NOP C:0 x000F 00 NOP C:0 x0010 00 NOP C:0 x0011 00 NOP C:0 x0012 00 NOP C:0 x0013 02064F LJMP ISRINT1(C:064F) C:0 x0016 00 NOP C:0 x0017

22、 00 NOP C:0 x0018 00 NOP C:0 x0019 00 NOP C:0 x001A 00 NOP C:0 x001B 02077D LJMP ISRT1(C:077D),MCS-51單片機(jī)支持033MHz工作頻率。 頻率是由用戶自選的，可以在XTAL1 直接連接外部時鐘， 或采用晶振及起振電容。 晶振：12MHz，24MHz，11.0592MHz，22.1184MHz，33MHz 晶振類型：石英晶振、有源晶振。貼片或插件。 電容選擇：3010 pF，獨石電容、瓷片電容。貼片或插件。,六、 MCS-51時鐘,單片機(jī)的時鐘電路與時序 AT89S52單片機(jī)的時鐘信號通常由兩種方式

23、產(chǎn)生：一是內(nèi)部振蕩方式，二是外部時鐘方式。 (1).內(nèi)部振蕩方式時鐘 在芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2 。 在芯片的XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。,時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時鐘脈沖信號。 一般地，電容C1和C2取30 pF左右，晶體的振蕩頻率范圍是1.212 MHz。如果晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機(jī)的運行速度也就快。MCS-51在通常應(yīng)用情況下，使用的振蕩頻率為6 MHz或12 MHz。,圖1.13 時鐘振蕩電路,( 2 ) . 引入外部

24、時鐘方式 在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時鐘信號的同步，應(yīng)當(dāng)引入惟一的公用外部脈沖信號作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。 8051：外部時鐘由XTAL2輸入，直接送入內(nèi)部時鐘電路，XTAL1接地； 80C51：外部時鐘由XTAL1輸入，XTAL2懸空。 外部時鐘信號為高電平持續(xù)時間要大于20ns，且頻率低于12MHz的方波。,圖1.14 外部時鐘源接法,(3) . 時序 節(jié)拍與狀態(tài) 節(jié)拍（ P ） ：振蕩脈沖的周期 。 狀態(tài)（S ）：單片機(jī)的時鐘信號的周期，由振蕩脈沖經(jīng)過二分頻后得到。 一個狀態(tài)包含兩個節(jié)拍，其前半周期對應(yīng)的節(jié)拍叫節(jié)拍1(P1)，后半周期對應(yīng)的節(jié)拍叫節(jié)拍2(P2)。,機(jī)器周

25、期 一個機(jī)器周期的寬度為6個狀態(tài)，表示為S1S6，可參見圖。由于一個狀態(tài)又包括兩個節(jié)拍，一個機(jī)器周期總共有12個節(jié)拍，分別記作S1P1、S1P2、S6P2。 一個機(jī)器周期=12個振蕩脈沖周期，機(jī)器周期就是振蕩脈沖的十二分頻。 當(dāng)振蕩脈沖頻率為12 MHz時，一個機(jī)器周期為1 s；當(dāng)振蕩脈沖頻率為6 MHz時，一個機(jī)器周期為2 s。,指令周期 執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期。它一般由若干個機(jī)器周期組成。 包含一個機(jī)器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個機(jī)器周期的指令稱為雙周期指令，依次類推。 指令的運算速度與指令所包含的機(jī)器周期有關(guān)，機(jī)器周期數(shù)越少的指令，執(zhí)行速度越快。MCS-51單片機(jī)指令

26、通常可以分為單周期指令、雙周期指令和四周期指令。四周期指令只有乘法和除法指令兩條，其余均為單周期和雙周期指令。 單片機(jī)執(zhí)行任何一條指令時都可以分為取指令階段和執(zhí)行指令階段。MCS-51的取指/執(zhí)行時序如圖所示。,由圖可見，ALE引腳上出現(xiàn)的信號是周期性的，在每個機(jī)器周期內(nèi)出現(xiàn)兩次高電平。第一次出現(xiàn)在S1P2和S2P1期間，第二次出現(xiàn)在S4P2和S5P1期間。ALE信號每出現(xiàn)一次高電平，CPU就進(jìn)行一次取指操作，但由于不同指令的字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù)不同，因此取指令操作也隨指令的不同而有小的差異。 按照指令字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù)，8051的111條指令可分為6類，分別是：單字節(jié)單周期指令、單字節(jié)雙周期指

27、令、單字節(jié)四周期指令、雙字節(jié)單周期指令、雙字節(jié)雙周期指令、三字節(jié)雙周期指令，參見附錄2。,圖(b)、(c)分別給出了單字節(jié)單周期和雙字節(jié)單周期指令的時序。單周期指令的執(zhí)行始于S1P2，這時操作碼被鎖存到指令寄存器內(nèi)。若是雙字節(jié)指令，則在同一機(jī)器周期的S4讀第二字節(jié)；若是單字節(jié)指令，則在S4仍有讀操作，但被讀入的字節(jié)無效，且程序計數(shù)器PC并不加1。 圖(d)給出了單字節(jié)雙周期指令的時序，兩個機(jī)器周期內(nèi)進(jìn)行了4次讀操作碼操作。因為是單字節(jié)指令，所以后三次讀操作都是無效的。,圖 MCS-51單片機(jī)的取指/執(zhí)行時序 單片機(jī)的機(jī)器周期；(b) 單字節(jié)單周期指令，如INC A；(c) 雙字節(jié)單周期指令，如

28、ADD A，data；(d) 單字節(jié)雙周期指令，如INC DPTR,七、 MCS-51單片機(jī)的復(fù)位電路 1. 單片機(jī)復(fù)位的條件：必須使RST/VPD或RST引腳(9)加上持續(xù)兩個機(jī)器周期(即24個振蕩周期)的高電平。例如，若時鐘頻率為12 MHz，每個機(jī)器周期為1 s，則只需2 s以上時間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。,2. 單片機(jī)的復(fù)位電路如圖(a)、(b)所示。 圖(a)為上電復(fù)位電路，它是利用電容充電來實現(xiàn)的。在接電瞬間，RST端的電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RST的電位逐漸下降。只要保證RST為高電平的時間大于兩個機(jī)器周期，便能正常復(fù)位。 圖(b

29、)為按鍵復(fù)位電路。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖(b)中的RESET鍵，此時電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RST端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。,圖 單片機(jī)常見的復(fù)位電路 (a) 上電復(fù)位電路；(b) 按鍵復(fù)位電路,3.單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE和信號，即ALE=1和 = =1。這表明單片機(jī)復(fù)位期間不會有任何取指操作。復(fù)位后，內(nèi)部各專用寄存器狀態(tài)如下： PC： 0000H TMOD：00H ACC： 00H TCON： 00H B： 00H TH0： 00H PSW： 00H TL0： 00H SP： 07H TH1： 00H DPTR： 0000H TL1： 00H P0P3： F

30、FH SCON： 00H IP： *00000B SBUF： 不定 IE： 0*00000B PCON： 0*0000B,其中，*表示無關(guān)位。請注意： (1) 復(fù)位后PC值為0000H，表明復(fù)位后程序從0000H開始執(zhí)行，這一點在實訓(xùn)1中已介紹。 (2) SP值為07H，表明堆棧底部在07H。一般需重新設(shè)置SP值。 (3) P0P3口值為FFH。P0P3口用作輸入口時，必須先寫入“1”。單片機(jī)在復(fù)位后，已使P0P3口每一端線為“1”，為這些端線用作輸入口做好了準(zhǔn)備。,八、 并行I/O口電路結(jié)構(gòu) 51單片機(jī)共有4個8位的并行I/O口，分別記作P0、P1、P2、P3。每個口都包含一個鎖存器、一個輸

31、出驅(qū)動器和兩個輸入緩沖器。它們屬于專用寄存器，具有字節(jié)尋址和位尋址功能。 在訪問片外擴(kuò)展存儲器時，低8位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時傳送，高8位地址由P2口傳送。 在無片外擴(kuò)展存儲器的系統(tǒng)中，這4個口的每一位均可作為雙向的I/O端口使用。,1. P0口 P0口的口線邏輯電路如圖。,P0口的口線邏輯電路,P0口由一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器、兩個三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器、一個轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、一個數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動電路（V1和V2）和一個與門及一個非門組成。 (1) P0口用作通用I/O口 MUX與鎖存器的Q端接通，與門輸出為0，V1截止，輸出驅(qū)動級就工作在需外接上拉電阻的漏極開路方式。 P0口用作輸出口 CPU在執(zhí)行輸出

32、指令時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器”信號的作用下，由D端進(jìn)入鎖存器，取反后出現(xiàn)在Q端，再經(jīng)過V2反向，則P0.X引腳上的數(shù)據(jù)就是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。由于V2為漏極開路輸出，故此時必須外接上拉電阻。, P0口用作輸入口 數(shù)據(jù)可以讀自端口的鎖存器，也可以讀自端口的引腳，這要看輸入操作執(zhí)行的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令。 方式1：讀引腳。CPU在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時(如：MOV A , P0)，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀引腳”。P0.X引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器2讀入到內(nèi)部總線。注意，在讀引腳時，必須先向電路中的鎖存器寫入1，使V2截止，P0.X引腳處于懸浮狀態(tài)，可作為高阻抗輸入。 方式2：

33、讀鎖存器。CPU在執(zhí)行“讀-改-寫”類輸入指令時(如：ANL P0, A )，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀鎖存器”，鎖存器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器1送到內(nèi)部總線，然后與A的內(nèi)容進(jìn)行邏輯“與”，結(jié)果送回P0的端口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。除了MOV類指令外，其他的讀口操作指令都屬于這種情況。,P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線 MUX將地址/數(shù)據(jù)線與V2接通，同時與門輸出有效。 若地址/數(shù)據(jù)線為1，則V1導(dǎo)通，V2截止，P0口輸出為1；反之V1截止，V2導(dǎo)通，P0口輸出為0。 當(dāng)數(shù)據(jù)從P0口輸入時，讀引腳使三態(tài)緩沖器2打開，端口上的數(shù)據(jù)經(jīng)緩沖器2送到內(nèi)部總線。 （3）P0口小結(jié) P0口既可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，也可作通用

34、I/O口使用。當(dāng)P0口作地址/數(shù)據(jù)總線使用時，就不能再作通用I/O口使用了。, P0口作輸出口使用時，輸出級屬漏極開路，必須外接上拉電阻，才有高電平輸出。 P0口作輸入口讀引腳時，應(yīng)先向鎖存器寫1，使V2截止，不影響輸入電平。,2. P1口 P1口的口線邏輯電路如圖。,P1口的口線邏輯電路,P1口是唯一的單功能口，僅能作為通用I/O口使用。因在 其輸出端接有上拉電阻，可以直接輸出而無需外接上拉電阻。 同P0口一樣，當(dāng)作輸入口時，必須先向鎖存器寫“1”，使場 效應(yīng)管V截止。,3. P2口 P2口的口線邏輯電路如圖。,P2口的口線邏輯電路,圖中的控制信號決定轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX的位置：當(dāng)C=0時， MUX撥向下方，P0口為通用I/O口；當(dāng)控制信號C=1時，