1、書名： MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù) 第2版 ISBN： 7-111-07107-7 作者：鄒振春 出版社：機(jī)械工業(yè)出版社 本書配有電子課件,MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù)高職高專 ppt 課件,第二章 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn) 引腳功能描述存儲器配置 振蕩器、時鐘電路和CPU時序 I/O端口,MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù)高職高專 ppt 課件,2.1 MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),MCS-51系列單片機(jī)包含51子系列及52子系列性能價格比比較好。,51子系列有三個版本：8031、8051、8751。,52子系列有三個版本：8032、8052、875

2、2。,MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù)高職高專 ppt 課件,MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（8051）,MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù)高職高專 ppt 課件,MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（8031）,時鐘電路,CPU,中斷控制,INT0,INT1,T0,T1,串行口,64KB總線擴(kuò)展控制器,并行接口,串行接口,定時/計數(shù)器,RAM,T0,T1,無ROM,MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù)高職高專 ppt 課件,MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（8751）,MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù)高職高專 ppt 課件,52子系列相對于51子系列而言，內(nèi)部RAM為256B，并增加了一個定時/

3、計數(shù)器2。,單片微型計算機(jī)（單片機(jī)）：顧名思義，就是將計算機(jī)的所有部件集成到一個硅片上。它包括只讀存儲器、隨機(jī)存取存儲器、中央處理單元、并行輸入輸出口、串行輸入輸出口、定時/計數(shù)器、時鐘電路。,MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù)高職高專 ppt 課件,1.中央處理單元,包含運(yùn)算器和控制器，運(yùn)算器進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，能對BCD數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還具有對RAM或I/O的某位進(jìn)行測試、置位或復(fù)位的功能，即位操作功能。, 運(yùn)算器：以八位的算術(shù)/邏輯運(yùn)算部件ALU 為核心，與通過內(nèi)部總線掛在其周圍的暫存器1、暫存器2、累加器ACC、寄存器B、程序狀態(tài)寄存器PSW 及布爾處理機(jī)組成了整個運(yùn)算器的邏輯電路

4、。,MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù)高職高專 ppt 課件,ALU用來完成加減乘除算術(shù)運(yùn)算及布爾數(shù)的邏輯運(yùn)算。累加器A8位，是最繁忙的寄存器，所有的算術(shù)運(yùn)算和大部分的邏輯運(yùn)算都是通過A來完成的，在運(yùn)算前A中暫存一個操作數(shù)，運(yùn)算后保存結(jié)果。B寄存器除用于乘除法操作外，對于其它指令只能作一個寄存器使用。PSW用來存放運(yùn)算結(jié)果的一些特征。,1.中央處理單元,寄存器B,ACC,暫存2,暫存1,ALU,PSW,內(nèi)部總線,MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù)高職高專 ppt 課件, 布爾處理機(jī)：是CPU中的重要組成部分，擁有相應(yīng)的布爾指令子集。硬件有自己的處理單元(進(jìn)位位CY)和自己的位尋址空間和I/

5、O口，是一個獨(dú)立的位處理機(jī)。大部分的操作均圍繞CY來完成。能夠完成位的傳送、清0、置位、求反、與、或及判位轉(zhuǎn)移操作。,1.中央處理單元, 控制器：控制器是CPU的控制中樞，包括定時控制邏輯、指令寄存器、譯碼器、地址指針DPTR、堆棧指針SP、程序計數(shù)器PC、RAM地址寄存器及16位的地址緩沖器等。,MCS-51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù)高職高專 ppt 課件,2.只讀存儲器,用于永久性地存儲應(yīng)用程序。,單片機(jī)中大量采用的是掩模式只讀存儲器MROM和改寫只讀存儲器EPROM，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，已開始采用電可讀寫只讀存儲器EEPROM。,ATMEL公司的單片機(jī)芯片采用閃存存儲技術(shù)。, 隨機(jī)存取存儲

6、器,用于在程序運(yùn)行時存儲工作變量和數(shù)據(jù)。, 并行輸入/輸出口(32條),每根口線可靈活地選作輸入或輸出，并且可以作為系統(tǒng)總線使用，可以擴(kuò)展片外存儲器和輸入/輸出接口芯片。, 串行輸入/輸出口(2條),用于多處理機(jī)通訊，或全雙工UART(通用異步收發(fā)器)通訊，也可以與一些特殊功能的芯片相連，進(jìn)行輸入/輸出擴(kuò)展。, 中斷系統(tǒng)有5個中斷源、2個優(yōu)先級，可以實(shí)現(xiàn)多個軟件功能的并行運(yùn)行。, 定時/計數(shù)器,單片機(jī)定時/計數(shù)器為增量計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)滿時溢出中斷將標(biāo)志位置位。定時/計數(shù)器的作用在于：, 進(jìn)行精確定時，實(shí)行實(shí)時控制；, 用于事件計數(shù)。這樣作減少了軟件開銷。, 時鐘電路為內(nèi)部振蕩器外接晶振電路。,2

7、.2 MCR-51的主要性能特點(diǎn),計算機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)：哈佛結(jié)構(gòu)，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，互相獨(dú)立；普林斯頓結(jié)構(gòu)，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合而為一，地址空間統(tǒng)一編址。,單片機(jī)為哈佛結(jié)構(gòu)。有如下性能特點(diǎn)：, 定時/計數(shù)器：2個16位可編程的定時/計數(shù)器；, 內(nèi)部程序存儲器：4KB；, 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器：128B；, 外部程序存儲器：可擴(kuò)展到64KB；, 外部數(shù)據(jù)存儲器：可擴(kuò)展到64KB；, 輸入/輸出口線：32根（4個端口，每個端口8根）；, 指令系統(tǒng)（系統(tǒng)時鐘為12MHz時）：大部分指令執(zhí)行時間為1s；少部分指令執(zhí)行時間為2s；只有乘、除指令的執(zhí)行時間為4s。,2.2 MCR-51的主要性

8、能特點(diǎn), 串行口：全雙工，二根；, 寄存器區(qū)：在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的128B中劃出一部分作為寄存器區(qū)，分為四個區(qū)，每個區(qū)8個通用寄存器；, 中斷源：5個中斷源，2個優(yōu)先級別；, 堆棧：最深128B；, 布爾處理機(jī)：即位處理機(jī)，對某些單元的某位作單獨(dú)處理；,2.3 MCS-51引腳功能描述,掩模MOS制造工藝的MCS-51單片機(jī)都采用40腳的雙列直插式封裝(DIP)方式，CHMOS制造工藝的單片機(jī)80C31/80C51除采用DIP封裝外，還采用方形的封裝方式。方形封裝的有44個引腳，標(biāo)有NC的4個引腳不連線。在40條引腳中有2條專用于主電源，2條外接晶振，4條控制或與其它電源復(fù)用的引腳，32條I/O

9、引腳。下面分別敘述這40條引腳的功能。,VCC(40腳)：正常操作、對EPROM編程和驗(yàn)證時接+5V電源。, 主電源引腳,VSS(20腳)：接地。,DIP封裝,方形封裝,RST/VPD(9腳)：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。一般在此引腳與VSS引腳之間連接一個約8.2K的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個20F的電容，以保證可靠復(fù)位。 復(fù)位以后，P0P3口輸出高電平，SP指針重新賦值為07H，其它特殊功能寄存器和程序計數(shù)器PC被清0。, 外接晶振引腳,XTAL1(19腳)：接外部晶振的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，對HMOS單片機(jī),此引腳應(yīng)接地；對CHMOS

10、單片機(jī)，此引腳作為帶動端。,XTAL2(18腳)：接外部晶振的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，對HMOS單片機(jī),此引腳接收振蕩器的信號；對CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。, 控制或與其它電源復(fù)用引腳,MCS-51復(fù)位后內(nèi)部寄存器初態(tài),MCS-51復(fù)位電路,只要RESET保持高電平，8031就會循環(huán)復(fù)位。RESET由高電平變?yōu)榈碗娖胶螅?031從0地址開始執(zhí)行程序。8031初始復(fù)位不影響內(nèi)部RAM的狀態(tài)，包括工作寄存器R0R7。, 電平方式開關(guān)復(fù)位電路和脈沖方式開關(guān)復(fù)位電路如b)、c)所示。復(fù)位電路中的電阻、電容參數(shù)和CPU采用的時鐘頻率有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)調(diào)整。在實(shí)際的8031應(yīng)用系統(tǒng)中，外部擴(kuò)展的I/

11、O口電路也需初始復(fù)位，如果和8031的復(fù)位端相連也將影響復(fù)位電路中的RC參數(shù)。也可以采用獨(dú)立的外圍接口上電自動復(fù)位電路。, 上電復(fù)位電路：如圖a)所示。在通電瞬間，由于Cr通過Rr充電,在RESET端出現(xiàn)正脈沖，8031加電后自動復(fù)位。Cr、Rr隨CPU時鐘頻率而變化，可由實(shí)驗(yàn)調(diào)整。當(dāng)采用6MHz晶體振蕩器時，Cr為22F，Rr為1K，就能可靠復(fù)位。,EA/VPP(31腳)：當(dāng) EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但當(dāng)PC值超過0FFF(51系列)或1FFF(52系列)時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器的程序。當(dāng)EA端保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，而不管是否有內(nèi)部程序存儲器。,對于E

12、PROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳用于施加21伏的編程電源電壓(VPP)。,P0：是一個8位漏極開路的雙向輸入/輸出口。在訪問外部存儲器時，送出地址的低八位，接收八位數(shù)據(jù)。在EPROM編程時，接收指令字節(jié)。驗(yàn)證程序時，輸出指令字節(jié)。作輸出口時P0要求外接上拉電阻?？梢詭影藗€TTL負(fù)載。, 輸入/輸出引腳,P1：是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。對EPROM編程和程序驗(yàn)證時，接收低8位地址。能帶動4個TTL負(fù)載。,P2：是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向輸入輸出口，訪問外部存儲器時，送出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗(yàn)證時，接收高8位地址。P2可帶動4個TTL負(fù)載。,2.

13、4 存儲器配置,2.4.1 MCS-51的空間配置, 物理上，分為四個存儲空間：片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器。(8031無片內(nèi)程序存儲器), 邏輯上，分為三個空間：片內(nèi)、片外同一程序存儲器，片內(nèi)隨機(jī)存儲器，片外隨機(jī)存儲器。,地址編址：程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分別編址； 程序存儲器(片內(nèi)、外)統(tǒng)一編址，使用MOVC指令； 數(shù)據(jù)存儲器(片內(nèi))統(tǒng)一編址，使用MOV指令； 數(shù)據(jù)存儲器(片外)統(tǒng)一編址，使用MOVX指令； 以字節(jié)編址。,內(nèi)部 (EA=1),0FFFH,0000H,外部 (EA=0),0FFFH,0000H,外部,1000H,FFFFH,程序存儲器,SFR

14、內(nèi)部RAM,FFH,00H,7FH,80H,內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器,0000H,FFFFH,外部數(shù)據(jù)存儲器, 功能上，把存儲器分為五種類型,程序存儲器，使用MOVC指令；,內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器,使用MOV指令；,外部數(shù)據(jù)存儲器,使用MOVX指令；,特殊功能寄存器,使用MOV指令；,位地址空間，使用MOV、SETB、CLR等指令。,2.4.2 程序存儲器,尋址范圍：0000HFFFFH，共64KB。,容量：可擴(kuò)展到64KB；,EA=1，尋址內(nèi)部程序存儲器；,EA=0，尋址外部程序存儲器。,地址碼長度：16位；,如：MOVCA,A+DPTR MOVCA,A+PC,作用：存放程序及程序運(yùn)行時所需的常數(shù)。,尋址方式

15、：基址變址尋址,特征：, 若無片內(nèi)程序存儲器(8031)，64KB全部由外部程序存儲器承擔(dān)，EA=0；若有片內(nèi)程序存儲器，其余60KB由外部程序存儲器承擔(dān)， EA=1，訪問內(nèi)部程序存儲器。發(fā)掘外部程序存儲器的4KB，使EA=0，在4KB外部程序存儲器中存入調(diào)試程序。, 有七個單元具有特殊含義：0000H：主程序入口系統(tǒng)復(fù)位后，PC=0000H，由0000H單元存放一條絕對跳轉(zhuǎn)指令，用戶設(shè)計的程序由跳轉(zhuǎn)后的地址存放；0003H：外部中斷0的入口地址；000BH：定時器0的溢出中斷入口地址；0013H：外部中斷1的入口地址；001BH：定時器1的溢出中斷入口地址；0023H：串行口中斷入口地址；0

16、02BH：定時器2溢出中斷入口地址(8032、8052有)。, 訪問外部程序存儲器的信息傳送通路 地址碼由P0、P2口傳送；控制信號由PSEN(讀選通)接EPROM的 OE；數(shù)據(jù)信息由P0口接收。,2.4.3 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部RAM ）,51系列單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器在空間上分為兩個區(qū)：00H7FH單元組成的低128字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM塊以及80H0FFH單元128字節(jié)的SFR塊。,尋址范圍：00H7FH。,作用：作數(shù)據(jù)緩沖器用。, 00H1FH共32個單元作工作寄存器用，分為4個區(qū)，每個區(qū)8個單元，由PSW中的RS1、RS0確定當(dāng)前工作區(qū)。,特征：,PSW3、PSW4的含義, 20H2F

17、H為位尋址區(qū)，作為布爾處理機(jī)存儲空間的一部分。, 可在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中開辟一個堆棧區(qū)，堆棧深度小于128個字節(jié)。,2.4.4 專用寄存器特殊功能寄存器SFR(Special Function Register),尋址空間：80HFFH,80HFFH中定義了21個特殊功能寄存器，占用26個字節(jié)地址空間。,特殊功能寄存器的地址分配,注：標(biāo)*號的寄存器可按字節(jié)和位尋址，標(biāo)+號的寄存器是定時/計數(shù)器2相關(guān)的寄存器，僅僅在52子系列中存在, 算術(shù)運(yùn)算寄存器, 累加器A(Accumulator) 最常用； 大多數(shù)單操作數(shù)指令的操作數(shù)取自累加器，很多雙操作數(shù)指令的一個操作數(shù)取自累加器； 運(yùn)算結(jié)果大多存放在累

18、加器中； 累加器A的地址為0E0H。, B寄存器 乘、除指令，用B寄存器作為其中的一個操作數(shù)； 進(jìn)行乘法運(yùn)算時，A、B分別存放乘數(shù)和被乘數(shù)，運(yùn)算的結(jié)果仍舊存放在A、B中，B存放結(jié)果的高八位，A存放結(jié)果的低八位； 進(jìn)行除法運(yùn)算時，A中存放被除數(shù)，B中存放除數(shù)，運(yùn)算后的結(jié)果的商存放在A中，余數(shù)存放在B中。, 程序狀態(tài)字PSW(Program Status Word) 程序狀態(tài)字PSW包含了程序的運(yùn)行狀態(tài)信息。,PSW寄存器各位功能、標(biāo)志符號、位地址,CY(PSW.7)(Carry)：進(jìn)位/借位標(biāo)志。 在進(jìn)行加法運(yùn)算時，若最高位有進(jìn)位，CY=1，否則CY=0。 在進(jìn)行減法運(yùn)算時，若被減數(shù)小于減數(shù)，C

19、Y=1，否則CY=0。在布爾處理機(jī)中，CY被用作位累加器使用。,AC(PSW.6)(Auxiliary Carry)：輔助進(jìn)位/借位標(biāo)志。 當(dāng)?shù)桶胱止?jié)向高半字節(jié)有進(jìn)/借位時，AC=1，否則AC=0。該標(biāo)志主要用于十進(jìn)制調(diào)整。,F0(PSW.5)(Flag 0)：標(biāo)志0，由用戶定義，可由軟件置位或清除，以對程序的運(yùn)行起指導(dǎo)作用。,RS1、RS0(PSW.4,PSW.3)：寄存器區(qū)選擇控制位 當(dāng)(RS1,RS0)=00時，選擇寄存器區(qū)0區(qū)，R0對應(yīng)地址為00H，R7對應(yīng)地址為07H； 當(dāng)(RS1,RS0)=01時，選擇1區(qū)，R0R7對應(yīng)08H0FH； 當(dāng)(RS1,RS0)=10時，選擇2區(qū)，R0R

20、7對應(yīng)10H17H； 當(dāng)(RS1,RS0)=11時，選擇3區(qū)，R0R7對應(yīng)18H1FH。 OV(PSW.2)(Overflow)：溢出標(biāo)志，由硬件置位或清除。 執(zhí)行帶符號加減法指令時，OV=C6C7(Ci為第i位向第i+1位的進(jìn)位或借位)，執(zhí)行乘法指令時，乘積大于255，OV=1，乘積結(jié)果的高八位從B取，低八位從A取。 否則OV=0，結(jié)果只需從A取。執(zhí)行除法指令時，若除數(shù)為0，OV=1，否則OV=0。,P(PSW.0)(Parity)：奇偶標(biāo)志，若A中值為1的位數(shù)為奇數(shù)，P=1，否則P=0。, 指針寄存器, 程序計數(shù)器PC(Program Counter),指明即將執(zhí)行的下一條指令的地址，為1

21、6位寄存器。系統(tǒng)開機(jī)初始化時，PC=0000H，可尋址范圍64KB。, 堆棧指針SP(Stack Pointer),指明棧頂元素的地址，8位?？捎绍浖O(shè)置初始值，系統(tǒng)復(fù)位時設(shè)置為07H。, 數(shù)據(jù)指針DPTR(Data Pointer),指明訪問的數(shù)據(jù)存儲器的單元地址，數(shù)據(jù)指針16位，可尋址范圍64KB，由DPH、DPL組成。在某些情況下，DPH、DPL也可單獨(dú)使用。, 并行輸入/輸出端口(Parallel I/O Port),專用寄存器P0、P1、P2、P3分別是I/O端口P0P3的鎖存器。, 串行輸入/輸出端口(Serial I/O Port), 串行數(shù)據(jù)緩沖器,串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF(Se

22、rial Data Buffer)用于存放要發(fā)送或已接收的數(shù)據(jù),由兩個獨(dú)立的寄存器組成,占用一個地址,其中之一為發(fā)送緩沖器，另一個為接收緩沖器。, 串行控制/狀態(tài)寄存器SCON(Serial Contral),控制監(jiān)視串行口的工作狀態(tài)。, 電源控制寄存器PCON(Power Contral)。, 中斷系統(tǒng), 中斷優(yōu)先級寄存器IP(Interrupt Priority Register),中斷分為2個優(yōu)先級，可由IP設(shè)定各個中斷源的優(yōu)先級。, 中斷允許寄存器IE(Interrupt Enable Register),用于各個中斷源的允許和屏蔽的設(shè)置。, 定時/計數(shù)器, 定時器方式寄存器TMOD(

23、Timer Mode),用于設(shè)定定時器的工作方式。,定時器控制寄存器TCON(Timer Contral),其各位用于對定時器和外部中斷進(jìn)行控制。, 計數(shù)寄存器TH0、TL0、TH1、TL1,用于設(shè)定定時/計數(shù)器的初值。TH0、TL0為一組，TH1、TL1為一組。, 8052/8032增設(shè)的專用寄存器, 定時器2控制寄存器T2CON ( Timer 2 Contral),對定時器T2進(jìn)行控制,設(shè)置工作方式。, 計數(shù)寄存器TH2、TL2。, 定時器2捕獲/重裝載寄存器RCAP2H、RCAP2L,存放自動重裝載到TH2、TL2的數(shù)據(jù)。,2.4.5 位地址空間,組成：, 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的20H2FH

24、共16個單元可按位尋找，128位；, 專用寄存器地址碼能被8整除的可按位尋址， 12個專用寄存器，但是IP.7、IP.6、IE.6三位未定義，共93位可按位尋址。,則可按位尋址的空間為221位。,RAM位地址分配,特殊功能寄存器位地址,2.4.6 外部數(shù)據(jù)存儲器, 容量最大可擴(kuò)展到64KB；, 尋址范圍：0000HFFFFH；, 尋址方式：,間接尋址?？捎肦0、R1及DPTR作間址寄存器。,2.5 振蕩器、時鐘電路和CPU時序,2.5.1 時鐘的基本概念,指令執(zhí)行過程,從取指開始到指令執(zhí)行完畢所需要的時間叫做一個指令周期。指令周期隨著機(jī)器的不同而不同，隨指令的不同而不同。,是機(jī)器的基本操作周期

25、。一個指令周期包含至少一個機(jī)器周期。,機(jī)器周期：,時鐘周期：,狀態(tài)周期：,一個機(jī)器周期分成六個狀態(tài)周期。每個狀態(tài)周期由兩個脈沖組成(所謂兩相)，前一個脈沖叫P1(相位1)，后一個脈沖叫P2(相位2)。,又叫做振蕩器周期。由振蕩時鐘產(chǎn)生，一個狀態(tài)周期包含兩個時鐘周期。因此，1個機(jī)器周期12個振蕩器周期。,一般情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在P1期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器傳輸發(fā)生在P2期間。,指令周期：,2.5.2 典型指令的取指/執(zhí)行時序,當(dāng)ALE(Address Latch Enable)地址鎖存允許信號有效時，可訪問存儲器 。,一個機(jī)器周期包含12個振蕩周期，編號為S1P1(1狀態(tài)1相)到S6P

26、2 (6狀態(tài)2相)，每一相持續(xù)一個振蕩周期，每一個狀態(tài)持續(xù)兩個振蕩周期。在每個機(jī)器周期中，ALE信號有兩次有效，一次在S1P2和S2P1期間，還有一次在S4P2和S6P1期間。,執(zhí)行一條單周期指令時，在S1P2期間讀入操作碼并把它鎖存到指令寄存器中。如果是一條雙字節(jié)指令，第二個字節(jié)在同一機(jī)器周期的S4期間讀出。如果是一條單字節(jié)指令，在 S4期間仍然有一個讀操作，但這時讀出的字節(jié)(下一條指令的操作碼)是不加以處理的，而且程序計數(shù)器也不加1。不管上述哪一種情況，指令都 在S6P2期間執(zhí)行完畢。,存取/執(zhí)行時序內(nèi)部狀態(tài)和相位,2.5.3 振蕩源及控制器,單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大

27、器。引腳XTAL1(19)、XTAL2(18)分別是此放大器的輸入端和輸出端。,與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起組成一個自激振蕩器。, 外部方式,外部振蕩器信號接至輸入端XTAL2、而XTAL1接地。由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的所以接一個上拉電阻。, 內(nèi)部方式,2.6 I/O端口,單片機(jī)有四個并行口，都是準(zhǔn)雙向口。每位I/O口包含一個鎖存器、一個輸出帶動器和一個輸入緩沖器。,2.6.1 P0口, 結(jié)構(gòu)：,包含一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)緩沖器、一個輸出帶動電路和一個輸出控制電路。, 通用I/O口,讀(端口外數(shù)據(jù)端口)：,端口中的兩個三態(tài)緩沖器用于讀操作。,讀引腳：P0.XG1內(nèi)部

28、總線。,讀鎖存器：Q內(nèi)部總線。,此種方式適用于“讀-修改-寫”指令，這類指令的特點(diǎn)是：先讀口，隨后可能對讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，再寫到端口上。,P0口在作為通用I/O口使用時，是一個準(zhǔn)雙向口，這是因?yàn)檫@種I/O接口沒有高阻抗輸出，輸入不能鎖存，不是真正的雙向傳送口。,對于準(zhǔn)雙向口，在作為輸入口時，應(yīng)先置位，即在輸入數(shù)據(jù)時應(yīng)先把口置1，使兩個FET都截止，引腳處于懸浮狀態(tài)，可作高阻抗輸入。因?yàn)橐_上的外部信號加在輸出極FET的漏極上，若FET是導(dǎo)通的，則引腳上的電位被鉗在0電平上。,寫(片內(nèi)數(shù)據(jù)端口) ：, 地址/數(shù)據(jù)總線口,控制信號為1，MUX倒向b，接到地址/數(shù)據(jù)，同時與門開鎖。,寫：,地址/數(shù)

29、據(jù)為“1”,與門為“1”,b處電平為“0”，T2導(dǎo)通，T1截止，P0.X為高電平。,地址/數(shù)據(jù)為“0”，與門為“0”，b處電平為“1”，T2截止，T1導(dǎo)通，P0.X為低電平。,讀：經(jīng)緩沖器G1讀入。, 負(fù)載能力：,可帶8個TTL負(fù)載。在帶動NMOS時，需接上拉電阻。, 小結(jié), P0口可做通用I/O，即一般I/O口使用，又可做地址/數(shù)據(jù)總線口；, P0既可按字節(jié)尋址，又可按位尋址；, P0作為輸入口使用時,先向口寫1,使T2、T1截止,引腳懸浮,用作高阻抗輸入；, 作通用I/O口輸出時，T2(上拉FET)截止，輸出電路為開漏電路；, 作地址/數(shù)據(jù)總線口時，P0口是一個真正的雙向口；作通用I/O口

30、時，只是一個準(zhǔn)雙向口；, P0作地址/數(shù)據(jù)總線口使用時，與P2口配合，送出一個完整的地址，P0送地址低八位，P2送高八位，P0接收高位數(shù)據(jù)。,注：準(zhǔn)雙向口特點(diǎn)是當(dāng)復(fù)位時，口鎖存器均置1，8根引腳可作一般數(shù)據(jù)線使用；而在某引腳由原輸出狀態(tài)變?yōu)檩斎霑r，則應(yīng)先寫1，以免錯讀引腳上的信息。,2.6.2 P1口, 結(jié)構(gòu)：,無模擬開關(guān)MUX，只能作通用I/O口，用內(nèi)部上拉電阻R*代替P0口結(jié)構(gòu)中的場效應(yīng)管FET。是一個準(zhǔn)雙向口。,內(nèi)部上拉電阻包括固定部分和附加部分兩部分。固定部分是一個源柵相連的 n溝道耗盡型FET(T2),附加部分是一個柵極受控的n溝道增強(qiáng)型FET(T3),用以改善電阻的變換。當(dāng)端口的數(shù)據(jù)從0變到1時,內(nèi)部上拉電阻用來加速這個轉(zhuǎn)變過程。, 分析, 小結(jié), P1只能作通用I/O口，無地址/數(shù)據(jù)功能；, P1口可按字節(jié)尋址，其各位可按位尋址；, P1口作輸入口時，為準(zhǔn)雙向口，先將鎖存器寫1，使T1截止以便信息正常輸入；, 輸出極不再是開漏電路，而是標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)雙向口。,2.6.3 P2口, 結(jié)構(gòu)：,在結(jié)構(gòu)上，比P1口多了一個輸出轉(zhuǎn)換控制部分，模擬開關(guān)MUX的數(shù)據(jù)端接鎖存器的Q端。,P2口作通用I/O口使用時，是一個準(zhǔn)雙向口(MUX倒向左邊)。當(dāng)系統(tǒng)中接有外部數(shù)據(jù)存