1、第2章 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.12.22.32.42.52.6MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)概述中央處理器CPUMCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器MCS-51單片機(jī)并行輸入/輸出口MCS-51單片機(jī)的復(fù)位單片機(jī)的幾種工作方式2.1 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)概述2.1.1 MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)主要部件有8個(gè)，通過(guò)片內(nèi)總線連接而成:中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM）、并 行輸入/輸出口（P0口-P3口）、串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系 統(tǒng)及特殊功能寄存器。2.1 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)概述2.1.2 MCS-51單片機(jī)的引腳及片外

2、總線結(jié)構(gòu)1. MCS-51單片機(jī)的引腳MCS-51單片機(jī)的封裝有兩種形式:一種是雙列直插式PDIP(PLASTIC DIP)封裝的形式，另一種是方形封裝形式PLCC(PLASTIC LEADED CHIP CARRIED),方形封裝有44引腳，其中4個(gè)NC為空引腳。HMOS工藝的80C51單片機(jī)采用40引腳 的PDIP封裝，CHMOS工藝的單片機(jī)80C51除采用PDIP封裝外， 還采用PLCC封裝形式。40引腳PDIP封裝的80C51單片機(jī)引腳排列圖如圖2.2所示。二出信2.1.2 MCS-51單片機(jī)的引腳及片外總線結(jié)構(gòu)P0口的P0.0P0.7引腳（3932腳）P1口的P1.0P1.7引腳（1

3、8腳） P2口的P2.0P2.7引腳（2821腳） P3口的P3.0P3.7引腳（1017腳） Vcc（40腳）：電源端，接+5V； Vss（20腳）：接地端；XTAL1（19腳）、 XTAL2（18腳）：外接石英晶體、微調(diào)電容或振蕩信號(hào)輸入引腳。RST/VPD（9腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端引腳。第功能為備用電源輸入端。/Vpp（31腳）：讀片內(nèi)或片外程序存儲(chǔ)器選擇端引腳。第二功能為編程電壓輸入端。：低8位地址鎖存允許信號(hào)輸引腳。第二功能為編程脈沖輸入引腳；（29引腳）：讀片外程序存儲(chǔ)器選通號(hào)輸出端引腳。2.1.2 MCS-51單片機(jī)的引腳及片外總線結(jié)構(gòu)2.MCS-51單片機(jī)的片外三總線結(jié)構(gòu)所謂總線

4、,就是連接單片機(jī)與系統(tǒng)中各部件的一組公共的信號(hào)線。 地址總線（Address Bus,簡(jiǎn)寫AB）地址線A0A15 共16位，P2口提供高8位地址A8A15，P0口經(jīng)地址鎖存器提供低8位地址A0A7 。片外存儲(chǔ)器可尋址范圍達(dá)64KB（即=65536個(gè)字節(jié)）。 數(shù)據(jù)總線(Data Bus，簡(jiǎn)寫DB) 地址線D0-D7共8位，由P0口提供，分時(shí)輸送低8位地址（通過(guò)地址鎖存器鎖存）和8位數(shù)據(jù)信息。 控制總線(Control Bus，簡(jiǎn)寫CB)控制總線由P3口的第二功能WR（P3.6）、RD (P3.7)和3根獨(dú)立的控制線EA 、ALE和組成。PSEN 回上層目錄2.2中央處理器CPU2.2.1 CPU

5、 的組成CPU由運(yùn)算器、控制器和若干特殊功能寄存器（如累加器A、B 寄存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW、堆棧指針寄存器SP、數(shù)據(jù)指針寄存DPTR等）組成。1. 運(yùn)算器 具有一般微機(jī)所不具備的位處理功能。2. 控制器以主振頻率為基準(zhǔn)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，控制取指令、執(zhí)行指令、存取操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果等操作，并向其它部件發(fā)出各種微控制信號(hào)，保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)協(xié)調(diào)地工作。2.2.2 指令執(zhí)行的基本過(guò)程1.單片機(jī)在工作前，首先必須在存儲(chǔ)器中裝入程序。所謂程序，就是為了完成某項(xiàng)工作，將一系列指令有序地組合，而指令則是要求單片機(jī)執(zhí)行某種操作的命令。2 .指令分為操作碼和地址碼兩個(gè)部分，操作碼部分規(guī)定了單片機(jī)操作類型，

6、而地址碼部分一般是直接或間接地給出了參與操作的數(shù)據(jù)的存放地址，所以地址碼也可以直接稱為操作數(shù)。3.單片機(jī)完成每項(xiàng)工作，必須有序地執(zhí)行一系列指令。單片機(jī)執(zhí)行一條指令一般分為取指令和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。從存儲(chǔ)器中取出指令，并且對(duì)指令進(jìn)行譯碼，以明確該指令執(zhí)行何種操作，以及操作數(shù)的存放地址（即操作數(shù)存放在哪一個(gè)單元 中），再根據(jù)這個(gè)地址獲取操作數(shù)，這是取指令階段。按操作碼指明的操作類型對(duì)獲取的操作數(shù)進(jìn)行操作（也可稱為運(yùn)算），這是執(zhí)行指令階段。2.2.2 指令執(zhí)行的基本過(guò)程4. 程序計(jì)數(shù)器（Program Counter簡(jiǎn)稱PC）是一個(gè)16位的有自動(dòng)加1功能的計(jì)數(shù)器。PC沒(méi)有地址，是不可尋址的，因此用戶

7、不能對(duì)它進(jìn)行讀寫。16位PC中的內(nèi)容總是CPU將要執(zhí)行的那條指令所存放的存儲(chǔ)單元的首地址。在單片機(jī)復(fù)位時(shí)，PC中的內(nèi)容為0000H，指向第1條要執(zhí)行的指令的首地址，在CPU從存儲(chǔ)單元取指令的過(guò)程中，每取1個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，程序計(jì)數(shù)器PC就自動(dòng)加1，在取完這條指令后，PC中的內(nèi)容就是下一條要執(zhí)行的指令所存放的存儲(chǔ)單元的首地址。5. 在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)CPU還要執(zhí)行程序的轉(zhuǎn)移、子程序的調(diào)用和中斷響應(yīng)等操作，那時(shí)PC中的內(nèi)容不再是上述情況中簡(jiǎn)單的加1，而是根據(jù)不同的情況自動(dòng)地被置入或修改成新的目的地址，從而改變程序的執(zhí)行順序。2.2.3 時(shí)鐘電路與時(shí)序時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘電路

8、框圖如圖2.4所示。單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，其輸入引腳為XTAL1，輸出引腳為XTAL2，芯片外部通過(guò)這兩個(gè)引腳接晶體振蕩器CYS和微調(diào)電容器C1、C2形成反饋電路（通常取值在2030pF），構(gòu)成 穩(wěn)定的自激振蕩器，振蕩頻率范圍通常是1.2MHz12MHz。振蕩脈沖經(jīng)分頻后再為系統(tǒng)所用。PD是PCON中的控制位，當(dāng)PD=1時(shí)，振蕩器停止工作，系統(tǒng)進(jìn)入低功耗工作態(tài)。時(shí)鐘發(fā)生器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)2分頻的觸發(fā)器，其輸入來(lái)自振蕩器，輸出為2相時(shí)鐘信號(hào)，即狀態(tài)時(shí)鐘信號(hào)，其頻率為fosc/2；狀態(tài)時(shí)鐘3分頻后為ALE信號(hào)，其頻率為fosc/6；狀態(tài)時(shí)鐘6分頻后為機(jī)器周期，其頻率為fosc/12(O

9、SC是osillator的縮寫)。2.2.3 時(shí)鐘電路與時(shí)序我們也可以引入外部脈沖信號(hào)作為單片機(jī)的振蕩脈沖，對(duì)于80C51單片機(jī)而言，這時(shí)外部脈沖信號(hào)是經(jīng)XTAL1引腳注入，而XTAL2引腳懸空，對(duì)外部信號(hào)的占空比沒(méi)有要求， 但高低電平持續(xù)的時(shí)間不就短于20ns。這種方式常用于多塊芯片同時(shí)工作，這樣便于同步，如圖2.5所示。2.2.4 時(shí)序與時(shí)序定時(shí)單位所謂時(shí)序，是指在執(zhí)行指令過(guò)程中，CPU的控制器所發(fā)出的一系列特定的控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系。1. 拍節(jié)：振蕩脈沖的周期（晶振周期）定義為拍節(jié)（用“P”表示）。2. 狀態(tài)：振蕩脈沖經(jīng)過(guò)兩分頻后，就是單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，把時(shí)鐘信號(hào)的周期定義為狀態(tài)（

10、用“S”來(lái)表示）。這樣，一個(gè)狀態(tài)包含兩個(gè)拍節(jié)， 前半周期為拍節(jié)1（P1），后半周期為拍節(jié)2（P2）。3. 機(jī)器周期：規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期為6個(gè)狀態(tài)，相當(dāng)于12個(gè)拍節(jié)，即12個(gè)振蕩脈沖的周期，可分別用S1S6來(lái)表示狀態(tài)，S1P1、S1P2、S2P1、S2P2S6P2來(lái)表示拍節(jié)。4. 指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱之為指令周期,指令周期以機(jī)器周期的數(shù)目來(lái)表示。2.3 MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器2.3.1 MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)概述與微機(jī)中不同，MCS-51單片機(jī)中存放程序的程序存儲(chǔ)器和存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，在物理空間上是相互獨(dú)立哈佛結(jié)構(gòu)。MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器在物理結(jié)構(gòu)上可以分為片內(nèi)程

11、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。而對(duì)這些空間的管理，是分為3個(gè)的邏輯地址空間進(jìn)行的： 如圖2.7 片內(nèi)片外統(tǒng)一編址的64KB程序存儲(chǔ)器地址空間； 片內(nèi)獨(dú)立編址的256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間； 片外獨(dú)立編址的64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間。即訪問(wèn)這3個(gè)不同的邏輯空間，要采用不同形式的指令。圖2.78051單片機(jī)存儲(chǔ)器地址空間2.3.2 程序存儲(chǔ)器1. 8051單片機(jī)系列有片內(nèi)有程序存儲(chǔ)器和片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器之分，片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量大小也有所不同。8051單片機(jī)片內(nèi)設(shè)置有4K字節(jié)的掩膜型ROM，其地址范圍為0000H0FFFH,若片外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器,其地址范圍為1000HFFFFH

12、。程序存儲(chǔ)器的0000H002AH共43個(gè)單元用作存儲(chǔ)特定程序的入口地址。 0000H0002H這3個(gè)單元是系統(tǒng)的啟動(dòng)單元； 0003H002AH共40個(gè)單元是中斷服務(wù)程序地址區(qū)，它被分為五段，每段8個(gè)單元，分別分配給5個(gè)中斷源： 0003H000AH 000BHOO12H 0013H001AH 001BH0022H 0023H002AH外部中斷0中斷服務(wù)程序地址區(qū)；定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷服務(wù)程序地址區(qū)； 外部中斷1中斷服務(wù)程序地址區(qū)；定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷服務(wù)程序地址區(qū)；串行口中斷服務(wù)程序地址區(qū)。2.3.3 MCS-51單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MCS-51單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是RAM型存儲(chǔ)器，用于暫存數(shù)據(jù)和運(yùn)

13、算結(jié)果等。MCS-51單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也可以分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。當(dāng)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不夠用時(shí)，可擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。一般情況下，片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量不超過(guò)64KB。與內(nèi)、外部的程序存儲(chǔ)器不同，內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間存在重疊(內(nèi)部RAM的地址范圍為00H0FFH, 外部RAM的地址范圍為0000H0FFFFH)，通過(guò)不同指令來(lái)區(qū)別。當(dāng)訪問(wèn)內(nèi)部RAM時(shí)，用MOV類指令； 當(dāng)訪問(wèn)外部RAM時(shí)，則用MOVX類指令，所以地址重疊不會(huì)造成操作混亂。一、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器二、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一、MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間共計(jì)256字節(jié)，在功能上有具體分為

14、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與特殊功能寄存器區(qū)，它們統(tǒng)一編址，其中片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共有128個(gè)字節(jié)，占用00H7FH地址范圍，特殊功能寄存器區(qū)占用80H0FFH這段空間。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分成：如圖2.81、工作寄存器區(qū)2、可位尋址區(qū)3、通用RAM區(qū)三部分。4、特殊功能寄存器區(qū)0FFH80H7FH30H2FH20H1FH00H返回圖2.8MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間特殊功能寄存器區(qū)普通RAM區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)1.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器工作寄存器區(qū)地址范圍在00H1FH的32個(gè)字節(jié),可分成4個(gè)工作寄存器組，每組占8個(gè)字節(jié)。具體劃分如下：第0組工作寄存器：地址范圍為00H07H 第1組工作寄存器：地址范圍為08

15、H0FH 第2組工作寄存器：地址范圍為10H17H 第3組工作寄存器：地址范圍為18H1FH每個(gè)工作寄存器組都有8個(gè)寄存器，它們分別稱為R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7。但在程序運(yùn)行時(shí)，只允許有一個(gè)工作寄存器組工作， 把這組工作寄存器稱為當(dāng)前工作寄存器組，所以每組之間不會(huì)因?yàn)槊?稱相同而混淆出錯(cuò)。可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器中的程序狀態(tài)字寄存器PSW的RS1、RS0的狀態(tài)設(shè)置,來(lái)選擇哪一組工作寄存器作為當(dāng)前工作寄存器組。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，當(dāng)前工作寄存器默認(rèn)為0組。2.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器位尋址區(qū)單片機(jī)片內(nèi)RAM中20H2FH地址范圍16個(gè)字節(jié)單元稱為位尋址區(qū)。該區(qū)的16個(gè)字節(jié)單元，既可作為一般的

16、RAM使用，進(jìn)行字節(jié)操作，也可以對(duì)單元中的每一位進(jìn)行位操作。16個(gè)字節(jié)單元共128位，每位有位地址，地址范圍是00H07H。位尋址區(qū)中的每一位地址有兩種表示形式：一是表中位地址形式，另一種是單元地址位序形式。3.片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)通用RAM區(qū)單片機(jī)片內(nèi)RAM中,30H-7FH的80個(gè)單元只能以存儲(chǔ)單元的形式來(lái)使用沒(méi)有其它任何規(guī)定或限制，用戶可以根據(jù)需要自由安排所以稱它為通用RAM區(qū)。該區(qū)域中的單元只能用直接尋址、寄存器間接尋址等方式按字節(jié)訪問(wèn)。堆棧就是設(shè)在單片機(jī)內(nèi)部RAM中。堆棧及其存儲(chǔ)特性n 堆棧的概念堆棧是在單片機(jī)內(nèi)部RAM中從某個(gè)選定的存儲(chǔ)單元開(kāi)始劃定的一個(gè)地址連續(xù)的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域本身沒(méi)有任

17、何特殊之處，它就是內(nèi)部RAM的一部份，不同的是這個(gè)區(qū)域以選定的某個(gè)存儲(chǔ)單元作為棧底，只允許向一個(gè)方向?qū)懭霐?shù)據(jù)，最后一個(gè)寫入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元稱為棧頂。n 堆棧的生成有兩種情況，向高地址方向?qū)懭霐?shù)據(jù)生成的堆棧稱為向上生長(zhǎng)型堆棧，反之稱為向下生長(zhǎng)型堆棧，MCS- 51單片機(jī)屬于向上生長(zhǎng)型堆棧（即向高地址方向生成）。n 數(shù)據(jù)寫入堆棧為插入運(yùn)算（PUSH），通常稱為入棧，數(shù)據(jù)從堆棧中讀出為刪除運(yùn)算（POP），通常稱為出棧，按堆棧的規(guī)定，入棧和出棧只能在棧頂一端進(jìn)行。n MCS-51單片機(jī)中，用一個(gè)稱為堆棧指針SP（Stack Pointer） 的特殊功能寄存器來(lái)給出棧頂存儲(chǔ)單元的地址，堆棧指針SP中存儲(chǔ)的

18、總是堆棧棧頂存儲(chǔ)單元的地址，即堆棧指針SP 總是指向堆棧棧頂。向上生長(zhǎng)型堆棧出棧入棧的操作原則是“先進(jìn)后出”或“后進(jìn)先出”。入棧操作規(guī)則為：先SP中的內(nèi)容加1，后寫入數(shù)據(jù)；出棧操作規(guī)則為：先讀出數(shù)據(jù)，后SP中的內(nèi)容減1。n 系統(tǒng)復(fù)位后，SP中的內(nèi)容為07H，在程序設(shè)計(jì)中，常用指令對(duì)SP的復(fù)位值進(jìn)行修改，將堆棧開(kāi)辟在通用RAM區(qū)。0FFH數(shù)據(jù)出棧80H7FH30H2FH20H1FH00HSP棧頂SP-1指向新的棧頂，即下一個(gè)要出棧的數(shù)據(jù)初始SP特殊功能寄存器區(qū)普通RAM區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)特殊功能寄存器（Special Function Registers簡(jiǎn)稱SFR）1.在8051單片機(jī)中設(shè)置

19、了21個(gè)特殊功能寄存器,它們不連續(xù)地分布在地址為80H-FFH的128個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間中。2.在這21個(gè)SFR中，凡是字節(jié)地址能被8整除（即16進(jìn)制的地址碼尾數(shù)為0或8）的11個(gè)單元均具有位尋址能力,有效的位地址共有82個(gè)。3.82個(gè)有效位地址可用位地址、位符號(hào)、單元地址.位序和寄存器名.位序四種方法來(lái)表示，但一般是用位符號(hào)或寄存器名.位序來(lái)表示的。表2.3各特殊功能寄存器的符號(hào)及地址表續(xù)前表個(gè)特殊功能寄存器在各功能機(jī)構(gòu)的分布： 中央處理器（CPU）：A、B、PSW、SP、DPTR（DPH、DPL）； 并行口：P0、P1、P2、P3； 串行口：SCON、SBUF、PCON； 中斷系統(tǒng)：IE、I

20、P； 定時(shí)/計(jì)數(shù)器：TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1。5.特殊功能寄存器A、B、PSW、DPTR（DPH、DPL）介紹。PSW的各位的位符號(hào)及其意義：二、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器n 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般用來(lái)存放相對(duì)來(lái)講是用不太頻繁的數(shù)據(jù)，其中的數(shù)據(jù)不能直接進(jìn)行處理，要進(jìn)行處理前必須提前從外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器送到單片機(jī)內(nèi)部。n 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間尋址范圍為64K字節(jié)， 采用R0、R1或DPTR寄存器間址方式訪問(wèn)。當(dāng)采用R0、R1間址時(shí)只能訪問(wèn)00H0FFH的低256字節(jié)，采用DPTR間址可訪問(wèn)整個(gè)64K字節(jié)空間。2.4 MCS-51單片機(jī)并行輸入/輸出口2.4.1 端口的功能80C51單片機(jī)

21、有4個(gè)8位的雙向并行輸入/輸出（I/O）端口，稱 為P0口、P1口、P2口和P3口。1. P0口是一個(gè)雙功能的8位并行I/O口，字節(jié)地址為80H，位地址為80H87H?？勺鬏斎?輸出端口使用，又可作地址/數(shù)據(jù)總線分時(shí) 傳輸?shù)?位地址和8位數(shù)據(jù)。2.P1口是單能的并行I/O口，字節(jié)地址為90H，位地址為90H97H。它只用作通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出口。3. P2口是一個(gè)雙功能的8位并行I/O口，字節(jié)地址為80H，位地 址為A0HA7H?？勺魍ㄓ玫妮斎?輸出口用，又可用作高8位地址總線。4. P3口是一個(gè)雙功能的8位并行I/O口，字節(jié)地址為B0H，位地址為B0HB7H，它的第各引腳定義如下：能是通用輸

22、入/輸出口，作第二功能用時(shí)，P3.0:RXD（串行口輸入）；P3.1:TXD（串行口輸出）P3.2: I N T 0（外部中斷0輸入）P3.3: I N T（1外部中斷1輸入）P3.4:T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入）P3.5:T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入）P3.6: W R（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出）P3.7: R D（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出）。2.4.2 端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與運(yùn)作n 1.P0口n 2.P1口n 3.P2口n 4.P3口結(jié)構(gòu)與運(yùn)作圖2.10畫出了P0口的某位P0.X（X=0、16、7）的結(jié)構(gòu)圖。P0口的位電路結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)部分組成： 1個(gè)輸出鎖存器，用于進(jìn)

23、行輸出數(shù)據(jù)的鎖存； 2個(gè)三態(tài)輸入緩沖器，分別用于鎖存器和引腳數(shù)據(jù)的輸入緩沖； 1個(gè)多路開(kāi)關(guān)MUX，它的一個(gè)輸入來(lái)自鎖存器，另一個(gè)輸入是地址/數(shù)據(jù)信號(hào)的反相輸出。在控制信號(hào)的的控制下能實(shí)現(xiàn)對(duì)鎖存器輸出端和地址/數(shù)據(jù)線之間的切換； 由兩只場(chǎng)效應(yīng)管組成的輸出驅(qū)動(dòng)電路。 P0口的特點(diǎn)P0口是一個(gè)雙功能的端口：地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口和通用I/O口；具有高電平、低電平和高阻抗3種狀態(tài)的I/O端口稱為雙向I/O端口。P0口作地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)真正的雙向I/O口。而用作通用I/O口時(shí)，由于引腳上需要外接上拉電阻，端口不存在高阻（懸空）狀態(tài)，此時(shí)P0口只是一個(gè)準(zhǔn)雙向口；為保證引腳上的信號(hào)能正確讀入

24、，在讀入操作前應(yīng)首先向鎖存器寫1；單片機(jī)復(fù)位后，鎖存器自動(dòng)被置1；一般情況下，如果P0口已作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口時(shí)，就不能再用作通用I/O口使用；P0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。 結(jié)構(gòu)與運(yùn)作P1口的位結(jié)構(gòu)如圖2.11所示。P1口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，只作通用輸入/輸出口使用。除了無(wú)多路開(kāi)關(guān)MUX之外，其輸出驅(qū)動(dòng)部分也與P0口不同P1口的位電路結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)部分組成： 一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于輸出數(shù)據(jù)的鎖存； 兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器，BUF1用于讀鎖存器，BUF2用于讀引腳； 數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)電路，由場(chǎng)效應(yīng)管VT和片內(nèi)上拉電阻R組成。 P1口的特點(diǎn)P1口由于有內(nèi)部上拉電阻，沒(méi)有高阻抗輸入狀態(tài)，所以稱為準(zhǔn)雙向口。作為

25、輸出口時(shí)，不需要再在片外拉接上拉電阻；P1口讀引腳輸入時(shí)，必須先向鎖存器寫入1，其原理與P0口相同；P1口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。 結(jié)構(gòu)與運(yùn)作從圖2.12中可見(jiàn)，P2口的位結(jié)構(gòu)比P1口多了一個(gè)多路開(kāi)關(guān)MUX。P2口的位電路結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)部分組成： 一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于輸出數(shù)據(jù)的鎖存； 兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器，BUF1用于讀鎖存器，BUF2用于讀引腳； 一個(gè)多路開(kāi)關(guān)MUX，它的一個(gè)輸入來(lái)自鎖存器的Q端，另一個(gè)輸入來(lái)自內(nèi)部地址的高8位； 數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)電路由非門M，場(chǎng)效應(yīng)管VT和片內(nèi)上拉電阻R組成。 P2口的特點(diǎn) P2口用作高8位地址輸出線應(yīng)用時(shí)，與P0口輸出的低8位地址一起構(gòu)成16位的地址總線，可以

26、尋址64KB地址空間。 當(dāng)P2口作高8位地址輸出口時(shí)，其輸出鎖存器原鎖存的內(nèi)容保持不變。 作為通用I/O口使用時(shí)，P2口為準(zhǔn)雙向口，功能與P1口一樣。 P2口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。 結(jié)構(gòu)組成P3口是雙功能8位輸入/輸出口，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中增加了第二輸入/輸出功能，如圖2.13所示。P3口的位電路結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)部分組成： 一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于輸出數(shù)據(jù)的鎖存； 3個(gè)三態(tài)輸入緩沖器，BUF1用于讀鎖存器，BUF2、BUF3用于讀引腳和第二功能數(shù)據(jù)的緩沖輸入； 數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)電路，由與非門M，場(chǎng)效應(yīng)管VT和片內(nèi)上拉電阻R組成。 P3口的特點(diǎn)P3口內(nèi)部有上拉電阻，不存在高阻輸入狀態(tài)，是一個(gè)準(zhǔn)雙向口；P3口作

27、第二功能的輸出/輸入或作通用輸入時(shí)，均需將相應(yīng)的鎖存器置1。實(shí)際應(yīng)用中，由于復(fù)位后P3口鎖存器自動(dòng)置1，已滿足第二功能運(yùn)作條件，所以可以直接進(jìn)行第二功能操作；P3口的某位不作為第二功能使用時(shí)，則自動(dòng)處于通用輸出/輸入口功能，可作為通用輸出/輸入口使用；作通用輸出/輸入口使用時(shí)，輸入信號(hào)取自緩沖器BUF2 的輸出端，作第二功能使用時(shí)，輸入信號(hào)取自緩沖器BUF3的輸出端；P3口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。2.5 MCS-51單片機(jī)的復(fù)位2.5.1 復(fù)位電路復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電自動(dòng)復(fù)位、手動(dòng)按鍵復(fù)位，如圖2.14所示。上電自動(dòng)復(fù)位操作要求接通電源后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。如下左圖所示。手動(dòng)按鍵復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，用按鈕開(kāi)關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位，如下右圖所示。在8C051單片機(jī)的RST引腳上輸入高電平并至少保持兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)振蕩周期）以上時(shí)，復(fù)位過(guò)程即可完成。如果RST引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位電路2.5.2 單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)1. 程序計(jì)數(shù)器PC初始化為0000H，使單片機(jī)從OOOOH單元開(kāi)始執(zhí)行程序。在運(yùn)行中，當(dāng)單片機(jī)的程序受外界因素干擾陷入死循環(huán)或跑飛時(shí)，為擺脫