1、第第2 2章章 MCS-51MCS-51单片机基本结构单片机基本结构2.1 MCS-512.1 MCS-51系列单片机的内部结构系列单片机的内部结构2.2 MCS-512.2 MCS-51单片机的存储器单片机的存储器2.3 MCS-512.3 MCS-51系列单片机的基本系列单片机的基本I/OI/O口口 2.1 MCS-51 2.1 MCS-51系列单片机的内部结构系列单片机的内部结构2.1.1 2.1.1 微处理器结构微处理器结构2.1.2 2.1.2 振荡与时钟振荡与时钟2.1.3 2.1.3 时钟周期、状态周期和机器周期时钟周期、状态周期和机器周期2.1.4 2.1.4 复位和复位电路复
2、位和复位电路2.1.5 MCS-512.1.5 MCS-51单片机的引脚功能单片机的引脚功能C P U存储器并行I/O接口定时器/计数器中断系统P0 P3TXDRXDTINT并行I/O接口 单片机内部结构示意图单片机内部结构示意图 2.1.1 2.1.1 微处理器结构微处理器结构MCS-51单片机主要由以下几部分组成：单片机主要由以下几部分组成：中央处理器（中央处理器（CPU）振荡电路振荡电路 内部总线内部总线 程序存储器和数据存储器程序存储器和数据存储器 定时器定时器/计数器计数器 I/O口口 串行口串行口 中断系统中断系统 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）1)1)运算器运算器 包括算
3、术逻辑运算部件包括算术逻辑运算部件ALUALU单元、暂存器单元、暂存器1 1、暂存器、暂存器2 2、累加器、累加器ACCACC、寄存、寄存器器B B和和BCDBCD码调整电路。码调整电路。v 主要功能：主要功能：算术运算、加算术运算、加1 1和减和减1 1运算、十进制调整、逻辑操作、数据传送。运算、十进制调整、逻辑操作、数据传送。2)2)布尔处理器布尔处理器 它以它以PSWPSW中的进位标志位中的进位标志位C C为其累加器，专门用于处理位操作，有相应的位为其累加器，专门用于处理位操作，有相应的位寻址寻址RAMRAM和和I/OI/O空间。空间。3)3)控制器控制器 包括程序计数器包括程序计数器P
4、CPC、数据指针、数据指针DPTRDPTR、堆栈指针、堆栈指针SPSP、程序状态字、指令寄存、程序状态字、指令寄存器器IRIR、指令译码器、指令译码器IDID、振荡器、定时电路和复位电路等。、振荡器、定时电路和复位电路等。v 主要功能：主要功能：控制各部分的协调工作；协调单片机和外围芯片的工作。控制各部分的协调工作；协调单片机和外围芯片的工作。单片机必须在时钟的驱动下才能进行工作。单片机必须在时钟的驱动下才能进行工作。MCS-MCS-5151单片机内部具有一个时钟振荡电路，只需要单片机内部具有一个时钟振荡电路，只需要外接振荡器，即可为各部分提供时钟信号。外接振荡器，即可为各部分提供时钟信号。C
5、130pFC230pFXTAL1XTAL2MCS-51GND 典型的时钟电路典型的时钟电路在电路中，电容通常取在电路中，电容通常取30pF，晶振的取值通常为：晶振的取值通常为：1MHZ-33MHZ（不同型号的单片机（不同型号的单片机的上限频率可能有差别）。的上限频率可能有差别）。2.1.2 振荡与时钟振荡与时钟（a）内部时钟电路；（）内部时钟电路；（b）HMOS型外部振荡源型外部振荡源 (C)CHMOS型外部振荡源型外部振荡源 常用单片机的最高时钟频率常用单片机的最高时钟频率单片机型号单片机型号最高时钟频率最高时钟频率8031803112MHz12MHz8051805112MHz12MHz87
6、51875112MHz12MHzAT89C2051AT89C205124MHz24MHzAT89C51AT89C5133MHz33MHzAT89C52AT89C5233MHz33MHzAT89S53AT89S5324MHz24MHz2.1.3 时钟周期、状态周期和机器周期时钟周期、状态周期和机器周期1.时钟周期时钟周期 单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外部直接输入单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外部直接输入的送到内部控制逻辑单元的时间信号的周期。其大小是时的送到内部控制逻辑单元的时间信号的周期。其大小是时钟信号频率（钟信号频率（foscfosc）的倒数。）的倒数。例如：时钟信号频率例如
7、：时钟信号频率foscfosc为为6MHz6MHz，则时钟周期为，则时钟周期为1/6 us1/6 us。2.状态周期状态周期 由由2 2个时钟周期组成（个时钟周期组成（1 1个状态周期个状态周期=2=2个时钟周期）个时钟周期）3.机器周期机器周期 由由1212个时钟周期或个时钟周期或6 6个状态周期组成（个状态周期组成（1 1个机器周期个机器周期=12=12个时钟周期）个时钟周期）例如：有一个单片机系统，它的例如：有一个单片机系统，它的fosc=12MHzfosc=12MHz，则时钟周，则时钟周期为期为1/12us1/12us，状态周期为，状态周期为1/6us1/6us，机器周期为，机器周期为
8、1us 1us。P1 P2S1P1 P2S2P1 P2S3P1 P2S4P1 P2S5P1 P2S6机器周期机器周期状态周期状态周期时钟周期时钟周期单片机各种周期的关系图单片机各种周期的关系图1 1个机器周期个机器周期=6=6个状态周期个状态周期=12=12个时钟周期个时钟周期 4、指令周期、指令周期:它是指它是指CPU完成一条操作所需的全部完成一条操作所需的全部时间。时间。每条指令执行时间都是有一个或几个机器周每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。期组成。MCS-51 系统中系统中,有单周期指令、双周期指有单周期指令、双周期指令和四周期指令。令和四周期指令。2.1.4 2.1.4 复
9、位和复位电路复位和复位电路 单片机在重新启动时都需要复位，单片机在重新启动时都需要复位，MCS-51系列单片机有一个复位引脚输入端系列单片机有一个复位引脚输入端RST。1.MCS-51系列的单片机复位方法为：在系列的单片机复位方法为：在RST上加上加一个维持两个机器周期（一个维持两个机器周期（2424个时钟周期）个时钟周期）以上以上的高电平，则单片机被复位。的高电平，则单片机被复位。2.复位时单片机各部分将处于一个固定的状态复位时单片机各部分将处于一个固定的状态。复位后单片机各单元的初始状态复位后单片机各单元的初始状态寄存器寄存器初始状态值初始状态值寄存器寄存器初始状态值初始状态值PC0000
10、HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP1、P2P3、P40FFHSCON00HIPXXX00000BPCON0XX00000BIE0XX00000BSBUF不定3、常用的、常用的MCS-51单片机复位电路单片机复位电路 上电自动复位电路上电自动复位电路 手动复位电路手动复位电路 “看门狗看门狗”复位电路复位电路上上电电自自动动复复位位电电路路+C 12 2 u FR 11 KG N D+5 VVccRST/VPDVssMCS-51+C122uFR11KGND+5VVccRST/VPDVssMC
11、S-51R2200手手动动复复位位电电路路“看门狗看门狗”复位电路复位电路RSTMCS-51R2R1MAX813LPFIMRRESETWDOWDI未稳压电源未稳压电源P1.0MCS-51MCS-51单片机采用单片机采用4040脚双列直插式封装形式，主要包括以下脚双列直插式封装形式，主要包括以下几个部分：几个部分：1.1.电源引脚电源引脚Vcc和和Vss Vcc(40脚脚)：电源端，为十：电源端，为十5V；Vss(20脚脚)：接地端：接地端，GND。2.2.时钟电路引脚时钟电路引脚XTAL1和和XTAL2 XTAL1为内部振荡电路反相放大器的输入端为内部振荡电路反相放大器的输入端。XTAL2为内
12、部振荡电路反相放大器的输出端为内部振荡电路反相放大器的输出端。3.3.控制信号引脚控制信号引脚RST、ALE、PSEN和和EA 4.IO(输入输出输入输出)端口端口P0、P1、P2和和P35.5.MCS-51MCS-51单片机单片机P3口的第二功能口的第二功能2.1.5 MCS-512.1.5 MCS-51单片机的引脚功能单片机的引脚功能MCS-51双列直插式（双列直插式（DIP）封装类型引脚图）封装类型引脚图P1P1口口P3P3口口P0P0口口P2P2口口 时钟端时钟端 复位端复位端控制信号控制信号 接接VCCVCC（+5V+5V）接地端接地端MCS-51的的PLCC封装类型引脚图封装类型引
13、脚图2.2.时钟电路引脚时钟电路引脚：XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部振荡器的输入端。XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放大器的输出端。当采用外部振荡器时，此引脚应悬空。（a）内部时钟电路；（）内部时钟电路；（b）HMOS型外部振荡源型外部振荡源 (C)CHMOS型外部振荡源型外部振荡源 3 3、控制信号引脚、控制信号引脚1）RSTVp(9脚脚)：RST是复位信号输入端，高电是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持两个
14、机器周期平有效。当此输入端保持两个机器周期(24(24个时个时钟振荡周期钟振荡周期)的高电平时，就可以完成复位操作。的高电平时，就可以完成复位操作。RSTRST引脚的第二功能是引脚的第二功能是VpVp，即备用电源。，即备用电源。2 2）ALEPROG(30(30脚脚)：地址锁存允许信号端。：地址锁存允许信号端。当当8051上电正常工作后，上电正常工作后，ALE引脚不断向外输引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率出正脉冲信号，此频率为振荡器频率fosc 的的16。此引脚的第二功能此引脚的第二功能PROG是对片内带有是对片内带有可编可编程的程的ROM的的单片机单片机编程写入编程写入(固化程
15、序固化程序)时，作时，作为编程脉冲的输入端。为编程脉冲的输入端。3）PSEN(29脚脚)：程序存储允许输出信号端。在访：程序存储允许输出信号端。在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。为读片外存储器的选通信号。CPU在从外部在从外部ROM取指期间，取指期间，PSEN信号在每个机器周期信号在每个机器周期(12个时钟周期个时钟周期)中两次有效。中两次有效。4）EAVPP（3l脚脚)：外部程序存储器地址允许输：外部程序存储器地址允许输入端入端/固化编程电压输入端。当固化编程电压输入端。当EA引脚接高电引脚接高电平时，平时，CPU先
16、先访问片内访问片内程序存储器程序存储器并执行内部并执行内部程序存储器中的指令，然后再访问外部程序存储器中的指令，然后再访问外部ROMROM的内的内容。输入信号容。输入信号EA引脚接低电平引脚接低电平(接地接地)时，时，CPU只访问外部只访问外部外部外部ROM并执行外部程序存储器中并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。的指令，而不管是否有片内程序存储器。4.4.P0P3输入输出引脚：输入输出引脚：P0P3：4个8位双向输入输出端口，每个端口都有锁存器、输出驱动器和输入缓冲器。4个端口都可以做输入输出口使用，其中，P0和P2通常用于对外部存储器的访问。在这种方式下，把P0口作为
17、地址/数据总线使用，分时输出外部存储器的地址和传送8位数据。当扩充外部存储器的地址为16位时，P2口作为地址总线的高8位地址使用。51 51系列单片机有系列单片机有4 4个个I/OI/O端口，每个端口都是端口，每个端口都是8 8位准双向口，共占位准双向口，共占3232根引脚。每个端口都包括一个根引脚。每个端口都包括一个锁存器锁存器(即专用寄存器即专用寄存器P0P0P3)P3)、一个输出驱动器和、一个输出驱动器和输入缓冲器。通常把输入缓冲器。通常把4 4个端口笼统地表示为个端口笼统地表示为P0P0P3P3。在无片外扩展存储器的系统中，这在无片外扩展存储器的系统中，这4 4个端口的每一个端口的每一
18、位都可以作为准双向通用位都可以作为准双向通用I/OI/O端口使用。在具有片外扩端口使用。在具有片外扩展存储器的系统中，展存储器的系统中，P2P2口口作为作为高高8 8位地址线，位地址线，P0P0口分时口分时作为作为低低8 8位地址线位地址线和和双向数据总线。双向数据总线。5151单片机单片机4 4个个I/OI/O端口线路设计的非常巧妙，学习端口线路设计的非常巧妙，学习I/OI/O端口逻辑电路，不但有利于正确合理地使用端口，端口逻辑电路，不但有利于正确合理地使用端口，而且会给设计单片机外围逻辑电路有所启发。而且会给设计单片机外围逻辑电路有所启发。5 5、MCS-51MCS-51单片机单片机P3P
19、3口的第二功能口的第二功能引脚引脚第二功能第二功能P3.0P3.0RXD(RXD(串行口输入串行口输入)P3.1P3.1TXD(TXD(串行口输出串行口输出)P3.2P3.2INT0(INT0(外部中断外部中断0 0输入输入)P3.3P3.3INT1(INT1(外部中断外部中断1 1输入输入)P3.4P3.4T0(T0(定时器定时器0 0的外部输入的外部输入)P3.5P3.5T1(T1(定时器定时器1 1的外部输入的外部输入)P3.6P3.6WR(WR(片外数据存储器写选通控制输出片外数据存储器写选通控制输出)P3.7P3.7RD(RD(片外数据存储器读选通控制输出片外数据存储器读选通控制输出
20、)2.2 MCS-51单片机的存储器单片机的存储器MCS-51MCS-51系列的单片机有系列的单片机有5 5个独立的存储空间：个独立的存储空间：片内片内/片外程序存储器片外程序存储器64K64K（0000-0FFFFH0000-0FFFFH）；）；128B128B的片内数据存储器（的片内数据存储器（00-7FH00-7FH）；）；128B128B特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR（80-0FFH80-0FFH）；）；位寻址区（位寻址区（20H-2FH20H-2FH）；）；片外数据存储器片外数据存储器64K64K（0000-0FFFFH0000-0FFFFH）。）。v注：注：MCS-51M
21、CS-51系列单片机各型号芯片在各个存储器系列单片机各型号芯片在各个存储器空间的物理单元个数可能是不同的。空间的物理单元个数可能是不同的。MCS-51MCS-51单片机的程序存储器分为：单片机的程序存储器分为：片内程序存储器片内程序存储器片外程序存储器片外程序存储器 MCS-51MCS-51单片机的最大存储空间为单片机的最大存储空间为64KB64KB。MCS-51MCS-51单片机程序存储器的地址指针为程序计数单片机程序存储器的地址指针为程序计数器器PCPC。MCS-51MCS-51单片机程序存储器的读取顺序由单片机程序存储器的读取顺序由EAEA确定。确定。MCS-51MCS-51单片机程序存
22、储器的单片机程序存储器的6 6个特殊功能区域。个特殊功能区域。程序存储器程序存储器一、对于片内有一、对于片内有4KB4KB程序存储器的单片机程序存储器的单片机EA=1EA=1时，则时，则PCPC的值在的值在0000H-0FFFH0000H-0FFFH之间，之间，CPUCPU先先从片内程序存储器空间取指执行；当从片内程序存储器空间取指执行；当PCPC的值大的值大于于0FFFH0FFFH时才访问外部的程序存储器空间。时才访问外部的程序存储器空间。若若EA=0EA=0时，则片内程序存储器空间被忽略，时，则片内程序存储器空间被忽略，CPUCPU只从片外程序存储器空间取指执行。只从片外程序存储器空间取指
23、执行。二、对于片内没有程序存储器的单片机二、对于片内没有程序存储器的单片机在构成系统时必须在外部扩展程序存储器，其在构成系统时必须在外部扩展程序存储器，其EAEA必须接地。必须接地。EA作用作用0000H：系统的启动单元（系统复位后，单片机：系统的启动单元（系统复位后，单片机从此处开始取指令开始执行）从此处开始取指令开始执行）0003H：外部中断：外部中断0入口地址入口地址000BH：定时器：定时器/计数器计数器0中断入口地址中断入口地址0013H：外部中断：外部中断1入口地址入口地址001BH：定时器：定时器/计数器计数器1中断入口地址中断入口地址0023H：串行中断入口地址：串行中断入口地
24、址程序存储器空间的程序存储器空间的6 6个特殊功能区域个特殊功能区域128字节的片内数据存储器（字节的片内数据存储器（00H-7FH）单片机芯片内有一项主要的组成部分是并行单片机芯片内有一项主要的组成部分是并行I/O口。口。MCS-51共有共有4个个8位的并行位的并行I/O口，分别是口，分别是P0口、口、P1口、口、P2口和口和P3口。每个并口都至少包含口。每个并口都至少包含一个锁存器、一个输出驱动器和输入缓冲器，但一个锁存器、一个输出驱动器和输入缓冲器，但在各个并口之间又有一些差别。实际上，它们已在各个并口之间又有一些差别。实际上，它们已被归入专用寄存器之列，并且具有字节寻址和位被归入专用寄
25、存器之列，并且具有字节寻址和位寻址功能。并行寻址功能。并行I/O口的主要作用：口的主要作用：2.3 MCS-51系列单片机的基本系列单片机的基本I/O口口 在访问片外扩展的存储器或外部在访问片外扩展的存储器或外部I/O接口芯接口芯片时，由片时，由P0口和口和P2口构成数据和地址总线口构成数据和地址总线（低（低8位地址和数据由位地址和数据由P0口分时传送，高口分时传送，高8位地址由位地址由P2口传送），口传送），P3口的一部分作为口的一部分作为控制线。控制线。在无片外扩展存储器的系统中，这在无片外扩展存储器的系统中，这4个口均个口均可作为双向的可作为双向的I/O端口使用。端口使用。P3口具有第二
26、功能。口具有第二功能。下图为下图为P0P0口的某位口的某位P0.nP0.n(n=0(n=07)7)结构图，它由结构图，它由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器和输出驱动一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器和输出驱动电路及控制电路组成。从图中可以看出，电路及控制电路组成。从图中可以看出，P0P0口既可口既可以作为以作为I/OI/O用，也可以作为地址用，也可以作为地址/数据线用。数据线用。D QCLK QMUXP0.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写写锁存器锁存器读读引脚引脚地址地址/数据数据控制控制VCCT1T2P0P0口口引脚引脚一、一、P0P0口的结构口的结构1 1、P0P0口作为口作为普通普
27、通I/OI/O口口 输出时输出时CPUCPU发出控制电平发出控制电平“0 0”封锁封锁“与与”门，将输出上拉场门，将输出上拉场效应管效应管T T1 1截止，同时使多路开关截止，同时使多路开关MUXMUX把锁存器把锁存器与输与输出出驱动场效应管驱动场效应管T2T2栅极接通。故内部总线与栅极接通。故内部总线与P0P0口同口同相。由于输出驱动级是漏极开路电路，若驱动相。由于输出驱动级是漏极开路电路，若驱动NMOSNMOS或其它拉流负载时，需要或其它拉流负载时，需要外接上拉电阻外接上拉电阻。P0P0的输出的输出级可驱动级可驱动8 8个个LS TTLLS TTL负载负载。D QCLK QMUXP0.n读
28、读锁存器锁存器内部总线内部总线写写锁存器锁存器读读引脚引脚地址地址/数据数据控制控制VCCT1T2P0P0口口引脚引脚 输入时输入时-分分读引脚读引脚或或读锁存器读锁存器 读引脚：读引脚：由传送指令由传送指令(MOVMOV)实现；实现；下面一个缓冲器用于读端口下面一个缓冲器用于读端口引脚引脚数据，当执行一条数据，当执行一条由端口输入的指令时，读脉冲把该三态缓冲器打开，由端口输入的指令时，读脉冲把该三态缓冲器打开，这样端口引脚上的数据经过缓冲器读入到内部总线。这样端口引脚上的数据经过缓冲器读入到内部总线。读锁存器：读锁存器：有些指令有些指令 如：如：ANL P0ANL P0，A A 称为称为“读
29、读-改改-写写”指令，需要读锁存器。指令，需要读锁存器。上面一个缓冲器用于读端口上面一个缓冲器用于读端口锁存器锁存器数据。数据。D QCLK QMUXP0.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写写锁存器锁存器读读引脚引脚地址地址/数据数据控制控制VCCT1T2P0P0口口引脚引脚准准双向口：双向口：从图中可以看出，在读入端口数据时，由于输出从图中可以看出，在读入端口数据时，由于输出驱动驱动FETFET并接在引脚上，如果并接在引脚上，如果T2T2导通，就会将输入的导通，就会将输入的高电平拉成低电平，产生误读。所以在端口进行输高电平拉成低电平，产生误读。所以在端口进行输入操作前，应先向端口锁存器入操
30、作前，应先向端口锁存器写写“1 1”，使使T2T2截止，截止，引脚处于悬浮状态，引脚处于悬浮状态，变为高阻抗输入。这就是所谓变为高阻抗输入。这就是所谓的的准准双向口。双向口。2 2、P0P0作为作为地址地址/数据总线数据总线 在系统扩展时，在系统扩展时，P0P0端口作为端口作为地址地址/数据总线数据总线使用时，使用时，分为：分为：P0P0引脚引脚输出地址输出地址/数据数据信息。信息。D QCLK QMUXP0.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写写锁存器锁存器读读引脚引脚地址地址/数据数据控制控制VCCT1T2P0P0口口引脚引脚 CPU CPU发出控制电平发出控制电平“1 1”，打开，打开“
31、与与”门，又使多路开门，又使多路开关关MUXMUX把把CPUCPU的的地址地址/数据总线数据总线与与T2T2栅极反相接通，输出地栅极反相接通，输出地址或数据。由图上可以看出，上下两个址或数据。由图上可以看出，上下两个FETFET处于反相，构处于反相，构成了推拉式的输出电路，其负载能力大大增强。成了推拉式的输出电路，其负载能力大大增强。D QCLK QMUXP0.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写写锁存器锁存器读读引脚引脚地址地址/数据数据控制控制VCCT1T2P0P0口口引脚引脚 P0 P0引脚引脚输出地址输出地址/输入数据输入数据 输入信号是从引脚通过输入缓冲器进入输入信号是从引脚通过输入
32、缓冲器进入内部总线内部总线。此时，此时，CPUCPU自动使自动使MUXMUX向下，并向向下，并向P0P0口写口写“1 1”，“读读引脚引脚”控制信号有效，下面的缓冲器打开，外部数据读控制信号有效，下面的缓冲器打开，外部数据读入内部总线。入内部总线。-真正的双向口真正的双向口D QCLK QMUXP0.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写写锁存器锁存器读读引脚引脚地址地址/数据数据控制控制VCCT1T2P0P0口口引脚引脚 P0P0口电路中包含有一个数据输出锁存器、两个口电路中包含有一个数据输出锁存器、两个三态数据输入缓冲器、一个数据输出的驱动电三态数据输入缓冲器、一个数据输出的驱动电路和一个输
33、出控制电路。路和一个输出控制电路。P0P0口的功能与驱动能力口的功能与驱动能力1)1)P0P0口可以作为通用的口可以作为通用的I/OI/O口；口；2)2)P0P0口可以作为单片机系统的地址口可以作为单片机系统的地址/数据线使用；数据线使用；3)3)P0P0可以驱动可以驱动8 8个标准的个标准的TTLTTL负载电路。负载电路。12345678P0VCCv注意在注意在P0口作为通口作为通用的用的I/O口时，必须口时，必须外接上拉电阻。外接上拉电阻。二、二、P1P1口的内部结构口的内部结构 P1 P1口的一位的结构：一个口的一位的结构：一个输出锁存器、两个三态输出锁存器、两个三态输入缓冲器和输出驱动
34、电路输入缓冲器和输出驱动电路组成组成-准双向口。准双向口。P1P1口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三态数据输入缓冲器、一个数据输出的驱动电路。态数据输入缓冲器、一个数据输出的驱动电路。P1P1口的功能和驱动能力口的功能和驱动能力 1 1）P1P1口只可以作为通用的口只可以作为通用的I/OI/O口使用；口使用；2 2）P1P1可以驱动可以驱动4 4个标准的个标准的TTLTTL负载电路；负载电路；P1 口某位结构口某位结构D QD QCLK QCLK QP1.nP1.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写写锁存器锁存器读读引脚引脚V VCCCCR RT
35、TP1P1口口引脚引脚VCC锁存器P1.XDCPQQP1.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚内部上拉电阻 P1口某位结构口某位结构v 注意在注意在P1P1口作为通用的口作为通用的I/OI/O口使用时，在从口使用时，在从I/OI/O端口读入数据时，应该首先向相应的端口读入数据时，应该首先向相应的I/OI/O口内部锁存器写口内部锁存器写“1”1”。举例：从举例：从P1P1口的低四位输入数据口的低四位输入数据 MOV P1,#0FHMOV P1,#0FH MOV A,P1 MOV A,P1三、三、P2P2的内部结构的内部结构1.P21.P2口作为口作为普通普通I/OI/O口口D QCLK QMUX
36、P2.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写写锁存器锁存器读读引脚引脚地址地址控制控制VCCRTP2P2口口引脚引脚CPUCPU发出控制电平发出控制电平“0 0”，使多路开关，使多路开关MUXMUX倒向锁存器倒向锁存器输出输出Q Q端端，构成一个准双向口。其功能与构成一个准双向口。其功能与P1P1相同。相同。P2口某位结构图口某位结构图锁存器P2.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚VCCP2.X引脚内部上拉电阻1地址 控制MUX 2.P2 2.P2口作为口作为地址总线地址总线 在系统扩展片外在系统扩展片外程序存储器程序存储器扩展数据存储器扩展数据存储器(用用MOVX MOVX DPTRD
37、PTR指令指令)时，时，CPUCPU发出控制电平发出控制电平“1 1”，使多路开关，使多路开关MUXMUX倒倒内部地址线内部地址线。此时，。此时，P2P2输出高输出高8 8位地址。位地址。D QCLK QMUXP2.n读锁存器读锁存器内部总线内部总线写锁存器写锁存器读引脚读引脚地址地址控制控制VCCRTP2P2口口引脚引脚P2P2口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三态数据输入缓冲器、一个多路转换开关和一三态数据输入缓冲器、一个多路转换开关和一个数据输出的驱动电路。个数据输出的驱动电路。P2P2口的功能和驱动能力口的功能和驱动能力1)1)P2P2口可以作
38、为通用的口可以作为通用的I/OI/O口使用；口使用；2)2)P2P2口还要作为单片机地址总线的高口还要作为单片机地址总线的高8 8位使用；位使用；3)3)P2P2可以驱动可以驱动4 4个标准的个标准的TTLTTL负载电路。负载电路。四、P3的内部结构D QD QCLK QCLK QP3.nP3.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写锁存器写锁存器读读引脚引脚R RT TP3P3口口引脚引脚第二第二输入功能输入功能第二第二输出功能输出功能W WV VCCCC1 1、作为通用、作为通用I/OI/O口与口与P1P1口类似口类似-准双向口准双向口(W=1)(W=1)P3口某位结构口某位结构 锁存器P3.
39、XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚VCCP3.X引脚内部上拉电阻&第二输出功能第二输入功能2 2、第二功能第二功能(Q=1Q=1)此时引脚部分输入此时引脚部分输入(Q=1Q=1、W=1)W=1),部分输出部分输出(Q=1Q=1、W W输出输出)。D QD QCLK QCLK QP3.nP3.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写锁存器写锁存器读读引脚引脚V VCCCCR RT TP3P3口口引脚引脚第二第二输入功能输入功能第二第二输出功能输出功能W W第二功能各引脚功能定义：第二功能各引脚功能定义：P3.0P3.0：RXDRXD串行串行口输入口输入P3.1P3.1：TXDTXD串行串行口
40、输出口输出P3.2P3.2：INT0INT0外部中断外部中断0 0输入输入P3.3P3.3：INT1INT1外部中断外部中断1 1输入输入P3.4P3.4：T0T0定时器定时器0 0外部输入外部输入P3.5P3.5：T1T1定时器定时器1 1外部输入外部输入P3.6P3.6：WRWR外部写外部写控制控制P3.7P3.7：RDRD外部读外部读控制控制 P3P3口电路中包含有一个数据输出锁存器、两个三态口电路中包含有一个数据输出锁存器、两个三态数据输入缓冲器、一个数据输出的驱动电路和一个数据输入缓冲器、一个数据输出的驱动电路和一个输出控制电路。输出控制电路。P3P3口的功能和驱动能力口的功能和驱动
41、能力1)1)P3P3口可以作为通用的口可以作为通用的I/OI/O口使用；口使用；2)2)可以作为单片机系统的第二功能的输入和输出。可以作为单片机系统的第二功能的输入和输出。3)3)P3P3口可以驱动口可以驱动4 4个标准的个标准的TTLTTL负载电路。负载电路。v 在在P3P3口的使用时，首先要考虑第二功能的要求。口的使用时，首先要考虑第二功能的要求。综上所述：当综上所述：当P0P0作为作为I/OI/O口使用时，特别是作为输口使用时，特别是作为输出时，输出级属于开漏电路，必须外接上拉电阻才会出时，输出级属于开漏电路，必须外接上拉电阻才会有高电平输出；如果作为输入，必须先向相应的锁存有高电平输出
42、；如果作为输入，必须先向相应的锁存器写器写“1 1”，才不会影响输入电平。，才不会影响输入电平。当当CPUCPU内部控制信号为内部控制信号为“1 1”时，时，P0P0口作为地址口作为地址/数数据总线使用，这时，据总线使用，这时，P0P0口就无法再作为口就无法再作为I/OI/O口使用了。口使用了。P1 P1、P2P2和和P3P3口为准双向口口为准双向口,在内部差别不大在内部差别不大,但但使用功能有所不同。使用功能有所不同。P1P1口是用户专用口是用户专用 8 8 位准双向位准双向I/OI/O口口,具有通用输具有通用输入入/输出功能输出功能,每一位都能独立地设定为输入或输出。每一位都能独立地设定为
43、输入或输出。当有输出方式变为输入方式时当有输出方式变为输入方式时,该位的锁存器必须写该位的锁存器必须写入入“1 1”,然后才能进入输入操作。然后才能进入输入操作。P2P2口是口是 8 8 位准双向位准双向I/OI/O口。外接口。外接I/OI/O设备时设备时,可可作为扩展系统的地址总线作为扩展系统的地址总线,输出高输出高8 8位地址位地址,与与P0 P0 口口一起组成一起组成 16 16 位地址总线。位地址总线。对于对于 8031 8031 而言而言,P2,P2 口口一般只作为地址总线使用一般只作为地址总线使用,而不作为而不作为I/OI/O线直接与外线直接与外部设备相连。部设备相连。小小 结结了
44、解了解MCS-51MCS-51单片机的内部结构，这是应用单片机单片机的内部结构，这是应用单片机的基本前提；的基本前提；掌握独具特色的掌握独具特色的MCS-51MCS-51单片机存储器组织及单片机存储器组织及I/OI/O口组织、内部存储单元、特殊功能寄存器的特性口组织、内部存储单元、特殊功能寄存器的特性与特点，这是本章的一个重要内容；与特点，这是本章的一个重要内容；掌握单片机的复位方式、复位电路及复位状态；掌握单片机的复位方式、复位电路及复位状态；掌握振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期掌握振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期的基本概念；的基本概念；掌握掌握MCS-51MCS-51单片机基本单片机基本I/OI/O口的特性；口的特性；
