【技術教程】《單片機原理與應用系統(tǒng)設計》第02章

第2章MCS-51單片機系統(tǒng)結構2.1MCS-51單片機概述2.2MCS-51的總體結構2.3MCS-51的中央處理器2.4MCS-51的存儲器組織2.5MCS-51的端口結構與功能2.1MCS-51系列單片機概述MCS-51單片機是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，是在我國使用最廣泛的單片機之一。該系列有很多品種，如8031、8051、8751、8032、8052、8752、89C51、89C52、89C2051等，其中8051是最典型的產(chǎn)品。該系列其它單片機都是在8051的根底上進行功能的增減、改變而來的。INTEL公司將MCS-51的核心技術授權給了很多公司，因此他們也生產(chǎn)以8051為核心的單片機。有時將所有支持MCS-51指令系統(tǒng)的單片機統(tǒng)稱為51單片機。MCS-51單片機的內(nèi)部結構根本相同，下面分別給出了MCS-51單片機的內(nèi)部結構框圖、功能結構圖和引腳分布示意圖。本節(jié)還介紹MCS-51的硬件資源。2.2MCS-51單片機的總體結構2.2MCS-51單片機的總體結構：內(nèi)部結構圖MCS-51的功能結構圖2.2MCS-51單片機的總體結構2.2MCS-51單片機的總體結構MCS-51引腳分布示意圖2.2MCS-51單片機的總體結構MCS-51硬件資源：〔1〕CPU：MCS-51采用8位處理器，時鐘頻率一般為0.5～24MHz?！?〕內(nèi)部RAM：一般為128或256字節(jié)〔8位〕，用于存放程序執(zhí)行過程中的臨時數(shù)據(jù)?！?〕特殊功能存放器：簡稱SFR，通常為128字節(jié)，用于配置單片機和控制單片機行為?！?〕雙向IO端口：MCS-51有4個8位端口，每一位可單獨配置為數(shù)字量輸入或輸出?！?〕UART：全雙工通用異步串口，用于串行數(shù)據(jù)通信。2.2MCS-51單片機的總體結構MCS-51硬件資源〔續(xù)〕：〔6〕定時器/計數(shù)器：兩個16位定時器/計數(shù)器，用于定時或對外部事件計數(shù)?！?〕中斷源：5個中斷源，響應內(nèi)部或外部事件的中斷請求。〔8〕時鐘發(fā)生器：MCS-51內(nèi)部有時鐘發(fā)生器電路，外部連接一個晶體振蕩器即可?！?〕存儲器空間：MCS-51可以尋址64KB程序存儲器和64KB外部數(shù)據(jù)存儲器空間。2.3.1中央處理器概述2.3.2時鐘電路2.3.3復位電路2.3.4指令長度與指令周期2.3MCS-51單片機中央處理器MCS-51單片機的中央處理器由運算部件和控制部件組成。運算部件實現(xiàn)的主要功能有數(shù)據(jù)的算術運算、邏輯運算、位變量處理以及數(shù)據(jù)傳送等；控制部件由定時控制邏輯、指令存放器、指令譯碼器、程序計數(shù)器PC、數(shù)據(jù)指針DPTR等組成。中央處理器的功能最終將通過指令集和時序來表達。2.3.1中央處理器概述運算部件的主要組成及功能如下：〔1〕算術邏輯部件：完成二進制數(shù)的四那么運算、邏輯運算以及位操作運算?！?〕布爾處理器：實現(xiàn)單片機的位操作?！?〕累加器ACC：8位存放器，用來暫存操作數(shù)和保存運算結果。〔4〕存放器B：在乘法指令中用于存放一個乘數(shù)，在除法指令中用于存放除數(shù)，運算后存放器B中存放局部運算結果?！?〕程序狀態(tài)字PSW：8位的存放器，包含了當前程序執(zhí)行的各種狀態(tài)信息。2.3.1中央處理器概述控制部件的主要組成和功能如下：〔1〕定時控制邏輯：協(xié)調(diào)存放器之間的數(shù)據(jù)傳送與運算等操作。〔2〕指令存放器：8位的存放器，存放當前正在執(zhí)行的指令。〔3〕指令譯碼器：對指令存放器中的操作碼局部進行譯碼產(chǎn)生執(zhí)行該指令所需要的各種控制信號?！?〕程序計數(shù)器PC：16位的地址指針，存放下一條待執(zhí)行指令的地址。〔5〕數(shù)據(jù)指針DPTR：16位的地址存放器，用于尋址片外數(shù)據(jù)存儲器或尋址片外程序存儲器中的表格數(shù)據(jù)。2.3.1中央處理器概述時鐘電路的作用是控制單片機的工作節(jié)奏。它有內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩兩種方式：〔1〕內(nèi)部振蕩方式：MCS-51內(nèi)部自帶振蕩器，引腳XTAL1和XTAL2分別為反相器的輸入端和輸出端，通常在外部并聯(lián)由石英晶振和電容即可；如果振蕩器已起振，那么在XTAL2引腳上輸出幅值3V左右的正弦波，振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定，可選的頻率范圍一般為0.5～24MHz?！?〕外部振蕩方式：MCS-51的工作時鐘也可以由外部振蕩器提供，它對外部時鐘的占空比要求不高，但要有一定的幅度.2.3.2時鐘電路內(nèi)部振蕩方式外部振蕩方式2.3.2時鐘電路所有單片機在啟動運行時都需要復位，以使CPU和系統(tǒng)中的其它部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。MCS-51單片機有一個復位引腳RST，當振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，就可以使器件復位。只要RST保持高電平，MCS-51就保持復位狀態(tài)。RST變?yōu)榈碗娖胶?，MCS-51退出復位，CPU從初始狀態(tài)開始工作。復位以后內(nèi)部存放器的初始狀態(tài)見表2-1。2.3.3復位電路表2-1復位后各存放器初始值寄存器內(nèi)容寄存器內(nèi)容PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0～P30FFHSCON00HIPXXX00000BSBUF不定IE0XX00000BPCON0XXXXXXXB2.3.3復位電路典型的復位電路：〔1〕上電自動復位電路〔2〕人工復位電路〔3〕看門狗復位電路2.3.3復位電路RC上電自動復位電路人工復位電路2.3.3復位電路看門狗是一種特殊的定時器電路，它由1個計數(shù)器、1個時鐘源、1個輸入口及1個輸出口組成?？撮T狗上電后就自動從0開始遞增計數(shù)，一旦它的輸入口電平發(fā)生變化那么看門狗清零。如果在看門狗定時周期內(nèi)沒有清零，那么看門狗會溢出并輸出1個脈沖。MAX813L是專用的看門狗芯片，見以下圖，其引腳功能見表2-2.當其輸入口WDI保持高電平或低電平超過1.6秒時，其輸出口#WDO就會輸出低電平，直到看門狗被清零后才變?yōu)楦唠娖健?.3.3復位電路MAX813L的引腳圖2.3.3復位電路表2-2MAX813L的引腳功能2.3.3復位電路引腳名稱功能1#MR手動復位輸入2VCC電源（+5V）3GND地4PFI欠壓檢測輸入端5#PFO欠壓保護輸出端6WDI清看門狗信號輸入端7RESET復位信號輸出端8#WDO看門狗復位指示信號輸出端MAX813L的典型應用電路2.3.3復位電路2.4.1程序存儲器2.4.2片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器2.4.3特殊功能存放器2.4.4擴展存儲器2.4MCS-51單片機存儲器組織MCS-51單片機采用哈佛結構，程序存儲器〔簡稱PM〕和數(shù)據(jù)存儲器〔簡稱DM〕單獨編址。PM和DM又有片內(nèi)和片外之分，因此，MCS-51單片機存儲器可分為以下4類：〔1〕片內(nèi)程序存儲器〔2〕片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器〔3〕片外程序存儲器〔4〕片外數(shù)據(jù)存儲器2.4MCS-51單片機存儲器組織：概述存儲器按存儲體分類：〔1〕ROM。它的內(nèi)容在出廠前就設定好，不可再更改。〔2〕PROM。它可以進行編程，但編程之后就不可再改變。〔3〕EPROM。它可以編程，可用紫外線擦除，通?？刹脸龓装俅?；正被OTP型ROM和EEPROM取代?！?〕EEPROM，也稱為閃存或FLASH，可反復編程，廣泛用于科研、產(chǎn)品開發(fā)以及數(shù)碼產(chǎn)品中，但同時相對容易被誤擦除，在可靠性要求特別高的場合要慎用?！?〕RAM，稱為隨機存取存儲器。它的內(nèi)容可以隨時改寫，但是掉電時內(nèi)容立即喪失。2.4MCS-51單片機存儲器組織：概述MCS-51的程序存儲器空間為64K字節(jié)，其地址指針為16位的程序計數(shù)器PC。根據(jù)型號不同，51型單片機芯片內(nèi)部的程序存儲器可能有1K、2K、4K、8K或更多字節(jié)，存儲體可能是PROM、EPROM或EEPROM。內(nèi)部具有EEPROM型程序存儲器的單片機使用方便，因此使用廣泛，比方AT89C51、AT89C52等。如果在實際運用中內(nèi)部程序存儲器的數(shù)量不夠，可以在外部擴展，最多可擴展到64K字節(jié)。2.4.1程序存儲器對于有片內(nèi)程序存儲器的MCS-51單片機，可以用其#EA引腳來選擇是否使用內(nèi)部的程序存儲器。假設#EA為1，那么在程序計數(shù)器PC的值小于片內(nèi)程序存儲器空間時，CPU取指令時自動訪問片內(nèi)程序存儲器，在PC的值大于內(nèi)部程序存儲器空間時，CPU取指令時自動訪問外部的程序存儲器。如果#EA為0，那么片內(nèi)程序存儲器被忽略，CPU總是自動從片外程序存儲器中取指令。對于沒有片內(nèi)程序存儲器的單片機，如8031，必須在外部擴展程序存儲器，引腳#EA必須接地。2.4.1程序存儲器MCS-51單片機的引腳#PSEN輸出片外程序存儲器的讀選通信號，僅當CPU訪問片外程序存儲器時，#PSEN才自動有效，輸出負脈沖。在硬件上，單片機的#PSEN引腳要和片外程序存儲器的#RD信號連接；在軟件上，對#PSEN不必做任何考慮，也就是說，對于程序員編寫程序而言，片內(nèi)和片外擴展的程序存儲器沒有區(qū)別。2.4.1程序存儲器目前的單片機大都集成有EEPROM或FLASH型程序存儲器，用于存儲用戶程序。將應用程序寫入程序存儲器的過程稱為“編程〞或“燒錄〞。燒錄時需要將單片機從應用系統(tǒng)板上拔出來，燒好后再插上去。燒錄單片機不僅費時費力，而且容易損壞單片機。為解決上述問題，現(xiàn)在的單片機開展出了在系統(tǒng)可編程技術〔InSystemProgramming,ISP〕及在應用可編程技術〔InApplicationProgramming,IAP〕。2.4.1程序存儲器ISP技術〔下載〕：在單片機上固化一些用戶看不到的程序，單片機上電后自動運行這些程序，并檢查單片機的工作模式。當單片機處于下載模式時，這些程序就控制單片機經(jīng)由串口從PC機接收用戶應用程序，并將之寫入程序存儲器，這個過程稱為下載；假設單片機處于正常工作模式，就按普通方式從程序存儲器中取出指令來運行。下載一般采用串行總線，往往通過一根簡單的下載線將單片機與PC機連接即可。在PC機上需要運行專用的下載軟件。在設計單片機應用系統(tǒng)時，需要預留好下載線的插座和模式選擇開關就可以在不拆卸芯片的情況下隨時燒錄程序。2.4.1程序存儲器IAP技術〔引導〕：它除了具備ISP的特性外，還允許用戶在系統(tǒng)正常運行的情況下燒錄新程序，然后在下次啟動時加載新的程序。其技術關鍵是在程序存儲器中固化了一局部引導程序。它相當于一個簡單的操作系統(tǒng)，在每次開機時單片機首先執(zhí)行該引導程序，根據(jù)配置字而調(diào)用不同的應用程序。有些單片機甚至允許用戶自己開發(fā)這段引導程序，因而可能開發(fā)出通過通訊網(wǎng)遠程更新單片機軟件的功能，這極大地方便了系統(tǒng)維護與升級。2.4.1程序存儲器MCS-51單片機的片內(nèi)RAM空間為256字節(jié)，占用地址空間00H～0FFH。地址空間00H～7FH的128字節(jié)稱為低端RAM，80H～0FFH的128字節(jié)稱為高端RAM。此外MCS-51單片機還有128字節(jié)的特殊功能存放器，簡稱SFR，其地址空間和高端RAM的地址空間重疊，即也為80H～0FFH。低端RAM和SFR是每個MCS-51單片機都有的，是MCS-51單片機內(nèi)核的重要組成局部。高端RAM僅52型以上的單片機才有。2.4.2片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器低端RAM可以直接尋址也可以間接尋址。對于具有高端RAM的單片機，單片機通過尋址方式的不同來區(qū)分高端RAM和SFR，高端RAM只能間接尋址，而SFR只能立即尋址。原那么上，SFR不作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)使用，而其它256字節(jié)的片內(nèi)RAM都可用作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。通常這256字節(jié)的RAM可區(qū)分為工作存放器區(qū)、位尋址區(qū)、堆棧區(qū)和普通數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等。2.4.2片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器〔1〕工作存放器區(qū)MCS-51單片機片內(nèi)RAM的00H～1FH單元用作工作存放器區(qū)，分為4組，每組有8個工作存放器：R0～R7。工作存放器R0～R7在指令中往往用作指針、計數(shù)器等特殊用途。工作存放器和RAM單元地址的對應關系如表2-3所示。CPU當前使用哪一個工作存放器區(qū)，由當前程序狀態(tài)字PSW的第3、4位指示。PSW的這兩位分別記為RS0和RS1，它們和當前使用的工作存放器區(qū)的對應關系如表2-4所示。2.4.2片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器表2-3工作存放器和RAM地址對照表0區(qū)1區(qū)2區(qū)3區(qū)寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址R000HR008HR010HR018HR101HR109HR111HR119HR202HR20AHR212HR21AHR303HR30BHR313HR31BHR404HR40CHR414HR41CHR505HR50DHR515HR51DHR606HR60EHR616HR61EHR707HR70FHR717HR71FH2.4.2片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器表2-4工作存放器區(qū)的選擇2.4.2片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器PSW.4（RS1）PSW.3（RS0）工作寄存器區(qū)000區(qū)（00H～07H）011區(qū)（08H～0FH）102區(qū)（10H～17H）113區(qū)（18H～1FH）〔2〕位尋址區(qū)片內(nèi)RAM的20H～2FH為位尋址區(qū)，這16個單元的每一位都有一個位地址，它們占據(jù)位地址空間00H～7FH。位尋址區(qū)的128個位單元的位地址見表2-5。這些位地址由位操作指令使用。這128位的每一位都可以作為一個軟件觸發(fā)器，用于存放各種程序標志或位控制變量。同樣，位尋址區(qū)的RAM單元也可以作為一般的數(shù)據(jù)緩沖器使用。2.4.2片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器表2-5RAM位尋址區(qū)位地址字節(jié)地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D02FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H28H47H46H45H44H43H42H41H40H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H26H37H36H35H34H33H32H31H30H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H24H27H26H25H24H23H22H21H20H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H22H17H16H15H14H13H12H11H10H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H20H07H06H05H04H03H02H01H00H2.4.2片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器〔3〕堆棧區(qū)堆棧可用于子程序調(diào)用或中斷效勞過程中保護現(xiàn)場，也可用于暫存其它數(shù)據(jù)。MCS-51單片機的堆?？梢栽O置在片內(nèi)RAM的任意區(qū)域，棧頂位置由堆棧指針SP指出，復位后SP的值為07H。初始化時通過對SP重新賦值來具體設置堆棧區(qū)。MCS-51單片機的堆棧在使用時，有自動進出棧和通過指令進出棧兩種方式。在調(diào)用子程序或中斷效勞程序時，程序計數(shù)器PC的值，將自動進入堆棧，當子程序或中斷效勞程序執(zhí)行完畢返回時，堆棧的內(nèi)容那么自動彈出到PC中，這種方式是自動的。MCS-51單片機還可通過PUSH和POP指令，按照后進先出的規(guī)那么來進出棧，可用于在子程序調(diào)用或中斷效勞過程中保護現(xiàn)場，也可用于暫存其它數(shù)據(jù)。2.4.2片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器特殊功能存放器簡稱SFR，它們也是RAM型存儲器，占用片內(nèi)RAM空間的高128字節(jié)地址，但其存放的數(shù)據(jù)往往具有特殊含義。SFR離散分布在80H～0FFH中，有很多單元是預留的，常用的SFR的地址及其功能見表2-6。其中，但凡字節(jié)地址能被8整除的SFR都具有位地址功能，CPU可以對它們進行位操作。表2-7給出了可位尋址的SFR的各個位單元的位地址。2.4.3特殊功能存放器表2-6根本特殊功能存放器的地址及功能符號地址功能介紹符號地址功能介紹P080HP0口鎖存器SBUF99H串口鎖存器SP81H堆棧指針P2A0HP2口鎖存器DPL82H數(shù)據(jù)地址指針（低8位）IEA8H中斷使能寄存器DPH83H數(shù)據(jù)地址指針（高8位）P3B0HP3口鎖存器PCON87H電源控制寄存器IPB8H中斷優(yōu)先級寄存器TCON88H定時器/計數(shù)器控制寄存器T2CONC8HT2的控制寄存器TMOD89H定時器/計數(shù)器方式寄存器RCAP2LCAHT2的捕獲寄存器（低8位）TL08AH定時器/計數(shù)器0（低8位）RCAP2HCBHT2的捕獲寄存器（高8位）TH08BH定時器/計數(shù)器0（高8位）TL2CCH定時器/計數(shù)器2（低8位）TL18CH定時器/計數(shù)器1（低8位）TH2CDH定時器/計數(shù)器2（高8位）TH18DH定時器/計數(shù)器1（高8位）PSWD0H程序狀態(tài)字P190HP1口鎖存器ACCEOH累加器SCON98H串口控制寄存器BFOHB寄存器2.4.3特殊功能存放器2.4.3特殊功能存放器表2-7特殊功能存放器中的位地址SFR位地址D7D6D5D4D3D2D1D0BF7HF6HF5HF4HF3HF2HF1HF0HACCE7HE6HE5HE4HE3HE2HE1HE0HPSWD7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HT2CONCFHCEHCDHCCHCBHCAHC9HC8HIP－－BDHBCHBBHBAHB9HB8HP3B7HB6HB5HB4HB3HB2HB1HB0HIEAFH－ADHACHABHAAHA9HA8HP2A7HA6HA5HA4HA3HA2HA1HA0HSCON9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HP197H96H95H94H93H92H91H90HTCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HP087H86H85H84H83H82H81H80H常用的特殊功能存放器：①ACC：累加器。有時用A表示，它是一個存放器，運算器做運算時，其中一個數(shù)一定在ACC中，所有的運算類指令都離不開它。②B：存放器。在做乘法或除法時存放乘數(shù)或除數(shù)，其它情況下可作通用存放器使用。③DPTR：16位數(shù)據(jù)指針。由高8位DPH和低8位DPL組成，一般作為訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的地址指針使用，也可作為通用存放器來用，CPU可以對DPH和DPL單獨操作。④SP：堆棧指針。數(shù)據(jù)進入堆棧前，SP加1，數(shù)據(jù)退出堆棧后，SP減1。復位后SP的值為07H，假設不對SP另外設置初值，那么堆棧在08H開始的區(qū)域。2.4.3特殊功能存放器常用的特殊功能存放器〔續(xù)〕：⑤P0、P1、P2、P3：并口的存放器。其內(nèi)容分別對應著4個端口引腳的輸入/輸出值。⑥PSW：程序狀態(tài)字。存放CPU工作時的狀態(tài)，根據(jù)PSW的值可以了解CPU的當前狀態(tài)，并作出相應的處理。PSW各位的名稱見表2-8。2.4.3特殊功能存放器D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OV－P表2-8PSW各位的含義2.4.3特殊功能存放器PSW各位的含義：CY：進位標志，也是借位標志。如果兩數(shù)相加超過255，或相減小于0，此時CY將置1。例：78H+97H=0FH，且，CY=1；AC：半進位標志。如果低4位向高4位有進位或者借位，其值置1。F0：用戶標志位。由編程人員自由使用。RS1、RS0：工作存放器組選擇位。其用法參見表2-3。0V：溢出標志。加、減、乘、除等運算將影響該位，參見指令說明。P：奇偶校驗位。它用來表示二進制表示的ALU運算結果中“1〞的個數(shù)的奇偶性。假設為奇數(shù)，那么P為1，否那么為0。例如，設某運算結果是78H，由于該結果的二進制表示中的“1〞的個數(shù)是4，為偶數(shù)，所以P=0。存儲器的擴展有并行擴展和串行擴展兩種方式。MCS-51單片機的程序存儲器只能并行擴展，數(shù)據(jù)存儲器一般也只能并行擴展，可以在外部擴展64K字節(jié)的程序存儲器和64K字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。MCS-51單片機也可通過串行方式來擴展一些特殊的數(shù)據(jù)存儲器。比方在單片機應用系統(tǒng)中，通常會擴展一些串行EEPROM存儲器，用于在單片機掉電時保存一些重要的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。2.4.4擴展存儲器MCS-51單片機并行擴展存儲器的方法是：采用P0口分時作為8位的外部數(shù)據(jù)總線和低8位外部地址總線，采用P2口作為高8位外部地址總線，加上其它一些控制總線，可以在外部擴展64K字節(jié)的程序存儲器和64K字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。擴展程序存儲器時，利用#PSEN引腳作為片外程序存儲器的讀選通信號。擴展數(shù)據(jù)存儲器時，利用#RD和#WR分別作為數(shù)據(jù)存儲器的讀寫控制信號。單片機通過#EA引腳來區(qū)分是內(nèi)部還是外部的程序存儲器，通過不同的指令來訪問內(nèi)部或外部的數(shù)據(jù)存儲器。2.4.4擴展存儲器－擴展方法2.5.1P1口的結構與功能2.5.2P3口的結構與功能2.5.3P2口的結構與功能2.5.4P0口的結構與功能2.5.5端口實驗舉例2.5MCS-51單片機的端口結構與功能MCS-51單片機有4個8位雙向I/O端口，分別為PO、P1、P2和P3口，每個端口都由輸入驅動器、端口鎖存器和輸出驅動器等所組成。但由于各個端口的功能不同，它們的結構又稍有區(qū)別。2.5端口結構與功能－概述P1口是標準的并行I/O端口，其結構見以下圖。P1口的每一位可以分別定義為輸入或輸出線。P1口作為輸入時，可以被TTL電路、MOS電路、集電極開路或漏極開路的電路所驅動。從P1口位結構圖可以看出，P1口是“準雙向口〞，P1口的某一位作為輸入使用時，必須先讓該位輸出1，令其內(nèi)部的MOS管截止，然后才能讀到正確結果，除P1口外，P2和P3口也是準雙向口。2.5.1P1口的結構與功能P1口結構2.5.1P1口的結構與功能P3口也是準雙向口，其結構見以下圖。P3口可以作為單純的并行I/O端口使用，此時用法與P1口完全一樣。此外，其每一位都還具有第二功能。P3口的第二功能定義見表2-9。2.5.2P3口的結構與功能P3口結構2.5.2P3口的結構與功能表2-9P3口各位的第二功能口引腳第二功能P3.0RXD：串行接收端P3.1TXD：串行發(fā)送端P3.2#INT0：外部中斷0輸入P3.3#INT1：外部中斷1輸入P3.4T0：定時器0外部輸入P3.5T1：定時器1外部輸入P3.6#WR：片外數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖輸出線P3.7#RD：片外數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖輸出線2.5.2P3口的結構與功能MCS-51單片機的端口第二功能完全是自動的，不需要任何切換，也不需要任何的硬件或軟件設置。例如，P3.6和P3.7的第二功能分別是#WR和#RD信號，當單片機外接RAM或外部I/O設備時，它們就被用作第二功能，不應再作為通用I/O端口使用。當單片機執(zhí)行到MOVX指令時——該指令是單片機讀/寫片外數(shù)據(jù)存儲器的指令——就會有相應的信號從P3.6或P3.7送出，不需要事先的軟件設置。另一方面，編程者完全可以在程序中用SETBP3.7指令將P3.7置位，單片機執(zhí)行到該指令會使P3.7變?yōu)楦唠娖健?.5.2P3口的結構與功能P2口的結構見以下圖。P2口也是一個多功能口，可以作為普通的I/O端口使用，它的用法和P1口完全相同。當單片機應用系統(tǒng)以并行方式擴展程序或數(shù)據(jù)存儲器時，P2口的8根線還作為高8位地址線使用。當CPU訪問片外程序存儲器時，P2口自動輸出程序存儲器的高8位地址A8～A15，該地址來自于程序計數(shù)器PC的高8位或者DPH。當CPU以16位地址指針DPTR訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或I/O設備時〔執(zhí)行MOVX指令〕，P2口自動輸出數(shù)據(jù)存儲器或I/O設備的高8位地址，該地址來源于DPH。2.5.3P2口的結構與功能P2口結構2.5.3P2口的結構與功能P0口的結構見以下圖。P0口是三態(tài)雙向I/O端口，也是一個多功能口?？梢宰鳛槠胀ǖ腎/O端口使用，由于具有三態(tài)功能，P0口可以直接和外部I/O設備連接。當單片機應用系統(tǒng)以并行方式擴展程序或數(shù)據(jù)存儲器時，P0口的8根線自動分時作為8位數(shù)據(jù)和低8位地址總線使用。P0口作為地址總線使用的機理與P2口類似。當CPU訪問片外程序存儲器時，P0口自動輸出程序存儲器的低8位地址A0～A7，該地址來自于程序計數(shù)器PC的低8位。當CPU以16位地址指針DPTR訪問片外數(shù)據(jù)存儲器或I/O設備時，P0口自動輸出數(shù)據(jù)存儲器或I/O設備的低8位地址，該地址來源于DPL。此外，P0口的地址還可來源于R0或R1等，詳見第3章。2.5.4P0口的結構與功能P0口結構2.5.4P0口的結構與功能分時復用：當單片機應用系統(tǒng)以并行方式擴展存儲器時，P0口還作為8位的數(shù)據(jù)總線使用。操作時，P0口首先輸出外部存儲器的低8位地址，這些地址應在地址鎖存允許信號ALE的控制下，鎖存到單片機外接的地址鎖存器中，接著P0口就作為數(shù)據(jù)總線輸入或輸出數(shù)據(jù)信息。這兩項工作是在同一個機器周期中完成的。P0口的這種用法稱為“數(shù)據(jù)-地址復用總線〞，在Intel的芯片中廣泛使用。如果外圍芯片也采