第一二章單片機(jī)概述及芯片硬件結(jié)構(gòu)gai

1單片機(jī)原理及應(yīng)用

FoundationandApplicationofMicrocontroller

講授：沈躍博士副教授郵箱：shen@江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院自動(dòng)化系課程安排理論課:講述基本原理、結(jié)構(gòu)和方法實(shí)驗(yàn)課:根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求獨(dú)立完成教材

單片機(jī)原理與應(yīng)用趙德安機(jī)械工業(yè)出版社參考書:單片微型機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)張友德復(fù)旦大學(xué)出版社單片機(jī)原理及應(yīng)用徐安北京希望電子出版社單片機(jī)原理及應(yīng)用胡漢才清華大學(xué)出版社MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)張毅剛等編STC單片機(jī)器件手冊(cè)網(wǎng)址：一、什么是單片機(jī)？其發(fā)展概況如何？1、單片機(jī)的定義：

◆單板機(jī)將CPU芯片、存儲(chǔ)器芯片、I/O接口芯片和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（小鍵盤、LED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序（固化在ROM中），就構(gòu)成了一臺(tái)單板微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱單板機(jī)）。單板機(jī)第一章單片機(jī)概述◆單片機(jī)在一片半導(dǎo)體硅片上：集成中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、并行I/O、串行I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘電路及系統(tǒng)總線的微型計(jì)算機(jī)。具有微型計(jì)算機(jī)的屬性，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。單板機(jī)單片機(jī)

主要應(yīng)用于測(cè)控領(lǐng)域。單片機(jī)使用時(shí)，通常是處于測(cè)控系統(tǒng)的核心地位并嵌入其中，所以國(guó)際上通常把單片機(jī)稱為嵌入式控制器（EMCU，EmbeddedMicroControllerUnit），或微控制器（MCU，MicroControllerUnit）。我國(guó)習(xí)慣于使用“單片機(jī)”這一名稱。第一章單片機(jī)概述5第一章單片機(jī)概述1.按照其用途可分為通用型和專用型兩大類。單片機(jī)的分類：通用型單片機(jī)：其內(nèi)部可開發(fā)的資源（如存儲(chǔ)器、I/O等各種外圍功能部件等）可全部提供給用戶。用戶根據(jù)需要，設(shè)計(jì)一個(gè)以通用單片機(jī)芯片為核心，再配以外圍接口電路及其它外圍設(shè)備，并編寫相應(yīng)的軟件來(lái)滿足各種不同需要的測(cè)控系統(tǒng)。通常所說(shuō)的和本書介紹的是指通用型單片機(jī)。專用型單片機(jī)：專門針對(duì)某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機(jī)。（例如：各種家用電器中的控制器等。）2.按照其處理的二進(jìn)制位數(shù)分為：4位單片機(jī)、8位單片機(jī)、16位單片機(jī)及32位單片機(jī)。6第一章單片機(jī)概述2、單片機(jī)的發(fā)展歷史第一階段（1974年～1976年）：初級(jí)階段。因工藝限制，采用雙片的形式,且功能較簡(jiǎn)單。1974年12月，仙童公司推出了8位的F8單片機(jī)，實(shí)際上只包括了8位CPU、64BRAM和2個(gè)并行口。第二階段（1976年～1978年）：低性能單片機(jī)階段。1976年Intel的MCS-48單片機(jī)（8位）極大地促進(jìn)了單片機(jī)的變革和發(fā)展，1977年GI公司推出了PIC1650，但這個(gè)階段仍處于低性能階段。第三階段（1978年～1983年）：高性能單片機(jī)階段。推出的單片機(jī)普遍帶有串行I/O口、多級(jí)中斷系統(tǒng)、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)ROM、RAM容量加大，且尋址范圍可達(dá)64KB，有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器。

1978年，Zilog公司推出Z8單片機(jī)，1980年，Intel公司在MCS-48系列基礎(chǔ)上推出MCS-51系列，Mortorola推出6801單片機(jī)。使單片機(jī)的性能及應(yīng)用躍上新的臺(tái)階。第四階段（1983年～現(xiàn)在）：8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出階段。16位典型產(chǎn)品Intel公司的MCS-96系列單片機(jī)。而32位單片機(jī)除了具有更高的集成度外，其數(shù)據(jù)處理速度比16位單片機(jī)提高許多，性能比8位、16位單片機(jī)更加優(yōu)越。7第一章單片機(jī)概述3、單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)是集成電路技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物。由于單片機(jī)本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，因此只要在單片機(jī)的外部適當(dāng)增加一些必要的外圍擴(kuò)展電路，就可以靈活地構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能儀器儀表等。單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：（1）簡(jiǎn)單方便，易于普及。（2）功能齊全，應(yīng)用可靠，抗干擾能力強(qiáng)。（3）發(fā)展迅速，前景廣闊。（4）嵌入容易，用途廣泛，體積小、性價(jià)比高，應(yīng)用靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。8第一章單片機(jī)概述4、單片機(jī)的應(yīng)用工業(yè)檢測(cè)與控制：機(jī)電一體化技術(shù)將發(fā)揮愈來(lái)愈重要的作用（如機(jī)器人技術(shù)）。儀器儀表：目前對(duì)儀器儀表的自動(dòng)化和智能化要求越來(lái)越高。（如電表）消費(fèi)類電子產(chǎn)品（如：各種家用電器）通信：（如：各類手機(jī)、傳真機(jī)、程控電話交換機(jī)、信息網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備。）武器裝備：（在現(xiàn)代化的武器裝備中，如飛機(jī)、軍艦、坦克、導(dǎo)彈、智能武器裝備、航天飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，都有單片機(jī)嵌入其中。）各種終端及計(jì)算機(jī)外設(shè)：（如打印機(jī)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)及ATM機(jī)等）汽車電子設(shè)備：（如汽車安全系統(tǒng)、智能自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、衛(wèi)星汽車導(dǎo)航系統(tǒng)等。）分布式多機(jī)系統(tǒng)：在較復(fù)雜多節(jié)點(diǎn)的測(cè)控系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。9第一章單片機(jī)概述10第一章單片機(jī)概述5、單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是向大容量、高性能化，外圍電路內(nèi)裝化等方面發(fā)展。1．CPU的改進(jìn)（1）增加CPU數(shù)據(jù)總線寬度。（2）采用雙CPU結(jié)構(gòu)，以提高數(shù)據(jù)處理能力。2．存儲(chǔ)器的發(fā)展（1）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器普遍采用閃爍（Flash）存儲(chǔ)器。可不用外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。目前有的單片機(jī)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量可達(dá)128KB甚至更多。（2）加大片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，以滿足動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)的需要。3．片內(nèi)I/O的改進(jìn)（1）增加并行口驅(qū)動(dòng)能力，以減少外部驅(qū)動(dòng)芯片。（2）有些單片機(jī)設(shè)置了一些特殊的串行I/O功能，為構(gòu)成分布式、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)提供方便條件。（3）引入數(shù)字交叉開關(guān)，改變了以往片內(nèi)外設(shè)與外部I/O引腳的固定對(duì)應(yīng)關(guān)系。交叉開關(guān)是一個(gè)大的數(shù)字開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，可通過(guò)編程設(shè)置交叉開關(guān)控制寄存器，將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行口、中斷系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換器等片內(nèi)外設(shè)靈活配置出現(xiàn)在端口I/O引腳。這就允許用戶根據(jù)自己的特定應(yīng)用，將內(nèi)部外設(shè)資源分配給端口I/O引腳。11第一章單片機(jī)概述

4．低功耗化CMOS化，功耗小，配置有等待狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)等工作方式。消耗電流僅在μA或nA量級(jí)，適于電池供電的便攜式、手持式的儀器儀表以及其它消費(fèi)類電子產(chǎn)品。5．外設(shè)電路內(nèi)裝化

6．編程及仿真的簡(jiǎn)單化支持程序的在線編程，也稱在系統(tǒng)編程（ISP—InSystemProgram），只需一條ISP并口下載線，就可以把仿真調(diào)試通過(guò)的程序從PC寫入單片機(jī)的Flash存儲(chǔ)器內(nèi)，省去編程器。綜上所述，單片機(jī)正在向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價(jià)格（幾元錢）、外設(shè)電路內(nèi)裝化以及片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量不斷增大的方向發(fā)展。7．實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的使用51單片機(jī)可配置實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTX51。RTX51是一個(gè)針對(duì)8051系列的多任務(wù)內(nèi)核。從本質(zhì)上簡(jiǎn)化了對(duì)實(shí)時(shí)事件反應(yīng)速度要求較高的復(fù)雜應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試。RTX51實(shí)時(shí)內(nèi)核完全集成到C51編譯器中，使用簡(jiǎn)單方便。第一章單片機(jī)概述6、MCS-51系列與AT89C5x系列單片機(jī)6.1、MCS-51系列單片機(jī)Intel公司的MCS-51系列單片機(jī)是一款設(shè)計(jì)成功、易于掌握得到廣泛使用的機(jī)型。MCS-51系列單片機(jī)是最早進(jìn)入我國(guó)，并在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)機(jī)型之一，也是單片機(jī)應(yīng)用的主流品種。MCS-51系列單片機(jī)基本型增強(qiáng)型:對(duì)應(yīng)以上三種型號(hào)推出52子系列8032、8052、8752。內(nèi)部RAM

增到256B，8052、8752片內(nèi)程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到8KB，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器增至3個(gè)，6個(gè)中斷源，串行口通信速率大大提高。

8031：1個(gè)8位CPU、128BRAM，21個(gè)特殊功能寄存（SFR）、4個(gè)8位并行I/O口、1個(gè)全雙工串行口，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，但片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，需外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器芯片。8051：在8031基礎(chǔ)上集成4KBROM作為程序存儲(chǔ)器8751：片內(nèi)集成4KBEPROM,其內(nèi)容可反復(fù)擦寫修改。第一章單片機(jī)概述綜上：MCS-51系列單片機(jī)的代表性產(chǎn)品為8051，其他單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行了功能的增減。第一章單片機(jī)概述6.2、AT89系列單片機(jī)

20世紀(jì)80年代中期以后，Intel公司已把精力集中在高檔CPU芯片的研發(fā)上，逐漸淡出單片機(jī)芯片的開發(fā)和生產(chǎn)。因此，Intel公司以專利轉(zhuǎn)讓或技術(shù)交換的形式把8051的內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了許多半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家，如ATMEL、Philips、Cygnal、ANALOG、LG、ADI、Maxim、DALLAS等公司。各種衍生品種統(tǒng)稱為51單片機(jī)。第一章單片機(jī)概述6.3、STC8051單片機(jī)第一章單片機(jī)概述STC15F2K60S2系列1T8051單片機(jī)第一章單片機(jī)概述STC15F2K60S2系列1T8051單片機(jī)18第二章MCS-51單片機(jī)芯片硬件結(jié)構(gòu)2.1MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)及組成2.1.1MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖MCS-51系列單片機(jī)屬于總線結(jié)構(gòu)19202.1.2MCS-51系列單片機(jī)組成一個(gè)8位CPU包括運(yùn)算器、控制器以及若干寄存器等部件組成。算術(shù)和邏輯運(yùn)算，可對(duì)半字節(jié)（4位）和單字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作；加、減、乘、除、加1、減1、比較等算術(shù)運(yùn)算；與、或、異或、求補(bǔ)、循環(huán)等邏輯運(yùn)算；布爾處理器。（1）運(yùn)算器21PC用來(lái)存放即將要執(zhí)行的指令地址，共16位，可對(duì)64KROM直接尋址。PC低8位經(jīng)P0口輸出，高8位經(jīng)P2口輸出。（2）程序計(jì)數(shù)器PC指令寄存器存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令過(guò)程：由程序存儲(chǔ)器（ROM）中讀取指令代碼送入指令寄存器，經(jīng)譯碼器譯碼后由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令功能。（3）指令寄存器22時(shí)鐘電路：MCS-51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。有兩種時(shí)鐘生成電路，內(nèi)部方式，外部方式。（4）定時(shí)與控制部件234k/8k字節(jié)程序存儲(chǔ)器（ROM）51系列4k字節(jié)；52系列8k字節(jié)128/256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）51系列128字節(jié)；52系列256字節(jié)2/3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器51系列2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；52系列3個(gè)24可尋址64k外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）和64k外部程序存儲(chǔ)器（ROM）32條可編程I/O口線（4個(gè)8位并行I/O端口）一個(gè)可編程全雙工串行口；五個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)252.1.3MCS-51系列單片機(jī)芯片引腳26ALE/（30），ALE：允許地址鎖存信號(hào)。（數(shù)據(jù)線、地址線復(fù)用）當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)負(fù)跳變將P0口上低8位地址送入鎖存器。ALE低電平時(shí)，P0口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致1）主電源引腳；2）外接晶體或外部振蕩器引腳；XTAL1、XTAL2引腳分布（40腳雙列直插封裝（DIP）方式）3）控制、選通或復(fù)用電源引腳：27非訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，ALE以1/6振蕩頻率輸出，訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)以1/12振蕩頻率輸出。

為編程脈沖輸入端，對(duì)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，此腳輸入編程脈沖。RST（9腳）：復(fù)位信號(hào)延續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，復(fù)位有效。28

（29腳）：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。/Vpp（31腳）：訪問(wèn)內(nèi)部或外部ROM選擇信號(hào)。高電平時(shí)()，訪問(wèn)內(nèi)部ROM（PC指針超過(guò)4K，0FFFH時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部ROM），保持低電平，則訪問(wèn)外部ROM。（對(duì)于8031，接低電平）29四個(gè)8位雙向I/O端口（P0、P1、P2、P3）;每一條I/O線都能獨(dú)立地作輸入或輸出。P0口（32—39）低8位地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用或I/O口。P1口（1—8）常用的I/O口。P2口（21—28）常用I/O口或高8位地址線。P3口（10—17）雙功能口。4）I/O口引腳（32個(gè)引腳）30信號(hào)引腳的第二功能P3口第二功能312-2MCS-51存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）--用來(lái)存放程序運(yùn)行中所需要的常數(shù)和變量。當(dāng)然，全局?jǐn)?shù)據(jù)也可以放在RAM中。特點(diǎn)：程序存儲(chǔ)器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）分開，各有各的尋址系統(tǒng)、控制信號(hào)和功能。程序存儲(chǔ)器（ROM）--用來(lái)存放程序和始終要保留的數(shù)據(jù)。32從物理空間上看：MCS-51單片機(jī)有四個(gè)存儲(chǔ)器地址空間。片內(nèi)程序存儲(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33程序存儲(chǔ)器映象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器映象8051存儲(chǔ)器映象342.2.1程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器以PC（程序計(jì)數(shù)器）作地址指針，可尋址空間為64K（0000H—FFFFH）字節(jié)。8051/8751單片機(jī)內(nèi)部分別駐留4K（0000H—0FFFH）字節(jié)ROM/EPROM。8031則沒(méi)有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。358031單片機(jī)接低電平。51系列單片機(jī)64K字節(jié)程序存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。程序從片內(nèi)ROM開始執(zhí)行，當(dāng)PC值超過(guò)片內(nèi)ROM容量時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部存儲(chǔ)器空間。程序從外部存儲(chǔ)器開始執(zhí)行。3651系列單片機(jī)復(fù)位后PC=0000H，系統(tǒng)從0000H開始執(zhí)行程序。安排一條跳轉(zhuǎn)指令。0003H—0032H單元被保留專用于中斷服務(wù)程序（入口地址）。每個(gè)中斷服務(wù)程序只有8個(gè)字節(jié)單元存放，顯然不夠，故此8個(gè)單元通常放一條跳轉(zhuǎn)指令。指向被實(shí)際分配的中斷服務(wù)程序段。3738中斷服務(wù)程序首地址：外部中斷0（） 0003H定時(shí)器0溢出中斷 000BH外部中斷1（） 0013H定時(shí)器1溢出中斷 001BH串行口中斷 0023H定時(shí)器2溢出/T2EX（負(fù)跳變） 002BH392-2-2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MCS-51系列單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間。00H—7FH（0—127）128字節(jié)RAM區(qū)；80H—FFH（128—255）128字節(jié)專用寄存器區(qū)。40內(nèi)部RAM低128字節(jié)（00H—7FH）四個(gè)通用寄存器區(qū)，每個(gè)區(qū)有8個(gè)工作寄存器R0—R7D4D3=00—0區(qū)；D4D3=01—1區(qū)；D4D3=10—2區(qū)；D4D3=11—3區(qū)根據(jù)程序狀態(tài)字PSW（特殊功能寄存器，地址D0H）中的D4D3位來(lái)指示的。通過(guò)對(duì)PSW的D4D3的修改，便能任意選擇一個(gè)工作寄存器區(qū)。寄存器區(qū)41位尋址區(qū)（20H—2FH）16個(gè)字節(jié)。16*8=128位，每一位都有一個(gè)位地址，范圍為：00H—7FH，位地址區(qū)也可作為一般RAM使用。位尋址區(qū)42用戶RAM區(qū)（數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）單元地址：30H~7FH在此區(qū)域中，用戶只能以存儲(chǔ)單元（字節(jié)）形式使用。通常將堆棧建立在此區(qū)域中。43內(nèi)部RAM高128字節(jié)（80H—FFH）專用功能寄存器區(qū)（SFR）2-2-3外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以后介紹442-2-3專用功能寄存器（SFR）分布在RAM區(qū)域80H—FFH中，具體執(zhí)行功能：鎖存器、定時(shí)器、串行口數(shù)據(jù)緩沖器、各種控制寄存器、狀態(tài)寄存器等。45●累加器ACC（最常用專用寄存器）暫存寄存器，用于提供操作數(shù)和存放運(yùn)算結(jié)果。直接與內(nèi)部總線相連。一般信息傳遞和交換都要通過(guò)ACC。常用專用功能寄存器46●寄存器B乘法指令兩個(gè)操作數(shù)分別取自A、B，其結(jié)果放在A、B寄存器隊(duì)中；除法指令，被除數(shù)取自A，除數(shù)取自B，商放A，余數(shù)放B。47●程序狀態(tài)控制字PSWRS1，RS0--選擇工作寄存器區(qū)；CY--高位進(jìn)位標(biāo)志，8位運(yùn)算產(chǎn)生進(jìn)位或借位；AC--輔助進(jìn)位標(biāo)志，半字節(jié)進(jìn)位標(biāo)志；OV--溢出標(biāo)志位，用于帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算的溢出。P—奇偶校驗(yàn)標(biāo)志位，A寄存器中奇偶性判別?！?”的個(gè)數(shù)為偶P=0“1”的個(gè)數(shù)位奇P=148●數(shù)據(jù)指針DPTR16位寄存器，DPH，DPL用來(lái)訪問(wèn)外部RAM的地址寄存器，地址范圍64K?！穸丝赑0—P3專用寄存器P0—P3端口名和寄存器名一一對(duì)應(yīng)可采用直接尋址方式參與操作。MOVA，P049●串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF存放欲發(fā)送或已接收的數(shù)據(jù)。雖然用一個(gè)緩沖器99H，但卻以兩個(gè)獨(dú)立的緩沖器出現(xiàn)。一個(gè)發(fā)送，一個(gè)接收?！穸〞r(shí)器/計(jì)數(shù)器兩個(gè)16為定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1。各有兩個(gè)8為獨(dú)立寄存器組成，TH0、TL0，TH1、TL1。●其他控制寄存器5051522-3并行I/O端口電路P0口：地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口53鎖存器：數(shù)據(jù)輸出三態(tài)輸入數(shù)據(jù)緩沖器多路轉(zhuǎn)換器MUX，控制電路數(shù)據(jù)輸出時(shí)（寫P0口）：由于鎖存器的存在，故P0端口可以直接和外設(shè)相連。內(nèi)部寫脈沖加在D觸發(fā)器CP端，數(shù)據(jù)寫入鎖存器，由端口引腳輸出。作為一般I/O口使用54數(shù)據(jù)輸入時(shí)（讀P0口），有兩種情況：讀引腳：讀芯片引腳上的數(shù)據(jù)，“讀引腳”緩沖器打開，通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線讀入；MOV指令的讀口操作。讀端口：通過(guò)打開讀鎖存器緩沖器讀鎖存器Q端的狀態(tài)，例如語(yǔ)句：ANLP0，A。作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口使用打開控制與門，使得內(nèi)部地址/數(shù)據(jù)線與驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管柵極反相接通狀態(tài)。55根據(jù)端口特點(diǎn)，P0，P2口結(jié)構(gòu)基本一致，內(nèi)部有一個(gè)多路開關(guān)MUX，根據(jù)CPU控制可作為I/O口，也可作為外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)用作16位地址總線。P1，P3口結(jié)構(gòu)基本一致，為雙向口。注意，一般地說(shuō)，P1口多用作I/O或位操作；而P3口多用于第二功能。56P0口：為三態(tài)雙向口，擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是地址總線和數(shù)據(jù)總線的復(fù)用（低8位）。低8位地址通過(guò)ALE信號(hào)負(fù)跳變將其鎖存在外部鎖存器中。單獨(dú)作I/O口用時(shí)，由于輸出電路是漏極開路，必須外接上拉電阻。能帶8個(gè)LSTTL電路。端口功能57P1口：常用I/O口，每一位都能作為可編程的輸入或輸出線。輸出端無(wú)需上拉電阻。P2口：可以作為輸入口或輸出口使用；但一般作為擴(kuò)展系統(tǒng)的地址總線，輸出高8位地址。與P0口一起組成16位地址總線。P3口：雙功能口。作為第一功能使用同P1口。第二功能如下表：58P3口第二功能592-4振蕩器\時(shí)鐘及時(shí)序振蕩有兩種方式：外部、內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器：將震蕩頻率2分頻，為芯片提供一個(gè)兩相時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)序定時(shí)單位：（1）拍節(jié)P：振蕩脈沖周期，用P表示；（2）狀態(tài)S：時(shí)鐘信號(hào)周期，用S表示；60（3）機(jī)器周期：MCS-51采用定時(shí)方式，因此有固定的機(jī)器周期，一個(gè)機(jī)器周期等于6個(gè)狀態(tài)周期，1