項(xiàng)目一學(xué)習(xí)單元3：?jiǎn)纹瑱C(jī)引腳結(jié)構(gòu)與功能

1、主講：李 營(yíng),2-2 MCS-51單片機(jī)引腳功能,QQ: 43965356 Tel:機(jī)電教研室 實(shí)訓(xùn)四號(hào)樓 208,內(nèi)容回顧,單片機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) CPU 存儲(chǔ)器,MCS-51的程序存儲(chǔ)器配置,MCS-51的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置,1.工作寄存器區(qū),低端32個(gè)字節(jié)分成4個(gè)工作寄存器組，每組8個(gè)單元。當(dāng)前工作寄存器組的機(jī)制便于快速現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)。,PSW的RS1、RS0 決定當(dāng)前工作寄存器組號(hào) 寄存器0組 ：地址00H07H； 寄存器1組 ：地址08H0FH； 寄存器2組 ：地址10H17H； 寄存器3組 ：地址18H1FH。,2.位尋址區(qū),位尋址區(qū)之后的30H至7FH共

2、80個(gè)字節(jié)為通用RAM區(qū)。這些單元可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用。這一區(qū)域的操作指令非常豐富，數(shù)據(jù)處理方便靈活。,在實(shí)際應(yīng)用中，常需在RAM區(qū)設(shè)置堆棧。MCS-51的堆棧一般設(shè)在30H7FH的范圍內(nèi)。棧頂?shù)奈恢糜蒘P寄存器指示。復(fù)位時(shí)SP的初值為07H，在系統(tǒng)初始化時(shí)可以重新設(shè)置。,3.通用RAM區(qū),4.MCS-51的特殊功能寄存器（SFR）,（special function register）11個(gè)可位尋址 與運(yùn)算器相關(guān)的寄存器（3個(gè)） 指針類寄存器（3個(gè)） 與I/O口相關(guān)的寄存器（7個(gè)） 與中斷相關(guān)的寄存器（2個(gè)） 與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器相關(guān)的寄存器（6個(gè)）,P34 表2-4,與運(yùn)算器相關(guān)的寄存器（3

3、個(gè)）,累加器ACC，8位。用于向ALU提供操作數(shù)，許多運(yùn)算的結(jié)果也存放在累加器中；,寄存器B，8位。主要用于乘、除法運(yùn)算。也可以作為RAM的一個(gè)單元使用；,程序狀態(tài)字寄存器PSW，8位。,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,CY（PSW.7）進(jìn)位標(biāo)志位。 AC（PSW.6）輔助進(jìn)位（或稱半進(jìn)位）標(biāo)志。 F0（PSW.5）由用戶定義的標(biāo)志位。 RS1（PSW.4）、 RS0（PSW.3）工作寄存器組選擇位。 OV（PSW.2）溢出標(biāo)志位。 由硬件置位或清零。 P （PSW.0） ：奇偶標(biāo)志位。ACC中結(jié)果有奇數(shù)個(gè)1時(shí)P=1，否則 P=0。,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D

4、0,RS1、 RS0與片內(nèi)工作寄存器組的對(duì)應(yīng)關(guān)系,堆棧指針SP，8位。它總是指向棧頂。 堆棧操作遵循“后進(jìn)先出”的原則，入棧操作時(shí)，SP先加1，數(shù)據(jù)再壓入SP指向的單元。出棧操作時(shí)， 先將SP指向的單元的數(shù)據(jù)彈出，然后，SP再減1，這時(shí)SP指向的單元是新的棧頂?？梢?，MCS-51單片機(jī)的堆棧區(qū)是向地址增大的方向生成的。,數(shù)據(jù)指針DPTR，16位。用來存放16位的地址。 它由兩個(gè)8位的寄存器DPH和DPL組成。間接尋址或變址尋址可訪問片外的64KB范圍的RAM或ROM數(shù)據(jù)。,指針類寄存器（3個(gè)）,與I/O口相關(guān)的寄存器（7個(gè)）,并行I/O口P0、P1、P2、P3，均為8位；,串行口數(shù)據(jù)緩沖器SB

5、UF(serial buffer)； 串行口控制寄存器SCON； 串行通訊波特率倍增寄存器PCON（一些位還與電源控制相關(guān)，所以又稱為電源控制寄存器）。,與中斷相關(guān)的寄存器（2個(gè)）,中斷允許控制寄存器IE （interrupt enable） ； 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP （interrupt priority）。,與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器相關(guān)的寄存器（6個(gè)）,定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的兩個(gè)8位計(jì)數(shù)初值寄存器 TH0、TL0，它們可以構(gòu)成16位的計(jì)數(shù) 器，TH0存放高8位，TL0存放低8位； 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的兩個(gè)8位計(jì)數(shù)初值寄存器 TH1、TL1，它們可以構(gòu)成16位的計(jì)數(shù) 器，TH1存放高8位，TL1存放低

6、8位； 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器TMOD； 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制寄存器TCON。,2-2 MCS-51單片機(jī)引腳功能,8位CPU 4kbytes 程序存儲(chǔ)器(ROM) (52為8K) 256bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM) （52有384bytes的RAM） 32條I/O口線 111條指令，大部分為單字節(jié)指令 21個(gè)專用寄存器,一、MCS-51單片機(jī)的功能簡(jiǎn)介,2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù) 5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí) （52有6個(gè)） 一個(gè)全雙工串行通信口 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB 外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kB 邏輯操作位尋址功能 雙列直插40PinDIP封裝 單一+5V電源供電,引腳,單片機(jī)

7、最小系統(tǒng),P0P3：通用I/O口； VCC：電源端，一般接5V； GND：電源地； XTAL1，XTAL2：外接晶體振蕩器，不能超過24M；需加微調(diào)電容，一般為30pF； RST/VPD：復(fù)位端，平時(shí)為低電平； ALE/PROG：地址 鎖 存允許信號(hào)端； EA/Vpp：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端；,1.時(shí)鐘電路引腳： XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部振蕩器的輸入端。 XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向

8、放大器的輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)懸空。,（a）內(nèi)部時(shí)鐘電路；（b） HMOS型外部振蕩源 (C) CHMOS型外部振蕩源,2.控制信號(hào)引腳： RST/VPD: RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。RST引腳的第二功能VPD是備用電源的輸入端。,上電復(fù)位,按鍵復(fù)位,ALE/PROG:(Address Latch Enable/ Programming) 當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后，ALE引腳不斷向外輸出正弦脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。CPU訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE作為鎖存低8位地址的控制信號(hào)。此引腳的第二功能PROG作為

9、8751編程脈沖輸入端使用。,PSEN：(Program Store Enable)在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 EA/VPP：(Enable Address/Voltage Pulse Of Programming)當(dāng)EA接高電平時(shí)，CPU訪問片內(nèi)ROM，并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，但當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）的值超過4K時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)EA腳接低電平時(shí)，CPU只訪問片外ROM并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。VPP是對(duì)8751片內(nèi)ROM固化程序時(shí)，作為施加較高編程電壓（12V21V）的輸入端。,3 并行輸入/輸

10、出接口,1. P0口(三態(tài)雙向口),P0 口內(nèi)部一位結(jié)構(gòu)圖,P0用作通用I/O口,當(dāng)系統(tǒng)不進(jìn)行片外的ROM擴(kuò)展，也不進(jìn)行片外RAM擴(kuò)展時(shí)，P0用作通用I/O口。,在這種情況下，單片機(jī)硬件自動(dòng)使C=0，MUX開關(guān)接向鎖存器的反相輸出端。,另外，與門輸出的“0”使輸出驅(qū)動(dòng)器的上拉場(chǎng)效應(yīng)管T1處于截止?fàn)顟B(tài)。因此，輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)工作在需外接上拉電阻的漏極開路方式。,作輸出口時(shí)，CPU執(zhí)行口的輸出指令，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器”信號(hào)的作用下由D端進(jìn)入鎖存器，經(jīng)鎖存器的反向（Qn+1=Qn）端送至場(chǎng)效應(yīng)管T2，再經(jīng)T2反向，在P0.X引腳出現(xiàn)的數(shù)據(jù)正好是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。,作輸入口時(shí)，數(shù)據(jù)可以讀自口的

11、鎖存器，也可以讀自口的引腳。這要根據(jù)輸入操作采用的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令來決定。,在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時(shí)（如：MOV A，P0），內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號(hào)是“讀引腳”。注意，在執(zhí)行該類輸入指令前要先把鎖存器寫入“1”，使場(chǎng)效應(yīng)管T2截止，使引腳處于懸浮狀態(tài)，可以作為高阻抗輸入。,否則，在作為輸入方式之前曾向鎖存器輸出過“0”，則T2導(dǎo)通會(huì)使引腳箝位在“0”電平，使輸入高電平“1”無法讀入。所以，P0口在作為通用I/O口時(shí)，屬于準(zhǔn)雙向口。,P0用作地址/數(shù)據(jù)總線,當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行片外的ROM擴(kuò)展或進(jìn)行片外RAM擴(kuò)展，P0用作地址/數(shù)據(jù)總線時(shí)。,在這種情況下，單片機(jī)內(nèi)硬件自動(dòng)使C=1，MUX開關(guān)接向反相器的輸出端，這時(shí)與門的輸出由地址/數(shù)據(jù)線的狀態(tài)決定。,2. P1、P2和P3口,P1、P2 和P3 口為準(zhǔn)雙向口, 在內(nèi)部差別不大, 但使用功能有所不同。 P1口是用戶專用 8 位準(zhǔn)雙向I/O口, 具有通用輸入/輸出功能, 每一位都能獨(dú)立地設(shè)定為輸入或輸出。當(dāng)由輸出方