项目一 学习单元3：单片机引脚结构与功能 精编

1、主讲：李 营,2-2 MCS-51单片机引脚功能,QQ: 43965356 Tel: 13411390910 机电教研室 实训四号楼 208,内容回顾,单片机的特点与应用 单片机的结构 CPU 存储器,MCS-51的程序存储器配置,MCS-51的数据存储器配置,1.工作寄存器区,低端32个字节分成4个工作寄存器组，每组8个单元。当前工作寄存器组的机制便于快速现场保护。,PSW的RS1、RS0 决定当前工作寄存器组号 寄存器0组 ：地址00H07H； 寄存器1组 ：地址08H0FH； 寄存器2组 ：地址10H17H； 寄存器3组 ：地址18H1FH。,2.位寻址区,位寻址区之后的30H至7FH共80个字节为通用RAM区。这些单元可以作为数据缓冲器使用。这一区域的操作指令非常丰富，数据处理方便灵活。,在实际应用中，常需在RAM区设置堆栈。MCS-51的堆栈一般设在30H7FH的范围内。栈顶的位置由SP寄存器指示。复位时SP的初值为07H，在系统初始化时可以重新设置。,3.通用RAM区,4.MCS-51的特殊功能寄存器（SFR）,（special function register）11个可

2、位寻址 与运算器相关的寄存器（3个） 指针类寄存器（3个） 与I/O口相关的寄存器（7个） 与中断相关的寄存器（2个） 与定时器/计数器相关的寄存器（6个）,P34 表2-4,与运算器相关的寄存器（3个）,累加器ACC，8位。用于向ALU提供操作数，许多运算的结果也存放在累加器中；,寄存器B，8位。主要用于乘、除法运算。也可以作为RAM的一个单元使用；,程序状态字寄存器PSW，8位。,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,CY（PSW.7）进位标志位。 AC（PSW.6）辅助进位（或称半进位）标志。 F0（PSW.5）由用户定义的标志位。 RS1（PSW.4）、 RS0（PSW.3）工作寄存器组选择位。 OV（PSW.2）溢出标志位。 由硬件置位或清零。 P （PSW.0） ：奇偶标志位。ACC中结果有奇数个1时P=1，否则 P=0。,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,RS1、 RS0与片内工作寄存器组的对应关系,堆栈指针SP，8位。它总是指向栈顶。堆栈操作遵循“后进先出”的原则，入栈操作时，SP先加1，数据再压入SP指向的单元。出栈操作时， 先将SP指向的单元

3、的数据弹出，然后，SP再减1，这时SP指向的单元是新的栈顶。可见，MCS-51单片机的堆栈区是向地址增大的方向生成的。,数据指针DPTR，16位。用来存放16位的地址。它由两个8位的寄存器DPH和DPL组成。间接寻址或变址寻址可访问片外的64KB范围的RAM或ROM数据。,指针类寄存器（3个）,与I/O口相关的寄存器（7个）,并行I/O口P0、P1、P2、P3，均为8位；,串行口数据缓冲器SBUF(serial buffer)；串行口控制寄存器SCON；串行通讯波特率倍增寄存器PCON（一些位还与电源控制相关，所以又称为电源控制寄存器）。,与中断相关的寄存器（2个）,中断允许控制寄存器IE （interrupt enable） ；中断优先级控制寄存器IP（interrupt priority）。,与定时器/计数器相关的寄存器（6个）,定时/计数器T0的两个8位计数初值寄存器 TH0、TL0，它们可以构成16位的计数 器，TH0存放高8位，TL0存放低8位； 定时/计数器T1的两个8位计数初值寄存器TH1、TL1，它们可以构成16位的计数器，TH1存放高8位，TL1存放低8位； 定时/计

4、数器的工作方式寄存器TMOD； 定时/计数器的控制寄存器TCON。,2-2 MCS-51单片机引脚功能,8位CPU 4kbytes 程序存储器(ROM) (52为8K) 256bytes的数据存储器(RAM) （52有384bytes的RAM） 32条I/O口线 111条指令，大部分为单字节指令 21个专用寄存器,一、MCS-51单片机的功能简介,2个可编程定时/计数 5个中断源，2个优先级（52有6个） 一个全双工串行通信口 外部数据存储器寻址空间为64kB 外部程序存储器寻址空间为64kB 逻辑操作位寻址功能 双列直插40PinDIP封装 单一+5V电源供电,引脚,单片机最小系统,P0P3：通用I/O口； VCC：电源端，一般接5V； GND：电源地； XTAL1，XTAL2：外接晶体振荡器，不能超过24M；需加微调电容，一般为30pF； RST/VPD：复位端，平时为低电平； ALE/PROG：地址 锁 存允许信号端； EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端；,1.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

5、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；（b） HMOS型外部振荡源 (C) CHMOS型外部振荡源,2.控制信号引脚：RST/VPD: RST是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持2个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。RST引脚的第二功能VPD是备用电源的输入端。,上电复位,按键复位,ALE/PROG:(Address Latch Enable/ Programming)当单片机上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正弦脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。CPU访问外部存储器时，ALE作为锁存低8位地址的控制信号。此引脚的第二功能PROG作为8751编程脉冲输入端使用。,PSEN：(Program Store Enable)在访问片外存储器时，此端定时输出负脉冲作为片外存储器的选通信号。 EA/VPP：(Enable Address/Voltage Pulse

6、Of Programming)当EA接高电平时，CPU访问片内ROM，并执行内部程序存储器中的指令，但当PC（程序计数器）的值超过4K时，将自动转去执行片外存储器内的程序。当EA脚接低电平时，CPU只访问片外ROM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。VPP是对8751片内ROM固化程序时，作为施加较高编程电压（12V21V）的输入端。,3 并行输入/输出接口,1. P0口(三态双向口),P0 口内部一位结构图,P0用作通用I/O口,当系统不进行片外的ROM扩展，也不进行片外RAM扩展时，P0用作通用I/O口。,在这种情况下，单片机硬件自动使C=0，MUX开关接向锁存器的反相输出端。,另外，与门输出的“0”使输出驱动器的上拉场效应管T1处于截止状态。因此，输出驱动级工作在需外接上拉电阻的漏极开路方式。,作输出口时，CPU执行口的输出指令，内部数据总线上的数据在“写锁存器”信号的作用下由D端进入锁存器，经锁存器的反向（Qn+1=Qn）端送至场效应管T2，再经T2反向，在P0.X引脚出现的数据正好是内部总线的数据。,作输入口时，数据可以读自口的 锁存器，也可以读自口的引

7、脚。这要根据输入操作采用的是“读锁存器”指令还是“读引脚”指令来决定。,在执行“MOV”类输入指令时（如：MOV A，P0），内部产生的操作信号是“读引脚”。注意，在执行该类输入指令前要先把锁存器写入“1”，使场效应管T2截止，使引脚处于悬浮状态，可以作为高阻抗输入。,否则，在作为输入方式之前曾向锁存器输出过“0”，则T2导通会使引脚箝位在“0”电平，使输入高电平“1”无法读入。所以，P0口在作为通用I/O口时，属于准双向口。,P0用作地址/数据总线,当系统进行片外的ROM扩展或进行片外RAM扩展，P0用作地址/数据总线时。,在这种情况下，单片机内硬件自动使C=1，MUX开关接向反相器的输出端，这时与门的输出由地址/数据线的状态决定。,2. P1、P2和P3口,P1、P2 和P3 口为准双向口, 在内部差别不大, 但使用功能有所不同。 P1口是用户专用 8 位准双向I/O口, 具有通用输入/输出功能, 每一位都能独立地设定为输入或输出。当由输出方式变为输入方式时, 该位的锁存器必须写入“1”, 然后才能进入输入操作。 P2口是 8 位准双向I/O口。外接I/O设备时, 可作为扩展系统的地址总线, 输出高8位地址, 与P0 口一起组成 16 位地址总线。 对于 8031 而言, P2 口一般只作为地址总线使用, 而不作为I/O线直接与外部设备相连。,P3口的第二功能,P3口是复用 8 位准双向I/O口,

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