单片机课件02

1、第第2 2章章 MCS-51MCS-51单片机的硬件结构单片机的硬件结构片内结构如图片内结构如图2-12-1所示所示: :介绍图介绍图2-12-1中的各功能部件：中的各功能部件： 1.CPU1.CPU（微处理器）（微处理器）2.2.数据存储器（数据存储器（RAMRAM） 为为128128个字节（个字节（5252子系列的为子系列的为256256个字节）个字节）3.3.程序存储器（程序存储器（ROM/EPROMROM/EPROM） 8031:8031:无此部件；无此部件； 8051:8051:4K4K字节字节ROMROM； 8751:8751:4K4K字节字节EPROM EPROM ； 89C51

2、:89C51:4K4K字节闪存字节闪存。4.4.中断系统中断系统 5.5.定时器定时器/ /计数器计数器6. 6. 串行口串行口 1 1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。 7. P17. P1口、口、P2P2口、口、P3P3口、口、P0P0口口 为为4 4个并行个并行8 8位位I/OI/O口。口。 8. 8. 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR） 共有共有2121个，是一个具有特殊功能的个，是一个具有特殊功能的RAMRAM区。区。2.2 MCS-512.2 MCS-51的引脚的引脚 4040只引脚只引脚双列直插封装（双列直插封装（DIPD

3、IP）。）。 4444只引脚方形封装方式（只引脚方形封装方式（4 4只无用）只无用）4040只引脚只引脚按功能分为按功能分为3 3类类： （1 1）电源及时钟引脚）电源及时钟引脚: Vcc: Vcc、VssVss；XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2。 （2 2）控制引脚：）控制引脚： PSENPSEN* *、EAEA* * 、ALEALE、RESET RESET （即（即RSTRST）。）。 （3 3）I/OI/O口引脚：口引脚：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，为，为4 4个个8 8位位I/OI/O口口的外部引脚。的外部引脚。2.2.1 2.2.1 电源及时钟引脚电源及时钟引脚

4、 1 1电源引脚电源引脚 （1 1）VccVcc（4040脚）脚）：+5V+5V电源；电源； （2 2）VssVss（2020脚）脚）：接地。：接地。2 2时钟引脚时钟引脚 （1 1）XTAL1XTAL1（1919脚）脚）：如果采用外接晶体振荡器时，：如果采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。此引脚应接地。（2 2）XTAL2XTAL2（1818脚）脚）：接外部晶体的另一端。：接外部晶体的另一端。2.2.2 2.2.2 控制引脚控制引脚 提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。 (1) (1) RST/VRST/VPDPD(9(9脚脚) )：复位与备用电源。：

5、复位与备用电源。 (2) (2) ALE/PROGALE/PROG* *（3030脚）：脚）：第一功能第一功能ALEALE为地址锁存为地址锁存允许，可驱动允许，可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 PROGPROG* *为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。 (3) PSEN(3) PSEN* *（2929脚）：脚）：读外部程序存储器的选通信号。读外部程序存储器的选通信号。可以驱动可以驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 (4) (4) EAEA* */V/VPPPP (Enable Address/Voltage Pulse

6、 of (Enable Address/Voltage Pulse of ProgramingPrograming，3131脚脚) ) EAEA* *为内外程序存储器选择控制端。为内外程序存储器选择控制端。 EAEA* *=1=1，访问片内程序存储器，但在访问片内程序存储器，但在PCPC（程序计数（程序计数器）值超过器）值超过0FFFH0FFFH（对于（对于80518051、87518751）时，即超出片）时，即超出片内程序存储器的内程序存储器的4K4K字节地址范围时，将自动转向执字节地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序行外部程序存储器内的程序。 EAEA* *=0=0，单片机则只

7、访问外部程序存储器。单片机则只访问外部程序存储器。 V VPPPP为本引脚的第二功能。用于为本引脚的第二功能。用于施加编程电压施加编程电压（例如（例如+21V+21V或或+12V+12V）。对）。对89C5189C51，加在，加在V VPPPP脚的编程电压为脚的编程电压为+12V+12V或或+5+5V V。2.2.3 I/O2.2.3 I/O口引脚口引脚 (1) (1) P0P0口口：双向：双向8 8位三态位三态I/OI/O口，此口为地址总线口，此口为地址总线（低（低8 8位）及数据总线分时复用口，可驱动位）及数据总线分时复用口，可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 (2) (

8、2) P1P1口口：8 8位准双向位准双向I/OI/O口，可驱动口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 (3)(3) P2P2口口：8 8位准双向位准双向I/OI/O口，与地址总线（高口，与地址总线（高8 8位）复用，可驱动位）复用，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 (4) (4) P3P3口口：8 8位准双向位准双向I/OI/O口，双功能复用口，可口，双功能复用口，可驱动驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。要特别要特别注意准双向口与双向三态口的差别注意准双向口与双向三态口的差别。当当3 3个准双向个准双向I/OI/O口作输入口使用时，要向该

9、口先写口作输入口使用时，要向该口先写“1”1”，另外准双向，另外准双向I/OI/O口无高阻的口无高阻的“浮空浮空”状态。状态。2.3 2.3 MCS-51MCS-51的的CPUCPU 由由运算器运算器和和控制器控制器所构成所构成2.3.1 2.3.1 运算器运算器 对操作数进行对操作数进行算术、逻辑运算和位操作算术、逻辑运算和位操作。1 1算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元ALUALU2 2累加器累加器A A 使用最频繁的寄存器，也可写为使用最频繁的寄存器，也可写为AccAcc。 A A的作用：的作用：（1 1）是）是ALUALU单元的输入之一，又是运算结果的存放单单元的输入之一，又是运算结果的

10、存放单元。元。（2 2）数据传送大多都通过累加器）数据传送大多都通过累加器A A。MCS-51MCS-51增加了一增加了一部分可以不经过累加器的传送指令，即可加快数据的部分可以不经过累加器的传送指令，即可加快数据的传送速度，又减少了累加器的传送速度，又减少了累加器的“瓶颈堵塞瓶颈堵塞”现象。现象。 A A的进位的进位标志标志CyCy是特殊的，同时又是是特殊的，同时又是位处理机的位累位处理机的位累加器。加器。3 3程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSWPSW （1 1）CyCy（PSW.7PSW.7）进位标志位进位标志位（2 2）Ac(PSW.6)Ac(PSW.6)辅助进位标志位辅助进位标志位（

11、3 3）F0F0（PSW.5PSW.5）标志位标志位 由用户使用的一个状态标志位。由用户使用的一个状态标志位。（4 4）RS1RS1、RS0RS0（PSW.4PSW.4、PSW.3PSW.3）：4 4组工作寄存器组工作寄存器区选择控制位区选择控制位1 1和位和位0 0。 RS1 RS0 RS1 RS0 所选的所选的4 4组寄存器组寄存器 0 0 00 0 0区（内部区（内部RAMRAM地址地址0000H H07H07H） 0 1 10 1 1区（内部区（内部RAMRAM地址地址0808H H0FH0FH） 1 0 21 0 2区（内部区（内部RAMRAM地址地址1010H H17H17H） 1

12、 1 31 1 3区（内部区（内部RAMRAM地址地址1818H H1FH1FH）（5 5）OVOV（PSW.2PSW.2）溢出标志位）溢出标志位 指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂，将在第对该位的影响情况较复杂，将在第3 3章介绍。章介绍。 （6 6）PSW.1PSW.1位位: : 保留位，未用保留位，未用 （7 7）P(PSW.0)P(PSW.0)奇偶标志位奇偶标志位 P=1P=1，A A中中“1”1”的个数为奇数的个数为奇数P=0P=0，A A中中“1”1”的个数为偶数的个数为偶数2.3.2 2.3.2 控制器控制器 1 1

13、程序计数器程序计数器PCPC（Program CounterProgram Counter） 存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。 基本工作方式有以下几种：基本工作方式有以下几种： （1 1）程序计数器）程序计数器自动加自动加1 1 （2 2）执行）执行有条件或无条件转移有条件或无条件转移指令时，程序计数指令时，程序计数器将被置入新的数值，从而使程序的流向发生变化。器将被置入新的数值，从而使程序的流向发生变化。 （3 3）在执行调用）在执行调用子程序调用或中断调用子程序调用或中断调用，完成下，完成下列操作：列操作： PC PC的现行值保护的现

14、行值保护 将子程序的入口地址或中断向量的地址送入将子程序的入口地址或中断向量的地址送入PCPC。2 2指令寄存器指令寄存器IRIR、指令译码器及控制逻辑电路、指令译码器及控制逻辑电路2.4 MCS-512.4 MCS-51存储器的结构存储器的结构哈佛（哈佛（Har-vardHar-vard）结构）结构 存储器空间可划分为存储器空间可划分为5 5类：类：1.1.程序存储器程序存储器 80318031无内部程序存储器。无内部程序存储器。 2.2.内部数据存储器内部数据存储器 3.3.特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SFR-Special Function SFR-Special Function R

15、egisterRegister）4.4.位地址空间位地址空间 211211个可寻址位。个可寻址位。5.5.数据寄存器数据寄存器 片外可扩展片外可扩展64K64K字节字节RAMRAM。 2.4.1 2.4.1 程序存储器程序存储器 存放应用程序和表格之类的固定常数。存放应用程序和表格之类的固定常数。 分为片内和片外两部分，由分为片内和片外两部分，由EAEA* *引脚上所接的电平确引脚上所接的电平确定。定。 程序存储器中的程序存储器中的00000000H H地址是系统程序的启动地址地址是系统程序的启动地址 5 5个单元具有特殊用途个单元具有特殊用途 表表2-1 52-1 5种中断源的中断入口地址种

16、中断源的中断入口地址外中断外中断0 00030 0003H H定时器定时器T0 T0 000BH 000BH外中断外中断1 1 0013 0013H H 定时器定时器T1 001BH T1 001BH 串行口串行口 00230023H H2.4.2 2.4.2 内部数据存储器内部数据存储器 128128个，字节地址为个，字节地址为0000H H7FH7FH。00H00H1FH1FH：3232个单元是个单元是4 4组通用工作寄存器区组通用工作寄存器区20H20H2FH2FH：1616个单元可进行共个单元可进行共128128位的位寻址位的位寻址30H30H7FH7FH：用户：用户RAMRAM区，只

17、能进行字节寻址，用作区，只能进行字节寻址，用作 数据缓冲区以及堆栈区。数据缓冲区以及堆栈区。2.4.3 2.4.3 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR）CPUCPU对各种功能部件的控制采用特殊功能寄存器采用集对各种功能部件的控制采用特殊功能寄存器采用集中控制方式，中控制方式，共共2121个个。 有的有的SFRSFR可进行可进行位寻址位寻址。 表表2-2(P21)2-2(P21)是是SFRSFR的名称及其分布。的名称及其分布。 其字节其字节地址的末位是地址的末位是0H0H或或8 8H H。 下面介绍下面介绍SFRSFR块中的某些寄存器。块中的某些寄存器。1 1堆栈指针堆栈指针SPSP

18、指示出堆栈顶部在内部指示出堆栈顶部在内部RAMRAM块中的位置块中的位置 复位后复位后 ，SPSP中的内容为中的内容为0707H H。（1 1）保护断点）保护断点（2 2）现场保护）现场保护堆栈堆栈向上生长向上生长 2. 2. 数据指针数据指针DPTRDPTR 高位字节寄存器用高位字节寄存器用DPHDPH表示，低位字节寄存器用表示，低位字节寄存器用DPLDPL表示。表示。 3. I/O3. I/O端口端口P0P0P3P3 P0P0P3P3分别为分别为I/OI/O端口端口P0P0P3P3的锁存器。的锁存器。 4.4.寄存器寄存器B B 为执行乘法和除法操作设置的。为执行乘法和除法操作设置的。 在

19、不执行乘、除的情况下，可当作一个普通寄存器在不执行乘、除的情况下，可当作一个普通寄存器来使用。来使用。5.5.串行数据缓冲器串行数据缓冲器SBUFSBUF 存放欲发送或已接收的数据，一个字节地址，物理存放欲发送或已接收的数据，一个字节地址，物理上是由两个独立的寄存器组成，一个是发送缓冲器，上是由两个独立的寄存器组成，一个是发送缓冲器，另一个是接收缓冲器。另一个是接收缓冲器。6.6.定时器定时器/ /计数器计数器 两个两个1616位位定时器定时器/ /计数器计数器T1T1和和T0T0，各由两个独立，各由两个独立的的8 8位寄存器组成：位寄存器组成： TH1TH1、TL1TL1、TH0TH0、TL

20、0TL0，只能字，只能字节寻址，但不能把节寻址，但不能把T1T1或或T0T0当作一个当作一个1616位寄存器来寻位寄存器来寻址访问。址访问。2.4.4 2.4.4 位地址空间位地址空间 211211个（个（128128个个+83+83个）寻址位个）寻址位。位地址范围为：。位地址范围为：0000H HFFHFFH。 内部内部RAMRAM的可寻址位的可寻址位128128个个( (字节地址字节地址20H20H2FH)2FH)见见表表2-32-3（P24P24）。 特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR为为8383个个可寻址位，见可寻址位，见表表2-42-4（P24P24）。2.4.5 2.4.5

21、外部数据存储器外部数据存储器 最多可最多可外扩外扩64K64K字节字节的的RAMRAM或或I/OI/O 。 使用各类存储器，注意几点：使用各类存储器，注意几点： (1) (1) 地址的重叠性地址的重叠性 表表2-32-3表表2-42-4 程序存储器（程序存储器（ROMROM）与数据存储器（）与数据存储器（RAMRAM）全部）全部64K64K字节地址空间重叠字节地址空间重叠) )。(2)(2) 程序存储器（程序存储器（ROMROM）与数据存储器（）与数据存储器（RAMRAM）在使用）在使用上是严格区分的上是严格区分的 。(3)(3)位地址空间共有两个区域，位地址空间共有两个区域， (4)(4)片

22、外数据存储区中，片外数据存储区中，RAMRAM与与I/OI/O端口统一编址。端口统一编址。所有外围所有外围I/OI/O端口的地址均占用端口的地址均占用RAMRAM地址单元，使地址单元，使用与访问外部数据存储器相同的传送指令。用与访问外部数据存储器相同的传送指令。 图图2-62-6为各类存储器在存储器空间的位置的总结。为各类存储器在存储器空间的位置的总结。 2.5 2.5 并行并行I/OI/O端口端口 4 4个双向的个双向的8 8位并行位并行I/OI/O端口端口(Port) (Port) ，记作，记作P0P0P3 P3 属于特殊功能寄存器，还可位寻址。属于特殊功能寄存器，还可位寻址。 2.5.1

23、 P02.5.1 P0端口端口 P0P0口某一位的电路包括：口某一位的电路包括：(1) (1) 一个数据输出锁存器，用于数据位的锁存一个数据输出锁存器，用于数据位的锁存(2) (2) 两个三态的数据输入缓冲器。两个三态的数据输入缓冲器。(3) (3) 一个多路转接开关一个多路转接开关MUXMUX，设置多路转接开关的目设置多路转接开关的目的的:P0:P0口既作通用口既作通用I/OI/O口，又可作为系统的地址口，又可作为系统的地址/ /数据数据线口。线口。(4) (4) 数据输出的驱动和控制电路，由两只场效应管数据输出的驱动和控制电路，由两只场效应管（FETFET）组成，上面的场效应管构成上拉电路

24、。）组成，上面的场效应管构成上拉电路。P0P0口传送地址或数据口传送地址或数据时，时，CPUCPU发出控制信号为发出控制信号为高电平高电平，打开上面的与门，使打开上面的与门，使多路转接开关多路转接开关MUXMUX打向上边打向上边，使，使内部地址内部地址/ /数据线与下面的场效应管处于反相接通数据线与下面的场效应管处于反相接通状态。这时的输出驱动电路由于上下两个状态。这时的输出驱动电路由于上下两个FETFET处于反相，处于反相，形成推拉式电路结构，大大提高负载能力。形成推拉式电路结构，大大提高负载能力。P0P0口作通用的口作通用的I/OI/O口使用口使用。这时，。这时，CPUCPU发来的发来的“

25、控制控制”信号为信号为低电平低电平，上拉场效应管截止，上拉场效应管截止，多路转接开关多路转接开关MUXMUX打向下边打向下边，与，与D D锁存器的锁存器的Q Q* *端接通。端接通。（1 1）作输出口使用）作输出口使用来自来自CPUCPU的的“写入写入”脉冲加在脉冲加在D D锁存器的锁存器的CPCP端，内部总端，内部总线上的数据写入线上的数据写入D D锁存器，并向端口引脚锁存器，并向端口引脚P0.xP0.x输出。输出。注意：由于输出电路是漏极开路（因为这时上拉场注意：由于输出电路是漏极开路（因为这时上拉场效效应管截止），必须外接上拉电阻才能有高电平输出。应管截止），必须外接上拉电阻才能有高电平

26、输出。（2 2）作输入口使用）作输入口使用应区分应区分“读引脚读引脚”和和“读端口读端口”（或称（或称“读锁存读锁存器器”）。）。“读引脚读引脚”信号把下方缓冲器打开，引脚上的状态信号把下方缓冲器打开，引脚上的状态经缓冲器读入内部总线；经缓冲器读入内部总线；“读锁存器读锁存器”信号打开上面的缓冲器把锁存器信号打开上面的缓冲器把锁存器Q Q端的端的状态读入内部总线。状态读入内部总线。2.5.2 P12.5.2 P1端口端口 字节地址字节地址90H90H，位地址，位地址9090H H97H97H。P1P1口只作为通用的口只作为通用的I/OI/O口使用口使用，在电路结构上与，在电路结构上与P0P0口

27、有口有两点区别两点区别：（1 1）因为）因为P1P1口只传送数据，不再需要多路转接开关口只传送数据，不再需要多路转接开关MUXMUX。（2 2）由于）由于P1P1口用来传送数据，因此口用来传送数据，因此输出电路中有上拉输出电路中有上拉电阻，这样电路的输出不是三态的电阻，这样电路的输出不是三态的，所以，所以P1P1口是准口是准双向口。双向口。因此：因此：（1 1）P1P1口作为输出口使用时口作为输出口使用时，外电路无需再接上拉电，外电路无需再接上拉电 阻。阻。（2 2）P1P1口作为输入口使用时口作为输入口使用时，应先向其锁存器先写入应先向其锁存器先写入 “1”1”，使输出驱动电路的使输出驱动电

28、路的FETFET截止。截止。2.5.3 P22.5.3 P2端口端口 字节地址为字节地址为A0HA0H，位地址，位地址A0HA0HA7HA7H。 在实际应用中，因为在实际应用中，因为P2P2口用于为系统提供高位地址，口用于为系统提供高位地址，有一个多路转接开关有一个多路转接开关MUXMUX。但。但MUXMUX的一个输入端不的一个输入端不再是再是“地址地址/ /数据数据”，而是单一的，而是单一的“地址地址”，因为，因为P2P2口只作为地址线使用。口只作为地址线使用。当当P2P2口用作为高位地址线使用时口用作为高位地址线使用时，多路转接开关应，多路转接开关应接向接向“地址地址”端。正因为只作为地址

29、线使用，口端。正因为只作为地址线使用，口的输出用不着是三态的，所以，的输出用不着是三态的，所以，P2P2口也是一个准口也是一个准双向口。双向口。P2P2口也可以作为通用口也可以作为通用I/OI/O口使用，这时，多路转接开口使用，这时，多路转接开关接向锁存器关接向锁存器Q Q端端。 2.5.4 P32.5.4 P3端口端口 P3P3口的字节地址为口的字节地址为B0HB0H，位地址为，位地址为B0HB0HB7HB7H P3P3口的口的第二功能第二功能定义，应熟记。定义，应熟记。表表2-2 P32-2 P3口的第二功能定义口的第二功能定义 口引脚口引脚 第二功能第二功能 P3.0P3.0 RXD R

30、XD（串行输入口）（串行输入口） P3.1P3.1 TXD TXD（串行输出口）（串行输出口） P3.2P3.2 INT0 INT0* * （外部中断（外部中断0 0） P3.3P3.3 INT1 INT1* * （外部中断（外部中断1 1） P3.4P3.4 T0 T0（定时器（定时器0 0外部计数输入）外部计数输入） P3.5P3.5 T1 T1（定时器（定时器1 1外部计数输入）外部计数输入） P3.6P3.6 WR WR* * （外部数据存储器写选通）（外部数据存储器写选通） P3.7P3.7 RD RD* * （外部数据存储器读选通）（外部数据存储器读选通） 第二功能信号第二功能信号

31、有有输出输出和和输入输入两类：两类：（1 1）对作为）对作为第二功能输出第二功能输出的引脚，的引脚，当作通用的当作通用的I/OI/O口使用时口使用时，电路中的，电路中的“第二输出功能第二输出功能”线应保持线应保持高电平，与非门开通，以使锁存器的高电平，与非门开通，以使锁存器的Q Q端输出通路端输出通路保持畅通。保持畅通。当输出第二功能信号当输出第二功能信号，该锁存器应预，该锁存器应预先置先置“1”1”，使与非门对，使与非门对“第二输出功能第二输出功能”信号的信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。（2 2）对作为）对作为第二功能输入第二功能输入

32、的引脚，在口线引脚的内的引脚，在口线引脚的内部增加了一个缓冲器，输入的信号就从这个缓冲部增加了一个缓冲器，输入的信号就从这个缓冲器的输出端取得。而作为通用的器的输出端取得。而作为通用的I/OI/O口线使用的输口线使用的输入，仍取自三态缓冲器的输出端。入，仍取自三态缓冲器的输出端。P3P3口无论是作口无论是作为输入口使用还是第二功能信号的输入，锁存器为输入口使用还是第二功能信号的输入，锁存器输出和输出和“第二输出功能第二输出功能”线都应保持高电平。线都应保持高电平。 2.5.5 P02.5.5 P0P3P3端口功能总结端口功能总结使用中应注意的问题：使用中应注意的问题：（1 1）P0P0P3P3

33、口都是并行口都是并行I/OI/O口，都可用于数据的输入口，都可用于数据的输入和输出，但和输出，但P0P0口和口和P2P2口除了可进行数据的输入口除了可进行数据的输入/ /输输出外，通常用来构建系统的数据总线和地址总线，出外，通常用来构建系统的数据总线和地址总线，所以在电路中有一个多路转接开关所以在电路中有一个多路转接开关MUXMUX，以便进行，以便进行两种用途的转换。而两种用途的转换。而P1P1口和口和P3P3口没有构建系统的数口没有构建系统的数据总线和地址总线的功能，因此，在电路中没有多据总线和地址总线的功能，因此，在电路中没有多路转接开关路转接开关MUXMUX。由于。由于P0P0口可作为地

34、址口可作为地址/ /数据复用线数据复用线使用，需传送系统的低使用，需传送系统的低8 8位地址和位地址和8 8位数据，因此位数据，因此MUXMUX的一个输入端为的一个输入端为“地址地址/ /数据数据”信号。而信号。而P2P2口仅口仅作为高位地址线使用，不涉及数据，所以作为高位地址线使用，不涉及数据，所以MUXMUX的一的一个输入信号为个输入信号为“地址地址”。 （2 2）在在4 4个口中只有个口中只有P0P0口是一个真正的双向口口是一个真正的双向口，P1P1P3P3口都是准双向口。口都是准双向口。原因原因: :P0P0口作为系统的数口作为系统的数据总线使用时，为保证数据的正确传送，需要解据总线使

35、用时，为保证数据的正确传送，需要解决芯片内外的隔离问题，决芯片内外的隔离问题，即只有在数据传送时芯即只有在数据传送时芯片内外才接通；不进行数据传送时，芯片内外应片内外才接通；不进行数据传送时，芯片内外应处于隔离状态。为此，要求处于隔离状态。为此，要求P0P0口的输出缓冲器是口的输出缓冲器是一个三态门。一个三态门。在在P0P0口中输出三态门是由两只场效应管（口中输出三态门是由两只场效应管（FETFET）组成，）组成，所以是一个真正的双向口。而其它的三个口所以是一个真正的双向口。而其它的三个口P1P1P3P3中，上拉电阻代替中，上拉电阻代替P0P0口中的场效应管，输出缓口中的场效应管，输出缓冲器不

36、是三态的，因此不是真正的双向口，只能冲器不是三态的，因此不是真正的双向口，只能称其为准双向口称其为准双向口（3 3）P3P3口的口线具有第二功能，为系统提供一些控口的口线具有第二功能，为系统提供一些控制信号。因此在制信号。因此在P3P3口电路增加了第二功能控制逻辑。口电路增加了第二功能控制逻辑。这是这是P3P3口与其它各口的不同之处口与其它各口的不同之处。2.6 2.6 时钟电路与时序时钟电路与时序时钟电路用于产生时钟电路用于产生MCS-51MCS-51单片机工作所必需的时钟控单片机工作所必需的时钟控制信号。制信号。2.6.1 2.6.1 时钟电路时钟电路时钟频率直接影响单片机的时钟频率直接影

37、响单片机的速度速度，电路的质量直接影，电路的质量直接影响系统的响系统的稳定性稳定性。常用的时钟电路有两种方式：。常用的时钟电路有两种方式：内内部时钟部时钟方式和方式和外部时钟外部时钟方式。方式。一、内部时钟方式一、内部时钟方式 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，反内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，反相放大器的输入端为芯片引脚相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1XTAL1，输出端为引脚，输出端为引脚XTAL2XTAL2。 C1C1和和C2C2典型值通常选择为典型值通常选择为30pF30pF左右。左右。 晶体的振荡频率在晶体的振荡频率在1.2MHz1.2MHz12MHz12MH

38、z之间。之间。 某些高速单片机芯片的时钟频率已达某些高速单片机芯片的时钟频率已达4040MHzMHz。二、外部时钟方式二、外部时钟方式 常用于多片常用于多片MCS-51MCS-51单片机同时工作。单片机同时工作。 三、时钟信号的输出三、时钟信号的输出为应用系统中的其它芯片提供时钟，但需增加驱动为应用系统中的其它芯片提供时钟，但需增加驱动能力。能力。 2.6.2 2.6.2 机器周期、指令周期与指令时序机器周期、指令周期与指令时序单片机执行的指令的各种时序均与时钟周期有关单片机执行的指令的各种时序均与时钟周期有关一、时钟周期一、时钟周期单片机的单片机的基本时间单位基本时间单位。若时钟的晶体的振荡

39、频率。若时钟的晶体的振荡频率为为foscfosc，则时钟周期，则时钟周期Tosc=1/foscTosc=1/fosc。如。如fosc=6MHzfosc=6MHz，ToscTosc=166.7ns=166.7ns。二、机器周期二、机器周期CPUCPU完成一个基本操作所需要的时间完成一个基本操作所需要的时间称为称为机器周期机器周期。执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期完成一个基本操作。完成一个基本操作。MCS-51MCS-51单片机单片机每每1212个时钟周个时钟周期为一个机器周期，期为一个机器周期，一个机器周期又分为一个机器周期又分为6 6个状态个状态：S1S1S6S6。每个状态每个状态又分为两拍又分为两拍：P1P1和和P2P2。因此，。因此，一个机器周期中的