多功能引腳

1、第二章 89C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)和原理,2.1 89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn),一、89C51單片機(jī)的基本組成 89C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)見下圖。,MCS-51系列單片機(jī)為Intel 公司產(chǎn)品,1980年推出。 MCS-51 系列單片機(jī)有: 8051,8751,8031 80c51BH,80c31BH

2、… 它們的基本組成、基本性能和指令系統(tǒng)都是相同的。,89C51單片機(jī)是ATNMEL、PHILIPS、SST公司的產(chǎn)品： 89C51＝ 80C31＋373＋Flash ROM 給單片機(jī)的開發(fā)及應(yīng)用帶來(lái)很大的方便,89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖,89C51CPU,振蕩器和時(shí)序OSC,64KB 總線擴(kuò)展控制器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256B RAM/SFR,2×16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,,,,,,,,,,,可編程I/O,程序

3、存儲(chǔ)器4KBROM,,可編程全雙工串行口,,,,,,,,,,,,,外中斷,內(nèi)中斷,控制,并行口,,,串行通信,外部時(shí)鐘源,外部事件計(jì)數(shù),含有： 1.  一個(gè)8位 CPU 80C51 2.  128 B/256 B RAM/SFR 3. 4KB Flash ROM （8051/8052是掩膜 ROM， 8751/8752是EPROM，但8031、

4、 8032、80C32片內(nèi)無(wú)ROM） 4. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路(石英晶體與微調(diào)電容需外接， 最高允許振蕩頻率為12MHZ) 5. 4個(gè)8位并行I/O接口（共32位I/O）P0~P3，每個(gè)口皆可輸入 和輸出，其中P3口還可用于——串行輸入/輸出、定時(shí)/計(jì)數(shù) 器、外部事件計(jì)數(shù)輸入，中斷輸入。 6. 2個(gè) 16位 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 7. 5

5、個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)(2個(gè)外中斷，2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中 斷，1個(gè)串行口中斷) 8. 1個(gè)全雙工的串行I/O 接口,51系列單片機(jī)的溫度適用范圍 為： 民品（商業(yè)用） 0～70 °C 工業(yè)品 －40～＋85 °C 軍品

6、 －55～＋125 °C,工業(yè)級(jí)產(chǎn)品1. 采用密封式封裝2. 在工業(yè)級(jí)規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行電器特性測(cè)試3. 產(chǎn)品經(jīng)過(guò)125 °C 溫度下44小時(shí)的老化處理4. 老化后100％進(jìn)行電氣測(cè)試，質(zhì)量檢驗(yàn)。 軍品則要求更高,與8051相比，89C51具有兩種用軟件選擇的節(jié)電工作方式—— 空閑方式：CPU停止工作，RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)

7、器、中斷系統(tǒng)等繼續(xù)工作。 掉電方式：片內(nèi)振蕩器停止，所以系統(tǒng)不能工作，僅保存RAM中內(nèi)容。,二、 89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu),89C51與8051/8751/8031芯片的外部引腳和指令系統(tǒng)完全兼容，僅在內(nèi)部配置了一個(gè)Flash ROM。結(jié)構(gòu)總圖如下：,由 中央處理單元（CPU）、 存儲(chǔ)器（ROM及RAM）、 I/O接口組成。,ALU—可對(duì)4位,8位,16位數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算等操作。ACC—提供一個(gè)運(yùn)

8、算數(shù)，經(jīng)Temp2送入ALU或中轉(zhuǎn)站， 用A表示。 PSW—程序狀態(tài)字，標(biāo)志指令執(zhí)行后的信息狀態(tài)。 B — 8位Reg， 可作通用Reg.使用。,②布爾處理器—— 以PSW中的C（進(jìn)位標(biāo)志位）為其累加器，專門 用于處理位操作（位運(yùn)算、位處理、位尋址）,①運(yùn)算器,1. CPU,,,,,,P0驅(qū)動(dòng)器,P2驅(qū)動(dòng)器,P0鎖存器,P2鎖存器

9、,RAM地址寄存器,128BRAM,4KBFlash ROM,B寄存器,暫存器1,暫存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,緩沖器,PC增1,PC,DPTR,中斷、串行口和定時(shí)器,PSW,P1鎖存器,P1驅(qū)動(dòng)器,P3鎖存器,P3驅(qū)動(dòng)器,定時(shí)控制,指令寄存器,指令譯碼器,OSC,,ALU,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0

10、-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSENALEEARET,,,,,程序計(jì)數(shù)器PC(16bit)—PCH，PCL。 其中存放著將要執(zhí)行的下一條指令的地址。指令Reg. IR—存放從PC中地址取出的指令。 指令譯碼器ID—對(duì)指令進(jìn)行譯碼?PLA，產(chǎn)生控制信 號(hào)，以執(zhí)行指令規(guī)定的操

11、作。振蕩器及定時(shí)電路：外接晶體和微調(diào)電容(30pF)，其頻率范圍為1.2MHZ~12MHZ，常用6MHZ晶體。,③ 控制器,,2. 存儲(chǔ)器 （特點(diǎn): ROM和RAM獨(dú)立編址（哈佛結(jié)構(gòu)））,（1）程序存儲(chǔ)器（ROM） 地址從0000H開始，內(nèi)部4KB。用于存放程序和表格常數(shù)。,（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） ① 地址為00H~7FH，128B。存放中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存及數(shù)據(jù)緩沖等。 ② 128B的RAM中有32個(gè)字節(jié)單元可指定為

12、工作寄存器。 ③片內(nèi)還有21個(gè)特殊功能寄存器（SFR），它們同128字節(jié)RAM統(tǒng)一編址，地址為80H～FFH。后面詳細(xì)介紹。,3. I/O接口（1） 4個(gè)8位并行I/O口 P0~P3，均可輸入/輸出。（2）每個(gè)I/O口（8位）有一鎖存器，鎖存器地址與RAM地址統(tǒng)一編址，可作為特殊功能Reg. (SFR）來(lái)尋址。 這個(gè)鎖存器（SFR）類似于8255中I/O口與Reg之間的關(guān)系。對(duì)I/O口操作，即是對(duì)這個(gè)鎖存器操作。,在單片機(jī)外

13、部的存儲(chǔ)器：（1）外部程序存儲(chǔ)器ROM單元： 與內(nèi)部程序存儲(chǔ)器ROM統(tǒng)一編址，共64KB。 如，內(nèi)部已用4KB，則外部ROM地址為 1000H~FFFFH。（2）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM單元：0000H~FFFFH（64KB） 內(nèi)、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的操作指令不同。,89C51為40 PIN DIP封裝。,2.2 89C51單片機(jī)引腳及其功能,89C51單片機(jī)引腳圖,1

14、.電源引腳（Vss，Vcc） Vss（I，20） 電源地電平 Vcc（I, 40） 電源端 +5V,當(dāng)外接晶體時(shí)，接晶體和微調(diào)電容的一端。,2.時(shí)鐘電路引腳（XTAL1， XTAL2） XTAL1（I,19）：振蕩器反向放大器輸入端。,當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，此腳作為驅(qū)動(dòng)端,接外部時(shí)鐘。,XTAL2（I,18）：振蕩器反向放大器輸出端。,當(dāng)外接晶體時(shí)，接晶體和微調(diào)電容的一端。,當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，此腳懸空。,

15、振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。單片機(jī)正常工作時(shí)，該引腳應(yīng)有脈沖信號(hào)輸出。,注,CHMOS(互補(bǔ)金屬氧化物HMOS)是CMOS和HMOS(高密度溝道MOS工藝)的結(jié)合，除了保持HMOS高速度和高密度之外，還有CMOS低功耗的特點(diǎn)。 兩類器件的功能是完全兼容的，區(qū)別在CHMOS器件具有低功耗的特點(diǎn)。它所消耗的電流比HMOS器件少很多，主要在于其采用了兩種降低功耗的方式：空閑方式和掉電方式。 CHMOS器件在掉電

16、方式(CPU停止工作，片內(nèi)RAM的數(shù)據(jù)繼續(xù)保持)下時(shí)，消耗的電流可低于10μA。 采用CHMOS的器件在編號(hào)中用一個(gè)C來(lái)加以區(qū)別, 如 : 80C51，80C31，89C51等。,（1）RST/VPD（I，9）——多功能引腳，復(fù)位/備用電源。 RST 復(fù)位信號(hào)，高電平有效。 VPD 備用電源輸入端。當(dāng)Vcc發(fā)生故障(掉電等 ),降低到低

17、 電平的規(guī)定值時(shí)，可由該端子為片內(nèi)RAM提供電源。,在通電瞬間（Vc＝0），電容C通過(guò)R充電，在RST 端出現(xiàn)如圖正脈沖，則89C51加電自動(dòng)復(fù)位。 R、C隨CPU時(shí)鐘頻率而變化，取值如圖。,復(fù)位電路有上電復(fù)位、按鍵兼上電復(fù)位兩種：,上電復(fù)位（右圖）,開關(guān)常開時(shí)，為上電復(fù)位電路； 當(dāng)常開按鍵閉合時(shí)，相當(dāng)于RST端通過(guò)電阻R1（200Ω）與Vcc電源接通，22uF電容迅速放電，R

18、ST上得到一個(gè)5V經(jīng)220Ω與1K電阻的分壓（高電平）。這個(gè)分壓大致為5V的5/6，4.2V，使單片機(jī)復(fù)位。,當(dāng)常開按鍵松開時(shí)，RST端經(jīng)一段時(shí)間后又逐漸降至0V。時(shí)序圖如右所示。,上電兼手動(dòng)復(fù)位 （右圖，電平方式開關(guān)復(fù)位）,,即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE端仍以振蕩頻率的1/6周期性地輸出正脈沖信號(hào)，這可作為輸出脈沖或定時(shí)信號(hào)。,ALE端的負(fù)載能力為8個(gè)LS型TTL輸入。,VPP：用于在對(duì)89c51的片內(nèi)Flash

19、 ROM編程時(shí)，施加 (12V～21V）高壓的輸入端。,,（4） EA/VPP（I，31）——內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇/編程電源輸入,4. I/O端口 P0～P3,準(zhǔn)雙向 當(dāng)I/O口作為輸入時(shí)，應(yīng)先向此口鎖存器寫入全1， 此時(shí)該口引腳浮空，可作高阻抗輸入。,漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。在CPU訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器（RAM、ROM）時(shí)，P0口為分時(shí)復(fù)用的低8位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線（此時(shí)

20、，其內(nèi)部上拉電阻被激活 ）若系統(tǒng)中無(wú)外擴(kuò)存儲(chǔ)器（RAM、ROM），P0口可作為一個(gè)數(shù)據(jù)輸入/輸出口（輸出時(shí)，不能激活內(nèi)部上拉電阻，需外接上拉電阻；輸入時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器寫入1，使P0口全部引腳浮空再輸入）。,（2） P1口（P1.0～P1.7，1～8pin，I/O） 帶內(nèi)部上拉電阻的8位 準(zhǔn)雙向I/O端口。(并行或按位使用)

21、 輸出時(shí)，P1口的每一位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。 輸入時(shí)，先向其口鎖存器寫入全1，此時(shí)將P1口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。,（3） P2口（P2.0～P2.7，21－28，I/O) 帶內(nèi)部上拉電阻的8位 準(zhǔn)雙向I/O端口。 當(dāng)有外部存貯器時(shí)，用作高8 位地址總線。②

22、 當(dāng)無(wú)外部存貯器時(shí)，可用作一般I/O線。輸出輸入時(shí)的情況同P1口。,（4） P3口（P3.0～P3.7，10～17pin，I/O） 雙功能口。 帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。,每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口除作為一般I/O口外，每個(gè)引腳都有第二功能。,第一功能：一般I/O口，準(zhǔn)雙向，輸出輸入時(shí)的情況同P1口。,第二功能

23、：系統(tǒng)控制信號(hào)，定義如下：,第二功能：系統(tǒng)控制信號(hào)，定義如下：,任意一位不用于第二功能（首選）時(shí)，可用于第一功能。,① 程序MEM和數(shù)據(jù)MEM獨(dú)立編址（哈佛結(jié)構(gòu)）。 ② 程序MEM：片內(nèi)與片外統(tǒng)一編址(64KB) 。 ③ 數(shù)據(jù)MEM：片內(nèi)與片外獨(dú)立編址。,① 片內(nèi)片外統(tǒng)一編址的64KB ROM： 0000H~FFFFH ② 64KB 片外RAM：0000H~FFFFH ③ 256字節(jié)片內(nèi)RAM：00H~FFH

24、 存儲(chǔ)空間分布圖見下圖。,編址特點(diǎn),,從用戶角度看，89C51存貯器地址空間分為3類:,89c51指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)了不同的訪問(wèn)指令，以區(qū)別3個(gè)存貯區(qū)的訪問(wèn)。如： ①片內(nèi)、外ROM 用 MOVC ②片外RAM用 MOVX ③片內(nèi)RAM用 MOV,2. 3 89C51單片機(jī)存儲(chǔ)器配置,,,圖2-

25、4 89C51存儲(chǔ)器配置,一、 程序存儲(chǔ)器（地址線16位，最多達(dá)64KB） ——用于存放程序和表格常數(shù)等。,2.程序M中的部分保留單元（系統(tǒng)留用），見下表。,中斷向量表,1. 片外RAM 0000H～FFFFH，使用MOVX指令訪問(wèn)。,二、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器——用于存放暫存數(shù)據(jù)、中間運(yùn)算結(jié)果等。,2. 片內(nèi)RAM 00H～FFH，使用MOV指令訪問(wèn)。,,0003H～002AH均勻

26、地分為5段，為5個(gè)中斷服務(wù)程序起始處。因?yàn)樽止?jié)單元太少，所以常在這些存儲(chǔ)單元中存放轉(zhuǎn)移指令。,注：P26 圖，擴(kuò)展ROM。一般，盡量不擴(kuò)充片外ROM，而選用片內(nèi)具有大容量Flash的單片機(jī)。,,安排了21個(gè)SFR地址離散分布,,32個(gè)字節(jié)通用Reg.區(qū),即可字節(jié)尋址，又可位尋址.,80字節(jié)RAM區(qū),由PSW中的RS1、RS0兩位組合選中當(dāng)前組,,CPU上電時(shí)選中0組；未用到的組可作為RAM用.程序執(zhí)行的

27、任何時(shí)刻，只能用一組。,,16字節(jié),,,圖2－8 低128字節(jié)RAM區(qū),圖2－9 高128字節(jié)RAM區(qū)(SFR區(qū)),② 高128字節(jié)RAM ——SFR 是80H～FFH的部分單元，使用時(shí)只能直接尋址。其余未定義部分不能使用。,① 低128字節(jié)RAM 00H～7FH 均可用作一般的RAM單元外,其中某些部分還可以以其它形式使用。,片內(nèi)RAM,通用Reg.區(qū) 4個(gè)，00H～1FH (4×8=32)， 指令

28、 比一般RAM更豐富、簡(jiǎn)潔、快捷。 位地址區(qū) 20H～2FH 以位尋址方式使用時(shí)，地址從00H～7FH。 對(duì)字節(jié)RAM，用直接尋址和間接尋址；對(duì)位地址單元用位尋址方式。（以區(qū)別某個(gè)單元是字節(jié)或位單元） 用戶通用RAM 可在此將部分區(qū)域設(shè)置為堆棧,低128字節(jié),,ⅲ)SFR包括 ACC——累加器（字節(jié)地址E0H），指令中用A表示。 B——Reg.（字節(jié)地址F0H），用于乘除

29、指令。 在其他指令中，可作為一般通用Reg或 RAM單元。 PSW——程序狀態(tài)字（字節(jié)地址D0H），各位的含義及格式見下一頁(yè)。,SP----堆棧指針（字節(jié)地址81H），其內(nèi)容可為00～7FH的 任何地址單元，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)為07H（向上生成）。 DPTR----數(shù)據(jù)指針(83H、82H)，既可作為一個(gè)16位Reg (DPTR)、

30、 也可作為兩個(gè)8位Reg ( DPH，DPL)使用。 以16位使用時(shí)，對(duì)片外RAM尋址。,P0～P3 ——I/O端口（80H，90H，A0H，B0H） 4個(gè)I/O端口的鎖存器地址，還可按位尋址，即每一條Ｉ/Ｏ線均可獨(dú)立用作輸入或輸出。 在單片機(jī)中，將I/O端口當(dāng)作SFR，不設(shè)專門的口操作指令（IN或OUT），而采用統(tǒng)一的MOV指令，使用方便。

31、 例：MOV P1，A ；A→P1,SBUF——串行數(shù)據(jù)緩沖器（99H） 用于存放欲發(fā)送或已接收的數(shù)據(jù)。 例：MOV SBUF，A； A→SBUF,THi，TLi ——定時(shí)/計(jì)數(shù)器 i中的計(jì)數(shù)器（i=1,2） 一個(gè)16位（THi TLi）

32、 或兩個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（THi，TLi）。,其他控制Reg.——IP，IE，TMOD… 為中斷系統(tǒng)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和供電方 式的控制與狀態(tài)位。P30 表,2. 4 CPU時(shí)序,一、片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘信 號(hào)的產(chǎn)生,2. 時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生,1. 振蕩器 (構(gòu)成見

33、前）,時(shí)鐘信號(hào)的周期S包含2個(gè)振蕩周期： S=fosc/2。 每個(gè)時(shí)鐘周期S有兩個(gè)節(jié)拍P1、P2，稱為相1（P1）和相2（P2）。,CPU以P1、P2為基本節(jié)拍指揮單片機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作。,1. 機(jī)器周期：CPU訪問(wèn)存儲(chǔ)器一次所需要的時(shí)間 (如取指令、讀存儲(chǔ)器、寫存儲(chǔ)器等）。 2. 1個(gè)機(jī)器周期 = 12個(gè)振蕩周期( fosc) = 6個(gè)時(shí)鐘周期（S，fosc/2） 當(dāng)使用6MHZ晶振時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期

34、 = 2us。 3. 指令周期（一條指令的執(zhí)行時(shí)間）= n 個(gè)機(jī)器周期 n小則執(zhí)行速度快。 注：大部分指令周期為1個(gè)或2個(gè)機(jī)器周期，乘除指令為4個(gè)機(jī)器周期。,二、機(jī)器周期和指令周期,,CPU的4個(gè)時(shí)序單位從小到大依次是: 節(jié)拍、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期，如圖2-13所示。,圖2-13 89C51單片機(jī)各種周期的相互關(guān)系,三、CPU取指、執(zhí)指周期時(shí)序,每條指令的執(zhí)行都可以包括取指和執(zhí)指兩個(gè)階段

35、。在取指階段，CPU從內(nèi)部或外部ROM中取出指令操作碼及操作數(shù)，然后再執(zhí)行這條指令。單字節(jié)和雙字節(jié)的指令都可能是單機(jī)器周期或雙周期，而三字節(jié)指令都是雙周期的，只有乘、除指令占四周期。因此，當(dāng)使用6MHZ晶振時(shí)，執(zhí)行一條指令的時(shí)間（指令周期）分別是2μs，4μs和8μs。如 圖2-14所示。,圖2－14 89C51單片機(jī)的取指/執(zhí)行時(shí)序,（1） 每個(gè)機(jī)器周期出現(xiàn)兩次ALE脈沖，用于地址鎖存。(此周期信號(hào)可用于其它外設(shè)的控制信

36、號(hào)） （2） 對(duì)外RAM進(jìn)行讀寫時(shí)，ALE信號(hào)不是周期性的，缺一次。故用ALE做系統(tǒng)定時(shí)脈沖時(shí)要考慮到這一點(diǎn)。,1. 復(fù)位電路 ① 復(fù)位信號(hào)的內(nèi)部電路 復(fù)位引腳RST通過(guò)片內(nèi)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與片內(nèi)復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)脈沖整形及抑制噪聲，其輸出在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2被復(fù)位電路采樣一次。如果RST引腳有一高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期，89C51便執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位。P39 圖2－15。,② 復(fù)位信號(hào)的外部電路

37、（見前）,2. 復(fù)位時(shí)SFR的狀態(tài),復(fù)位后，PC=0000H，使單片機(jī)從起始地址0000H單元開始執(zhí)行程序。 若單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)，可按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)，或通過(guò)watchdog電路使其自動(dòng)復(fù)位。,2. 5 復(fù)位操作,,,A=00H：累加器已被清0。 PSW=00H：選寄存器0組為工作寄存器組。 SP=07H：堆棧指針指向片內(nèi)RAM 07H字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作法則，第一個(gè)被壓入的數(shù)據(jù)被寫入08H單元

38、中。 P0～P3=FFH： 已向各端口線寫入1，此時(shí)，各端口既可用于輸入，又可用于輸出。 IP=×××00000B： 各個(gè)中斷源處于低優(yōu)先級(jí)。 IE=0××00000B： 各個(gè)中斷均被關(guān)斷。 TMOD=00H: T0/T1均為工作方式0，且運(yùn)行于定時(shí)器狀態(tài)。 TCON=00H： T0/T1均被關(guān)斷。 SCON=00H： 串行口處于工作方式0

39、，允許發(fā)送，不允許接收。 PCON=00H： SMOD=0，波特率不加倍。,表2-8中的符號(hào)意義如下：,2. 6 89c51單片機(jī)的低功耗工作方式,89C51提供兩種節(jié)電工作方式：空閑（等待、待機(jī)）方式和掉電（停機(jī)）工作方式圖2-17所示為實(shí)現(xiàn)這兩種方式的內(nèi)部電路。,89c51有4個(gè)8位并行I/O端口P0、P1、P2、P3。 每個(gè)端口是8位準(zhǔn)雙向口，每一條I/O線都能獨(dú)立地作I/O。 每個(gè)端口有：

40、1個(gè)輸出鎖存器(P0～P3)，即常說(shuō)的口地址(80H,90H,A0H,B0H)。 1個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器 2(或3)個(gè)三態(tài)輸入緩沖器。,2. 7 輸入/輸出端口,一、P0口 某一位結(jié)構(gòu)見圖2-21,當(dāng)C=0時(shí)，開關(guān)MUX被控為如圖示位置，P0口為通用I/O口；,當(dāng)C=1時(shí)，開關(guān)撥向反相器3的輸出端，P0口分時(shí)作為地址/數(shù)據(jù)總線使用。,這時(shí)，輸出級(jí)是漏極開路的開漏電路，P0口可作為一般I/O口使用。 當(dāng)用于I

41、/O時(shí)，需外接10K的上拉電阻到Vcc，否則不能有高電平輸出。,當(dāng)執(zhí)行一條由端口輸入的指令時(shí)，“讀引腳”脈沖把三態(tài)緩沖器2打開，這樣，端口上的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)緩沖器2讀入到內(nèi)部總線。,當(dāng)用一根端口線去驅(qū)動(dòng)一個(gè)晶體管的基極時(shí)，向此端口線輸出“1”使該晶體管導(dǎo)通，導(dǎo)通的晶體管會(huì)把引腳上的電平拉低。若這時(shí)從該引腳讀入剛才輸出的數(shù)據(jù)，讀入的 為“0”，與剛才輸出的值不符。 為避免錯(cuò)讀引腳電平，單片機(jī)還提供了一組“讀鎖存器”操作。見圖中的“讀鎖

42、存器”線。,如：ORLP0，A ；指令功能： 將P0與A相或，然后?P0 該指令先將P0口D鎖存器數(shù)據(jù)（即此時(shí)引腳應(yīng)該的電平）讀入CPU，再與A內(nèi)容相“或”，最終將“或”的結(jié)果送到P0鎖存器。此時(shí)，鎖存器的內(nèi)容(Q端狀態(tài))和引腳一致，P0數(shù)據(jù)來(lái)源于鎖存器而不是引腳。,（3）P0口作輸出時(shí)需注意,在以上過(guò)程中，讀入操作不是“讀引腳”，而是“讀鎖存器”。這一類指令稱為“讀—修改—寫”指令，有： A

43、NL，ORL，XRL，JBC，CPL，INC，DEC，DJNZ等。這類指令常用來(lái)“位”修改，修改時(shí)不能影響其他位。,CPU對(duì)片外存儲(chǔ)器讀寫時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)使C=1，圖中MUX接反相器3的輸出端： （1）輸出 地址/數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)T1、T2推拉輸出（T1導(dǎo)通時(shí)上拉，T2導(dǎo)通時(shí)下拉），負(fù)載能力較強(qiáng)。（激活內(nèi)部上拉電阻T1） （2）輸入 數(shù)據(jù)從P0輸入。這時(shí)，“讀引腳”信號(hào)有效?打開輸入緩沖器2?數(shù)據(jù)到DB。,2.

44、 P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線使用（C＝1）,對(duì)89C51外擴(kuò)存儲(chǔ)器并使用時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)使C=1。這時(shí)： P0口可作為地址/數(shù)據(jù)總線使用，對(duì)片外ROM（或RAM）尋址及作為數(shù)據(jù)輸入/輸出通道。,注意：當(dāng)P0作為總線使用時(shí)，不再能作I/O口使用。,3. P1口用作輸出時(shí)：能向外提供拉電流負(fù)載，所以不必再接 上拉電阻。

45、 作輸入時(shí)：先對(duì)鎖存器 寫入“1”，使FET截止。,內(nèi)部電阻實(shí)際上是兩個(gè)FET并在一起，一個(gè)為負(fù)載管，其阻值固定；另一個(gè)工作在導(dǎo)通或截止兩種狀態(tài)，使其總阻值在0或阻值很大兩種情況下變化。 當(dāng)阻值為0時(shí)，引腳快速上拉至高電平； 當(dāng)阻值很大時(shí)，P1口為高阻輸入狀態(tài)。,二、P1口,某一位結(jié)構(gòu)圖見圖2-19，工作原理同P0口， 也是一個(gè)準(zhǔn)雙向口。區(qū)別如下： 1. 僅作為一般I/O口。 2

46、. 內(nèi)部有上拉電阻，無(wú)需外接。,3. 當(dāng)系統(tǒng)中無(wú)需外擴(kuò)ROM（89C51/8751），只需擴(kuò)展256B片外RAM 時(shí)，只需用P0口的低8位地址即可。這時(shí)，P2口仍可作為通用I/O口。 使用MOVX A，@Ri,4. 若擴(kuò)展RAM超過(guò)256B（用MOVX A， @DPTR），需使用P2口的 高8位地址線。,訪問(wèn)片外RAM周期結(jié)束后，P2口仍可作通用I/O口，但使用時(shí)要謹(jǐn)慎

47、。,三、P2口 見 圖2-20,1. 作為一般I/O口使用時(shí)，同P1口。,2. 當(dāng)系統(tǒng)中有外部ROM、RAM時(shí)，P2口輸出高8位地址。 此時(shí)，不再作為通用I/O口。,驅(qū)動(dòng)部分與P1口類似，但比P1口多了一個(gè)轉(zhuǎn)換控制部分。,當(dāng)CPU對(duì)片內(nèi)存儲(chǔ)器和I/O口進(jìn)行讀/寫（執(zhí)行MOV 指令或EA=1時(shí)，執(zhí)行MOVC指令）時(shí)，由內(nèi)部硬件自動(dòng)使開關(guān)MUX倒向鎖存器的Q端，這時(shí)，P2口為一般I/O口。,四、P

48、3口——多功能口,某一位結(jié)構(gòu)圖見圖2-22 1. 作為一般I/O口使用時(shí)(W＝1)， 同P0、P1、P2口。 CPU對(duì)P3口進(jìn)行SFR（位或字節(jié)）尋址訪問(wèn)時(shí)，為I/O口。,2. 作為第二功能使用時(shí)(Q＝1) （CPU不把P3口作為SFR尋址),內(nèi)部硬件使鎖存器Q＝1。,表2-10 P3口線與第二功能表,,（1）作為I/O口使用時(shí)，外接上拉電阻，輸出時(shí)才有高電平輸出；用作輸入時(shí)需先

49、向鎖存器（80H）寫“1”，不影響輸入電平。（2）用作地址/數(shù)據(jù)總線時(shí)，無(wú)需外接上拉電阻。這時(shí)用作輸入時(shí)，也無(wú)需寫“1”。（3）若通過(guò)OC門輸入，需外接上拉電阻。,（1）輸出時(shí)，無(wú)需外接上拉電阻 。 （2）輸入時(shí)，先寫“1”。 （3）若通過(guò)OC門輸入，無(wú)需外接上拉電阻。 對(duì)89C51單片機(jī)(CHMOS)，由于其端口只能提供幾mA輸出電流，當(dāng)其端口接普通晶體管的基極，應(yīng)在端口與晶體管基極之間串連一個(gè)電阻以限流。對(duì)T

50、TL門或NMOS電路，可直接接入。,五、端口的負(fù)載能力和接口要求,1. P0口的每一位輸出可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載,2. P1～P3口的 每一位輸出級(jí)有上拉電阻，每一位可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。,這樣，當(dāng)P1.x輸出高電平時(shí)，不至于負(fù)載電阻過(guò)小，而需P1.x端輸出大電流(過(guò)載)。,例：,,,,說(shuō)明：,哈佛結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。中央處理器首先到程序指令存儲(chǔ)器中讀取程序指令內(nèi)容，解碼后得到數(shù)據(jù)地址，再到