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1、1 单片机基础及MCS-51结构,1.1 单片机概述,单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)简称单片机。定义：在一块半导体硅片上集成微处理器(CPU)、存储器(RAM，ROM、EPROM)和各种输入、输出接口(定时/计数器、并行I/O口、串行口、A/D转换器以及脉宽调制器PWM等)。单片机是应工业测控而诞生的，它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故也叫单片微控制器（SCM Single Chip Microcontroller）。,1.1 单片机概述,单片机的发展历史第一阶段（1974年-1976年）:初级阶段 因受工艺技术水平的限制，单片机结构和功能都
2、很简单。例如仙童公司生产的F8单片机，内部仅有8位CPU，64字节RAM和2个并行口，还需一些其他芯片才能组合成一台完整的微型机。第二阶段（1976年-1978年）:低性能阶段 以美国INTEL公司的MCS-48为代表。该系列单片机内集成有8位CPU、并行I/O接口、一个8位的定时/计数器、片内64或128字节RAM，程序存储空间最大4KB，但无串行通信口，不宜多机使用。,1.1 单片机概述,单片机的发展历史第三阶段（1978年-1983年）:高性能阶段 仍采用8位CPU，但有多级中断功能、串行通信接口、16位的定时/计数器，片内ROM、RAM容量加大，寻址空间范围可达64KB，有的片内还带有
3、A/D转换器接口。生产厂家众多，产品系列也特别多，主要有INTEL公司的MCS-51，MOTOROLA公司的6801和ZILOG公司的Z8等。具有优异的性价比，获得了广泛应用。尤其是MCS-51系列，特别适合于控制应用，在我国教育和经济建设等各个领域大显身手，经久不衰，是我国单片机应用的主流系列。,1.1 单片机概述,单片机的发展历史第四阶段（1983年）:新一代阶段 单片机的含义已发生了根本改变。目前仍然保留单片机这一习惯叫法，但实际是指“Single-chip Microcontroller”。新一代单片机有如下几方面特点：1CPU仍以8位为主流，并不断完善。另一方面发展了16位、32位的
4、单片机。2按片内程序存储器的类型不同分为：ROM型、EPROM型、无ROM（Romless）型和低成本的OTP（One Time Programmable ROM）型、E2PROM型。,1.1 单片机概述,单片机的发展历史第四阶段（1983年）:新一代阶段 单片机的含义已发生了根本改变。目前仍然保留单片机这一习惯叫法，但实际是指“Single-chip Microcontroller”。新一代单片机有如下几方面特点：3产品日趋复杂化、多样化、专用化。4.多采用CMOS工艺，出现双时钟、低电压单片机，大大降低了系统功耗。,目前世界上较为著名的8位单片机的主要生产厂家和机型,接下页,1.1 单片机
5、概述,接上页,1.1 单片机概述,1.1 单片机概述,80C51单片微型计算机特点(1)体积小、重量轻、价格低、耗电少、电源单一。(2)抗干扰能力强，可靠性高。(3)面向控制，控制功能强，运行速度快。(4)开发应用方便，研制周期短。(5)受集成度限制，片内存储器容量较小。,1.1 单片机概述,1、单片机在智能仪器仪表中的应用。广泛地应用于电力系统、交通运输工具、计量等各种仪器仪表之中，使仪器仪表智能化。2、单片机在工业测控中的应用。如对工业上各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。3、单片机在计算机网络与通信技术中的应用。例如：MCS-51系列单片机控制的串行自动呼叫应答系统、列车无线通信
6、系统、MCS-51单片机无线遥控系统等。4、单片机在日常生活及家电中的应用。例如电子秤、银行计息电脑、电脑缝纫机、心率监护仪、电冰箱控制、彩色电视机、洗衣机控制、手机、IC卡、汽车电子设备等等。,1.1.2 单片机的实际应用,1.1 单片机概述,1 按CPU对数据的处理位数分 4位、8位、16位、32位单片机2 按适用范围划分为通用型与专用型。通用型具有比较丰富的内部资源，性能全面且适应性强，可满足多种应用需求。它把可开发资源(如ROM、I/O口等)全部提供给使用者，如80C51属通用型，它并不是为某一种专门用途设计的单片机；专用型是针对某一类产品甚至某个产品需要而设计、生产的单片机；其特点是
7、针对性强且数量巨大。如为满足电子体温计的要求，在片内集成有热敏电阻、ADC接口和段式液晶驱动器接口的温度计量控制用单片机以及录音机机芯控制器等。,1.1.3 单片微型计算机的分类,1.1 单片机概述,3 按是否提供并行总线分为总线型与非总线型。总线型设置有DB、AB、CB三种引脚，用于扩展并行外围器件；非总线型的外围器件通过串行接口连接。4 按大致的应用领域分为工控型与家电型。工控型满足工业控制用机；家电型多数为专用单片机。5 按含有的ROM形式分为以下几种类型：内含厂家已用掩膜编好程序的 ROM(MaskROM 供应状态)。属专用单片机，ROM内的程序已在出厂前固化好，不可改变。如较流行的M
8、CS-51系列的8051，MCS-96系列的8398，Philps公司的83C552等。,1.1.3 单片微型计算机的分类,1.1 单片机概述,内含EPROM(EPROM 供应状态)。属通用型单片机，如8751、87C552、MC68C05M4FN等，芯片带有透明窗口，可通过紫外线擦除存储器中的程序代码。用户可将自己的程序写入其中。无ROM(ROMLess供应状态)。需外接EPROM或 E2PROM，如8031、80C31 8098等。OTP(One Time Programmable)ROM供应状态。用户可一次性编程写入的程序存储器供应状态。用户可通过专用写入器将应用程序写入OTPROM中，
9、但只允许写入一次。FlashROM(MTPROM)供应状态。一种可由用户多次编程写入的程序存储器供应状态。与EPROM相比，不需紫外线擦除，成本低，开发调试十分方便，是目前大力发展的一种供应状态，有替代EPROM的趋势，能满足一般应用系统要求，如AT89C51、AT89C52、P89C58等。,1.1.3 单片微型计算机的分类,1.1 单片机概述,MCS-51是美国Intel公司的8位高档单片机系列，也是我国目前应用最为广泛的一种单片机系列。8051/80C51是整个MCS-51系列单片机的核心，该系列其他型号的单片机都是在这一内核的基础上发展起来的。MCS-51单片机系列分为51和52子系列
10、，并以芯片型号的末位数字加以标识。其中，51子系列是基本型，而52子系列是增强型。单片机型号带有字母“C”的，表示该单片机采用的是CHMOS工艺，具有低功耗的特点。8051的功耗为630mW，而80C51的功耗只有120mW。,1.1.4 MCS-51系列单片机,1.1 单片机概述,1.1.4 MCS-51系列单片机,MCS-51系列单片机技术参数表,1个8位微处理器(CPU)。1个时钟电路。4KB程序存储器。256B数据存储器。2个16位定时/计数器。64KB扩展总线控制电路。4个8位并行I/O接口P0P3。1个全双工串行I/O接口。5个中断源，其中包括2个优先级嵌套中断。片内采用单总线结构
11、。用单一+5V电源。,1.2 MCS-51单片机功能及结构,1.2.1 8051单片机功能综述,1.2 MCS-51单片机功能及结构,1.2.2 8051单片机结构框图,组成：由CPU系统、CPU外围单元、基本功能单元等组成，各组成部分通过内部单一总线相连。,1、CPU系统(核心)组成：包括CPU、时钟系统、总线控制逻辑。(1)CPU：是专门为面向测控对象、嵌入式应用特点而设计的，有突出控制功能的指令系统。(2)时钟系统：主要满足CPU及片内各单元电路对时钟的要求，对80C51单片机还要满足功耗管理对时钟系统电路的可控要求。(3)总线控制逻辑：主要用于管理外部并行总线的时序以及系统复位控制。,
12、1.2 MCS-51单片机功能及结构,1.2.2 8051单片机结构框图,1.2 MCS-51单片机功能及结构,1.2.2 8051单片机结构框图,2、CPU外围单元 功能：与CPU运行直接相关的单元电路，与CPU构成单片机的最小系统。组成：包括程序存储器ROM、数据存储器RAM、输入/输出(I/O)口、操作管理寄存器SFR(特殊功能寄存器)。说明：(1)ROM：其供应状态有MaskROM、EPROM、ROMLess。早期的MCS-51系列中的8031为ROMLess型，8751为EPROM型，8051为MaskROM型。,1.2 MCS-51单片机功能及结构,1.2.2 8051单片机结构框
13、图,2、CPU外围单元 说明：(2)RAM：寻址范围为00H7FH，它包括通用寄存器区、位寻址区、用户RAM区。80HFFH为特殊功能寄存器区。(3)4个8位I/O端口：分别为P0、P1、P2、P3口。(4)SFR：位于80HFFH中，重要控制、指挥单元。CPU对所有片内功能单元的操作、控制都是通过对SFR访问实现的。,1.2 MCS-51单片机功能及结构,1.2.2 8051单片机结构框图,3、基本功能单元 功能：满足单片机测控功能要求的基本计算机外围电路，用来完善和扩大计算机的功能 组成：包括定时/计数器、中断系统、串行通信接口等。说明：(1)80C51有两个16位定时/计数器(T0和T1
14、)。作用：可以作为内部定时器或外部脉冲计数器使用。作内部定时器时，是靠对时钟振荡器的12分频脉冲计数方式实现定时的；做为计数器时，外部脉冲通过引脚T0(P3.4)、T1(P3.5)输入。,1.2 MCS-51单片机功能及结构,1.2.2 8051单片机结构框图,3、基本功能单元 说明：(1)80C51有两个16位定时/计数器(T0和T1)。(2)中断系统：有5个中断源，即两个外部中断源、两个定时/计数器T0、T1溢出中断源和一个串行通信发送/接收完毕的中断源。五个中断源有高级、低级两种优先状态。两个外部中断源由引脚(P3.2)、(P3.3)输入。(3)一个带有移位寄存器工作方式的通用异步收发器
15、UART：既可用作串行通信，还可以用于移位寄存器方式的串行外围扩展。其接口分别为RXD(P3.0)、TXD(P3.1)。,CPU是单片机的核心部件，其功能是产生控制信号，把数据从存储器或输入口传送到CPU或反向传送，还可以对输入数据进行算术逻辑运算以及位操作处理。它由运算器、控制器等部件组成。一、运算器 它以算术/逻辑部件ALU为核心，加上累加器ACC、暂存寄存器、程序状态字寄存器PSW以及布尔处理器、BCD码运算调整电路等构成了整个运算器逻辑电路。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,一、
16、运算器 1、累加器ACC 8位寄存器，它通过暂存器和ALU相连，是CPU中最繁忙的寄存器。在进行算术、逻辑运算时，运算器的一个输入多为ACC的输出，而运算结果又大多数送到ACC中。在指令系统中ACC的助记符为A。2、算术逻辑部件ALU ALU用来完成二进制的四则运算和布尔代数的逻辑运算。此外通过对运算结果判断，影响程序状态字的有关位。3、通用寄存器B 8位寄存器，专为乘、除法而设置的寄存器。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,3、程序状态字寄存器PSW 8位寄存器，用来存放运算结果的一些特征。字节地址(D0H)。,Cy：进位标志。在进行加法(或减法)运算时，
17、若运算结果最高位有进位(或借位)，则Cy=1，否则Cy=0，在进行位操作时，Cy作为位操作累加器。AC：半进位标志(或辅助进位)。在进行加法(或减法)运算时，若低半字节向高半字节有进位(或借位)，则AC=1，否则AC=0，AC还作为BCD码运算调整时的判别位。F0：用户标志位。由用户置位、复位，作为软件标志。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,3、程序状态字寄存器PSW 8位寄存器，用来存放运算结果的一些特征。字节地址(D0H)。,RS1、RS0：工作寄存器指针。用来选择当前的工作寄存器组。由用户通过指令改变RS1、RS0的组合，以选择当前的工作寄存器组。,
18、1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,3、程序状态字寄存器PSW 8位寄存器，用来存放运算结果的一些特征。字节地址(D0H)。,OV：溢出标志。反映运算结果是否溢出，溢出时，OV=1，否则OV=0。溢出是指有符号数进行运算时，结果超出了+127-128；而进位是指两个无符号数最前一位(第7位)相加(或相减)时有进位(或有借位)。F1：用户标志位，同F0。P：奇偶标志。反映A中的内容的奇偶性，若A中有奇数个1则P=1，否则P=0。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,一、运算器 二、控制器说明：控制器是CPU的大脑中枢，它包括定时
19、控制逻辑、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、程序计数器PC、堆栈指针SP以及地址寄存器、地址缓冲器等。功能：对程序指令逐条译码，并通过定时和控制电路在规定的时刻发出各种操作所需的内部和外部控制信号，协调各部分的工作，完成指令所规定的操作。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,一、运算器 二、控制器1、程序计数器PC(Program Counter)功能：和一般微机相同，它用来存放下一条要执行指令的地址，当一条指令按照PC所指的地址从存储器中取出后，PC会自动加1，即指向下一条指令。2、堆栈指针SP(Stack Pointer)SP在片内RAM 128个
20、字节中开辟栈区，并随时跟踪栈顶地址。它是按“先进后出”的原则进行存取数据的，开机复位后，单片机栈底地址为07H。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,一、运算器 二、控制器1、程序计数器PC(Program Counter)2、堆栈指针SP(Stack Pointer)3、指令译码器 当指令送入指令译码器后，由译码器对该指令进行译码，即把指令转变成所需的电平信号，以便计算机能正确执行程序所要求的各种操作。4、数据指针DPTR 由于80C51系列单片机可以外接64K的RAM和I/O接口电路，故单片机内设置了16位的数据指针DPTR。它可以对64K外部RAM和I/
21、O口进行寻址。它的高8位为DPH，地址为83H，低8位为DPL，地址为82H。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,一、运算器 二、控制器三、80C51时钟系统 时钟电路设计有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。1、内部时钟方式 80C51单片机的时钟系统是一个内含振荡电路、外接谐振器、可关断控制的时钟系统。2、外部时钟方式,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,C1和C2一般取30pF左右，振荡频率范围是1.2MHz12MHz。,内部时钟方式,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,外部时钟方式
22、,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,一、运算器 二、控制器三、80C51时钟系统四、CPU时序 1、振荡周期 为单片机提供定时信号的振荡源的周期(其振荡频率为fOSC)。2、时钟周期(状态周期、状态时间S)它是振荡周期的2倍，分为P1节拍和P2节拍，P1节拍通常完成算术逻辑操作，而内部寄存器间传送通常在P2节拍完成。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.1 8051单片机CPU结构,四、CPU时序 1、振荡周期 2、时钟周期(状态周期、状态时间S)3、机器周期 一个机器周期由6个状态(12个振荡脉冲)组成，若把一条指令的执行过程分成几个基本操作，则完成一
23、个基本操作所需的时间称为机器周期。4、指令周期 指执行一条指令所占用的全部时间，通常由14个机器周期组成。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.2 存储器结构,普林斯顿型：只有一个存储器逻辑空间，可随意安排ROM或RAM，访问时用同一种指令。哈佛型结构：将ROM和RAM分开并有各自的寻址机构和寻址方式（80C51系列单片机）。,80C51单片机在物理上有4个存储空间的结构：,1.3 8051单片机内部结构,1.3.2 存储器结构,一、程序存储器ROM 功能：用于存放程序指令，数据和表格常数等，实现取数、查表、指令等操作。各类ROM存在方式说明：80C51BH有4K片内ROM，片内地址为00
24、00H0FFFH，87C51BH在同样的地址空间有4K片内EPROM，80C31BH的片内无ROM。显然在使用80C31BH时，系统需在片外扩展ROM。对于80C51BH和87C51BH构成的系统，当4K程序存储器空间不够用时，需向片外扩展。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.2 存储器结构,一、程序存储器ROM,在ROM中有一个固定的中断源入口地址区。这些入口地址不得随意被其他程序指令占用。80C51的5个中断源的入口地址如下表所示：,1.3 8051单片机内部结构,1.3.2 存储器结构,一、程序存储器ROM ROM的操作有：(1)程序指令的自主操作。程序按照PC指针顺序操作或转移操
25、作。(2)表格常数的查表操作。80C51中查表操作指令为MOVC，通过PC或DPTR的基址变址寻址方式实现查表操作。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.2 存储器结构,一、程序存储器ROM 二、RAM 功能：用于存放运算的中间结果，进行数据暂存和数据缓冲、标志位等。说明：80C51单片机的分片内和片外两种，两者的地址空间彼此是独立的，各自有不同的指令寻址。访问内部RAM用MOV指令，访问外部RAM用MOVX指令。1、片内RAM 内部RAM划分为两个块：00H7FH低128字节为真正的用户RAM区，80HFFH高128字节为SFR区，两块的地址空间连续。,1.3 8051单片机内部结构,1
26、.3.2 存储器结构,1.3 8051单片机内部结构,1.3.2 存储器结构,二、RAM 1、片内RAM(1)通用寄存器区 在低128字节中，32个工作寄存器占用00H1FH单元，分为四组，构成通用寄存器区，每组由8个通用工作寄存器(R0R7)组成。其指令的数量最多，均为单周期指令，执行的速度最快。通过对PSW中的RS1和RS0的设置可决定选用哪一组工作寄存器。不用的工作寄存器区单元可以作一般的RAM使用。CPU复位后总是选中第0组工作寄存器。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.2 存储器结构,二、RAM 1、片内RAM(1)通用寄存器区 工作寄存器地址表：,1.3 8051单片机内部结
27、构,1.3.2 存储器结构,1、片内RAM(1)通用寄存器区(2)位寻址区 内部RAM的20H2FH为位寻址区，这16个字节单元既可以进行位寻址操作，也可以进行按字节寻址操作。(3)用户RAM区 用户RAM区(又称数据缓冲区)设在30H7FH空间，该区可作为堆栈区、数据缓冲区和工作单元。它只能用字节地址寻址。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.2 存储器结构,1、片内RAM(1)通用寄存器区(2)位寻址区(3)用户RAM区(4)SFR区 80C51片内高128字节RAM为SFR区。除PC外，有21个SFR分散在80HFFH的RAM空间中，对SFR的操作只能用直接寻址方式。,1.3 805
28、1单片机内部结构,1、片内RAM(4)SFR区,1.3.2 存储器结构,1.3 8051单片机内部结构,1、片内RAM(4)SFR区,1.3.2 存储器结构,1.3 8051单片机内部结构,1.3.2 存储器结构,一、程序存储器ROM 二、RAM 1、片内RAM 2、片外RAM 片外和片内RAM空间0000H00FFH是重叠的。访问内部RAM用MOV指令；访问外部RAM用MOVX指令，用间接寻址方式，R0、R1和DPTR都可作间接寻址寄存器。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.3 I/O端口结构,80C51单片机有4个8位的并行接口，共32根I/O口线。每个口主要由四部分组成：端口锁存器
29、，即SFR中P0P3；输入缓冲器；输出驱动器；引至端口外的端口引脚。一、P0口 组成：一个输出锁存器，两个三态输入缓冲器，一个输出驱动器，一个输出控制电路和输出引脚。输出驱动器由两个FET(场效应管)组成，其工作状态受控制电路控制，控制电路由与门，反相器和模拟开关MUX组成。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.3 I/O端口结构,P0口的位结构,1.3 8051单片机内部结构,1.3.3 I/O端口结构,一、P0口 1、作通用I/O口使用 工作原理：(1)写操作(输出)当CPU对P0口进行写操作时，写脉冲加到锁存器的CL上，其上升沿将来自内部总线的数据，经D端打入到Q端，取反后出现在 端
30、，又经T2反相，D端的写入数据与P0引脚的数据相同。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.3 I/O端口结构,一、P0口 1、作通用I/O口使用(1)写操作(输出)(2)读操作(输入)当CPU对P0口进行读操作时，由于该信号既加到T2又加到一个三态缓冲器上，假如此前该口曾输入锁存过数据0，则T2是导通的，这样引脚上的电位就被钳在“0”电平上，使输入的1无法读入，因此在输入数据前，应先向端口写1，使T2截止。故P0口作通用I/O口时，是一个准双向口。但在访问外部RAM时，CPU会自动向P0口的锁存器写1。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.3 I/O端口结构,一、P0口 1、作通用I/
31、O口使用 2、P0口作地址/数据总线 当来自CPU的控制信号为1时，P0口作地址/数据总线使用，此时MUX开关把地址/数据总线经非门与T2接通，同时打开与门，输出的地址/数据信息通过与门去驱动T1，又通过反相器去驱动T2，使两个FET构成推拉输出电路。输出时，若地址/数据等于1，T1导通，T2截止，P0引脚上出现“1”信号；反之，地址/数据等于0，T1截止，T2导通，P0引脚上出现“0”信号。若由P0口输入数据时，则输入信号从引脚通过输入缓冲器进入内部数据总线。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.3 I/O端口结构,一、P0口二、P1口 P1口是一个准双向口作通用I/O口使用，其内部有上
32、拉电阻与电源相连，故不必再外接上拉电阻。当作输入时，必须先向对应的锁存器置“1”，使FET截止。,P1口的位结构,1.3 8051单片机内部结构,1.3.3 I/O端口结构,一、P0口二、P1口三、P2口 P2口一个准双向口，其位结构同P0口类似，当系统中有片外存储器时，P2口用于输出高8位地址。此时MUX在CPU控制下，接通地址信号。P2口在作为通用I/O口使用时，MUX接通锁存器，使需要输出的数据送到P2的引脚上。对于80C31单片机，P2口通常只作地址总线口使用，而不作I/O口线直接与外部设备连接。,1.3 8051单片机内部结构,1.3.3 I/O端口结构,P2口的位结构,1.3 80
33、51单片机内部结构,1.3.3 I/O端口结构,一、P0口二、P1口三、P2口 四、P3口P3口有一个第二功能输出端，引脚输入通路上有两个缓冲器。P3口可以作为普通I/O口用，也可以作第二功能口使用。,P3口的位结构图,1.4 MCS-51单片机引脚功能,80C51单片机采用40引脚双列直插封装(DIP)形式(采用CHMO工艺制造)，也有用44引脚的方型封装结构(QFP)，其中4条(标有NC)的引脚是不连线的。,1.4.1 芯片封装,DIP封装,QFP封装,1.4 MCS-51单片机引脚功能,1.4.2 芯片引脚及功能,80C51单片机引脚图,1.4 MCS-51单片机引脚功能,1.4.2 芯
34、片引脚及功能,1、电源引脚：VCC和VSS VCC(40脚)：接+5V电源。VSS(20脚)：接地。2、时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2 XTAL1(19脚)：片内反相放大器的输入端。接外部石英晶体和微调电容的一端。若使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚必须接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为驱动端。XTAL2(18脚)：片内反相放大器的输出端。接外部石英晶体和微调电容的另一端。振荡电路的频率是晶体振荡频率。若使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬浮。,注：要检查单片机芯片振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉
35、冲信号输出。,1.4 MCS-51单片机引脚功能,1.4.2 芯片引脚及功能,3、控制信号引脚：和RST/Vpd ALE：(30脚)：地址锁存允许信号端/EPROM编程输入端。当CPU访问片外存储器时，用于锁存P0口低8位地址(因为P0口作为地址/数据复用口，P0口上的信息究竟是地址还是数据完全由ALE定义)。当单片机上电正常工作后，此端周期性地以时钟振荡频率的1/6的固定频率向外输出正脉冲信号。所以，ALE信号可用作对外输出时钟或定时信号。检查单片机芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出。ALE端的负载能力为8个LS型TTL。：对EPROM型单片机，如对87C51BH编程时的编
36、程脉冲输入端。,注意：51单片机系统有外部存储器在访问外部存储器时，有ALE脉冲丢失，用户不宜用ALE做精确的时钟或定时信号。,1.4 MCS-51单片机引脚功能,1.4.2 芯片引脚及功能,3、控制信号引脚：和RST/Vpd ALE：(30脚)：地址锁存允许信号端/EPROM编程输入端。(29脚)：程序存储允许输出端。片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。CPU从外部ROM取指令时，在每个机器周期中两次有效。但在访问片外RAM时，这两次有效信号不出现。有效时，将外部ROM中的指令读到数据总线上。检查单片机系统上电后，CPU能否正常到EPROM/ROM中读取指令码，可用示波器查看该端有无负脉
37、冲信号输出。可驱动8个LS型TTL门电路。,1.4 MCS-51单片机引脚功能,1.4.2 芯片引脚及功能,3、控制信号引脚：和RST/Vpd ALE：(30脚)：地址锁存允许信号端/EPROM编程输入端。(29脚)：程序存储允许输出端。片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。(31脚)：内部/外部ROM地址选择信号/固化编程电压输入端。：为高电平，CPU访问ROM有两种情况：当PC中的值小于0FFFH时，执行片内ROM指令;当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外ROM指令。当为低电平时，CPU只执行片外ROM指令。对80C31BH单片机，必须接低电平。VPP：用于87C51BH编程
38、时输入编程电压。,1.4 MCS-51单片机引脚功能,1.4.2 芯片引脚及功能,3、控制信号引脚：和RST/Vpd ALE：(30脚)：地址锁存允许信号端/EPROM编程输入端。(29脚)：程序存储允许输出端。片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。(31脚)：内部/外部ROM地址选择信号/固化编程电压输入端。RST/VPD(9脚)：复位信号输入端/备用电源正端输入。RST：高电平有效，其复位信号都是靠外部电路实现。在此输入端保持两个机器周期的高电平后，就可以完成复位操作。通常采用以下三种复位方式：上电自动复位、开关复位和外部脉冲复位。Vpd(备用电源正端输入)：当主电源Vcc电位突然降低或
39、断电(故障)，将+5V电源自动接入RST，从而保护RAM中信息不丢失，使复电后能正常工作。,1.4 MCS-51单片机引脚功能,1.4.2 芯片引脚及功能,80C51单片机复位后各内部寄存器的状态,1.4 MCS-51单片机引脚功能,1.4.2 芯片引脚及功能,上电与按钮复位电路,1.4 MCS-51单片机引脚功能,1.4.2 芯片引脚及功能,P3口线第二功能表,1.5 MCS-51工作方式,执行人们所编制程序的过程，即逐条执行指令的过程。计算机每执行一条指令都可以分为以下三个阶段进行。(1)取指令：根据PC中的值从ROM读出现行指令，送到指令寄存器。(2)分析指令：将指令寄存器中的指令操作码
40、取出后进行译码，分析其指令性质。如指令要求操作数，则寻找操作数地址。(3)执行指令：取出操作数，然后按照操作码的性质对操作数进行操作。计算机执行程序的过程实际上就是逐条指令地重复上述操作过程，直至遇到停机指令或循环等待指令。,1.5.2 程序执行过程,1.5 MCS-51工作方式,待机(空闲)方式：可使功耗减小，电流一般为1.75mA；掉电(停机)方式：备用电源直接由VCC端输入。可使功耗减到最小，电流一般为550A。因此，CHMOS型单片机特别适用于低功耗应用的场合。,1.5.3 低功耗方式,由电源控制寄存器PCON 中的有关位控制两种低功耗方式。,1.5 MCS-51工作方式,电源控制寄存器PCON,1.5.3 低功耗方式,(1)SMOD：波特率倍增位。在串行口工作方式1、2或3下，SMOD=1使波特率加倍。(2)GF1和GF0：通用标志位。由软件置、复位。(3)PD：掉电方式位。若PD=1，进入掉电工作方式。(4)IDL：待机方式位。若IDL=1，进入待机工作方式。如果PD和IDL同时为1，则进入掉电工作方式。复位时，PCON中所有定义位均为“0”。,
