第二章單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

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1、第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)MCS-51系列單片機(jī)是美國Intel公司在1980年推出的高性能8位單片微型計(jì)算機(jī)，它包括MCS-51和MCS-52兩個(gè)系列。在MCS-51系列中主要有8031、8051、8071等幾種機(jī)型。8051是ROM單片機(jī)，內(nèi)部有4KB的掩膜型的程序存儲器；8751是EPROM型單片機(jī)，內(nèi)部有4KB用戶可編程的程序存儲器；803l是無ROM程序存儲器的單片機(jī)，它必須外接程序存儲器。它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容。它們都具有以下硬件資源：面向控制的8位CPU；128B內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)存儲器；32位雙向輸入/輸出線；1個(gè)全雙工的異步串行口；2個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源，2個(gè)

2、中斷優(yōu)先級；時(shí)鐘發(fā)生器；可尋址64KB程序存儲器和64KB外部數(shù)據(jù)存儲器。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.1 MCS51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.2 中央處理單元2.3 存儲器結(jié)構(gòu)2.4 MCS51系列單片機(jī)外部引腳2.5 I/O端口2.6 時(shí)鐘電路和時(shí)序 2.7 復(fù)位 2.8 低功耗運(yùn)行方式第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 單片機(jī)是一種能進(jìn)行數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算，根據(jù)不同使用對完成不同控制任務(wù)的面向控制而設(shè)計(jì)的集成電路，是集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)內(nèi)部含有運(yùn)算器、控制器、片內(nèi)存儲器、并行接口、串行接口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)和振蕩器電路等功能部件。2.1 MCS2.1 MCS51

3、 51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)內(nèi)部基本組成：1、中中央央處處理理器器（CPU）：完成運(yùn)算和控制操作。包括運(yùn)算器和控制器兩部分。2、內(nèi)部數(shù)據(jù)存、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲儲器：器：用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。3、內(nèi)部程序存、內(nèi)部程序存儲儲器：器：用于存放程序和原始數(shù)據(jù)。4、定、定時(shí)時(shí)器器計(jì)計(jì)數(shù)器：數(shù)器：兩個(gè)16位的定時(shí)器計(jì)數(shù)器。5、并行、并行I/O口：口：4個(gè)8位的I/O口。6、串行口：、串行口：一個(gè)全雙工的串行口。7、中斷控制系、中斷控制系統(tǒng)統(tǒng)：5個(gè)中斷源。8、時(shí)鐘電時(shí)鐘電路：路：內(nèi)部時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。9、位、位處處理器。理器。位處理器稱為布爾處理器。

4、可進(jìn)行各種位操作。10、總線總線。地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。2.1 MCS2.1 MCS51 51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖2-1 8051單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8031無無 8051單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 8051單片機(jī)的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)CPU運(yùn)算器電路運(yùn)算器電路CPU控制器電路控制器電路CPU控制器電路控制器電路第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 8051內(nèi)部CPU是一個(gè)字長為8位二進(jìn)制的中央處理單元，它對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。CPU由運(yùn)算器（ALU）和控制器（定時(shí)控制部件等）兩部分電路組成。2.2 2.2 中央處理單元中央處理單元cpu結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) ALU ACC

5、B 控制器控制器 PC ID IR 存儲器存儲器 PSW第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 2.3 2.3 存儲器結(jié)構(gòu)存儲器結(jié)構(gòu) MCS51的存儲器有片內(nèi)和片外之分。片內(nèi)存儲器集成在芯片內(nèi)部；片外存儲器又稱外部存儲器，是專門的存儲器芯片，需要通過印刷電路板上的三總線和MCS-51連接。圖2-4 存儲器空間分配圖第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 從物理空間上看MCS-51單片機(jī)有四個(gè)存儲器地址空間。片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器。從用戶使用的角度，地址空間分為三類：片內(nèi)外統(tǒng)一編址0000HFFFFH的64KB程序存儲器地址空間。64KB片外數(shù)據(jù)存儲器地址空間，地址從0000HFFF

6、FH。256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器地址空間，地址從00HFFH。上述三個(gè)存儲空間地址是重疊的，為了使用戶能夠正確使用這三個(gè)不同的物理空間，8051的指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)了不同的數(shù)據(jù)傳送指令符號。CPU訪問片內(nèi)、片外程序存儲器時(shí)，指令助記符為MOVC；訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，指令助記符為MOVX；訪問片內(nèi)RAM時(shí)，指令助記符為MOV。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)51系列單片機(jī)64K字節(jié)程序存儲器為統(tǒng)一編址。8031內(nèi)部沒有片內(nèi)ROM存儲器80518751有4KB片內(nèi)ROMEPROM存儲器。無論8031還是80518751，都可以外接外部ROM，但片內(nèi)和片外之和不能超過64KB。片內(nèi)有ROM時(shí)，EA=1程序從片內(nèi)RO

7、M開始執(zhí)行，當(dāng)PC值超過片內(nèi)ROM容量時(shí)會自動轉(zhuǎn)向外部存儲器空間；當(dāng)片內(nèi)沒有ROM時(shí)，EA=0程序從外部存儲器開始執(zhí)行。51系列單片機(jī)復(fù)位后PC=0000H，系統(tǒng)從0000H開始執(zhí)行程序。2.3.1 MCS-51程序存儲器程序存儲器第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)MCS-51系列單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器在物理和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間。片內(nèi)RAM共256個(gè)字節(jié)，地址范圍為00HFFH片外RAM共有64 KB，地址范圍為0000HFFFFH。MCS-51RAM的實(shí)際存儲容量是超過64 KB，片內(nèi)RAM與片外RAM的低地址空間（0000H00FFH）是重疊的。2.3.2 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器第二章 單片機(jī)的硬件

8、結(jié)構(gòu) 2.3.2 2.3.2 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器為了指示機(jī)器到片內(nèi)RAM尋址還是到片外RAM尋址，單片機(jī)設(shè)計(jì)者為用戶提供了兩類不同的傳送指令：MOV MOV 指令用于片內(nèi)00HFFH范圍內(nèi)的尋址；MOVX MOVX 指令用于片外0000HFFFFH范圍內(nèi)的尋址。片內(nèi)RAM共有256個(gè)字節(jié)，它們又分為兩個(gè)部分，低128字節(jié)（00H7FH）是真正的RAM區(qū)，高128字節(jié)（80HFFH）為特殊功能寄存器（SFR）區(qū)。對于片內(nèi)有256字節(jié)的單片機(jī)，高128字節(jié)（80HFFH）空間特殊功能寄存器和RAM地址是重疊的，通過不同的尋址方式進(jìn)行訪問。圖2-5 8051內(nèi)部RAM分配第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)1

9、 1、片內(nèi)低、片內(nèi)低128128字節(jié)字節(jié)RAMRAM 片內(nèi)低128字節(jié)RAM分為三個(gè)區(qū)，寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和用戶RAM區(qū)。（1 1）寄存器區(qū)）寄存器區(qū)該區(qū)共有四組通用寄存器，地址范圍：00H1FH。每個(gè)區(qū)有8個(gè)工作寄存器，依次為R0R7。通過對PSW中RS1、RS0的設(shè)置來選擇。使用方法：一種是以寄存器的形式使用，用寄存器符號表示；另一種是以存儲單元的形式使用，以單元地址表示。說明：任一時(shí)刻，CPU使用其中的一組寄存器，并且把正在使用的那組寄存器稱之為當(dāng)前寄存器。由程序狀態(tài)字寄存器PSW中RS1、RS0位的狀態(tài)組合來決定使用那一組。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)（2 2）位尋址區(qū)）位尋址區(qū) 地址范圍

10、：內(nèi)部RAM的20H2FH單元，共有16個(gè)RAM單元，總計(jì)168128位，每個(gè)位單元都分配了一個(gè)特定地址，即00H7FH。這些地址稱為位地址。如圖2-5所示。（3 3）用戶）用戶RAMRAM區(qū)區(qū) 地址范圍：內(nèi)部RAM區(qū)單元地址為30H-7FH，共80個(gè)單元。只能以存儲單元的形式來使用。一般常把堆棧開辟在此區(qū)中。如圖2-5所示。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2 2、片內(nèi)高、片內(nèi)高128128單元字節(jié)單元字節(jié)RAMRAM（專用寄存器（專用寄存器 SFR SFR）又稱之為專用寄存器區(qū)，其單元地址為80H-FFH，用于存放相應(yīng)功能部件的控制命令、狀態(tài)或數(shù)據(jù)。因這些寄存器的功能已作專門規(guī)定，故而稱為專用寄存器

11、（SFR），有時(shí)也稱為特殊功能寄存器。如表2-2所列。在21個(gè)SFR寄存器中，用戶可以通過直接尋址指令對它們進(jìn)行字節(jié)存取，也可以對帶有“*”的11個(gè)寄存器進(jìn)行位尋址。在字節(jié)型尋址指令中，直接地址的表示方法有兩種：一種是使用物理地址，如累加器A用E0H、B寄存器用F0H、SP用81H等等；另一種是采用表2-2中的寄存器符號，如累加器A要用ACC，B寄存器用B、程序狀態(tài)字寄存器用PSW等表示。這兩種表示方法中，采用后一種方法比較普遍，因?yàn)樗鼈儽容^容易為人們記憶。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 表表2-3 SFR2-3 SFR中的位地址分布表中的位地址分布表第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

12、2.4 MCS2.4 MCS51 51系列單片機(jī)外部引腳系列單片機(jī)外部引腳MCS-51系列單片機(jī)通常有兩種封裝：一種是雙列直插式，常為HMOS型器件所用；另一種是方型封裝，大多數(shù)在CHMOS型器件中使用。如圖2-6所示。(a)雙列直插式封裝(b)方形封裝圖2-6 MCS-51單片機(jī)引腳第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)MCS-51系列單片機(jī)共有40條引腳，分為電源線、端口線、控制線和時(shí)鐘線，其中某些引腳具有雙重功能。1 1、電源線（、電源線（2 2條）條）Vcc5V電源；地線VSS2 2、輸入輸出口線（、輸入輸出口線（32 32條）條）P1.0P1.7 P1口8位雙向口線 P2.0P2.7 P2口8位雙

13、向口線P3.0P3.7 P3口8位雙向口線MCS-51單片機(jī)引腳功能第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)3 3、控制線（、控制線（4 4條）條）（1）ALE/PROG 地址鎖存/編程控制信號。當(dāng)8051上電正常工作后，自動地在ALE/PROG引腳上輸出頻率為fosc6的脈沖序列。當(dāng)CPU訪問片外存儲器時(shí)，ALE作為鎖存低8位地址的控制信號。平時(shí)不訪問片外存儲器時(shí)，該端也以16的時(shí)鐘振蕩頻率固定脈沖，因此可作為系統(tǒng)其他芯片的時(shí)鐘。（2）PSEN 外部程序存儲器讀選通信號。單片機(jī)訪問外部ROM時(shí)PSEN有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)（3）EA/VPP 程序存儲器控制信號

14、/編程電源輸入。當(dāng)EA信號為低電平時(shí)，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；當(dāng)EA信號為高電平時(shí)，對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。對8751 EA/VPP用于在片內(nèi)編程/校驗(yàn)時(shí)輸入21V編程電源。（4）RST 復(fù)位信號當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。4 4、時(shí)鐘線（、時(shí)鐘線（2 2條）條）XTAL1和XTAL2外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.5 I/O2.5 I/O端口端口 MCS-51單片機(jī)具有4個(gè)

15、8位準(zhǔn)雙向并行端口（P0P3），共32根1/O口線。每一根1/O口線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。這4個(gè)端口是單片機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行信息（數(shù)據(jù)、地址、控制信號）交換的輸入或輸出通道。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.5.1 2.5.1 端口功能端口功能1 1、P0 P0口口P0口為三態(tài)雙向口，在單片機(jī)需要外擴(kuò)程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、并行I/O接口時(shí)，通常作為16位地址總線的低8位和8位數(shù)據(jù)總線信號端口。由于是分時(shí)使用，用ALE地址鎖存信號將低8位地址鎖存在與P0口相連接的外部8位鎖存器中，形成16位地址信號的低8位，然后P0口再作為數(shù)據(jù)口使用。P0口能帶8個(gè)TTL電路。2 2、P1 P1口口P1口是專門供

16、用戶使用的I/O口，是準(zhǔn)雙向口。輸出端無需接上拉電阻。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)3 3、P2 P2口口P2口也是準(zhǔn)雙向口。但一般作為擴(kuò)展系統(tǒng)的地址總線，輸出高8位地址。與P0口一起組成16地址總線。它是供系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)使用。如果沒有系統(tǒng)擴(kuò)展，P2口也可以作為用戶I/O線使用。4 4、P3 P3口口 P3口是雙功能口，也是準(zhǔn)雙向口。P3口除作為通用I/O口外，還有第二種功能，作為第一功能使用時(shí)，P3口的結(jié)構(gòu)與操作與P1口相同。P3口作為第二功能時(shí)為串行口、外部中斷、定時(shí)器工作。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 表2-4 P3口第二功能第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)每個(gè)端口都是雙向的I/O口。端口的每一位都有一個(gè)鎖存

17、器，一個(gè)輸出驅(qū)動器（場效應(yīng)三極管）和一個(gè)輸入數(shù)據(jù)緩沖器。其中，鎖存器為D觸發(fā)器。在CPU控制下，可對端口P0P3進(jìn)行讀寫操作或?qū)σ_進(jìn)行讀操作。P0口和P2口的結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)2選1轉(zhuǎn)換器MUX，見圖2-7（a）、（c）。訪問外部存儲器時(shí)，由內(nèi)部控制信號，通過MUX將端口驅(qū)動器與地址或內(nèi)部地址/數(shù)據(jù)線連接起來（開關(guān)向上或向右打），而對于通常的I/O傳送，輸出驅(qū)動器通過D鎖存器與內(nèi)部總線連接（開關(guān)相下或向左打）。在4個(gè)并行IO端口中，P0最多可以推動8個(gè)LSTTL門，其余3個(gè)IO口是準(zhǔn)雙向IO口，只能推動4個(gè)LSTTL門。2.5.2 端口結(jié)構(gòu)端口結(jié)構(gòu)第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 圖2-7（a）P0口位

18、結(jié)構(gòu)圖圖2-7（b）P1口位結(jié)構(gòu)圖圖2-7（c）P2口位結(jié)構(gòu)圖圖2-7（d）P3口位結(jié)構(gòu)圖圖2-8 單片機(jī)I/O口結(jié)構(gòu)圖第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 從圖2-7（a）、（b）、（c）、（d）可以看出，P1口、P2口、P3口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和P0口稍有不同。P1、P2、P3口內(nèi)部有上拉電阻，P0口沒有，所以P0口單獨(dú)作為I/O口用時(shí)，由于輸出電路是漏極開路，必須外接上拉電阻。1 1、輸出方式、輸出方式 四個(gè)端口均可以作為通用的輸出口使用。例如：ORL P0，#DATA；MOV P1，A；AND P2，A；MOV P3，30H；2.5.3 端口輸入端口輸入/輸出方式輸出方式第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2 2、輸

19、入方式、輸入方式（1 1）讀端口數(shù)據(jù)）讀端口數(shù)據(jù) 是將端口鎖存器中數(shù)據(jù)讀入。例如：ORL R0，P0；MOV A，P1；AND A，P2；MOV 40H，P3；（2 2）讀引腳）讀引腳 當(dāng)端口作為輸入時(shí)，必須通過指令將端口的位鎖存器置1，以關(guān)閉輸出驅(qū)動場效應(yīng)管。在進(jìn)行讀引腳的操作時(shí)應(yīng)按下列方法編程：MOV P2，#0FFH；MOV A，P2；MOV P0，A；端口小結(jié)：端口小結(jié)：（1 1）系統(tǒng)總線：）系統(tǒng)總線：地址總線（地址總線（16 16位位）：P0（地址低8位）、P2口（地址高8位）數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（8 8位位）：P0口（地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用，借助ALE）；控制總線（控制總線（6 6根根）

20、：P3口的第二功能和9、29、30、31腳；（2 2）供用戶使用的端口：）供用戶使用的端口：P1口、部分未作第二功能的P3口；（3 3）P0 P0口作地址口作地址/數(shù)據(jù)時(shí)，是真正的雙向口，數(shù)據(jù)時(shí)，是真正的雙向口，三態(tài)、負(fù)載能力為8個(gè)LSTTL電路。P1P3是準(zhǔn)雙向口，負(fù)載能力為4個(gè)LSTTL電路。（4 4）P0 P0P3 P3在用作輸入之前必須先寫在用作輸入之前必須先寫“1”“1”，即：（即：（P0 P0）=FFH=FFH（P3 P3）=FFH=FFH。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號。振蕩有兩種方式：外部、內(nèi)部。1 1、時(shí)鐘信號的產(chǎn)生

21、、時(shí)鐘信號的產(chǎn)生在MCS-51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，在芯片的外部通過這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。如圖2-9所示。電路中的電容一般取30pF左右，而晶體的振蕩頻率范圍通常是1.2MHz12MHz。圖2-9 MCS-51單片機(jī)的振蕩電路圖2.6 時(shí)鐘電路和時(shí)序時(shí)鐘電路和時(shí)序2.6.1 振蕩器和時(shí)鐘電路振蕩器和時(shí)鐘電路第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2 2、引入外部脈沖信號、引入外部脈沖信號 在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號的同步，引入唯一的外部脈沖信號作為各單片機(jī)的振蕩脈

22、沖。這時(shí)外部的脈沖信號是經(jīng)XTAL2引腳注入。圖2-10 外部脈沖源接法第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)時(shí)序就是CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號的時(shí)間順序。在執(zhí)行指令時(shí)，CPU首先到程序存儲器中取出需要執(zhí)行指令的指令碼，然后對指令碼譯碼，并通過復(fù)雜的時(shí)序電路產(chǎn)生一系列控制信號去完成指令的功能。這些控制信號在不同的時(shí)刻控制某一部件產(chǎn)生相應(yīng)的動作，這種時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPU時(shí)序。MCS-51時(shí)序的定時(shí)單位共有3個(gè)，從小到大依次是：時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期。2.6.2 CPU時(shí)序時(shí)序第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)1 1、時(shí)鐘周期、時(shí)鐘周期 時(shí)鐘周期T又稱為振蕩周期，其頻率通常為晶振的頻率。時(shí)鐘周期是計(jì)

23、算機(jī)的基本工作周期。每兩個(gè)時(shí)鐘周期稱為一個(gè)狀態(tài)S，每個(gè)狀態(tài)又分為P1和P2兩拍。2 2、機(jī)器周期、機(jī)器周期 CPU完成一種基本操作所需要的時(shí)間稱為機(jī)器周期。一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩周期構(gòu)成，分為6個(gè)S狀態(tài)：S1S6。因此，一個(gè)機(jī)器周期中的12個(gè)振蕩周期表示為S1P1，S1P2，S2P1，S2P2，S6P2。例如例如：若fosc=12MHz，則一個(gè)機(jī)器周期 1/fcont=12/fosc=1s。3 3、指令周期、指令周期 執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間稱為指令周期。占用一個(gè)機(jī)器周期的指令稱為單周期指令，占用兩個(gè)機(jī)器周期的指令稱為雙周期指令。在MCS-51單片機(jī)中，有單周期指令、雙周期指令和四周期指令。第

24、二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)圖2-11 MCS-51單片指令的取指/執(zhí)行時(shí)序圖第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使CPU從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或由于操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。RST引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上。2.7 復(fù)位復(fù)位2.7.1 復(fù)位信號和復(fù)位操作復(fù)位信號和復(fù)位操作第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)表2-5 復(fù)位后各寄存器的狀態(tài) 第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.7.2 2.7.2 復(fù)位電路復(fù)位電路復(fù)位操作有上電自動

25、復(fù)位和手動復(fù)位兩種方式。1 1、上電復(fù)位、上電復(fù)位上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。電路如圖2-12(a)。為了保證復(fù)位成功，只要RST腳保持足夠時(shí)間（即兩個(gè)周期以上）的高電平，就可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動上電復(fù)位。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2 2、手動復(fù)位、手動復(fù)位 除了上電自動復(fù)位外，有時(shí)程序運(yùn)行在時(shí)，通過手動按鍵強(qiáng)制單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中按健電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖(b)所示。而按健脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖(c)所示。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)3 3、微控制器監(jiān)控芯片實(shí)現(xiàn)復(fù)位、

26、微控制器監(jiān)控芯片實(shí)現(xiàn)復(fù)位 在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，現(xiàn)多采用集成芯片。如：MAX706/MAX813L是MAXIM公司生產(chǎn)的價(jià)格低廉CPU監(jiān)控芯片。它除提供復(fù)位功能外，還提供微處理器監(jiān)控功能，即看門狗電路。有關(guān)CPU監(jiān)控復(fù)位電路的詳細(xì)資料和使用方法讀者可參考相關(guān)資料，由于篇幅所限本書不再介紹。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) CHMOS型單片機(jī)有兩種低功耗操作方式：節(jié)電操作方式和掉電操作方式。CHMOS型單片機(jī)用軟件來選擇操作方式，由特殊功能寄存器PCON中的相關(guān)位控制。IDL（PCON.0）：節(jié)電方式位。IDL=1時(shí)，激活節(jié)電方式 PD（PCON.1）：掉電方式位。PD=1時(shí)，激活掉電方式 GF0（PCON

27、.2）：通用標(biāo)志位 GF1（PCON.3）：通用標(biāo)志位2.8 低功耗運(yùn)行方式低功耗運(yùn)行方式SMODSMODGFGF1 1GFGF0 0PDPDIDLIDL第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)1 1、節(jié)電方式、節(jié)電方式 執(zhí)行一條將IDL位置1的指令后，80C51就進(jìn)入節(jié)電方式。這時(shí)提供給CPU的時(shí)鐘信號被中斷，CPU停止工作。但中斷、RAM、串行口和定時(shí)器繼續(xù)工作。此時(shí)，CPU現(xiàn)場（即SP、PC、PSW和ACC等）、片內(nèi)RAM和SFR中其他寄存器內(nèi)容均維持不變。CHMOS型器件退出空閑狀態(tài)有兩種方法。一種是產(chǎn)生中斷，因?yàn)樵诳臻e方式下，中斷系統(tǒng)仍在工作，任何被允許的中斷發(fā)生時(shí)，均可通過內(nèi)部電路使IDL0，從而

28、退出空閑狀態(tài)，并使PC指向原先置空閑方式的那條指令的下一條指令。另一種辦法是通過硬件復(fù)位，因?yàn)樵诳臻e方式下振蕩器仍工作，只要使復(fù)位信號保持兩個(gè)機(jī)器周期就可進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。第二章 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2 2、掉電方式、掉電方式 執(zhí)行一條將PD位置1的指令后，80C51就進(jìn)入掉電方式，進(jìn)入掉電方式后，振蕩器停止工作，時(shí)鐘凍結(jié)，一切工作都停止，只有片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器SFR中內(nèi)容保持不變。在掉電期間，Vcc電源可以降為2V（可以由電池供電）。80C31從掉電狀態(tài)退出的惟一方法是硬件復(fù)位，即需要給RST引腳上外加一個(gè)足夠?qū)挼膹?fù)位正脈沖。80C31復(fù)位以后SFR重新被初始化，但RAM中內(nèi)容保持不變。因此

29、，若要使得80C31在掉電后繼續(xù)執(zhí)行掉電前的程序，那就必須在掉電前預(yù)先把SFR中內(nèi)容保護(hù)到片內(nèi)RAM，并在掉電方式退出后為SFR恢復(fù)掉電前的狀態(tài)。動作選擇按鈕動作選擇按鈕紅外線傳感器紅外線傳感器89C2051單片機(jī)單片機(jī)復(fù)位按鈕復(fù)位按鈕電源指示燈電源指示燈基本的單片機(jī)控制電路板基本的單片機(jī)控制電路板1、介紹了單片機(jī)的編程結(jié)構(gòu)和內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)及性能。、介紹了單片機(jī)的編程結(jié)構(gòu)和內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)及性能。2、學(xué)習(xí)了單片機(jī)存儲器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、學(xué)習(xí)了單片機(jī)存儲器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 和程序存儲器的結(jié)構(gòu)和工作原理。和程序存儲器的結(jié)構(gòu)和工作原理。3 3、單片機(jī)的、單片機(jī)的4 4個(gè)個(gè)8 8位并行端口位并行端口P P0 0、P P1 1、P P2 2和和P P3 3各自的各自的 口電路邏輯和功能口電路邏輯和功能。4 4、單片機(jī)的時(shí)鐘電路和時(shí)序以及單片機(jī)的、單片機(jī)的時(shí)鐘電路和時(shí)序以及單片機(jī)的6 6種工作種工作 方式。方式。