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第二讲 MCS结构二 重点复习 图2.1 MCS—51单片机引脚及总线结构 I/O引脚的总线功能 本课内容： 2.1.2 外部总线 MCS-51单片机系统采用三总线结构，通过三总线和外部扩充部件相连。三总线分别为地址总线 数据总线和控制总线。 地址总线（AB） 宽度为16位，因此，对外接存储器可直接寻址范围是64KB。16位地址的高8位由P2口直接输入（A15-A8），P0口输出低8位地址（A7-A0），在允许地址锁存信号ALE作用下，将该低8位地址锁存到外部地址锁存器中，从而让P0口接收数据做准备。P0是地址/数据共用的端口。 数据总线（DB） 宽度为8位，由P0口提供（D7-D0） 控制总线（CB） 由上述4条控制线RST/VPD ALE/PROG PSEN和EA/VPP和P3口的第二功能状态组成。 2.2 MCS-51单片机内部结构 2.2.1 MCS-51的组成 一个8位CPU。 一个片内振荡器及时钟电路。 4KB ROM 程序存储器。 128B RAM 程序存储器。 两个16位定时器/计数器。 可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器空间的控制电路。 32条可编程的I/O线（4个8位并行I/O端口）。 一个可编程全双工串行接口。 具有5个中断源 两个优先级嵌套中断结构。 2.2.2 CPU CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1.运算器 运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。可以对半字节（4位） 单字节等数据进行操作。 8051运算器还包含有一个布尔处理器，用来处理位操作。 2.程序计数器PC 程序计数器PC用来存放即将要执行的指令地址，共16位，可对64KB程序存储器直接寻址。执行指令时，PC内容的低8位经P0口输出，高8位经P2口输出。 3.指令寄存器 指令寄存器中存放指令代码。CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，经译码器译码后由定时与控制电路产生相应的控制信号，完成指令功能。 4.定时与控制部件 1）时钟电路 时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。 P1在每一个状态S的前半部分有效。P2在每个状态的后半部分有效。 典型的晶振频率：6、12、11.0592、24，单位：MHz 2）时序：指令周期、机器周期、状态、时相、振荡周期 2.2.3 存储器 MCS--51单片机的程序存储器和数据存储器空间是互相独立的，物理结构也不同。程序存储器为只读存储器（ROM）。数据存储器为随机存取存储器（RAM）。单片机的存储器编址方式采用与工作寄存器、I/O口锁存器统一编址的方式。有关存储器的内容将在下一节中详述. 2.2.4 I/O端口 MCS--51单片机设有4个8位双向I/O端口（P0、P1、P2、P3）,每一条I/O线都能独立地用做输入或输出。P0口为三态双向口，能带8个TTL电路。P1、P2、P3口为准双向口(在用做输入线时,口锁存器必须先写入1”,故称为准双向口)，负载能力为4个TTL电路. 1.端口功能 P0口：三态双向口，作为通用I/O接口时，必须外接上拉电阻。 P0口可以作为输入\输出口，但在实际应用中通常作为地址\数据总线口,即低8位地址与数据线分时使用P0 口。低8位地址由 ALE信号的负跳变使它锁存到外部地址锁存器中，而高8位地址由P2口输出( P0口和 P2口地址\数据总线功能)。 P口 2） P1口：准双向口，输入时需先置1。 P1口每一位都能作为可编程的输入或输出线。 3）P2口：准双向口，输入时需先置1。 P2口可以作为输入口或输出口使用，外接 I/O 设备时，又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单片机来说，P2口一般只作为地址总线使用,而不作为 I/O线直接与外设相连接。 4）P3口：准双向口，输入时需先置1。 P3口为双功能口。作为第一功能使用时，其功能同 P1口。当作第二功能使用时，每一位功能定义如表所示： P3口第二功能 2.2.5 复位和复位电路 1. 复位电路 通过某种方式, 使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。 MCS—51单片机在时钟电路工作以后, 在RST/VPD端持续给出2个机器周期（24个振荡器周期）的高电平就可以完成复位操作（一般复位正脉冲宽度大于10 ms）。 复位分为上电复位和外部复位两种方式。 复位电路 2. 复位状态 MCS—51单片机复位后, 程序计数器PC和特殊功能寄存器复位的状态如表2―2所示。 复位不影响片内RAM存放的内容, 而ALE、在复位期间将输出高电平。由表2―2可以看出: CPU小结 重要内容： 关于PC：16位寄存器、程序计数器——指向将要执行的