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4) 堆栈和堆栈指针 图2.5 MCS–51单片机堆栈 3．特殊功能寄存器块 特殊功能寄存器(SFR，即Special Function Registers)，又称为专用寄存器，专用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行I/O口、串行I/O口、定时器/计数器、中断系统等功能模块的工作。用户在编程时可以置数设定，却不能自由移作它用。在51子系列单片机中，各专用寄存器(PC例外)与片内RAM统一编址，且作为直接寻址字节，可直接寻址。除PC外，51子系列有18个专用寄存器，其中3个为双字节寄存器，共占用21个字节；52子系列有21个专用寄存器，其中5个双字节寄存器，共占用26个字节。按地址排列的各特殊功能寄存器名称、表示符、地址等如表2.5所示。其中有12个专用寄存器可以位寻址，它们字节地址的低半字节都为0H或8H(即可位寻址的特殊功能寄存器字节地址具有能被8整除的特征)，共有可寻址位12×8-3 (未定义)=93位。 表2.5 特殊功能寄存器名称、表示符、地址一览表 表2.5 特殊功能寄存器名称、表示符、地址一览表 2.3 并行输入/输出接口 2.3.1 P0口 1．P0口结构 P0口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用口，也可作为通用I/O接口。其1位的结构原理如图2.9所示。P0口由8个这样的电路组成。锁存器起输出锁存作用，8个锁存器构成了特殊功能寄存器P0；场效应管(FET)V1、V2组成输出驱动器，以增大带负载能力；三态门1是引脚输入缓冲器；三态门2用于读锁存器端口；与门3、反相器4及模拟转换开关构成了输出控制电路。 图2.6 P0口1位结构图 2．地址/数据分时复用功能 当P0口作为地址/数据分时复用总线时，可分为两种情况：一种是从P0口输出地址或数据，另一种是从P0口输入数据。 在访问片外存储器而需从P0口输出地址或数据信号时，控制信号应为高电平1，使转换开关MUX把反相器4的输出端与V1接通，同时把与门3打开。当地址或数据为1时，经反相器4使V1截止，而经与门3使V2导通，P0.x引脚上出现相应的高电平1； 当地址或数据为0时，经反相器4使V1导通而V2截止，引脚上出现相应的低电平0。这样就将地址/数据的信号输出。 3．通用I/O接口功能 当P0口作为通用I/O口使用，在CPU向端口输出数据时，对应的控制信号为0，转换开关把输出级与锁存器Q端接通，同时因与门3输出为0使V2截止，此时，输出级是漏极开路电路。当写脉冲加在锁存器时钟端CLK上时，与内部总线相连的D端数据取反后出现在Q端，又经输出V1反相，在P0引脚上出现的数据正好是内部总线的数据。当要从P0口输入数据时，引脚信息仍经输入缓冲器进入内部总线。 (1) 在输出数据时，由于V2截止，输出级是漏极开路电路，要使1信号正常输出，必须外接上拉电阻。 (2) P0口作为通用I/O口使用时，是准双向口。其特点是在输入数据时，应先把口置1(写1)，此时锁存器的Q端为0，使输出级的两个场效应管V1、V2均截止，引脚处于悬浮状态，才可作高阻输入。因为，从P0口引脚输入数据时，V2一直处于截止状态，引脚上的外部信号既加在三态缓冲器1的输入端，又加在V1的漏极。假定在此之前曾输出锁存过数据0，则V1是导通的，这样引脚上的电位就始终被箝位在低电平，使输入高电平无法读入。因此，在输入数据时，应人为地先向口写1，使V1、V2均截止，方可高阻输入。所以说P0口作为通用I/O口使用时，是准双向口。但在P0用作地址/数据分时复用功能连接外部存储器时，由于访问外部存储器期间，CPU会自动向P0口的锁存器写入0FFH，对用户而言，P0口此时则是真正的三态双向口。 4．端口操作 MCS-51单片机有不少指令可直接进行端口操作，例如： ANL P0，A ；(P0)←(P0)∧(A) ORL P0，#data ；(P0)←(P0)∨data DEL P0 ；(P0)←(P0) -1 这些指令的执行过程分成“读-修改-写”三步，先将P0口的数据读入CPU，在ALU中进行运算，运算结果再送回P0。执行“读-修改-写”类指令时，CPU是通过三态门 2读回锁存器Q端的数据来代表引脚状态的。 综上所述，P0口在有外部扩展存储器时被作为地址/数据总线口，此时是一个真正的双向口；在没有外部扩展存储器时，P0口也可作为通用的I/O接口，但此时只是一个准双向口。另外，P0口的输出级具有驱动8个LSTTL负载的能力，即输