微处理器结构与嵌入式系统设计第二讲.ppt

在标号“D1：”后的指令“MOV R4,#20”使R4=20，R4是单片机的工作寄存器，可以保存数据，这里也可以理解成为一个变量。同理，指令“MOV R5,#248”使R5=248。指令“DJNZ R5,$”的功能是将R5的值减1，不等于0则重新执行本行指令，继续将R5减1看是否等于0。指令中的美元符号“$”指向本条指令的地址。 　　一条DJNZ指令执行花费的时间为2个机器周期，由于R5=248，所以执行完“DJNZ R5,$”所耗时间为2×248个机器周期。加上前一条1个机器周期的指令“MOV R5,#248”共花去1+2×248=497个机器周期。 　　接下来，指令“DJNZ R4,D2”将R4的值减1，不等于0则跳回标号D2处继续执行。由于R4预先装入了20，所以这4条指令共花去了20×（497+2）+1=9981个机器周期。如果使用的是12MHz的晶振，1个机器周期就为1μs（微秒），则以上这段程序所花的时间为9981 ×1μs=9981 μs≈10ms。 500ms延时程序实际上在此之上再加上一层循环，由于一开始R3=50，这样，通过指令“DJNZ R3, D1”把程序3-3重复执行了50次，所以程序3-4的总延时约为50×10=500ms。修改工作寄存器R3、R4、R5的值可以改变延时的时间。 I/O口的功能 单片机的I/O口肩负着控制外设和接收信号的责任。AT89S51中共有4组I/O口：P0、P1、P2、P3，每组8个位，所以共有32个I/O口，占40个管脚的绝大部分。这32个I/O口实现外围设备，如按钮开关、键盘、数码管、液晶屏等的控制，通过这些IO口表现出很强的控制能力。 I/O与单片机的关系 I/O口暴露在单片机的外部，用来与外设的管脚连接。在单片机内部有相应的I/O口电路，除了4组I/O口外，单片机内部还有CPU、中断控制、片内ROM、片内RAM、Timer0/1、串行口、看门狗、总线控制、振荡器等功能模块组成。 I/O口的操作 P0口（32~39管脚）是一个8位的开漏型双向I/O口。P0口在作输入/输出口使用时需要添加外部上拉电阻， 单片机上电复位时，P0口默认作为输出口，如果需要作输入口使用，需要先用程序向每个I/O口写入。 P1口（1~8管脚）是一组带内部上拉电阻的双向I/O口，由于P1口内置有上拉电阻，于是在作输入/输出口时不再需要添加外置上拉电阻。作输入口时，也需要向每位写入1。P1.5、P1.6、P1.7除作一般I/O口外，还作为下载接口用于向单片机下载程序。 P2口（21~28管脚）也是一组带内部上拉电阻的双向I/O口。由于P2口内置有上拉电阻，于是在作输入/输出口时不再需要添加外置上拉电阻。当P2口作输入时，需要写入1。 P3口（10~17管脚）同样是一组带内部上拉电阻的双向I/O口。由于P3口内置有上拉电阻，于是在作输入/输出口时不再需要添加外置上拉电阻。当P3口作输入时，需要写入1。 I/O口结构剖析 P1口主要由D锁存器、两个缓冲器、场效应管、内部上拉电阻等组成。 当程序让该I/O口输出1时，“内部总线”出现1，当“写锁存器”信号到来时，输出端Q就输出1，/Q 输出0。于是FET截止，于是“管脚P1.x”因电阻的上拉也输出1。 当程序让该I/O口输出0时，“内部总线”出现0使/Q =1，于是FET导通，“管脚P1.x”接地而呈现0。 如果I/O口作输入时，与“管脚P1.x”相连的外设使该管脚出现1或0，程序控制“读管脚”使能缓冲器，则“管脚P1.x”的状态就通过缓冲器进入“内部总线”上，指令就可接收到“内部总线”上的数据了。　 P3口比P1口多出了“第二功能输入线”和“第二功能输出线”。“第二功能输出线”与锁存器的输出端Q通过一个与非门和FET的G极连接。这样，如果“内部总线”=1时，与非门的输出端与“第二功能输出线”相反。比如“第二功能输出线”=1，FET的G极为0，所以FET截止，“管脚P3.x”=1。 当P3口作第二功能输入时，“管脚P3.x”上的信号通过一个缓冲器出现在“第二功能输入线”，程序只要把这个信号读走即得到第二功能的输入数据。 P0中的模拟开关，由“内部控制信号”控制，以选通P0口所要交换的是一般I/O口数据或是访问外部存储器的地址/数据。 由于P0口是没有内部上拉电阻的，所以它作一般I/O口使用时需要添加外部上拉电阻。不过在访问外部存储器时上拉FET（受与门控制的FET）会导通而不需要再添加外部上拉电阻。 单片机的功耗 运行时的功耗 在时钟频率较高时，如表中的4.0MHz，单片机运算速度较快，相应的1.25mA工作电流比在时钟频率为1.0MHz时的550μA工作电流要高。 12MHz下的运行功耗达25mA。 I/O口驱