资源描述
课前回顾128B4KB64KB64KB ROM和和RAM分别独立编址分别独立编址 片内外片内外ROM统一编址统一编址 片内外片内外RAM分别独立编址分别独立编址 MOVC和和EA信号信号(PSEN读选通信号读选通信号)MOVX(RD/WR读读/写选通信号写选通信号)MOV7/11/20241课前回顾 程序存储器程序存储器程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器数据存储器数据存储器16个单元个单元/128位位80个单元个单元PSW中的中的RS0/RS14组组/每组每组8个个32个单元个单元记为记为R0R77/11/20242表2-3表2-4工作寄工作寄工作寄工作寄存器区存器区存器区存器区位位位位寻寻寻寻址址址址区区区区用户用户用户用户RAMRAM区区区区字节地址字节地址位地址位地址7/11/20243共共21个单元，其中字节地址的末位是个单元，其中字节地址的末位是0H或或8H可位寻址可位寻址(11个个)。下面介绍下面介绍SFR块中的某些寄存器。块中的某些寄存器。特殊功能寄存器特殊功能寄存器课前回顾7/11/20244PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0CYACF0RS1RS0OVF1P (3)程序状态字程序状态字PSW（D0H 8位）位）PSW是可位寻址的是可位寻址的8位寄存器，主要用于存储当前指令执行位寄存器，主要用于存储当前指令执行后的程序状态，后的程序状态，供程序查询和判断。供程序查询和判断。各位定义如下：各位定义如下：进进进进位位位位标标标标志志志志位位位位辅辅辅辅助助助助进进进进位位位位标标标标志志志志位位位位用用用用户户户户自自自自定定定定义义义义状状状状态态态态标标标标志志志志位位位位工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器组组组组选选选选择择择择位位位位溢溢溢溢出出出出标标标标志志志志位位位位奇奇奇奇偶偶偶偶校校校校验验验验标标标标志志志志位位位位特殊功能寄存器特殊功能寄存器课前回顾7/11/20245特殊功能寄存器特殊功能寄存器 (1)累加器累加器 ACC（E0H 8位）位）用于存放操作数或运算中间结果的用于存放操作数或运算中间结果的8位专用位专用寄存器寄存器。(2)寄存器寄存器B（F0H 8位）位）与累加器与累加器A配合执行乘、除运算，并存放运算结果。在无乘除运配合执行乘、除运算，并存放运算结果。在无乘除运算时，它可作为内部算时，它可作为内部RAM的一个单元。的一个单元。（4）堆栈指针）堆栈指针SP。SP是是8位专用寄存器，作为堆栈指针它始终指位专用寄存器，作为堆栈指针它始终指向堆栈的顶部。向堆栈的顶部。单片机复位后，单片机复位后，SP的内容为的内容为07H。先进后出先进后出进栈操作过程是进栈操作过程是SP先加先加1，然后数据压入，然后数据压入；出栈过程是；出栈过程是SP指向的数指向的数据从中弹出，然后据从中弹出，然后SP减减1。实际中，通常在片内数据存储区的实际中，通常在片内数据存储区的30H7FH设置堆栈，一般在设置堆栈，一般在初始化时将初始化时将SP设置成设置成60H。（5）DPTR：16位专用地址指针寄存器，用来存放读片外位专用地址指针寄存器，用来存放读片外ROM或或读读/写片外写片外RAM的的16位地址。既可作为位地址。既可作为16位寄存器使用，也可作为两位寄存器使用，也可作为两个独立的个独立的8位寄存器位寄存器DPH和和DPL来使用。来使用。课前回顾7/11/20246课前提问课前提问1、51系列单片机片内系列单片机片内RAM的地址范围是多少？位寻址区的地址范围是多少？位寻址区的位地址范围是多少？的位地址范围是多少？2、如何选择当前的工作、如何选择当前的工作寄存器区？寄存器区？PSW/SP/DPTR可以位寻址吗？可以位寻址吗？3、若、若SP=70H，现要将，现要将“5FH”压栈，则压栈，则“5FH”的现的现存放单元地址是多少？存放单元地址是多少？SP中的内容是多少？中的内容是多少？7/11/202472.3.1P0口口的的工作原理及应用工作原理及应用2.3.2P1口口的的工作原理及应用工作原理及应用2.3.3P2口口的工作原理及应用的工作原理及应用2.3.4P3口口的的工作原理及应用工作原理及应用【重点与难点重点与难点】重点是四个重点是四个I/O口的功能及应用方法。口的功能及应用方法。难点是四个难点是四个I/O口的工作原理。口的工作原理。2.3 51系列单片机的输入/输出口7/11/20248 51系列单片机有系列单片机有4个个8位并行位并行I/O端口端口P0P3。每个端口都。每个端口都有有8根根I/O口线，每根线都能独立的作为输入或输出。在组成结口线，每根线都能独立的作为输入或输出。在组成结构上每构上每1个端口个端口都有都有1个锁存器、输入缓冲器和个锁存器、输入缓冲器和1个输出驱动器。个输出驱动器。具有字节寻址和位寻址功能。具有字节寻址和位寻址功能。1.P0端口端口 P0口是一个三态双向口是一个三态双向I/O口，可作为地址口，可作为地址/数据总线数据总线使用，也可作为通用使用，也可作为通用I/O口使用。可驱动口使用。可驱动8个个LS型型TTL负负载载。其。其1位的电路结构图如图位的电路结构图如图2-9所示。所示。2.3 51系列单片机的输入/输出口7/11/202491.P0端口端口 由由1个输出锁存器（个输出锁存器（D触发器）、触发器）、2个输入缓冲个输入缓冲器、一个转换开关器、一个转换开关MUX、1个输出驱动电路（个输出驱动电路（T1、T2）、）、1个与门和个与门和1个反相个反相器组成。器组成。2.3 51系列单片机的输入/输出口（1）用作通用）用作通用I/O口口 无外扩存储器时，无外扩存储器时，P0口可作通用口可作通用I/O口。此时，口。此时，CPU发出控发出控制电平制电平“0”封锁与门，封锁与门，T1截止，同时使转换开关接通截止，同时使转换开关接通b点。输点。输出驱动级工作在漏级开路方式，需要出驱动级工作在漏级开路方式，需要外接上拉电阻外接上拉电阻。P0口的其中口的其中1位的电路结构位的电路结构 07/11/202410 用作输出口。用作输出口。内部数据内部数据总线的数据在总线的数据在“写锁存器写锁存器”信号作用下，通过信号作用下，通过D锁存锁存器端输出，送到器端输出，送到T2，再经，再经过过T2反相，则在反相，则在P0.X上出上出现的数据正好与数据总线现的数据正好与数据总线信号一致。信号一致。需要外接需要外接10K上拉电阻。上拉电阻。2.3 51系列单片机的输入/输出口 P0口的其中口的其中1位的电路结构位的电路结构 用作输入口。用作输入口。有两种读入方式：有两种读入方式：“读锁存器读锁存器”和和“读引脚读引脚”。当当CPU发出发出“读锁存器读锁存器”指令时，打开上方的缓冲器，锁存器的状态由指令时，打开上方的缓冲器，锁存器的状态由Q端端经上方的输入缓冲器进入内部总线；经上方的输入缓冲器进入内部总线；当当CPU发出发出“读引脚读引脚”指令时，需人为的指令时，需人为的在锁存器中写入在锁存器中写入“1”，而使，而使T2截截止，引脚的状态经下方的输入缓冲器进入内部总线。止，引脚的状态经下方的输入缓冲器进入内部总线。7/11/202411 2.3 51系列单片机的输入/输出口（2）用作地址）用作地址/数据总线数据总线 当系统外扩展存储器时，当系统外扩展存储器时，P0口就作为地址口就作为地址/数据总线用。数据总线用。CPU及内部控制信号为及内部控制信号为“1”，使转换开关接通，使转换开关接通a点，反相器的输点，反相器的输出和出和T2管栅极相连。在这种情况下，若地址管栅极相连。在这种情况下，若地址/数据线为数据线为“1”，则，则T1导通、导通、T2截止，截止，P0.X输出为输出为“1”；反之，；反之，T1截止、截止、T2导通，导通，P0.X输出为输出为“0”。当数据从。当数据从P0口输入时，成为读引脚状态，不口输入时，成为读引脚状态，不过过CPU会自动向锁存器写入会自动向锁存器写入“1”。P0口作为地址口作为地址/数据总线使用时是一数据总线使用时是一个个真正的双向口真正的双向口，而，而作为通用作为通用I/O口使用时口使用时属于属于准双向口准双向口。7/11/202412 P1口口作作为为输输出出时时，无无需需再再接接上上拉拉电电阻阻，每每个个引引脚脚可可驱驱动动4个个LSTTL门门电电路路。做做输输入入口口时时，必必须须先先向向锁锁存存器器写写“1”，使使T2截截止止。P1口口作作为为通通用用I/O口，属于准双向口口，属于准双向口2.P1端口端口 P1口作为通用口作为通用I/O使用。其中使用。其中1位的电路结构如图所示。它位的电路结构如图所示。它由由1个输出锁存器（个输出锁存器（D触发器）、触发器）、2个输入缓冲器、个输入缓冲器、1个输出驱动个输出驱动电路（电路（T2、上拉电阻）组成。能够驱动、上拉电阻）组成。能够驱动4个个LSTTL负载。负载。2.3 51系列单片机的输入/输出口 P1口的其中口的其中1位的电路结构位的电路结构 7/11/202413 P2口作为口作为通用通用I/O或高或高8位地址总线使用位地址总线使用。其中。其中1位的电路结位的电路结构如图所示。由构如图所示。由1个输出锁存器个输出锁存器(D触发器触发器)、2个输入缓冲器、个输入缓冲器、1个个转换开关、转换开关、1个反相器和个反相器和1个输出驱动电路个输出驱动电路(T、上拉电阻、上拉电阻)组成组成。2.3 51系列单片机的输入/输出口3.P2端口端口（1）作通用）作通用I/O口口 当系统只扩展当系统只扩展256B的片的片外外RAM时时(无外扩无外扩ROM)，仅使用地址的低仅使用地址的低8位，位，P2口口可作为通用可作为通用I/O口使用。控口使用。控制信号为制信号为0，转换开关下方，转换开关下方接通，接通，P2口作为通用口作为通用I/O口，口，属于准双向口属于准双向口(同同P1口口)。P2口的其中口的其中1位的电路结构位的电路结构 7/11/202414 2.3 51系列单片机的输入/输出口（2）P2口用作地址总线口用作地址总线 当系统需要在片外扩展存储器超过当系统需要在片外扩展存储器超过256B时，单片机内部硬件时，单片机内部硬件自动使控制信号为自动使控制信号为“1”，转换开关接向地址线，转换开关接向地址线，P2.X的输出正的输出正好和地址线上的信息一致。好和地址线上的信息一致。P2口用作口用作地址总线高地址总线高8位位。4.P3端口端口 P3口的其中口的其中1位的位的电路结构如图所示。它电路结构如图所示。它由由1个输出锁存器（个输出锁存器（D触触发器）、发器）、3个输入缓冲器、个输入缓冲器、1个与非门和个与非门和1个输出驱个输出驱动电路（动电路（T、上拉电阻）、上拉电阻）组成。组成。P3口的其中口的其中1位的电路结构位的电路结构 7/11/202415 2.3 51系列单片机的输入/输出口（1）P3口用作第一功能（通用口用作第一功能（通用I/O口）口）P3口作通用口作通用I/O口时，其第二功能输出为口时，其第二功能输出为1，口中的每一位都，口中的每一位都可以定义为输入或输出，工作原理与可以定义为输入或输出，工作原理与P1口类似。此时口类似。此时P3口为准口为准双向口。能够驱动双向口。能够驱动4个个LSTTL门电路。门电路。P3口的其中口的其中1位的电路结构位的电路结构（2）P3口第二功能口第二功能P3口作为第二功能引脚口作为第二功能引脚时，内部硬件自动使时，内部硬件自动使P3口的锁存器置口的锁存器置1，打开第，打开第二功能输出的门，使二功能输出的门，使P3.X的输出正好和第二功能输的输出正好和第二功能输出的信息一致。出的信息一致。P3口的口的第二功能应用非常重要。第二功能应用非常重要。7/11/202416 2.3 51系列单片机的输入/输出口P0、P1、P2、P3并行端口使用注意事项：并行端口使用注意事项：(1)如果单片机不需要外部扩展存储器和如果单片机不需要外部扩展存储器和I/O接口，接口，P0P3口口 均可作为通用均可作为通用I/O口使用；口使用；(2)4个口在作为通用输入口使用时，均应个口在作为通用输入口使用时，均应先对端口的锁存器先对端口的锁存器 写入写入“1”，以避免误读；，以避免误读；(3)P0口作为通用口作为通用I/O口使用时，应口使用时，应外接外接10K的上拉电阻的上拉电阻，其它口则不必；其它口则不必；(4)P0口作为地址口作为地址/数据总线使用时，就不能再作为通用数据总线使用时，就不能再作为通用I/O 口使用；口使用；(5)P2口的某几根口线作地址使用，剩下的口线不能作为通口的某几根口线作地址使用，剩下的口线不能作为通 用用I/O口线使用，可作为口线使用，可作为RAM或或I/O口的片选信号；口的片选信号；(6)P3口的某些口线作第二功能时，剩下的口线可以单独作口的某些口线作第二功能时，剩下的口线可以单独作 为通用为通用I/O口线使用。口线使用。7/11/2024172.4.1片内振荡器及时钟信号的产生片内振荡器及时钟信号的产生2.4.2时序及有关概念时序及有关概念2.4.3指令的取指令指令的取指令/执行时序执行时序2.4.4访问片外存储器的操作时序访问片外存储器的操作时序【重点与难点重点与难点】重点是时钟电路的设计、时序有关的几个概念及指重点是时钟电路的设计、时序有关的几个概念及指令执行时序。令执行时序。难点是访问片外存储器的操作时序。难点是访问片外存储器的操作时序。2.4 时钟电路与时序 7/11/202418 2.4 时钟电路与时序 单片机在执行指令时，通常将一条指令分解为若干单片机在执行指令时，通常将一条指令分解为若干基本的微操作。基本的微操作。时钟信号时钟信号用来提供其内部各种微操用来提供其内部各种微操作作时间时间基准基准。单片机的单片机的时序时序就是就是CPU执行指令时所需控制信号的执行指令时所需控制信号的时间顺序时间顺序。单片机。单片机在时钟信号的控制下，严格按在时钟信号的控制下，严格按时时序序执行指令。执行指令。CPU发发出出的时序信号的时序信号有有两类两类，一类用，一类用于于对片内各个对片内各个功能部件功能部件的的控制，用户无须了解；另一类用于对片控制，用户无须了解；另一类用于对片外存储器或外存储器或I/O口的控制，这部分时序对于分析、口的控制，这部分时序对于分析、设计硬件接口电路至关重要设计硬件接口电路至关重要。7/11/202419 2.4 时钟电路与时序 1.内部振荡方式内部振荡方式 AT89S51单片机的内部有一个用于构成内部振荡器的反相放单片机的内部有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，大器，XTAL1和和XTAL2分别是放大器的输入和输出端，在这两个分别是放大器的输入和输出端，在这两个引脚之间外接引脚之间外接1个个石英晶体或陶瓷振荡器石英晶体或陶瓷振荡器，就可构成一个自激振，就可构成一个自激振荡器。电容荡器。电容C1、C2起到起到稳定振荡频率、快速启振稳定振荡频率、快速启振的作用。石英晶的作用。石英晶体，体，C1、C2值分别为值分别为30pF10pF；陶瓷谐振器，；陶瓷谐振器，C1、C2值分别值分别为为40pF10pF。晶振可选用。晶振可选用12MHz。为了减少寄生电容，晶振器。为了减少寄生电容，晶振器和电容应尽可能安装的与单片机芯片靠近。和电容应尽可能安装的与单片机芯片靠近。2.4.1 时钟信号的产生时钟信号的产生 时钟频率时钟频率直接影响单片机的直接影响单片机的速度速度，时钟时钟电路的电路的质量质量直接影响直接影响单片机单片机系统的系统的稳定性稳定性。常用的时钟电路有常用的时钟电路有两种方式两种方式：内部时钟内部时钟方式和方式和外部时钟外部时钟方式。方式。7/11/2024202.2.外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式外部振荡方式 把已有的时钟引入单片机，外部振荡脉冲信号由把已有的时钟引入单片机，外部振荡脉冲信号由把已有的时钟引入单片机，外部振荡脉冲信号由把已有的时钟引入单片机，外部振荡脉冲信号由XTAL1XTAL1端端端端输入单片机，输入单片机，输入单片机，输入单片机，XTAL2XTAL2端悬空。外接的脉冲高、低电平持续时间端悬空。外接的脉冲高、低电平持续时间端悬空。外接的脉冲高、低电平持续时间端悬空。外接的脉冲高、低电平持续时间大于大于大于大于20ns20ns，此方式便于多块芯片同时工作，便于同步。，此方式便于多块芯片同时工作，便于同步。，此方式便于多块芯片同时工作，便于同步。，此方式便于多块芯片同时工作，便于同步。2.4 时钟电路与时序 7/11/202421 2.4 时钟电路与时序 2.4.2 时序及有关概念时序及有关概念 由于指令的字节数的不同和执行操作的差别，不同的指令执行由于指令的字节数的不同和执行操作的差别，不同的指令执行时间也不一样，即所需要的节拍数不同。定时单位时间也不一样，即所需要的节拍数不同。定时单位从小到大从小到大的的顺序是：顺序是：时钟周期（节拍）、状态、机器周期、指令周期时钟周期（节拍）、状态、机器周期、指令周期。1.时钟周期时钟周期 一个时钟一个时钟(振荡振荡)脉冲持续的时间就称为一个时钟周期脉冲持续的时间就称为一个时钟周期，也，也称为节拍称为节拍(P，Pulse)。它是晶体振荡器产生的时钟频率的倒数，。它是晶体振荡器产生的时钟频率的倒数，是微型计算机系统中的是微型计算机系统中的最小、最基本的时序定时单位最小、最基本的时序定时单位。Tosc=1/fosc。如。如fosc=6MHz，Tosc=166.7ns。2.状态状态 状态由节拍构成状态由节拍构成。51系列单片机中状态用系列单片机中状态用S(State)表示，表示，1个状态包含个状态包含2个节拍，分别称为个节拍，分别称为前拍前拍P1和后拍和后拍P2。7/11/202422 2.4 时钟电路与时序 4.指令周期指令周期 指令周期就是指令周期就是CPU取出一条指令，到该条指令执行完成取出一条指令，到该条指令执行完成所所需要的时间，以需要的时间，以机器周期机器周期为单位。不同的指令所需要的机器周为单位。不同的指令所需要的机器周期数不同。通常一条指令执行所需要的时间在期数不同。通常一条指令执行所需要的时间在14个机器周期。个机器周期。单片机中按照指令执行所需要的机器周期数将其分为单片机中按照指令执行所需要的机器周期数将其分为单周期指单周期指令、双周期指令和四周期指令三种。令、双周期指令和四周期指令三种。指令周期是时序的最大时指令周期是时序的最大时间单位。间单位。3.机器周期机器周期 CPU完成一个基本操作所需时间为完成一个基本操作所需时间为机器周期机器周期。规定规定1个机器周个机器周期包括期包括6个状态或者个状态或者12个时钟周期个时钟周期，也就是振荡脉冲的，也就是振荡脉冲的12分频，分频，可依次表示为可依次表示为S1P1、S1P2 S6P2。执行一条指令分为几个。执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期完成一个基本操作，如取指令、读或机器周期。每个机器周期完成一个基本操作，如取指令、读或写数据等。写数据等。7/11/202423 机机器器周周期期（ss）=12/=12/f，f是是晶晶振振频频率率（MHzMHz）。当当晶晶振振频频率率为为24MHz24MHz时时，机机器器周周期期是是0.5s0.5s，当当晶晶振振频频率率为为12MHz12MHz时时，机机器器周周期期是是1s1s，当当晶晶振振频频率率为为6MHz6MHz时时，机机器器周周期期是是2s2s。后后续续的的许许多多程序设计或者定时器应用中都要用到程序设计或者定时器应用中都要用到。2.4 时钟电路与时序 思考：思考：设单片机晶振频率为设单片机晶振频率为12MHz，问机器周期为多少？指令周期分别为多少？问机器周期为多少？指令周期分别为多少？指令的运算速度与指令所包含的机器周期数有关，执行指令指令的运算速度与指令所包含的机器周期数有关，执行指令的机器周期数越少，指令执行得越快。或者说，指令的执行速度的机器周期数越少，指令执行得越快。或者说，指令的执行速度由系统时钟频率决定的，时钟频率越高，执行指令速度越快。由系统时钟频率决定的，时钟频率越高，执行指令速度越快。7/11/202424 CPU执行任何一条指令都分为执行任何一条指令都分为取指令和执行指令取指令和执行指令两个阶段。两个阶段。取指令阶段取指令阶段是把程序计数器（是把程序计数器（PC）中的地址送到程序存储）中的地址送到程序存储器，在读控制信号的作用下，从存储器中取出需要执行的操器，在读控制信号的作用下，从存储器中取出需要执行的操作码和操作数。作码和操作数。执行指令阶段执行指令阶段包括对指令操作码译码和产生控制信号、完成包括对指令操作码译码和产生控制信号、完成指令执行的过程。指令执行的过程。ALE信号信号是用于锁存地址的选通信号，由时钟频率的是用于锁存地址的选通信号，由时钟频率的1/6。通常，在每个机器周期内通常，在每个机器周期内ALE信号出现两次，时刻为信号出现两次，时刻为S1P2-S2P1和和S4P2-S5P1。每出现一次。每出现一次ALE信号，信号，CPU进行一次读进行一次读指令操作，但并不是每条指令在指令操作，但并不是每条指令在ALE信号生效时都能有效地信号生效时都能有效地读取指令。读取指令。2.4.3 指令的取指指令的取指/执行时序执行时序 2.4 时钟电路与时序 7/11/202425 2.4 时钟电路与时序 ADD A,R1(29)ADD A,23H(25 23)MOVX DPTR,A(F0)7/11/202426 51系列单片机片外存储器有程序存储器系列单片机片外存储器有程序存储器ROM和数据存储器和数据存储器RAM两种，两种，CPU访问它们的指令也分两类、时序也有所不同。访问它们的指令也分两类、时序也有所不同。2.4.4 访问片外存储器的操作时序访问片外存储器的操作时序 2.4 时钟电路与时序时钟电路与时序 1.访问外部访问外部ROM的操作时序的操作时序 7/11/2024272.访问外部访问外部RAM的操作时序的操作时序 访问片外访问片外RAM时，要进行时，要进行两步操作两步操作：第一步是先从外部：第一步是先从外部ROM中取出访问片外中取出访问片外RAM指令指令MOVX；第二步是根据；第二步是根据MOVX指令所给指令所给出的数据选中外部出的数据选中外部RAM某单元，再对该单元进行操作。某单元，再对该单元进行操作。7/11/202428 2.4 时钟电路与时序时钟电路与时序 第一个机器周期是从外部第一个机器周期是从外部ROM中取指令，在中取指令，在S4P2之后，将之后，将取来的指令中的外部取来的指令中的外部RAM地址地址输出，出，P0口送出低口送出低8位地址，位地址，P2口口送出高送出高8位地址。位地址。第二个机器周期中，第二个机器周期中，ALE第一个有效信号不再出第一个有效信号不再出现，读信号信号有效，将外部有效，将外部RAM的数据的数据读出送到出送到P0口。以后尽管口。以后尽管ALE的第二的第二个信号出个信号出现，但没有操作，但没有操作进行，从而行，从而结束了第二个机器周期。束了第二个机器周期。【注意注意】在访问外部在访问外部RAM时，时，ALE丢失丢失1次，所以不能用次，所以不能用ALE作为精确的时钟输出作为精确的时钟输出。7/11/2024292.5.1复位与复位电路介绍复位与复位电路介绍2.5.2单片机复位后的状态单片机复位后的状态【重点与难点重点与难点】重点是复位电路和复位后各寄存器的初始状态。重点是复位电路和复位后各寄存器的初始状态。难点是复位后各寄存器的初始状态。难点是复位后各寄存器的初始状态。2.5 5151系列单片机的复位电路系列单片机的复位电路 7/11/202430 复复位位是是一一种种操操作作，就就是是使使CPU和和系系统统中中的的其其它它部部件件都都置置为一个确定的初始状态，并从这个初始状态开始工作。为一个确定的初始状态，并从这个初始状态开始工作。复位可以使死机状态下的单片机重新启动。复位可以使死机状态下的单片机重新启动。2.5 5151系列单片机的复位电路系列单片机的复位电路 1.复位与复位电路复位与复位电路 复位可分为复位可分为上电复位、按键复位（外部复位）和内部复位上电复位、按键复位（外部复位）和内部复位。外部复位就是使外部复位就是使RST端上保持端上保持2个机器周期以上的高电平个机器周期以上的高电平，内，内部复位就是部复位就是WDT产生的复位。产生的复位。7/11/202431 2.5 5151系列单片机的复位电路系列单片机的复位电路 上电复位和按键复位的电路上电复位和按键复位的电路 2.单片机复位后的状态单片机复位后的状态 单片机复位后，所有的内部单片机复位后，所有的内部SFR和一些引脚都被赋予默认值，和一些引脚都被赋予默认值，SFR状态如下表所示。状态如下表所示。ALE和和PSEN引脚输出高电平，即引脚输出高电平，即ALE=1，PC=0000H，单片机从起始地址，单片机从起始地址0000H开始执行程序。开始执行程序。晶振为晶振为6MHz7/11/202432寄存器寄存器复位状复位状态寄存器寄存器复位状复位状态PC0000HTH000HACC00HTL000HB00HTH100HPSW00HTL100HSP07HTH200HDP00000HTL200HDP10000HTMOD00HP0P3FFHT2MOD00HSCON00HTCON00HIP0000BT2CON00HIE00000BRCAP1H00HWDTRSTBRCAP2H00HAUXR000BAUXR10B表表2-7 复位后片内复位后片内SFR的状态的状态7/11/2024337/11/2024342.6.1低功耗工作方式低功耗工作方式2.6.2低功耗方式下的低功耗方式下的“看门狗看门狗”定时器定时器【重点与难点重点与难点】重点是两种低功耗工作方式。重点是两种低功耗工作方式。2.6 低功耗方式与看门狗定时器低功耗方式与看门狗定时器7/11/2024352.6 低功耗方式与看门狗定时器低功耗方式与看门狗定时器1.低功耗工作方式低功耗工作方式 除本身属低功耗外，单片机还提供了两种低功耗工作方式除本身属低功耗外，单片机还提供了两种低功耗工作方式（节电工作方式），即空闲（等待、待机）方式和掉电（停机）（节电工作方式），即空闲（等待、待机）方式和掉电（停机）保护方式，以进一步降低功耗。保护方式，以进一步降低功耗。低功耗工作方式不是自动产生的，而是通过软件设定的。低功耗工作方式不是自动产生的，而是通过软件设定的。两种低功耗工作方式由电源及波特率控制寄存器两种低功耗工作方式由电源及波特率控制寄存器PCON来设定。来设定。PCON位于特殊功能寄存器区的位于特殊功能寄存器区的87H单元，是单元，是1个不可位寻址的个不可位寻址的8位位SFR，各位定义如下：（复位后，各位定义如下：（复位后 0 xxx000B）7/11/2024362.6 低功耗方式与看门狗定时器低功耗方式与看门狗定时器D7D6D5D4D3D2D1D0SMODGF1GF0PDIDL其中，其中，:保留位。保留位。SMOD是波特率培增位，在串行通信中使用。是波特率培增位，在串行通信中使用。SMOD=1，串行通信波特率加倍。，串行通信波特率加倍。GF1、GF0：通用标志位，由软件置位、清零。：通用标志位，由软件置位、清零。PD:掉电方式控制位。掉电方式控制位。PD=1，进入掉电保护方式。，进入掉电保护方式。IDL：空闲方式控制位。空闲方式控制位。IDL=1，进入空闲方式。，进入空闲方式。7/11/2024372.6 低功耗方式与看门狗定时器低功耗方式与看门狗定时器（1）空闲（等待、待机）方式）空闲（等待、待机）方式 空闲（等待、待机）方式是指空闲（等待、待机）方式是指CPU在不需要执行程序时在不需要执行程序时停止工作，以取代不停地执行空操作或原地踏步等操作。停止工作，以取代不停地执行空操作或原地踏步等操作。振振荡器器继续运行，运行，CPU停止工作，中断控制停止工作，中断控制电路、定路、定时/计数器和串行口等数器和串行口等环节在在时钟的控制下正常运行，的控制下正常运行，CPU现场（堆（堆栈指指针SP、程序、程序计数器数器PC、程序状、程序状态字字PSW、累加器、累加器ACC），），内部内部RAM和其它和其它SFR的内容保持不的内容保持不变，引脚保持，引脚保持进入空入空闲方式方式时的状的状态，ALE和和保持高保持高电平。平。当当CPU执行一条置执行一条置PCON.0（IDL）为）为1的指令后，系统进入的指令后，系统进入空闲方式。退出空闲方式有两种方法。空闲方式。退出空闲方式有两种方法。7/11/2024382.6 低功耗方式与看门狗定时器低功耗方式与看门狗定时器 中断退出。空闲方式下，中断系统还在工作，所以任何中断退出。空闲方式下，中断系统还在工作，所以任何中断响应都可使中断响应都可使IDL清零，从而退出空闲方式。清零，从而退出空闲方式。CPU进入中断服进入中断服务程序。务程序。硬件复位退出。复位时，振荡器仍然在工作，专用寄存硬件复位退出。复位时，振荡器仍然在工作，专用寄存器恢复默认值，器恢复默认值，IDL清零，退出空闲方式。清零，退出空闲方式。（2）掉电（停机）保护方式）掉电（停机）保护方式 掉电（停机）保护方式时振荡器停止工作，片内所有功掉电（停机）保护方式时振荡器停止工作，片内所有功能部件都停止工作。能部件都停止工作。内部内部RAM和其它和其它SFR的内容保持不的内容保持不变，I/O引脚的状引脚的状态均均保存在保存在对应的的SFR中，中，ALE和和均均为低低电平。平。7/11/2024392.6 低功耗方式与看门狗定时器低功耗方式与看门狗定时器 当当CPU执行一条置执行一条置PCON.1（PD）为）为1的指令后，的指令后，系统进入系统进入掉电保护方式掉电保护方式。退出掉电保护的方式退出掉电保护的方式是硬件复位方式。复位后片内是硬件复位方式。复位后片内RAM区区的数据不变。在进入掉电保护方式前，应将有关寄存器的内容的数据不变。在进入掉电保护方式前，应将有关寄存器的内容传送到传送到RAM中，当退出掉电保护方式后，再恢复到各寄存器中。中，当退出掉电保护方式后，再恢复到各寄存器中。【注意注意】在掉电保护方式下，在掉电保护方式下，VCC可以降到可以降到2V,但不能真正但不能真正掉电，为防止真正掉电可以在掉电，为防止真正掉电可以在VCC引脚增加备用电源。只有当引脚增加备用电源。只有当VCC恢复到正常值（恢复到正常值（5V），并维持一段时间（），并维持一段时间（10ms）后，才）后，才可退出掉电保护方式。可退出掉电保护方式。7/11/2024402.6 低功耗方式与看门狗定时器低功耗方式与看门狗定时器2.低功耗方式下的看门狗定时器低功耗方式下的看门狗定时器 掉电（停机）保护方式时振荡器停止工作，掉电（停机）保护方式时振荡器停止工作，WDT也停止工也停止工作，此时，用户不必作，此时，用户不必“喂狗喂狗”。为了确保退出掉电方式最初的。为了确保退出掉电方式最初的几个机器周期中几个机器周期中WDT计数器的溢出，用户应该在进入掉电方式计数器的溢出，用户应该在进入掉电方式前清零前清零WDT。在进入空闲方式前，特殊功能寄存器在进入空闲方式前，特殊功能寄存器AUXR的的WDIDLE位用位用来决定来决定WDT是否继续计数。在空闲方式默认情况下，特殊功能是否继续计数。在空闲方式默认情况下，特殊功能寄存器寄存器AUXR的的WDIDLE=0，WDT继续计数。为防止继续计数。为防止WDT在空在空闲方式下复位单片机，用户需要建立闲方式下复位单片机，用户需要建立1个定时器，定时退出空闲个定时器，定时退出空闲模式，然后清零模式，然后清零WDT，再重新进入空闲模式。当，再重新进入空闲模式。当WDIDLE=1时，时，WDT停止计数，退出空闲方式后，停止计数，退出空闲方式后，WDT继续计数。继续计数。7/11/202441本章小结本章小结 （1）51系列单片机内部资源包括微处理器（系列单片机内部资源包括微处理器（CPU）、程序）、程序存储器存储器ROM（8031无）、数据存储器无）、数据存储器RAM、并行、并行I/O端口、定端口、定时器时器/计数器、时钟电路、中断系统和串行接口。存储器包括程计数器、时钟电路、中断系统和串行接口。存储器包括程序存储器和数据存储器。它们在地址空间上是相互独立的，分序存储器和数据存储器。它们在地址空间上是相互独立的，分别有别有64KB的空间。在物理结构上可分为片内程序程序存储器、的空间。在物理结构上可分为片内程序程序存储器、片内数据存储器、片外程序存储器和片外数据存储器片内数据存储器、片外程序存储器和片外数据存储器4个部分。个部分。（2）51系列单片机的片内数据存储器系列单片机的片内数据存储器128B，分，分3个区域。个区域。工作寄存器组区域（工作寄存器组区域（00H1FH），位寻址区（），位寻址区（20H2FH）和）和用户用户RAM区。区。SFR区占据高区占据高128B的区域（的区域（80H0FFH）。若）。若片内数据存储器为片内数据存储器为256B时，低时，低128B用法和前述相同，高用法和前述相同，高128B的地址（的地址（80H0FFH）和）和SFR的地址相同。区别是通过不同的的地址相同。区别是通过不同的寻址方式来访问。寻址方式来访问。7/11/202442本章小结本章小结 （3）51系列单片机有系列单片机有4个个8位并行位并行I/O端口，端口的第一功端口，端口的第一功能是端口中的每一位都可以独立的作为输入或者输出。当系统能是端口中的每一位都可以独立的作为输入或者输出。当系统有外围存储器扩展时，部分端口的位使用第二功能。有外围存储器扩展时，部分端口的位使用第二功能。（4）时序是）时序是CPU执行指令时所需控制信号的时间顺序。执行指令时所需控制信号的时间顺序。与时序有关的概念有时钟周期（节拍）、状态、机器周期和指与时序有关的概念有时钟周期（节拍）、状态、机器周期和指令周期。时钟信号可以有内部振荡方式，也可以有外部时钟方令周期。时钟信号可以有内部振荡方式，也可以有外部时钟方式。式。（5）复位是使）复位是使SFR具有确定值的操作。程序从头开始执行。具有确定值的操作。程序从头开始执行。7/11/202443P42练练 习习 题题7/11/202444
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