【正文】 成 MAX810 專用復(fù)位電路。 中央處理器簡稱 CPU，是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制操作。按其功能，中央處理器包括運(yùn)算器和控制器兩部分電路。 運(yùn)算電路是單片機(jī)的運(yùn)算部件，用于實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯運(yùn)算。圖 中的 ALU（算術(shù)邏輯單元）、 ACC（ 累加器）、 B 寄存器、程序狀態(tài)字和兩個(gè)暫存寄存器等屬于運(yùn)算器電路。 7 圖 運(yùn)算電路以 ALU 為核心，基本的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算均在其中進(jìn)行，加、 減、乘、除、增量、減量、十進(jìn)制調(diào)整、比較等算術(shù)運(yùn)算，與、或、異或等邏輯運(yùn)算，左、右移位和半字節(jié)交換等操作 均包含在內(nèi) 。運(yùn)算和操作結(jié)果 的狀態(tài) 由 寄存器（ PSW）保存。 2. 控制器電路 控制電路是單片機(jī)的指揮控制部件，保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)而協(xié)調(diào)地工作。圖 中的 PC（程序計(jì)數(shù)器）、 PC 加 1 寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)與控制電路等均屬于控制電路。 單片機(jī)執(zhí)行指令是在控制電路的控制下進(jìn)行的。首先從程序存儲(chǔ)器中讀出指令，送指令寄存器保存，然后送指令譯碼器進(jìn)行譯碼，譯碼結(jié)果送定時(shí)控制邏輯電路，由實(shí)時(shí)控制邏輯產(chǎn)生各種定時(shí)信號(hào)和控制信號(hào)，再送到系統(tǒng)的各個(gè)部件去進(jìn)行相應(yīng)的操作。這就是執(zhí)行一條指令的全過程，執(zhí)行程序就是不斷重復(fù)這一過程。 3. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 內(nèi)部存儲(chǔ)器在圖 中包括 RAM（ 128*8）和 RAM 地址寄存器等。實(shí)際上80C51 芯片中共有 256 個(gè) RAM 單元，但其中后 128 單元被專用寄存器占用，供用戶使用的只有前 128 單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。因此，通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是指前 128 單元，簡稱“內(nèi)部 RAM”。 8 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器在圖 中包括（ 4K*8）和程序地址寄存器等。 80C51 共有4KB 掩膜 ROM，用于存放程序和原始數(shù)據(jù)。因此稱之為程序存儲(chǔ)器，簡稱“內(nèi)部 ROM”。 /計(jì)數(shù)器 出于控制應(yīng)用的需要， 80C51 共有兩個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。圖 中，定時(shí)器是和中斷、串行端口畫在一起的。 I/O 口 MCS51 共有 4 個(gè) 8 位的并行 I/O 口（ P0、 P P P3），以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。在圖 中， 4 個(gè)并行口是分別畫出的。 MCS51 單片機(jī)是有一個(gè)全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強(qiáng)，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。在圖 中，串行端口是和中斷、定 時(shí)器一起畫出的。 MCS51 單片機(jī)的中斷功能較強(qiáng)，以滿足控制應(yīng)用的需要。 80C51 共有 5 個(gè)中斷源，即外中斷 2 個(gè)，定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷 2 個(gè)，串行中斷 1 個(gè)。全部中斷分為高級(jí)和低級(jí)共兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別。在圖 中，中斷控制電路和串行端口、定時(shí)器一起畫出。 MCS51 芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接，所以在圖 中時(shí)鐘電路是用石英晶體和電容的符號(hào)表示的。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，典型頻率為 12MHz。 單片機(jī)主要用于控制，需要有較強(qiáng)的位處理功能，因 此位處理器是它的必要組成部分，常把位處理器稱為布爾處理器。 位處理器以狀態(tài)寄存器中的進(jìn)位標(biāo)志位 C 為累加位，可進(jìn)行置位、復(fù)位、取反、等于“ 0”轉(zhuǎn)移、等于“ 1”轉(zhuǎn)移且清“ 0”以及 C 與可尋址位之間的傳送、邏輯與、邏輯或等位操作。位處理操作也是通過運(yùn)算器實(shí)現(xiàn)的，但圖 中沒有具體畫出。 一、 引腳排列及功能 80C51 是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片 ,引腳排列請(qǐng)參見下頁圖 輸入 /輸出口線 ～ P0 口 8位雙向口線； ～ P1 口 8位雙向口線； ～ P2 口 8位雙向口線； ～ P3 口 8位雙向口線； ALE 地址鎖存控制信號(hào) 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí) , ALE 用于控制把 P0 口輸出的低8 位地址送入鎖存器鎖存起來 ,以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外由于 ALE 是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖 ,因此可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)外部定時(shí)外部使用。 9 /PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) 圖 在讀外部 ROM 時(shí) /PSEN 有效 (低電平 ),以實(shí)現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作。 /EA 訪問程序存儲(chǔ) 器控制信號(hào) 當(dāng) /EA 信號(hào)為低電平時(shí) ,對(duì) ROM 的讀操作限定外部程序存儲(chǔ)器 ,而當(dāng) /EA 信號(hào)為高電平時(shí) ,則對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始 ,并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。 RST 復(fù)位信號(hào) 當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期以上高 電平時(shí)即位有效 ,用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體引線端 當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí) ,此二引腳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(hào)。 Vss 地線 Vcc +5V 電源 以上就是 80C51 單片機(jī)芯片 40 條引腳 的定義及簡單功能說明。 由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因 ,芯片的引腳數(shù)目是有限的 ,例如 MCS51 系列芯片引腳數(shù)目 40 條 ,但單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)其功能所需要的信號(hào)數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此數(shù) ,因此就出現(xiàn)了供需矛盾。 如何解決這一矛盾 ?復(fù)用是唯一可行的辦法 ,即給一些信號(hào)引腳賦予雙重功能。第二功能信號(hào)定義主要集中在 P3口線中 ,另外再加上其他信號(hào)線 . P3 口線的第二功能 P3 的 8位口線都定義有第二功能 ,祥見表 11 表 11 P3 口線的第二功能 口線 第 二功能 信號(hào)名 稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 /INT0 外部中斷 0 申請(qǐng) /INT1 外部中斷 1 申請(qǐng) T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0計(jì)數(shù)輸入 T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1計(jì)數(shù)輸入 /WR 外部 RAM 寫選通 /RD 外部 RAM 讀選通 EPROM 存儲(chǔ)器程序固化所需要的信號(hào)有內(nèi)部 EPROM 的單片機(jī)芯片 ,為寫入程序需提供專門的編輯脈沖電源 ,它們也是由信號(hào)引腳以第二功能的形式提供的 ,即 : 編程脈沖 : 30 腳 (ALE//PROG) 編程電壓 (25V): 31 腳 (/EA/Vpp) 備用電源引入 MCS51 單片機(jī)的備用電源也是以信號(hào)第二功能的方式由 9腳提供電壓 ,以保 10 護(hù)內(nèi)部 RAM 中的信息不丟失。 、第二功能不會(huì)混淆 一個(gè)信號(hào)引腳 ,又是第一功能又是第二功能 ,會(huì)不會(huì)在使用時(shí)引起混亂和造成錯(cuò)誤呢 ?理由有三 : 1. 對(duì)于各種型號(hào)的芯片 ,其引腳的第一功能信號(hào)是相同的 ,所不同的只在引腳的第二功能信號(hào)上。 2. 對(duì)于 9,30和 31各引腳 ,由于第一功能與第二功能信號(hào)是單片機(jī)在不同工作方式下的信號(hào) ,因此不會(huì)發(fā)生使用上的矛盾。 3. P3 口線的情況卻有所不同 ,它的第二功能信號(hào)都是單片機(jī)的重要控制信號(hào)。因此在實(shí)際使用時(shí) ,總是先按需要優(yōu)先選用它的第二功能 ,剩下不用的才作為引腳表現(xiàn)出的外特性或硬件特性 ,在硬件方面只能引用功能 ,即通過引腳組建系統(tǒng)。 二、 存儲(chǔ)器組織和特殊功能寄存器 MCS51單片機(jī)片內(nèi)集成有程序存儲(chǔ)器 ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM,在使用過程中用戶還可以根據(jù)需要對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行外部擴(kuò)展。 從物理上分， MCS51 單片機(jī)存儲(chǔ)器有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 4 個(gè)存儲(chǔ)空間。 從邏輯上分， MCS51 單片 機(jī)有片內(nèi)外統(tǒng)一的程序存儲(chǔ)器地址空間、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間 3 個(gè)存儲(chǔ)器地址空間。為了區(qū)分不同的存儲(chǔ)器空間，訪問這 3 個(gè)不同的邏輯空間時(shí)采用了不同形式的指令。 1. 程序存儲(chǔ)器 程序存儲(chǔ)器用于存放編好的程序和表格常數(shù)， MCS51 單片機(jī)內(nèi)部有 4KB 的程序存儲(chǔ)器。 EA 引腳的連接 對(duì) MCS51 單片機(jī)而言，在正常運(yùn)行是，應(yīng)把 EA 引腳接高電平，使程序從內(nèi)部 ROM 開始運(yùn)行。目前很多廠家的單片機(jī)內(nèi)部 ROM 容量能夠滿足使用需求，通常沒有必要再進(jìn)行外部 ROM 的擴(kuò)展。 一些關(guān)鍵的存儲(chǔ)單元 0000H～ 0002H，系統(tǒng)復(fù)位后， PC 值為 0000H，系統(tǒng)將從 0000H 單 元開始執(zhí)行程序，一般在該單元區(qū)域中存放一條跳轉(zhuǎn)指令，用戶設(shè)計(jì)的主程序從跳轉(zhuǎn)后的地址開始存放。 另有 5 個(gè)特殊單元，分別對(duì)應(yīng)于 5 個(gè)中斷源的入口地址。 0003H～ 000AH：外部中斷 0 中斷地址區(qū)； 000BH～ 0012H：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 中斷地址區(qū)； 0013H～ 001AH：外部中斷 1 中斷地址區(qū)； 001BH～ 0022H：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 中斷地址區(qū)； 0023H～ 002AH：串行中斷地址區(qū)。 中斷 響應(yīng)后，按中斷種類自動(dòng)轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首地址去執(zhí)行程序，一般情況下 8 個(gè)單元難以存下一個(gè)完整的中斷服務(wù)程序，通常從中斷地址區(qū)首地址開始存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便中斷響應(yīng)后，通過中斷地址區(qū)轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的實(shí)際入口地址。 2. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由讀寫存儲(chǔ)器 RAM 組成。其最大容量可擴(kuò)展到64kb，用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)輸入的數(shù)據(jù)。 8051 內(nèi)部有 256 個(gè)單元的內(nèi)部數(shù)據(jù)存 11 儲(chǔ)器，其中 00H～ 7FH 為內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM， 80H～ FFH 為專用寄存器區(qū)。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)首先充分利用內(nèi)部存儲(chǔ)器，從使用角度講，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和 地址分配是十分重要的。 8051 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址由 00H 至FFH 共有 256 個(gè)字節(jié)的地址空間，該空間被分為兩部分，其中內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM 的地址為 00H～ 7FH（即 0～ 127）。而用做特殊功能寄存器的地址為80H～ FFH。在此 256 個(gè)字節(jié)中，還開辟有一個(gè)所謂“位地址”區(qū)，該區(qū)域內(nèi)不但可按字節(jié)尋址，還可按“位（ bit）”尋址。對(duì)于那些需要進(jìn)行位操作的數(shù)據(jù)，可以存放到這個(gè)區(qū)域。從 00H 到 1FH 安排了四組工作寄存器，每組占用 8個(gè) RAM 字節(jié)，記為 R0～ R7。究竟選用那一組寄存器，由前述標(biāo)志寄存器中的 RS1 和 RS0 來選用。在 這兩位上放入不同的二進(jìn)制數(shù)，即可選用不同的寄存器組。 3. 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器（ SFR）的地址范圍為 80H～ FFH。在 MCS－ 51中，除程序計(jì)數(shù)器 PC 和四個(gè)工作寄存器區(qū)外，其余 21 個(gè)特殊功能寄存器都在這 SFR 塊中。其中 5 個(gè)是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了 26 個(gè)字節(jié)。特殊功能寄存器反映了 8051 的狀態(tài)，實(shí)際上是 8051 的狀態(tài)字及控制字寄存器。用于 CPU PSW 便是典型一例。這些特殊功能寄存器大體上分為兩類，一類與芯片的引腳有關(guān)，另一類作片內(nèi)功能的控制用。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是 P0～ P3，它們 實(shí)際上是 4 個(gè)八位鎖存器（每個(gè) I/O口一個(gè)），每個(gè)鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。 MCS－ 51 共有 P0～ P3 四個(gè)這樣的并行口，可提供 32 根 I/O線，每根線都是雙向的，并且大都有第二功能。 三、時(shí)鐘電路和工作時(shí)序 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何