【正文】 器區(qū)， 最好在復(fù)位 后 把SP值改置為 60H或更大的值 ，避免堆棧與工作寄存器沖突。 圖 24為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的結(jié)構(gòu)。 ３ .特殊功能寄存器 SFR （ Special Function Register） 片內(nèi)各功能部件的控制寄存器及狀態(tài)寄存器。 程序計數(shù)器 PC是一個獨(dú)立的 16位計數(shù)器，不可訪問。在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時，若有 進(jìn)位 /借位 ， Cy＝ 1；否則， Cy＝ 0。 為什么 P0口要有高阻“懸浮”態(tài)？ 準(zhǔn)雙向 I/O口則無高阻的“懸浮”狀態(tài)。 P2口 也可作為普通的 I/O口 使用。可用作外部定時或觸發(fā)信號。 （ 2） VSS（ 20腳）： 數(shù)字地 。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 11 （ 3）程序存儲器（ Flash ROM） 片內(nèi)集成有 4KB的 Flash存儲器（ AT89S52 則 為 8KB； AT89C55片內(nèi) 20KB），如片內(nèi)容量不夠，片外可外擴(kuò)至 64KB。 目的： 本章 學(xué)習(xí) ，為 AT89S51系統(tǒng)的應(yīng)用 設(shè)計 打下基礎(chǔ)。 （ 6） 1個看門狗定時器 WDT 當(dāng) CPU由于干擾使程序陷入死循環(huán)或跑飛時 ， WDT可 使程序恢復(fù)正常運(yùn)行。 外接時鐘源時 ，該腳接外部時鐘振蕩器的信號。 即 ALE禁止位不影響對外部存儲器的訪問。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 23 （ 4） P3口： 8位， 準(zhǔn)雙向 I/O口 ，具有內(nèi)部上拉電阻。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 25 AT89S51的 CPU 由圖 21可見， CPU由 運(yùn)算器 和 控制器 構(gòu)成。即當(dāng) D3位向 D4位產(chǎn)生進(jìn)位或借位時， Ac＝ 1；否則， Ac＝ 0。 PC中內(nèi)容變化軌跡 決定程序流程。位于內(nèi)部 RAM（共 128位）和特殊功能寄存器區(qū)（共 83位）中。 20H～ 2FH的 16個 單元的 128位可位尋址，也可字節(jié)尋址。 無論是子程序調(diào)用操作還是中斷服務(wù)子程序調(diào)用，最終都要返回主程序。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 48 4. 數(shù)據(jù)指針 DPTR0和 DPTR1 雙數(shù)據(jù)指針寄存器 ， 便于訪問 數(shù)據(jù)存儲器 。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 55 AT89S51的并行 I/O端口 4個雙向的 8位并行 I/O端口，分別記為 P0、 P P2和 P3，其中 輸出鎖存器 屬于 特殊功能寄存器 。因此， P0口作為地址 /數(shù)據(jù)總線使用時是一個真正的雙向端口，簡稱 雙向口 。 （ 2）兩個三態(tài)的數(shù)據(jù)輸入緩沖器 BUF1和 BUF2，分別用于讀鎖存器數(shù)據(jù)和讀引腳數(shù)據(jù)的輸入緩沖。 （ 2） P2口用作 通用 I/O口 在內(nèi)部控制信號作用下， MUX與 鎖存器的 Q端接通。 當(dāng)選擇第二輸入功能時，該位的鎖存器和第二輸出功能端均應(yīng)置 1，保證場效應(yīng)管截止， 入緩沖器 BUF3的輸出獲得。 例如，使用單片機(jī)的并行口 P1～ P3直接驅(qū)動 發(fā)光二極管 ，電路如 圖 212。速度快對 存儲器的速度要求就高 ，印制電路板的工藝要求也高，即線間的寄生電容要小。每 12個時鐘周期 為 1個機(jī)器周期 。 例如， 當(dāng) P1口某個引腳外接一個繼電器繞組，當(dāng)復(fù)位時，該引腳為高電平，繼電器繞組就會有電流通過，就會吸合繼電器開關(guān)，使開關(guān)接通，可能會引起意想不到的后果。 圖 221 兩種實(shí)用的兼有上電復(fù)位與按鍵復(fù)位的電路 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 96 低功耗節(jié)電模式 兩種低功耗節(jié)電工作模式 ： 空閑模式 （ idle mode）和掉電保持模式 （ power down mode）。 當(dāng)使用 硬件復(fù)位 退出空閑模式時，在復(fù)位邏輯電路發(fā)揮控制作用前，有長達(dá)兩個機(jī)器周期時間，單片機(jī)要從斷點(diǎn)處（ IDL位置 1指令的下一條指令處）繼續(xù)執(zhí)行程序。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 103 在 進(jìn)入空閑模式 前， 應(yīng)先設(shè)置 AUXR中的 WDIDLE位 ，以確認(rèn)WDT是否繼續(xù)計數(shù)。當(dāng)用硬件復(fù)位退出掉電模式時，對 WDT的操作與正常情況一樣。所有 外圍電路（中斷系統(tǒng)、串行口和定時器）仍繼續(xù)工作 ， SP、 PC、 PSW、 A、 P0～ P3端口等所有其他寄存器 、 內(nèi)部 RAM和 SFR中內(nèi)容均保持進(jìn)入空閑模式前狀態(tài)。 脈沖復(fù)位 是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的 正脈沖 來實(shí)現(xiàn) 的，脈沖復(fù)位電路見 圖 220。 除系統(tǒng)的正常初始化外，當(dāng) 程序出錯 （如程序跑飛）或 操作錯誤 使系統(tǒng)處于 死鎖 狀態(tài)時， 需按復(fù)位鍵 使 RST腳為高電平，使 AT89S51擺脫 “跑飛” 或 “死鎖” 狀態(tài)而重新啟動程序。如 fosc=6MHz， Tosc=。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 81 圖 213 內(nèi)部時鐘方式電路 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 82 C1和 C2的 典型值 通常選擇為 30pF。 P0口與 P P P3口相比， P0口的驅(qū)動能力較大 ，每位可驅(qū)動 8個 LSTTL輸入，而 P P P3口 的每一位的驅(qū)動能力， 只有 P0口的一半 。 （ 2） 3個 三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器 BUF BUF2和 BUF3，分別用于讀鎖存器、讀引腳數(shù)據(jù)和第二功能數(shù)據(jù)的輸入緩沖。 （ 3）一個多路轉(zhuǎn)接開關(guān) MUX，一個輸入是鎖存器的 Q端，另一個輸入是高 8位地址。 P0口 大多作為地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用口 使用，就不能再作為通用 I/O口使用。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 59 輸出電路是 上、下兩個場效應(yīng)管形成的 推拉式結(jié)構(gòu) ，大大提高了負(fù)載能力，上方的場效應(yīng)管這時起到 內(nèi)部上拉電阻 的作用。其余的 83個可尋址位 分布在 特殊功能寄存器 SFR中， 見 表 26。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 47 DISRTO： 禁止 /允許 WDT溢出時的復(fù)位輸出 。 堆棧結(jié)構(gòu) — 向上生長型 。 １ .片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）共 128個單元，字節(jié)地址 為 00H～ 7FH。 片內(nèi) RAM不夠用時，在 片外可擴(kuò)至 64KB RAM 。功能是控制指令的讀入、譯碼和執(zhí)行，從而對各功能部件進(jìn)行定時和邏輯控制。 圖 23 PSW的格式 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 28 PSW中各個位的功能 ： （ 1） Cy（ ）進(jìn)位標(biāo)志位 可寫為 C。故 P0口為雙向三態(tài) I/O口。 當(dāng) AT89S51擴(kuò)展外部存儲器及 I/O口時， P2口作為 高 8位地址總線 用，輸出高 8位地址。 此外，單片機(jī) 正常運(yùn)行 時， ALE端 一直有正脈沖信號輸出 ，此頻率為時鐘振蕩器頻率 fosc的 1/6。 EAPSEN PROG第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 14 電源及時鐘引腳 1．電源引腳 （ 1） VCC（ 40腳）： +5V電源 。片內(nèi) 128B的 RAM以高速 RAM的形式集成，可加快單片機(jī)運(yùn)行的速度 和 降低功耗。 在原理和結(jié)構(gòu)上，單片機(jī)把微機(jī)的許多概念、技術(shù)與特點(diǎn)都繼承下來。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 12 （ 7）串行口 1個全雙工的異步串行口， 4種工作方式。 （ 2） XTAL2（ 18腳）： 片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。 ： 引腳 第二功能 ，對片內(nèi) Flash編程，為 編程脈沖輸入 腳。 可作為 通用的 I/O口使用 。 運(yùn)算器 對操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯和位操作運(yùn)算。 （ 3） F0（ ）用戶設(shè)定標(biāo)志位 由用戶使用的一個狀態(tài)標(biāo)志位，可用指令來使它置 1或清 0， 控制程序的流向。當(dāng) 順序執(zhí)行 程序時自動加 1；執(zhí)行 轉(zhuǎn)移程序 或 子程序、中斷子程序調(diào)用 時，自動將其內(nèi)容更改成所要轉(zhuǎn)移的目的地址。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 35 程序存儲器空間 存放程序和表格之類的固定常數(shù)。 30H～ 7FH的單元只能字節(jié)尋址，用作存數(shù)據(jù)以及作為堆棧區(qū)。應(yīng)預(yù)先把主程序的斷點(diǎn)在堆棧中保護(hù)起來，為程序正確返回做準(zhǔn)備。 DPTR0： AT89C51單片機(jī) 原有 的數(shù)據(jù)指針 ； DPTR1： 新增加 的數(shù)據(jù)指針。端口的每一位均由輸出鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器組成， 4個端口按 字節(jié)輸入 /輸出 外， 也 可 位尋址 。 Q第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 60 （ 2） P0口用作通用 I/O口 當(dāng) P0口不作為系統(tǒng)的地址 /數(shù)據(jù)總線使用時，此時 P0口也可作為通用的 I/O口使用。 （ 3）數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動電路，由一個場效應(yīng)管（ FET）和一個片內(nèi)上拉電阻組成。 CPU輸出 1時， Q=1，場效應(yīng)管截止， 1； CPU輸出 0時， Q=0，場效應(yīng)管導(dǎo)通， 0。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 74 （ 2） P3口用作第一功能 —— 通用 I/O口 用作 第一功能通用輸出 時， 第二輸出功能 端應(yīng)保持高電平，與非門開啟。由于 P1～ P3內(nèi)部有 30kΩ 左右的 上拉電阻 。晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 86 1個機(jī)器周期 包括 12個時鐘周期 ，分 6個狀態(tài) ： S1～ S6。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 90 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 91 復(fù)位電路設(shè)計 由復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)。 掉電保持模式 下， Vcc可由 后備電源 供電。在這期間，片內(nèi)硬件阻止 CPU對片內(nèi) RAM的訪問，但不阻止對外部端口（或外部 RAM）的訪問。 當(dāng) WDIDLE=0，空閑模式下的 WDT保持繼續(xù)計數(shù)。 退出 有 兩種方法 ： 硬件復(fù)位 和 外部中斷 。雖然振蕩器運(yùn)行，但是 CPU進(jìn)入空閑狀態(tài) 。 按鍵手動 復(fù)位 電路見 圖 219。 復(fù)位操作 復(fù)位時， PC初始化為 0000H，程序從 0000H單元開始執(zhí)行。若晶振頻率為 fosc，則時鐘周期 Tosc=1/fosc。兩引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器， 圖 213是 AT89S51內(nèi)部時鐘方式 的 電路 。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 76 P1～ P3口驅(qū)動 LE