【文章內(nèi)容簡介】 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 26 采用內(nèi)部時鐘方式時 , 如圖 2―4 （ a）所示。 片內(nèi)的高增益反相放大器通過 XTAL XTAL2外接作為反饋元件的片外晶體振蕩器（呈感性）與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個自激振蕩器 , 向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。 振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率 , 一般晶體可在 0～ 33 MHz之間任選 , 電容 C C2可在 5～ 30 pF之間選擇 , 電容的大小對振蕩頻率有微小的影響 , 可起頻率微調(diào)作用。 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 27 ?? 2____?? 6?? 3X T A L 1X T A L 2振 蕩 器 時 鐘 發(fā) 生 器P 1P 2A L E機 器周 期狀態(tài)時鐘V S S振蕩周期：是指為單片機提供定時信號的振蕩源的周期。 狀態(tài)周期：振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期，又稱時鐘周期或稱 S周期，所 以，一個狀態(tài)周期包含兩個振蕩周期。狀態(tài)周期被分為兩個節(jié) 拍，即 P1節(jié)拍和 P2節(jié)拍。 機器周期：一個機器周期由 6個狀態(tài)（ 12個振蕩脈沖）組成，即六個時鐘周 期， 12個振蕩周期。 指令周期：是指執(zhí)行一條指令所占用的全部時間，一個指令周期通常含有 1～ 4個機器周期。 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 28 圖 2―6 AT89S 單片機 CPU取指 /執(zhí)行時序 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 1X T A L 2A L EP 1 P 2 P 1 P 2 P 2P 1 P 2 P 1 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2讀 操 作 碼S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 1讀 下 一 個 操 作 碼 （ 丟 棄 ）再 讀 下 一 個 操 作 碼a ） 單 字 節(jié) 單 周 期 指 令 ， 例 ： I N C AP 1 P 2 P 1 P 2 P 2P 1 P 2 P 1 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2讀 操 作 碼S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 1讀 第 二 字 節(jié) 讀 下 一 個 操 作 碼b ） 雙 字 節(jié) ， 單 周 期 指 令 ， 例 ： A D D A ， d a t aP 1 P 2 P 1 P 2 P 2P 1 P 2 P 1 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2讀 操 作 碼S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 1讀 下 一 個 操 作 碼 （ 丟 棄 ）P 1 P 2 P 2P 1 P 2 P 1 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 1再 讀 下 一 個 操 作 碼c ） 單 字 節(jié) ， 雙 周 期 指 令 ， 例 ： I N C D P T RP 1 P 2 P 1 P 2 P 2P 1 P 2 P 1 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2讀 操 作 碼 （ M O V X ）S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 1讀 下 一 個 操 作 碼（ 丟 棄 ）P 1 P 2 P 2P 1 P 2 P 1 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 1再 讀 下 一 個 操 作 碼d ） M O V X 單 字 節(jié) ， 雙 周 期 地 址 數(shù) 據(jù) （ D a t a ）訪 問 外 部 存 儲 器無 取 指 無 A L E 無 取 指第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 29 單周期指令的執(zhí)行從 S1P2開始 , 在 S1P2期間讀入操作碼并把它鎖存到指令寄存器中 。 雙字節(jié)指令 , 則在同一機器周期的S4期間讀出第 2個字節(jié) 。 對于單字節(jié)指令在 S4處仍有一次讀操作 , 但這時讀出的字節(jié) （ 下一條指令的操作碼 ） 是不予考慮的 , 而且程序計數(shù)器 PC也不加 1。 對于單周期指令 , 在上述任何情況下 , 指令都在 S6P2期間完成操作 。 圖 2― 6 中的 （ a ） 和 （ b）分別表示單字節(jié)單周期和雙字節(jié)單周期指令的執(zhí)行時序 。 圖 2― 6（ c） 表示單字節(jié)雙周期指令的時序 , 單字節(jié)雙周期指令在兩個機器周期內(nèi)作 4次讀操作碼的操作 , 由于是單字節(jié)指令 , 后 3次讀操作是無效的 。 圖 2― 6（ d） 表示執(zhí)行訪問外部數(shù)據(jù)存儲器指令 MOVX的時序 , 這是一條單字節(jié)雙周期指令 ,具有其特殊性 。 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 30 并行輸入 /輸出接口 P0口 1. P0口結(jié)構(gòu) P0口是一個三態(tài)雙向口 , 可作為地址 /數(shù)據(jù)分時復(fù)用口 , 也可作為通用 I/O接口 。 其 1位的結(jié)構(gòu)原理如圖 2― 7所示 。 P0口由 8個這樣的電路組成 : 鎖存器起輸出鎖存作用 , 8個鎖存器構(gòu)成了特殊功能寄存器 P0。 場效應(yīng)管 （ FET） V V2組成輸出驅(qū)動器 , 以增大帶負載能力 。 三態(tài)門 1是引腳輸入緩沖器 。 三態(tài)門 2是用于讀鎖存器端口 。 與門 倒相器 4及模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)構(gòu)成輸出控制電路 。 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 31 圖 2―7 P0 口 1位結(jié)構(gòu)原理圖 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 32 2. 地址 /數(shù)據(jù)分時復(fù)用功能 當 P0口作為地址 /數(shù)據(jù)分時復(fù)用總線時 , 可分為兩種情況： 一種是從 P0口輸出地址或數(shù)據(jù) ,另一種是從 P0口輸入數(shù)據(jù) 。 在訪問片外存儲器需從 P0輸出地址或數(shù)據(jù)信號時 , 控制信號應(yīng)為高電平 1, 使轉(zhuǎn)換開關(guān) MUX把反向器 4的輸出端與 V1接通 , 同時把與門 3打開 。 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 33 3. 通用 I/O接口功能 當 P0口作為通用 I/O接口使用 , 在 CPU向端口輸出數(shù)據(jù)時 , 對應(yīng)的控制信號為 0, 轉(zhuǎn)換開關(guān)把輸出級與鎖存器 端接通 , 同時因與門 3輸出為 0使 V2截止 , 此時 , 輸出級是漏極開路電路 。 當 P0口作為通用 I/O接口時 , 要注意兩點 : 第一 , 在輸出數(shù)據(jù)時 , 由于 V2截止 , 輸出級是漏極開路電路 , 要使 “ 1”信號正常輸出 , 必須外接上拉電阻 。 第二 , P0口作為通用 I/O使用時是一準雙向口 。 Q第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 34 4. 端口操作 AT89S51單片機有不少指令可直接進行端口操作 , 例如 : ANL P0, A 。（ P0） ← （ P0） ∧ （ A） ORL P0, ＃ data 。 （ P0） ← （ P0） ∨ data DEC P0 。 （ P0） ← （ P0） － 1 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 35 P1口 P1口為準雙向口 , 其 1位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1― 8所示 。 它在結(jié)構(gòu)上與 P0口的區(qū)別在于輸出驅(qū)動部分 , 其輸出驅(qū)動部分由場效應(yīng)管 V1與內(nèi)部上拉電阻組成 。 當其某位輸出高電平時 , 可以提供拉電流負載 , 不必象 P0口那樣需要外接電阻 。 從功能上來看 P1只有一種功能 , 即通用輸入輸出I/O接口 , 具有輸入 、 輸出 、 端口操作 3種工作方式 , 每 1位口線能獨立地用作輸入或輸出線 。 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 36 圖 2―8 P1 口的結(jié)構(gòu)原理圖 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 37 P2口 P2口也是一準雙向口 , 其 1位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2― 8所示 。 它具有通用 I/O接口或高 8位地址總線輸出兩種功能 , 所以其輸出驅(qū)動結(jié)構(gòu)比 P1口輸出驅(qū)動結(jié)構(gòu)多了一個輸出模擬轉(zhuǎn)換開關(guān) MUX和反相器 3。 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 38 圖 2―8 P2 口的結(jié)構(gòu)原理圖 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 39 當作為準雙向通用 I/O接口使用時 , 控制信號使轉(zhuǎn)換開關(guān)接向左側(cè) , 鎖存器 Q端經(jīng)反相器 3接 V1, 其工作原理與 P1相同 , 也具有輸入 、 輸出 、 端口操作三種工作方式 , 負載能力也與 P1口相同 。 P3口 P3口的 1位結(jié)構(gòu)如圖 2― 9所示 。 它的輸出驅(qū)動由與非門 V1組成 , 比 P0、 P P2口結(jié)構(gòu)多了一個緩沖器 4。 P3口除了可作為通用準雙向 I/O接口外 , 每 1根線還具有第 2功能 。 第 2章 AT89S系列單片微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 40 當 P3口作為通用 I/O接口時 , 第 2功能輸出線為高電平 , 使與非門 3的輸出取決于口鎖存器的狀態(tài) 。 在這種情況下 , P3口仍是 1個準雙向口 , 它的工作方式 、 負載能力均與 P P2口相同 。 當 P3口作為第 2功能 （ 各引腳功能見表 2― 2） 使用時 , 其鎖存器 Q端必須為高電平 , 否則 V1管導(dǎo)通 , 引腳被箝位在低電平 , 無法輸入或輸出第 2功能信號 。 當 Q端為高電平時 , P3口的口線狀態(tài)就取決于第 2功能輸出