单片机_02(10)-第二章 MCS-51单片机的结构和原理ppt
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（2）时钟(shízhōng)电路的构成：
a、内部(nèibù)时钟
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（2）时钟电路(diànlù)的构成：
b、外部(wàibù)时钟
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2、MCS-51系列(xìliè)单片机复位状态和复位电路
(1)复位软件状态 a、MCS-51系列的复位信号RST：高电平有效
(yǒuxiào),在振荡器运行时，使RST脚至少 保持2个机器周期（24个振荡周期）的高电 平而实现的。 b、复位操作不影响片内RAM的内容，但使 /PSEN和ALE//PROG两个控制信号为高电平， 处于准备工作状态，而PC及特殊寄存器则变 成如下状态：
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其中，SMOD为串行口波特率倍率控制位，若 SMOD＝1，则串行口波特率倍率；SMOD=0,则 波特率不加倍。GF1和GF0，为通用标志(biāozhì) 位，用户可通过指令改变它们的状态；PD为掉 电控制位：IDL为空闲控制位。PD和IDL的片内 控制电路如图2—11所示。
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(1) 掉电方式 80C51执行如下指令使可进入掉电方式 MOV PCON，#02H ：PD<-1 上述指令执行后PD端变为高电平，振荡器因此停振，片 内所有功能部件停止工作，但片内RAM和特殊功能寄存 器(SFR)中内容保持不变，ALE和/PCON的输出为逻辑低 电平。在掉电期间，Vcc电源可以降为2V(可以由于电他 供电)，但80C31退出(tuìchū)掉电方式必须等待恢复十5V 电压后经过一段时间才能允许。
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• 连续执行方式
•
连续执行方式是所有单片机都需要的
一种工作方式，被执行程序可以放在片内或
片外ROM中。由于单片机复位后程序计数器
PC=0000H，因此机器在加电或按钮复位后总
是(zǒnɡ shì)到0000H处执行程序，这就可
以预先在0000H处放一条转移指令，以便跳
转到0000H—FFFFH中的任一地址执行程序。
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引脚介绍(jièshào)
②EA／Vpp：允许访问片外存储器／编程电源 线，可以(kěyǐ)控制8051使用片内ROM还是 使用片外ROM。若EA＝1，则允许使用片内 ROM：若EA=0，则允许使用片外ROM，如图 24(a)所示。 对8751EA／Vpp用于在片内 EPROM编程／校验时输入1V编程电源。
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80C51从掉电状态退出的唯一方法是硬 件复位，即需要给RST引脚外加一个足够宽 的复位正脉冲，80C51复位后SFR重新被初 始化，但RAM中内容保持不变。因此若要 使得80C51在掉电后继续执行掉电前的程序， 那就必须在掉电前预先(yùxiān)把SFR中内 容保存到片内RAM，并在掉电方式退出后 为SFR恢复掉电前的状态。
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引脚介绍(jièshào)
2)P1.0一P1.7：这8条引脚和P0口的8条引脚类 似，P1．7为最高位，P1．0为最低位。当P1 口作为通用I／0口使用时，P1.0一P1.7的功 能和P0口的第一功能相同，也用于传送用户 的输入和输出数据。8751的P1口还有第二 (dì èr)功能，即它在8751编程／校验时用 于输入片内EPROM的高8位(实际是高4位)地 址。
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2-1 概述(ɡài shù)
• 4个8位并行口； • 有一个全双工的SIO(串行口)； • 2/3个16位CTC（定时器/计数器）； • 有5/6个中断源、中断优先级可程序
(chéngxù)控制； • 片内振荡器； • 片外可扩充64K程序(chéngxù)空间、64K数
据I/O空间，总寻址范围128K。
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引脚介绍(jièshào)
4)P3.0一P3.7：这组引脚的第一功能 (gōngnéng)和其余三个端口的第一功能 (gōngnéng)相同。第二功能(gōngnéng)作控 制用，每个引脚并不完全相同，如表2.4所 列。
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引脚介绍(jièshào)
(3)控制线(6条) ①ALE／/PROG：地址锁存允许／编程线，配 合P0口引脚的第二功能(gōngnéng)使用。
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二、MCS-51微处理器
• 运算器：ALU、布尔处理器、ACC、B、TMP1、 TMP2、PSW、十进制调整电路(diànlù)。
• 控制器：指令寄存器、程序计数器PC、定时 与控制电路(diànlù)。
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三、MCS-51相关(xiāngguān)的硬件 电路
(1)振荡电路(zhèn dànɡ diàn lù)的 构成
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3．节电工作方式(fāngshì) 节电方式(fāngshì)是一种能减少单片机功耗的工作方 式(fāngshì)，通常可以分为空闭(等待)方式(fāngshì)和掉 电(停机)方式(fāngshì)两种。只有CHMOS型器件才有这 种工作方式(fāngshì)，CHMOS型单片机是一种低功耗 器件，正常工作时消耗11—20mA电流，闲状态时为 1.7—5mA电流：掉电方式(fāngshì)为5—50uA。因此 CHMOS型单片机特别适用于低功耗应用场合。 CHMOS型单片机的节电方式(fāngshì)是由特殊功能寄 存器PCON控制的，PCON各位定义为：
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2-2 MCS-51系列(xìliè)单片机结构
1、框图(kuàngtú)
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2、简化(jiǎnhuà)图
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3、引脚图
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引脚介绍(jièshào)
电源线(2条) Vcc为十5V电源线，Vss为 接地线。
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引脚介绍(jièshào)
(1)端口线(4×8＝32条) 1)P0.0一P0.7：这组引脚共有8条，为P0口所专用，
功能实现的。单步执行键相当于外部中断的
中断源，当它被按下时相应电路就产生一个
负脉冲(即中断请求信号(xìnhào))送到单片
机的/INT0或/INT1引脚，MCS—51单片机在
/INT0上的负脉冲作用下便能自动执行预先
安排在中断服务程序中的如下两条指令：
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LOOP1: LOOP2：
JNB P3.2 ，LOOP1; JB P3.2 ，LOOP2 ； RETI
a)HMOS型MCS-51系列的振荡电路 (zhèn dànɡ diàn lù)
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(1)振荡电路(zhèn dànɡ diàn lù)的构成
b、CHMOS型MCS-51系列的振荡电路(zhèn dànɡ diàn lù) 时钟发生器就是上述的2分频触发器，它向芯片提供了一
个2节拍的时钟信号。在每个时钟的前半个周期，节拍1信号 有效；后半周期，节拍2信号有效。
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2、MCS-51系列单片机复位(fù wèi)状态和复位(fù wèi)电路
(2)复位(fù wèi)硬件状态 P0、P2口处于三态； ALE、/PSEN处于高电平。
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2、MCS-51系列(xìliè)单片机复位状态和 复位电路
3）复位(fù wèi)电路 上电复位(fù wèi)电路
其中P0．7为最高位，P0.0为最低位。这8条引脚有 两种不同的功能，分别(fēnbié)使用于两种不同情 况。
第一种情况是8051不带片外存储器，P0口可以作 为通用口使用，P0.0一P0．7用于传送CPU的输入／ 输出数据。这时，输出数据可以得到锁存，不需外 接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲，增加了数 iè)单片机复位状态和复位 电路
• 上电开关(kāiguān)复位
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2-3 MCS—51单片机工作(gōngzuò) 方式
1．复位方式 单片机在开机时都需要复位，以便中央处
理器CPU以及其它功能部件都处于一个(yī ɡè)确定的初始状态，并从这个状态开始工 作。MCS-51的RST引脚是复位信号的输入 端。复位信号是高电平有效，持续时间要有 24个时钟周期以上。
单步执行方式通常可以分为(fēn wéi)单 步执行和连续执行两种工作方式。单步执行 方式是指单片机在控制面板上某个按钮(即 单步执行键)控制下一条条执行用户程序中 指令的方式，即按一次单步执行键就执行一 条用户指令的方式。
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• 单步执行方式常常用于用户程序的调试
•
单步执行方式是利用单片机外部中断
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引脚介绍(jièshào)
⑤XTAL1和XTAL2： 片内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石
英晶体和微调电容，即用来连接8051片内OSC的定 时反馈回路。 石英晶振起振后要能在XTAL2线 上输出一个3V左右的正弦波，使MCS—51片内的OSC 电路按石英晶振相同频率自激振荡。通常，0SC的 输出时钟频率为0．5—16MHz，典型值为12MHz或 11．0592MHz。电容C01和C02可以帮助(bāngzhù)起 振，典型值为30PF，调节它们可以达到微调频率的 目的。
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例如：若MCS—51单片机时钟频率为 12MHz，则复位脉冲宽度至少应为2us。单 片机复位后，其片内各寄存器状态如表2—4 所列。这时，堆栈指针(zhǐzhēn)SP为07H， ALE、/PSEN，P0，P1，P2和P3口各引脚均 为高电平，片内RAM中内容不变。
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执行(zhíxíng)方式
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引脚介绍(jièshào)
第二种情况是8051带片外存储器， P0.0—P0.7在CPU访问片外存储器时用于传 送片外存储器的低8位地址，然后传送CPU 对片外存储器的读写数据。8751的P0口还有 第三种功能，它们可以用来给8751片内 EPROM编程或进行(jìnxíng)编程后的读出校 验。这时，P0.0一P0.7用于传送EPROM的编 程机器码和读出校验码。
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引脚介绍(jièshào)
3)P2.0一P2．7：这组引脚的第一功能和上述 两组引脚的第一功能相同，即它可以作为通 用口使用。它的第二(dì èr)功能和P0口引 脚的第二(dì èr)功能相配合，用于输出片 外存储器的高8位地址，共同选中片外存储 器单元，但并不能像P0口那样还可以传送存 储器的读写数据。( 8751的P2.0—P2.7引脚 的第三功能，是可以配合P1.0一P1.3传送片 内EPROM的12位地址中的低8位地址。)
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(2) 空闲方式(fāngshì) 80C51执行如下指令可以进入空闲方式(fāngshì)
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引脚介绍(jièshào)
③PSEN：片外ROM选通线，在执行访问片 外ROM的指令MOVC时，8051自动在 PSEN线上产生一个负脉冲(màichōng)，用 于为片外ROM芯片的选通。其它情况下， PSEN线均为高电平封锁状态。
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引脚介绍(jièshào)
④RST／VPD：复位／备用电源线，可以使8051 处于(chǔyú)复位(即初始化)工作状态。通 常，8051的复位有自动上电复位和人工按钮 复位两种。 RST／VPD的第二功能是作为备用电源输入端。 当主电源Vcc发生故障而降低到规定低电平 时，RST／VPD线上的备用电源自动投入，以 保证片内RAM中信息不丢失。
2第二章 MCS-51单片机的结构(jiégòu) 和原理
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2-1 概述(ɡài shù)
MCS-51系列（8051、8751、8031）单片机特点： 内部包含(bāohán)一个高性能8位μp（微处理
器）； 片内有128/256字节，RAM采用寄存器结构（共32
个寄存器）； 21个特殊寄存器—SFR； 内部含有4K或8K程序存储器（EPROM/ROM）；
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引脚介绍(jièshào)
在访问片外存储器时，8051CPU在P0.0 一P0.7引脚线上输出片外存储器低8位地址 的同时(tóngshí)还在ALE／/PROG线上输出 一个高电位脉冲，用于把这个片外存储器低 8位地址锁存到外部专用地址锁存器，以便 空出P0.0一P0.7引脚线去传送随后面来的片 外存储器读写数据。
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引脚介绍(jièshào)
在不访问片外存储器时，8051自动在从 ALE线上输出频率为1／6的脉冲序列。该脉 冲序列可用作外部时钟源或作为定时脉冲源 使用。 对于8751 ALE／/PROG线还具有第 二功能。它可以(kěyǐ)在对8751片内EPR0M 编程／校验时传送52ms宽的负脉冲。
（2）时钟(shízhōng)电路的构成：
a、内部(nèibù)时钟
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（2）时钟电路(diànlù)的构成：
b、外部(wàibù)时钟
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2、MCS-51系列(xìliè)单片机复位状态和复位电路
(1)复位软件状态 a、MCS-51系列的复位信号RST：高电平有效
(yǒuxiào),在振荡器运行时，使RST脚至少 保持2个机器周期（24个振荡周期）的高电 平而实现的。 b、复位操作不影响片内RAM的内容，但使 /PSEN和ALE//PROG两个控制信号为高电平， 处于准备工作状态，而PC及特殊寄存器则变 成如下状态：
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其中，SMOD为串行口波特率倍率控制位，若 SMOD＝1，则串行口波特率倍率；SMOD=0,则 波特率不加倍。GF1和GF0，为通用标志(biāozhì) 位，用户可通过指令改变它们的状态；PD为掉 电控制位：IDL为空闲控制位。PD和IDL的片内 控制电路如图2—11所示。
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(1) 掉电方式 80C51执行如下指令使可进入掉电方式 MOV PCON，#02H ：PD<-1 上述指令执行后PD端变为高电平，振荡器因此停振，片 内所有功能部件停止工作，但片内RAM和特殊功能寄存 器(SFR)中内容保持不变，ALE和/PCON的输出为逻辑低 电平。在掉电期间，Vcc电源可以降为2V(可以由于电他 供电)，但80C31退出(tuìchū)掉电方式必须等待恢复十5V 电压后经过一段时间才能允许。
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• 连续执行方式
•
连续执行方式是所有单片机都需要的
一种工作方式，被执行程序可以放在片内或
片外ROM中。由于单片机复位后程序计数器
PC=0000H，因此机器在加电或按钮复位后总
是(zǒnɡ shì)到0000H处执行程序，这就可
以预先在0000H处放一条转移指令，以便跳
转到0000H—FFFFH中的任一地址执行程序。
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引脚介绍(jièshào)
②EA／Vpp：允许访问片外存储器／编程电源 线，可以(kěyǐ)控制8051使用片内ROM还是 使用片外ROM。若EA＝1，则允许使用片内 ROM：若EA=0，则允许使用片外ROM，如图 24(a)所示。 对8751EA／Vpp用于在片内 EPROM编程／校验时输入1V编程电源。
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80C51从掉电状态退出的唯一方法是硬 件复位，即需要给RST引脚外加一个足够宽 的复位正脉冲，80C51复位后SFR重新被初 始化，但RAM中内容保持不变。因此若要 使得80C51在掉电后继续执行掉电前的程序， 那就必须在掉电前预先(yùxiān)把SFR中内 容保存到片内RAM，并在掉电方式退出后 为SFR恢复掉电前的状态。
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2)P1.0一P1.7：这8条引脚和P0口的8条引脚类 似，P1．7为最高位，P1．0为最低位。当P1 口作为通用I／0口使用时，P1.0一P1.7的功 能和P0口的第一功能相同，也用于传送用户 的输入和输出数据。8751的P1口还有第二 (dì èr)功能，即它在8751编程／校验时用 于输入片内EPROM的高8位(实际是高4位)地 址。
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2-1 概述(ɡài shù)
• 4个8位并行口； • 有一个全双工的SIO(串行口)； • 2/3个16位CTC（定时器/计数器）； • 有5/6个中断源、中断优先级可程序
(chéngxù)控制； • 片内振荡器； • 片外可扩充64K程序(chéngxù)空间、64K数
据I/O空间，总寻址范围128K。
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引脚介绍(jièshào)
4)P3.0一P3.7：这组引脚的第一功能 (gōngnéng)和其余三个端口的第一功能 (gōngnéng)相同。第二功能(gōngnéng)作控 制用，每个引脚并不完全相同，如表2.4所 列。
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(3)控制线(6条) ①ALE／/PROG：地址锁存允许／编程线，配 合P0口引脚的第二功能(gōngnéng)使用。
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二、MCS-51微处理器
• 运算器：ALU、布尔处理器、ACC、B、TMP1、 TMP2、PSW、十进制调整电路(diànlù)。
• 控制器：指令寄存器、程序计数器PC、定时 与控制电路(diànlù)。
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三、MCS-51相关(xiāngguān)的硬件 电路
(1)振荡电路(zhèn dànɡ diàn lù)的 构成
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3．节电工作方式(fāngshì) 节电方式(fāngshì)是一种能减少单片机功耗的工作方 式(fāngshì)，通常可以分为空闭(等待)方式(fāngshì)和掉 电(停机)方式(fāngshì)两种。只有CHMOS型器件才有这 种工作方式(fāngshì)，CHMOS型单片机是一种低功耗 器件，正常工作时消耗11—20mA电流，闲状态时为 1.7—5mA电流：掉电方式(fāngshì)为5—50uA。因此 CHMOS型单片机特别适用于低功耗应用场合。 CHMOS型单片机的节电方式(fāngshì)是由特殊功能寄 存器PCON控制的，PCON各位定义为：
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2-2 MCS-51系列(xìliè)单片机结构
1、框图(kuàngtú)
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2、简化(jiǎnhuà)图
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3、引脚图
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引脚介绍(jièshào)
电源线(2条) Vcc为十5V电源线，Vss为 接地线。
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引脚介绍(jièshào)
(1)端口线(4×8＝32条) 1)P0.0一P0.7：这组引脚共有8条，为P0口所专用，
功能实现的。单步执行键相当于外部中断的
中断源，当它被按下时相应电路就产生一个
负脉冲(即中断请求信号(xìnhào))送到单片
机的/INT0或/INT1引脚，MCS—51单片机在
/INT0上的负脉冲作用下便能自动执行预先
安排在中断服务程序中的如下两条指令：
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LOOP1: LOOP2：
JNB P3.2 ，LOOP1; JB P3.2 ，LOOP2 ； RETI
a)HMOS型MCS-51系列的振荡电路 (zhèn dànɡ diàn lù)
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(1)振荡电路(zhèn dànɡ diàn lù)的构成
b、CHMOS型MCS-51系列的振荡电路(zhèn dànɡ diàn lù) 时钟发生器就是上述的2分频触发器，它向芯片提供了一
个2节拍的时钟信号。在每个时钟的前半个周期，节拍1信号 有效；后半周期，节拍2信号有效。
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2、MCS-51系列单片机复位(fù wèi)状态和复位(fù wèi)电路
(2)复位(fù wèi)硬件状态 P0、P2口处于三态； ALE、/PSEN处于高电平。
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2、MCS-51系列(xìliè)单片机复位状态和 复位电路
3）复位(fù wèi)电路 上电复位(fù wèi)电路
其中P0．7为最高位，P0.0为最低位。这8条引脚有 两种不同的功能，分别(fēnbié)使用于两种不同情 况。
第一种情况是8051不带片外存储器，P0口可以作 为通用口使用，P0.0一P0．7用于传送CPU的输入／ 输出数据。这时，输出数据可以得到锁存，不需外 接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲，增加了数 iè)单片机复位状态和复位 电路
• 上电开关(kāiguān)复位
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2-3 MCS—51单片机工作(gōngzuò) 方式
1．复位方式 单片机在开机时都需要复位，以便中央处
理器CPU以及其它功能部件都处于一个(yī ɡè)确定的初始状态，并从这个状态开始工 作。MCS-51的RST引脚是复位信号的输入 端。复位信号是高电平有效，持续时间要有 24个时钟周期以上。
单步执行方式通常可以分为(fēn wéi)单 步执行和连续执行两种工作方式。单步执行 方式是指单片机在控制面板上某个按钮(即 单步执行键)控制下一条条执行用户程序中 指令的方式，即按一次单步执行键就执行一 条用户指令的方式。
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• 单步执行方式常常用于用户程序的调试
•
单步执行方式是利用单片机外部中断
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引脚介绍(jièshào)
⑤XTAL1和XTAL2： 片内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石
英晶体和微调电容，即用来连接8051片内OSC的定 时反馈回路。 石英晶振起振后要能在XTAL2线 上输出一个3V左右的正弦波，使MCS—51片内的OSC 电路按石英晶振相同频率自激振荡。通常，0SC的 输出时钟频率为0．5—16MHz，典型值为12MHz或 11．0592MHz。电容C01和C02可以帮助(bāngzhù)起 振，典型值为30PF，调节它们可以达到微调频率的 目的。
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例如：若MCS—51单片机时钟频率为 12MHz，则复位脉冲宽度至少应为2us。单 片机复位后，其片内各寄存器状态如表2—4 所列。这时，堆栈指针(zhǐzhēn)SP为07H， ALE、/PSEN，P0，P1，P2和P3口各引脚均 为高电平，片内RAM中内容不变。
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执行(zhíxíng)方式
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第二种情况是8051带片外存储器， P0.0—P0.7在CPU访问片外存储器时用于传 送片外存储器的低8位地址，然后传送CPU 对片外存储器的读写数据。8751的P0口还有 第三种功能，它们可以用来给8751片内 EPROM编程或进行(jìnxíng)编程后的读出校 验。这时，P0.0一P0.7用于传送EPROM的编 程机器码和读出校验码。
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引脚介绍(jièshào)
3)P2.0一P2．7：这组引脚的第一功能和上述 两组引脚的第一功能相同，即它可以作为通 用口使用。它的第二(dì èr)功能和P0口引 脚的第二(dì èr)功能相配合，用于输出片 外存储器的高8位地址，共同选中片外存储 器单元，但并不能像P0口那样还可以传送存 储器的读写数据。( 8751的P2.0—P2.7引脚 的第三功能，是可以配合P1.0一P1.3传送片 内EPROM的12位地址中的低8位地址。)
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(2) 空闲方式(fāngshì) 80C51执行如下指令可以进入空闲方式(fāngshì)
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引脚介绍(jièshào)
③PSEN：片外ROM选通线，在执行访问片 外ROM的指令MOVC时，8051自动在 PSEN线上产生一个负脉冲(màichōng)，用 于为片外ROM芯片的选通。其它情况下， PSEN线均为高电平封锁状态。
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引脚介绍(jièshào)
④RST／VPD：复位／备用电源线，可以使8051 处于(chǔyú)复位(即初始化)工作状态。通 常，8051的复位有自动上电复位和人工按钮 复位两种。 RST／VPD的第二功能是作为备用电源输入端。 当主电源Vcc发生故障而降低到规定低电平 时，RST／VPD线上的备用电源自动投入，以 保证片内RAM中信息不丢失。
2第二章 MCS-51单片机的结构(jiégòu) 和原理
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2-1 概述(ɡài shù)
MCS-51系列（8051、8751、8031）单片机特点： 内部包含(bāohán)一个高性能8位μp（微处理
器）； 片内有128/256字节，RAM采用寄存器结构（共32
个寄存器）； 21个特殊寄存器—SFR； 内部含有4K或8K程序存储器（EPROM/ROM）；
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引脚介绍(jièshào)
在访问片外存储器时，8051CPU在P0.0 一P0.7引脚线上输出片外存储器低8位地址 的同时(tóngshí)还在ALE／/PROG线上输出 一个高电位脉冲，用于把这个片外存储器低 8位地址锁存到外部专用地址锁存器，以便 空出P0.0一P0.7引脚线去传送随后面来的片 外存储器读写数据。
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引脚介绍(jièshào)
在不访问片外存储器时，8051自动在从 ALE线上输出频率为1／6的脉冲序列。该脉 冲序列可用作外部时钟源或作为定时脉冲源 使用。 对于8751 ALE／/PROG线还具有第 二功能。它可以(kěyǐ)在对8751片内EPR0M 编程／校验时传送52ms宽的负脉冲。