单片机的内外部结构剖析
一、延时程序剖析
上一次课中，咱们现已知道，程序中的符号R7、R6是代表了一个个的RAM单元，是用来放一些数据的，下面咱们再来看一下其它符号的含义。
DELAY： MOV R7，#250 ；（６）
D1： MOV R6，#250 ；（７）
D2： DJNZ R6，D2 ；（８）
DJNZ R7，D1 ；（９）
RET ；（１０）
1.MOV：这是一条指令，意思是传递数据。提到传递，咱们都很清楚，传东西要从一个人的手上传到另一个人的手上，也便是说要有一个接受者，一个传递者和相同东西。从指令MOV R7，#250中来剖析，R7是一个接受者，250是被传递的数，传递者在这条指令中被省掉了（留意：并不是每一条传递指令都会省的，事实上大部份数据传递指令都会有传递者）。它的含义也很明显：将数据250送到R7中去，因而履行完这条指令后，R7单元中的值就应当是250。在250前面有个#号，这又是什么意思呢？这个#便是用来阐明250便是一个被传递的东西自身，而不是传递者。那么MOV R6，#250是什么意思，应当不必剖析了吧。
2.DJNZ：这是另一条指令，咱们来看一下这条指令后边跟着的两个东西，一个是R6，一个是D2，R6咱们当然已知是什么了，查一下D2是什么。D2在本行的前面，咱们已学过，这称之为标号。标号的用处是什么呢？便是给本行起一个姓名。DJNZ指令的履行进程是这样的，它将这今后边的榜首个参数中的值减1，然后看一下，这个值是否等于0，假如等于0，就往下履行，假如不等于0，就搬运，转到什么当地去呢？或许咱们已猜到了，转到第二个参数所指定的当地去（请大家用自已的话讲一下这条句子是怎样履行的）。本条指令的终究履行成果便是，在原地转圈250次。
3.履行完了DJNZ R6，D2之后（也便是R6的值等于0之后），就会去履行下面一行，也便是DJNZ R7，D1，请咱们自行剖析一下这句话履行的成果。（转去履行MOV R6，#250，一起R7中的值减1），终究DJNZ R6，D2这句话将被履行250*250=62500次，履行这么屡次同一条指令干吗？便是为了延时。
4.一个问题：假如在R6中放入0，会有什么样的成果。
二、时序剖析：
前面咱们介绍了延时程序，但这还不完善，由于，咱们只知道DJNZ R6，D2这句话会被履行62500次，可是履行这么屡次需求多长时刻呢？是否满意咱们的要求呢？咱们还不知道，所以下面要来处理这个问题。
先提一个问题：咱们校园里什么是最重要的。（铃声）校长能够出差，教师能够歇息，但校园一日无铃声必定大乱。整个校园便是在铃声的一致指挥下，步调一致，一致和谐地作业着。这个铃是按必定的时刻组织来响的，咱们能够称之为“时序时刻的次序”。一个由人组成的单位姑且要有必定的时序，核算机当然更要有严厉的时序。事实上，核算机更象一个大钟，什么时分分针动，什么时分秒针动，什么时分时针动，都有严厉的规矩，一点也不能乱。核算机要完结的事更杂乱，所以它的时序也更杂乱。
咱们已知，核算机作业时，是一条一条地从ROM中取指令，然后一步一步地履行，咱们规矩：核算机拜访一次存储器的时刻，称之为一个机器周期。这是一个时刻基准，好象咱们人用“秒”作为咱们的时刻基准相同，为什么不爽性用“秒”，多好，很习气，学下去咱们就会知道用“秒”反而不习气。
一个机器周期包含12个时钟周期。下面让咱们算一下一个机器周期是多长时刻吧。设一个单片机作业于12M晶振，它的时钟周期是1/12（微秒）。它的一个机器周期是12*（1/12）也便是1微秒。（请核算一个作业于6M晶振的单片机，它的机器周期是多少）。
MCS-51单片机的一切指令中，有一些完结得比较快，只需一个机器周期就行了，有一些完结得比较慢，得要2个机器周期，还有两条指令要4个机器周期才行。这也不难再解，不是吗？我让你扫地的履行要完结总得比要你完结擦黑板的指令时刻要长。为了恒量指令履行时刻的长短，又引进一个新的概念：指令周期。所谓指令周期便是指履行一条指令的时刻。INTEL对每一条指令都给出了它的指令周期数，这些数据，大部份不需求咱们去回忆，可是有一些指令是需求记住的，如DJNZ指令是双周期指令。
下面让咱们来核算方才的延时。首要有必要要知道晶振的频率，咱们设所用晶振为12M，则一个机器周期便是1微秒。而DJNZ指令是双周期指令，所以履行一非必须2个微秒。总共履行62500次，正好125000微秒，也便是125毫秒。
操练：规划一个延时100毫秒的延时程序。
关键剖析：1、一个单元中的数是否能够超越255。2、怎样分配两个数。
三、复位电路
任何单片机在作业之前都要有个复位的进程，复位是什么意思呢？它就象是咱们上课之前打的准备铃。准备铃一响，咱们就自动地从操场、其它当地进入教室了，在这一段时刻里，是没有教师干涉的，对单片机来说，是程序还没有开端履行，是在做准备作业。明显，准备作业不需求太长的时刻，复位只需求5ms的时刻就能够了。怎样进行复位呢？只需在单片机的RST引脚上加上高电平，就能够了，按上面所说，时刻不少于5ms。为了到达这个要求，能够用许多种方法，这儿供给一种供参阅，见图1。实践上，咱们在上一次试验的图中已见到过了。
这种复位电路的作业原理是：通电时，电容两头适当所以短路，所以RST引脚上为高电平，然后电源经过电阻对电容充电，RST端电压渐渐下降，降到必定程序，即为低电平，单片机开端正常作业。
单片机的内外部结构剖析（四）
第三个试验
上两次咱们做过两个试验，都是让P1.0这个引脚使灯亮，咱们能够想象：已然P1.0能够让灯亮，那么其它的引脚可不能够呢？看一下图1，它是8031单片机引脚的阐明，在P1.0周围有P1.1，P1.2….P1.7，它们是否都能够让灯亮呢？除了以P1最初的外，还有以P0，P2，P3最初的，数一下，总共是32个引脚，前面咱们以学过7个引脚，加上这32个这39个了。它们都以P字最初，仅仅后边的数字不相同，它们是否有什么联络呢？它们能不能都让灯亮呢？在咱们的试验板上，除了P10之外，还有P11P17都与LED相连，下面让咱们来做一个试验，程序如下：
MAIN： MOV P1，#0FFH
LCALL DELAY
MOV P1，#00H
LCALL DELAY
LJMP MAIN
DELAY：MOV R7，#250
D1： MOV R6，#250
D2： DJNZ R6，D2
DJNZ R7，D1
RET
END
将这段程序转为机器码，用编程器写入芯片中，成果怎样？通电今后咱们能够看到8只LED悉数在闪烁。因而，P10P17是悉数能够点亮灯的。事实上，凡以P最初的这32个引脚都是能够点亮灯的，也便是说：这32个引脚都能够作为输出运用，假如不必来点亮LED，能够用来操控继电器，能够用来操控其它的履行机构。
程序剖析：这段程序和前面做过的程序比较，只需两处不相同：榜首句：本来是SETB P1.0，现在改为MOV P1，#0FFH，第三句：本来是CLR P1.0，现在改为MOV P1.0，#00H。从中能够看出，P1是P1.0P1.7的全体的代表，一个P1就表明了一切的这八个管脚了。当然用的指令也不相同了，是用MOV指令。为什么用这条指令？看图2，咱们把P1作为一个全体，就把它当作是一个存储器的单元，对一个单元送进一个数能够用MOV指令。
二、第四个试验
除了能够作为输出外，这32个引脚还能够做什么呢？下面再来做一个试验，程序如下：
MAIN： MOV P3，#0FFH
LOOP： MOV A，P3
MOV P1，A
LJMP LOOP
先看一下试验的成果：一切灯悉数不亮，然后我按下一个按钮，第（）个灯亮了，再按下另一个按钮，第（）个灯亮了，松开按钮灯就灭了。从这个试验现象结合电路来剖析一下程序。
从硬件电路的连线能够看出，有四个按钮被接入到P3口的P32，P33，P34，P35。榜首条指令的用处咱们能够猜到：使P3口悉数为高电平。第二条指令是MOV A，P3，其间 MOV现已见，是送数的意思，这条指令的意思便是将P3口的数送到A中去，咱们能够把A当成是一个中心单元（看图3），第三句话是将A中的数又送到P1口去，第四句话是循环，便是不断地重复这个进程，这咱们已见过。当咱们按下榜首个按钮时，第（3）只灯亮了，所以P12口应当输出是低电平，为什么P12口会输出低电平呢？咱们看一下有什么被送到了P1口，只需从P3口进来的数送到A，又被送到了P1口，所以，肯定是P3口进来的数使得P12位输出电平的。P3口的P32位的按钮被按下，使得P32位的电平为低，通进程序，又使P12口输出低电平，所以P3口起来了一个输入的效果。验证：按第二、三、四个按钮，一起按下2个、3个、4个按钮都能够得到相同的定论，所以P3口确实起到了输入效果，这样，咱们能够看到，以P字最初的管脚，不只能够用作输出，还能够用作输入，其它的管脚是否能够呢？是的，都能够。这32个引脚就称之为并行口，下面咱们就对并行口的结构作一个剖析，看一下它是怎样完成输入和输出的。
并行口结构剖析：
1、输出结构
先看P1口的一位的结构示意图（只画出了输出部份）：从图中能够看出，开关的翻开和合上代表了引脚输出的高和低，假如开关合上了，则引脚输出便是低，假如开关翻开了，则输出高电平，这个开关是由一根线来操控的，这根数据总线是出自于CPU，让咱们回想一下，数据总线是一根咱们共用的线，许多的器材和它连在一起，在不同的时分，不同的器材当然需求不同的信号，如某一时刻咱们让这个引脚输出高电平，并要求坚持若干时刻，在这段时刻里，核算机当然在忙个不断，在与其它器材进行联络，这根操控线上的电平未必能坚持本来的值不变，输出就会发生改变了。怎样处理这个问题呢？咱们在存储器一节中学过，存储器中是能够寄存电荷的，咱们无妨也加一个小的存储器的单元，并在它的前面加一个开关，要让这一位输出时，就把开关翻开，信号就进入存储器的单元，然后立刻封闭开关，这样这一位的状况就被保存下来，直到下一次指令让它把开关再翻开停止。这样就能使这一位的状况与其他器材无关了，这么一个小单元，咱们给它一个很形象的姓名，称之为“锁存器”。
2、输入结构
这是并行口的一位的输出结构示意图，再看，除了输出之外，还有两根线，一根从外部引脚接入，另一根从锁存器的输出接出，别离标明读引脚和读锁存器。这两根线是用于从外部接纳信号的，为什么要两根呢？本来，在51单片机中输入有两种方法，别离称为‘读引脚’和‘读锁存器’，榜首种方法是将引脚作为输入，那是真实地从外部引脚读进输入的值，第二种方法是该引脚处于输出状况时，有时需求改动这一位的状况，则并不需求真实地读引脚状况，而仅仅读入锁存器的状况，然后作某种改换后再输出。
请留意输入结构图，假如将这一根引线作为输进口运用，咱们并不能确保在任何时刻都能得到正确的成果（为什么？）参阅图2输入示意图。接在外部的开关假如翻开，则应当是输入1，而假如闭合开关，则输入0，可是，假如单片机内部的开关是闭合的，那么不论外部的开关是开仍是闭，单片机接受到的数据都是0。可见，要让这一端口作为输入运用，要先做一个‘准备作业’，便是先让内部的开关断开，也便是让端口输出‘1’才行。正由于要先做这么一个准备作业，所以咱们称之为“准双向I/O口”。
以上是P1口的一位的结构，P1口其它各位的结构与之相同，而其它三个口：P0、P2、P3则除入作为输入输出口之外还有其它用处，所以结构要稍杂乱一些，但其用于输入、输出的结构是相同的。看图（）。对咱们来说，这些附加的功用不必由咱们来操控，所以咱们就不去关怀它了。
单片机内部结构剖析（五）
经过前面的学习，咱们已知单片机的内部有ROM、有RAM、有并行I/O口，那么，除了这些东西之外，单片机内部终究还有些什么，这些个琐细的东西怎样连在一起的，让咱们来对单片机内部作一个完好的剖析吧！
看图（1）（本图太大，请咱们找本书看吧，一般讲单片机的书，随意哪本都有）。从图中咱们能够看出，在51单片机内部有一个CPU用来运算、操控，有四个并行I/O口，别离是P0、P1、P2、P3，有ROM，用来寄存程序，有RAM，用来寄存中心成果，此外还有守时/计数器，串行I/O口，中止体系，以及一个内部的时钟电路。在一个51单片机的内部包含了这么多的东西。
对上面的图进行进一步的剖析，咱们已知，对并行I/O口的读写只需将数据送入到相应I/O口的锁存器就能够了，那么关于守时/计数器，串行I/O口等怎样用呢？在单片机中有一些独立的存储单元是用来操控这些器材的，被称之为特别功用寄存器（SFR）。事实上，咱们已触摸过P1这个特别功用寄存器了，还有哪些呢？看表1
符号
B
ACC
PSW
IP
P3
IE
P2
SBUF
SCON
P1
TH1
TH0
TL1
TL0
TMOD
TCON
DPH
DPL
SP
P0
PCON
表1
下面，咱们介绍一下几个常用的SFR，看图2。
ACC：累加器，通常用A表明。这是个什么东西，可不能从姓名上了解，它是一个寄存器，而不是一个做加法的东西，为什么给它这么一个姓名呢？或许是由于在运算器做运算时其间一个数必定是在ACC中的原因吧。它的姓名特别，身份也特别，稍后咱们将学到指令，能够发现，一切的运算类指令都离不开它。
2、B：一个寄存器。在做乘、除法时放乘数或除数，不做乘除法时，随你怎样用。
3、PSW：程序状况字。这是一个很重要的东西，里边放了CPU作业时的许多状况，借此，咱们能够了解CPU的当时状况，并作出相应的处理。它的各位功用请看表2
D7 D6 D5 DD
CY AC F0 RS1 RS0
表2
下面咱们逐个介绍各位的用处
（1）CY：进位标志。8051中的运算器是一种8位的运算器，咱们知道，8位运算器只能表明到0-255，假如做加法的话，两数相加或许会超越255，这样最高位就会丢掉，形成运算的过错，怎样办？最高位就进到这儿来。这样就没事了。
例：78H+97H（01111000+10010111）
（2）AC：半进位标志。
例：57H+3AH（01010111+00111010）
（3）F0：用户标志位，由咱们（编程人员）决议什么时分用，什么时分不必。
（4）RS1、RS0：作业寄存器组挑选位。这个咱们已知了。
（5）0V：溢出标志位。什么是溢出咱们稍后再谈吧。
（6）P：奇偶校验位：它用来表明ALU运算成果中二进制数位“1”的个数的奇偶性。若为奇数，则P=1，否则为0。
例：某运算成果是78H（01111000），明显1的个数为偶数，所以P=0。
4、DPTR（DPH、DPL）：数据指针，能够用它来拜访外部数据存储器中的任一单元，假如不必，也能够作为通用寄存器来用，由咱们自已决议怎样运用。
5、P0、P1、P2、P3：这个咱们现已知道，是四个并行输入/输出口的寄存器。它里边的内容对应着管脚的输出。
6、SP：仓库指针。
仓库介绍：日常日子中，咱们都留意到过这样的现象，家里洗的碗，一只一只摞起来，最晚放上去的放在最上面，而最早放上去的则放在最下面，在取的时分正好相反，先从最上面取，这种现象咱们用一句话来归纳：“先进后出，后进先出”。请咱们想想，还有什么当地有这种现象？其实举目皆是，建筑工地上堆积的砖头、资料，仓库里放的货品，都是“先进后出，后进先出”，这实践是一种存取物品的规矩，咱们称之为“仓库”。
在单片机中，咱们也能够在RAM中结构这样一个区域，用来寄存数据，这个区域寄存数据的规矩便是“先进后出，后进先出”，咱们称之为“仓库”。为什么需求这样来寄存数据呢？存储器自身不是能够按地址来寄存数据吗？对，知道了地址确实就能够知道里边的内容，但假如咱们需求寄存的是一批数据，每一个数据都需求知道地址那不是费事吗？假如咱们让数据一个接一个地放置，那么咱们只需知道榜首个数据地点地址单元就能够了（看图2）假如榜首个数据在27H，那么第二、三个就在28H、29H了。所以使用仓库这种方法来放数据能够简化操作
那么51中仓库什么当地呢？单片机中能寄存数据的区域有限，咱们不能够专门分配一块当地做仓库，所以就在内存（RAM）中拓荒一块当地，用于仓库，可是用内存的哪一块呢？仍是欠好定，由于51是一种通用的单片机，各人的实践需求各不相同，有人需求多一些仓库，而有人则不需求那么多，所以怎样分配都不适宜，怎样来处理这个问题?分欠好爽性就不分了，把分的权力给用户（编程者），依据自已的需求去定吧，所以51单片机中仓库的方位是能够改变的。而这种改变就体现在SP中值的改变，看图2，SP中的值等于27H不就适当所以一个指针指向27H单元吗？当然在真实的51机中，开端指针所指的方位并非便是数据寄存的方位，而是数据寄存的前一个方位，比方一开端指针是指向27H单元的，那么榜首个数据的方位是28H单元，而不是27H单元，为什么会这样，咱们在学仓库指令时再阐明。
其它的SFR，咱们在用届时再介绍。
