MCS-51系列单片机中的CPU并行IO口

1.MCS-51系列单片机中的CPU
MCS-51系列单片机的CPU由运算器、控制器和若干个特殊功能寄存器组成。运算器可以完成加、减及各种逻辑运算，还可进行乘法和除法运算。控制器在单片机内部协调各功能部件之间的数据传送和数据运算等操作，并对单片机外部发送控制信息。CPU中使用的特殊功能寄存器有ACC、B、PSW、SP和DPTR。ACC就是卷扬机累加器，在指令中一般写为A。在作乘、除运算时，B寄存器用来存放一个操作数，也用来存放运算一部分结果；若不作乘、除操作时，则B可用作通用寄存器，在MCS．51系列单片机内部还有1个由直接可寻址位组成的布尔处理机(位处理机)，指令系统中的位处理指令即是专用于对布尔处理机的各位进行布尔处理，特别适用于解决各种逻辑运算问题。

程序状态字寄存器Psw与通用微处理器中的状态寄存器作用相当。堆栈指针寄存器SP(8位)，用来指示片内RAM中堆栈的起始位置。8051单片机的堆栈属于向上生长型。在使用堆栈之前应先给sP赋值，规定卷扬机栈底的位置。每往堆栈中压入一个数据，sP的内容自动加1。因此随着数据的压入，sP的值将越来越大；当数据从堆栈弹出时，sP的值将越来越小。8051单片机复位后，sP被初始化为07H，堆栈由08H单元开始。由于08～1FH单元属于工作寄存器区，在初始化阶段需要根据应用系统对堆栈的要求重新设置sP值，一般将堆栈安排在片内RAM的高地址部位。例如，SP初值设为5FH，那么60H。7FH的16B将作为堆栈数据区。卷扬机数据指针寄存器DRTR(16位)，分为高位字节DPH和低位字节DPL，用作数据存储器的地址指针，以便对片外数据RAM区进行读、写操作；也可用作程序存储器的地址指针，以便取常数表中数据。

2.MCS．51系列单片机的并行I，o口

8051单片机有四个8位的并行I／O接口(P0、P1、P2、P3)，分别对应4个特殊功能寄存器地址：80H、90H、AOH、BOH、共有32根I／O引线，每一条I／O线都能独立地用作输入或输出，作输出时数据可以锁存，作输入时卷板机数据可以缓冲。这四个110口的功能不完全相同。P0为三态双向口。P1～P3口用作输入时，必须先向口锁存器内写“1”，由于输入时要附加这样一个准备动作，故P1一P3称为准双向口。作为输出口使用时，内部带锁存器，可以直接与外设相连。作为输入口使用时，有两种工作方式，即所谓“读端口”和“读引脚”。读端口是把端口锁存器的内容读回，可经过某种运算和变换后，再写回到端口锁存器，属于这类操作的指令很多，如对端口内容取反等。读引脚才真正把外部的数据读入。CPU根据不同的指令分别发出“读端口”或“读引脚”信号，以完成两种不同的卷板机操作。在读引脚(从外部输入数据时)，先要通过指令将对应端口锁存器置“1”，然后再实行读引脚操作，否则就可能出现输入错误。

P0～P3这4个端口特性上的主要差别是Po口、P2口和P3口都有第二功能，而P1口则只能用作双向I／O口。当需要扩展外部存储器和端口芯片时(MCS．51系列单片机采用存储器与I／O端口统一编址)，P0口将作为低8位地址总线和8位数据总线的复用信号线。P2口则作为高8位地址总线，P3口每一位剪板机都有各自的第二功能(见表6．17)。P0、P2口用作地址／数据总线，P3口用其第二功能，可以对外形成地址、数据和控制三总线。在单片机外部扩展存储器或扩展I／O端口的连接如图6．44所示。在ALE信号有效期间将低8位地址锁存PO I：1的地址锁存器，P2口只用作高8位地址线，在整个读、写期间信号维持不变，因此P2口不需加接锁存器。需要注意：外接程序存储器ROM的读、写选通信号为丽雨，而外接折弯机数据存储器RAM的读、写选通信号为面币ll—WR。在片外接有存储器和端口芯片时，只有P1口可作通用双向I／O口。