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單片機的基本結構包括中央處理器(CPU) 、存儲器、定時/計數器、輸入輸出接口、中斷控制系統和時鐘電路六部分。
一、基本組成
中央處理器(CPU)
包括運算器和控制器兩部分，是單片機的核心。運算器可用于各種運算，控制器用于控制單片機各部分協調工作。
存儲器
用于存放程序和原始數據。
時鐘電路
時鐘電路產生單片機運行的控制信號，控制單片機嚴格按時序執行指令。
定時/計數器：實現定時或計數功能。
輸入輸出接口（I/O）實現單片與其他設備之間的數據傳送。
中斷控制系統: 用于響應中斷源的中斷請求；
二、單片機引腳
雙列直插式封裝（DIP，Dual Inline Package）
方形封裝（PLCC，Plastic Leaded Chip Carrier）
電源引腳: VCC (40腳)和VSS(20腳)分別接供電電源正極和負極。
時鐘電路引腳:單片機需要有時鐘脈沖信號才能工作，經(18腳)和 (19腳)接振蕩電路。
控制信號引腳包括以下4個:
EA( 31腳):當EA接高電平時先內后外執行ROM程序。接低電平時只執行外部ROM程序。
RST (9腳):當輸入兩個機器周期以上的高電平時實現復位，使單片機初始化并重新執行程序。
ALE (30腳):訪問外部存儲器和其他外設時，ALE控制低8位地址和數據的分時傳送。
PSEN (29腳):外部程序存儲器讀選通信號。
并行輸入/輸出引腳共32個：
PO口(39-32腳)：可作地址/數據總線端口用，也可作普通I/O口用。
P1口(1-8腳)：一般只用作I/O端口。
P2口(21-28腳)：當訪問外部存儲器時可輸出高8位地址，也可作普通I/O端口使用。
P3口(10-17腳):主要用其第二功能，也可作普通I/O口用。
三、并行輸入/輸出
P0口位電路結構
1個數據輸出鎖存器。
2個三態的數據輸入緩沖器BUF1和BUF2。
2個場效應管（FET）。
多路開關、反相器、與門各1個。
P0口工作原理——用作復用的地址/數據總線
輸出：“控制”信號為1，硬件自動使轉接開關MUX打向上面，接通反相器的輸出，同時使“與門”開啟。
①當輸出的地址/數據信息=1，“與門”輸出為1，上方場效應管導通，下方場效應管截止，P0.x引腳輸出為1。
②當輸出的地址/數據信息=0，上方場效應管截止，下方場效應管導通，P0.x引腳輸出為0。
P0口工作原理——用作復用的地址/數據總線
輸入：當P0口作為數據輸入時，僅從外部引腳讀入信息，“控制”信號為0，MUX接通鎖存器Q端。
P0口作為地址/數據復用方式訪問外部存儲器時，CPU自動向P0口寫入FFH，使下方場效應管截止，上方場效應管由于控制信號為0也截止，從而保證數據信息的高阻抗輸入，從外部輸入的數據直接由P0.x引腳通過輸入緩沖器BUF2進入內部總線。
①當D鎖存器為1時，??端為0，下方場效應管截止，輸出為漏極開路，此時，必須外接上拉電阻才能有高電平輸出；
②當D鎖存器為0時，下方場效應管導通，P0口輸出為低電平。
P0口工作原理——用作通用I/O口
輸入：兩種讀入方式：“讀鎖存器”和“讀引腳”。
①當CPU發出“讀鎖存器”指令時，鎖存器的狀態由Q端經上方的三態緩沖器BUF1進入內部總線。
②當CPU發出“讀引腳”指令時，鎖存器的輸出狀態Q=1（Q端為0），而使下方場效應管截止，引腳的狀態經下方的三態緩沖器BUF2進入內部總線。
P1口位電路結構
1個數據輸出鎖存器。
2個三態的數據輸入緩沖器BUF1和BUF2。
1個場效應管（FET）和1個片內上拉電阻組成。
P1口工作原理——只用作通用I/O口
①若CPU輸出1，Q=1，Q-=0，場效應管截止，P1.x腳輸出為1；
②若CPU輸出0，Q=0，Q-?=1，場效應管導通，P1.x腳輸出為0。
P1口工作原理——只用作通用I/O口
輸入：分為“讀鎖存器”和“讀引腳”
①讀“鎖存器”，輸出Q狀態經輸入緩沖器BUF1進入內部總線；
②“讀引腳”，先向鎖存器寫1，使場效應管截止，P1.x引腳上的電平經輸入緩沖器BUF2進入內部總線。
P2口位電路結構
1個數據輸出鎖存器。
2個三態的數據輸入緩沖器BUF1和BUF2。
1個場效應管（FET）和1個片內上拉電阻組成。
1個多路轉接開關MUX
P2口工作原理——用作地址總線
在控制信號作用下，MUX與“地址”接通。
①當“地址”為0時，場效應管導通，P2口引腳輸出0；
②當“地址”線為1時，場效應管截止，P2口引腳輸出1。
P2口工作原理——用作通用I/O口
輸出：在內部控制信號作用下，MUX與鎖存器Q端接通。
①CPU輸出1時，Q=1，場效應管截止，P2.x引腳輸出1；
②CPU輸出0時，Q=0，場效應管導通，P2.x引腳輸出0。
P2口工作原理——用作通用I/O口
輸入：分“讀鎖存器”和“讀引腳”兩種方式。
①“讀鎖存器”時，Q端信號經輸入緩沖器BUF1進入內部總線；
②“讀引腳”時，先向鎖存器寫1，使場效應管截止，P2.x引腳上的電平經輸入緩沖器BUF2進入內部總線。
P3口位電路結構
1個數據輸出鎖存器。
3個三態的數據輸入緩沖器BUF1和BUF2。
1個場效應管（FET）和1個片內上拉電阻組成。
1個多路轉接開關MUX和1個與非門
P3口工作原理——用作第二功能
輸出：該位的鎖存器需要置“1”，使“與非門”為開啟狀態。
當第二輸出為1時，場效應管截止，P3.x引腳輸出為1；
當第二輸出為0時，場效應管導通，P3.x引腳輸出為0。
P3口工作原理——用作第二功能
輸入：該位的鎖存器和第二輸出功能端均應置1，保證場效應管截止，P3.x引腳的信息由輸入緩沖器BUF3的輸出獲得。
P3口工作原理——用作通用I/O口
輸出：第二輸出功能端應保持“1”，“與非門”開啟。
CPU輸出1時，Q=1，場效應管截止，P3.x引腳輸出為1；
CPU輸出0時，Q=0，場效應管導通，P3.x引腳輸出為0。
P3口工作原理——用作通用I/O口
輸入：P3.x位的輸出鎖存器和第二輸出功能均應置1，場效應管截止。
P3.x引腳信息通過輸入BUF3和BUF2進入內部總線，完成“讀引腳”操作；
也可執行“讀鎖存器”操作，此時Q端信息經過緩沖器BUF1進入內部總線。
四個并口（P0-P3）在讀引腳之前，都需要將鎖存器置“1”,使場效應管截止，避免鎖存器內數據的干擾。
由于在輸入操作前還必須附加一個置“1”的準備動作，因此稱為“準雙向口”。
四個并口（P0-P3）都是準雙向口
四、8051單片機的最小系統板
8051單片機內部有4KB閃爍存儲器，本身就是一個數字量輸入/輸出的最小應用系統。
在構建8051單片機最小應用系統時，8051單片機需要外接時鐘電路和復位電路即可，如下圖所示。
注意：本最小應用系統只能作為小型的數字量的測控單元。
審核編輯：湯梓紅
工商網監
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