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（以2课时为单元）
课 序 课 题 授课日期 授课班次 授课教师 薛凯凯 批准人 目的要求 教学内容 重点难点 教学方法 理论讲述为主，结合举例进行讲解 手 段 1) 回顾与提问 2) 课程讲解 教学步骤 3) 课堂讨论 4) 小结 5) 布置作业 复 习 提 问 题 作业题目 预习内容 课时分配(以分钟计算) 教学环节 时间分配
复习提问 3 新课讲解 85 课堂讨论 7 每课小结 4 布置作业 1 教 学 内 容 课堂组织 【回顾与提问】 第三讲 单片机存储器及I/O接口 一、单片机的存储器 MCS-51单片机有两种存储器，即程序存储器和数据存储器。程序存储器用来存储编入的程序；而数据存储器用来存放单片机工作时用到的一些临时数据。从物理地址空间来看，MCS-51有四个存储地址空间，即片内程序存储器和片外程序存储器，以及片内数据存储器和片外数据存储器。 1、程序存储器 对单片机进行编程时，一般现在计算机中用软件编写程序，再通过编程器将编好的程序写入程序存储器。 MCS-51单片机在一般情况下使用内部程序存储器，当内部存储空间不够时需要使用外部程序存储器。程序存储器受EA端外接电平的控制。 ▲ 当EA=0（接地）时，单片机只能使用外部程序存储器 ▲ 当EA=1（接+5V电源）时，单片机先使用内部程序存储器，容量不够时自动使用外 部程序存储器。 89C51系列单片机内部有4KB程序存储器，存储单元的地址编号是0000H——0FFFH，当扩展外接60KB程序存储器时，外部程序存储器的地址编码是1000H——FFFFH。 MCS-51单片机上电复位后程序计数器PC的内容为0000H,因此系统从0000H单元开始取指令执行程序。 2、数据存储器 MCS-51单片机的数据存储器分为两个地址空间：一个为内部数据存储器；另外一个为外部数据存储器，需要采用不同的方式访问。 内部数据存储器有256B空间，地址编号为00H——FFH；外部数据存储器的地址编号为0000H——FFFFH，有64KB存储空间。最常用的是内部数据存储器，其结构如下图。 从图中可以看出来，内部数据存储器分为四个区：工作寄存器区、位寻址区、数据缓冲区和特殊功能寄存器区。 二、单片机的I/O口 对单片机的控制，其实就是对I/O口的控制，无论单片机对外界进行何种控制，亦或接受外部的控制，都是通过I/O口进行的。单片机总共有P0、P1、P2、P3四个8位双向输入输出端口，每个端口都有锁存器、输出驱动器和输入缓冲器。4个I/O端口都能作输入输出口用，其中P0和P2通常用于对外部存储器的访问。 1、P0口的结构及工作原理 上图为P0口的某位P0.n(n=0~7)结构图，它由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器和输出驱动电路及控制电路组成。从图中可以看出，P0口既可以作为I/O用，也可以作为地址/数据线用。 （1）P0口作为普通I/O口 ▲输出时CPU发出控制电平“0”封锁“与”门，将输出上拉场效应管T1截止，同时使多路开关MUX把锁存器与输出驱动场效应管T2栅极接通。故内部总线与P0口同相。由于输出驱动级是漏极开路电路，若驱动NMOS或其它拉流负载时，需要外接上拉电阻。P0的输出级可驱动8个LSTTL负载。 ▲输入时分读引脚或读锁存器。读引脚（由传送指令(MOV)实现）下面一个缓冲器用于读端口引脚数据，当执行一条由端口输入的指令时，读脉冲把该三态缓冲器打开，这样端口引脚上的数据经过缓冲器读入到内部总线。读锁存器时上面一个缓冲器用于读端口锁存器数据。 从图中可以看出，在读入端口数据时，由于输出驱动FET并接在引脚上，如果T2导通，就会将输入的高电平拉成低电平，产生误读。所以在端口进行输入操作前，应先向端口锁存器写“1”，使T2截止，引脚处于悬浮状态，变为高阻抗输入。这就是所谓的准双向口。 （2）P0作为地址/数据总线 CPU发出控制电平“1”，打开“与”门，又使多路开关MUX把CPU的地址/数据总线与T2栅极反相接通，输出地址或数据。由图上可以看出，上下两个FET处于反相，构成了推拉式的输出电路，其负载能力大大增强。 P0引脚输作为出地址/输入数据时，输入信号是从引脚通过输入缓冲器进入内部总线。 此时，CPU自动使MUX向下，并向P0口写“1”，“读引脚”控制信号有效，下面的缓冲器打开，外部数据读入内部总线。 2、P2口的结构及工作原理 （1）P2口作为普通I/O口 CPU发出控制电平“0” ，使多路开关MUX倒向锁存器输出Q端，构成一个准双向口。其功能与P1相同。 （2）P2口作为地址总线 在系统扩展片外程序存储器扩展数据存储器且容量超过256B (用MOVX @DPTR指令)时，CPU发出控制电平“1”，使多路开关MUX倒内部地址线。此时，P2输出高8位地址。 3、P1口、P3口的内部结构 （1）P1口的一位的结构 它由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器和输出驱动电路组成----准双向口。 （2）P3口的内部结构 ▲作为通用I/O口与P1口类似----准双向口(W=1) ▲P3第二功能(Q=1) 综上所述： （1）当P0作为I/O口使用时，特别是作为输出时，输出级属于开漏电路，必须外接上拉电阻才会有高电平输出；如果作为输入，必须先向相应的锁存器写“1”，才不会影响输入电平。 （2）当CPU内部控制信号为“1”时，P0口作为地址/数据总线使用，这时，P0口就无法再作为I/O口使用了。 （3）P1、P2 和P3 口为准双向口, 在内部差别不大, 但使用功能有所不同。 （4）P1口是用户专用 8 位准双向I/O口, 具有通用输入/输出功能, 每一位都能独立地设定为输入或输出。当有输出方式变为输入方式时, 该位的锁存器必须写入“1”, 然后才能进入输入操作。 （5）P2口是 8 位准双向I/O口。外接I/O设备时, 可作为扩展系统的地址总线, 输出高8位地址, 与P0 口一起组成 16 位地址总线。 对于 8031 而言, P2 口一般只作为地址总线使用, 而不作为I/O线直接与外部设备相连。
第三讲单片机存储器输入输出接口
