AT89S52寄存器

分为工作寄存器、特殊功能寄存器、系统寄存器

作用：暂存数据、配合累加器A进行数据运算及存放结果。

注：任意时刻只能使用一组寄存器

单片机的并行端口及复位

了解并行I/O口端口内部结构

4个I/O口介绍

AT89S52有4组I/O口（P0,P1,P2,P3），每组包括8根并行线
P0：8位开漏双向I/O口，使用片外部存储器，可作为低8位地址与数据复用总线，能驱动8个TTL(TTL：Time To Live的缩写，生存时间值，该字段指定IP包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量)
P1：8位准双向I/O口，能驱动4个TTL
P2：8位准双向I/O，使用片外存储器时，可作为高8位地址与数据复用总线，能驱动4个TTL
P3：8位准双向I/O口，能驱动4个TTL

并行I/O口特点

这四个均是8位并行I/O口
每个端口都是8位准双向口，共占32根引脚
每条I/O线都能独立地用作输入或输出
每个端口都包括一个锁存器（即特殊功能寄存器SFR P0-P3），一个输出驱动器和输入缓存器，作输出时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲

P0口

P0口某位的结构由一个输出锁存器、两个三态输入锁存器和输出驱动电路及控制电路组成。
当（控制端）C=0（即输入低电平）时，开关MUX（自动转向开关）接D锁存器，P0口为通用I/O口（就是一般的输入输出口）
当C=1时（即输入高电平），开关拨向反相器3的输出端，P0口分时作为地址/数据总线使用。
1和2是输入缓冲器，1是读锁存器，2是读引脚，同时还包含了P0口的输出驱动电路和控制电路。
4是与门

P0口作通用I/O口时

P0口作通用I/O口时，C=0分两种情况，做输入口和输出口
- 做输入口
  - 自动转向开关接D锁存器的Q非端，在此时读引脚时，需要事先将输出锁存器写入1，（场效应管）T1和T2均截止，引脚处于悬浮状态，可作高阻抗输入，否则有可能被拉低，读入错误信息。
    - T2为截止原因：MUX接D锁存器，导通，T2端是低电平，从而T2截止。
    - T1为截止原因：P0引脚做通用I/O口，控制信号端和地址数据的复用端口，而此时控制端是0，4是与门，根据与门特性，有一端输入为0则与门输出为0，即T1为0，截止
    - T1、T2均截止时，P0端处于悬浮状态，则外部数据从2读取数据送到内部CPU
    - 开始时内部总线写入1原因：若刚开始接入0，即D=0，那么根据D锁存器原理可得到Q非是1，根据先前分析，T2会导通，T2导通那么外部数据从这里进来，输出会全为低电平，因为T2端接地，得到数据会不准确，所以提前将输出锁存器写入1，才能保证T1,T2都是低电平，输出有效数据。
    作输入口提前写入1，两边都截止，读入信息
- 做输出口
  - 当P0口做输出口时，因输出级处于开漏状态，必须外接上拉电阻，当“写锁存器”信号加在锁存器的时钟端CLK上，此时D触发器将“内部总线”上的信号反相后输出到Q非端，若D端信号为0，Q非为1，v2导通，P0，x引脚输出“0”；若D端信号为1，Q非为0，v2截止，虽然v1截止，因P0，x引脚已外接上拉电阻，P0，x引脚输出“1”
    - 刚开始写入1，则V1V2均为0，此时又因为接了电源VCC，通过外接上拉电阻，把引脚处拉成了高电平输出，故P0口仍然有高电平输出
    - 刚开始写入0，V2导通，数据进入被接地拉为低电平，即有低电平输出。
    做输入口，刚开始写1输出1，写0输出0
读引脚和读锁存器的区别
- 读引脚：即T1T2均截止，输入数据从输入缓冲器2读进内部CPU，读的是引脚带的信息
- 读锁存器：读的是D锁存器输出的状态，读的是Q，如上图，Q非是0那么Q为1，此时输入缓冲器中就会输入进1，即读入。

P0口作为地址/数据复用口

当P0口作为地址/数据复用口时，控制端为1

输出地址/数据=0时

此时开关MUX接反相器3，因为输出地址数据为0，经过反相器所以下面是1，即V2导通，而4与门的两个端口一个为0一个为1，根据与门性质输出为0即V1截止。两个场效应管下方导通上方截止，下方导通接地，那么输出为0
输出地址/数据=1时

同理，此时V2截止，V1导通，V1导通接高电平VCC，引脚输出被拉为高电平即输出为1

输出地址/数据信号与引脚信号一起变，均同

作数据输入：与P0用作通用I/O口时输入情况相同，也要先写入1，此时控制端信号C=0，V1V2均截止，从引脚上输入的外部数据经缓冲器U2进入内部数据总线。
CPU自动将0ffH写入锁存器

P1口

P1口仅有一个场效应管
P1口一般只作为通用I/O口，不会作为地址/数据分时复用口。作为通用I/O时与P0口C=0作用时完全一样的。

P2口

P2口同样可作地址数据的复用端口，与P0类似，但不同的是P0输出低8位地址，P2口输出高8位地址

P3口

P3口不能作为分时复用口，但是有第二功能

CPU的时序及单片机的工作过程

时钟电路与时序

单片机的时序就是指CPU在执行指令时各个控制信号间的时间顺序关系。

CPU通过地址总线发出地址信号到程序存储器
CPU通过控制总线发出正确的地址锁存控制信号
CPU通过控制总线发出正确的读控制信号
CPU通过数据总线读取数据
在CPU内部控制信号作用下完成程序执行。

不允许调换上述顺序，任何一个信号的时间顺序出错，都可能导致程序运行出错。

单片机内部的电路需在唯一的时钟信号控制下严格按照时序工作

计算机的工作原理就是在时钟节拍的作用下，将预先编好的程序一步一步的执行下去，其中时钟信号就来源于晶体振荡器（简称晶振）。

晶体振荡器

材料：石英晶体（理由：石英晶体具有压电效应，石英晶体的选频特性非常好，它有一个极其稳定的串联谐振频率fs，只有频率为fs的信号最容易通过，而其他频率的信号均会被晶体衰减。石英晶体的谐振频率fs与晶片的切割方式，几何形状，尺寸等有关，因此可以制成各种频率的石英晶体谐振器。）

单片机的引脚（晶振端）

接18（XTAL1）、19脚（XTAL2），分别为晶体振荡电路反向输入端和输出端。接法：

两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。
电容器C1和C2通常取30pF左右，可稳定频率并对振荡频率有微调作用
振荡脉冲频率范围为fosc=0~24MHz。

单片机的时钟周期

为便于分析指令的执行，定义了一些能度量各种时序信号出现时的尺度，分别为时钟周期、机器周期、指令周期。

时钟周期：即振荡周期，大小为1/（11.0592Hz）=90.4ns，一个时钟周期定义为一个节拍，2个节拍定义为1个状态周期。
机器周期=12个时钟周期，对于11.0592MHz晶振，机器周期=12×90.4ns=1.085us
指令周期：执行一条指令所需的时间，单字节执行指令时间短一些（单周期），双字节执行指令时间长一些（双机器周期），三字节执行指令时间也会长一些（双机器周期），若是乘除、转移之类的指令需要多个机器周期（四机器周期）
4个时序单位从小到大依次是节拍，状态周期，机器周期和指令周期

AT89S52的复位电路及复位功能

复位操作的主要功能

使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始工作。
把PC初始化为000H，使单片机从000H单元开始执行程序。

下面使各特殊功能寄存器的复位值

PC：程序指针

ACC：累加器

PCW：程序状态器

SP：堆栈指针

DPTR：数据指针

P0-P3：I/O口，必须是FFH才是复位因为作为通用I/O口，必须提前写入一个1才能保证输入数据准确，而8位1就是11111111转化为16进制就是FFH。

复位信号

RST引脚是复位信号输入端，当RST引脚为高电平，且有效时间持续24个振荡周期（两个机器周期）以上，才能复位。

复位电路

上电自动复位：通过外部复位电路的电容充电实现。

首先VCC给电容充电，电容充电的同时给RST一个高电平信号，这样持续两个机器周期以上就可以复位了。

按键手动复位

当RESET按键按下，即R1R2路导通，VCC分压，给RST一个高电平信号即可以复位了。

单片机低功耗的工作方式

两种节电工作方式：空闲（待机）方式和掉电（停机）方式，如图为空闲和掉电方式控制电路。

空闲方式和掉电方式是通过对SFR中的PCON（地址87H）相应位置1而启动的。下图即为电源控制寄存器（PCON）的各位分布情况。HMOS期间的PCON只包括一个SMOD位（最高位），其他四位是CHMOS器件独有的，三个保留位用户不得使用。

PCON内部结构
- SMOD：波特率倍频位，若此位为1，则串行口方式1，方式2和方式3的波特率加倍。
- GF1和GF0：通用标志位
- PD：掉电方式位，此位写1则启用掉电方式
- IDL：空闲方式位，此位写1则启用空闲方式，这是CPU因无时钟控制而停止运作。如果同时向PD和IDL两位写1，则PD优先
空闲（等待、待机）工作方式
- CPU执行完置IDL=1（PCON.1）的指令后，系统进入空闲工作方式。
- 有两种退出空闲方式的方法：
  - 任何的中断请求被响应都可以由硬件将PCON.0（IDL）清0而终止空闲工作方式
  - 硬件复位
掉电（停机）工作方式
- 当CPU执行一条置PCON.1位（PD）=1的指令后，系统进入掉电工作方式。
- 推出掉电方式的唯一方法就是硬件复位，复位后将所有特殊功能寄存器的内容初始化，但不改变片内RAM区的数据。
- 在掉电工作方式下，VCC可以降到2V，但在进入掉电方式之前，VCC不能降低，而在准备退出掉电方式之前，VCC必须恢复正常的工作电压值，并维持一段时间（约10ms），使振荡器重新启动并稳定后方可退出掉电方式。
RAM位寻址区位地址表

高于7F的就是字节寻址，比如位地址是88H,那么他的字节地址也是88H，位地址是28H，则他的字节地址就是25H。

片内字节地址为2AH，那么对应最低位位地址就是50H，而片内字节地址为A8H，那么对应最低位的位地址还是A8H，变为字节寻址。超出7F.

单片机：寄存器，I/O口，位寻址，复位信号