我的生活随笔单片机是一种大规模的数字集成电路，它的基本工作条件是电源、复位信号和时钟信号，只有具备了这些条件，单片机才能开始工作。
单片机内部有大量的数字电路，在为这些电路提供电源的同时，还要给它们提供复位信号，让这些电路都进入初始状态，然后才开始工作。
再接通+5V 电源的瞬间，由于 C1 来不及充电，其两端的电压 UC1 为 0V，R2 两端的电压 UR2 为 5V （UC1 +UR2 =5V），即单片机的9脚为高电平，该高电平信号进入9脚，对内部电路进行复位，让内部电路都进入初始状态。随着+5V电源对C1不断充电，C1两端的电压迅速上升，而 R2 两端的电压则迅速下降，当C1两端电压充到5V时，R2两端电压为0V，单片机9脚变为0V（低电平），复位完成，单片机的内部电路开始工作。由于该复位过程在单片机接通电源时就会自动进行，故又称上电复位。
如果单片机工作不正常，可按一下复位开关S，在按下开关时，+5V电源通过R1加到9脚，9脚为高电平，该高电平对内部电路进行复位，使内部电路全部回到初始状态，当S断开时，9脚变为低电平，复位结束，单片机内部电路全部恢复到起始状态，然后重新开始工作。该复位过程称作手工复位。
为了让单片机的内部电路有次序、有节拍地工作，需要为这些电路提供时钟脉冲信号，让时钟信号来控制它们工作。有的电路来一个时钟脉冲就工作一次，有的电路需要来多个时钟脉冲才工作一次，如果没有时钟脉冲到来，这些电路就不能正常工作。时钟信号频率越高，这些电路的工作速度越快。
18、19 脚为时钟信号引脚（XTAL2、XTAL1）。单片机可采用两种时钟电路来提供时钟信号，如图2-5所示。
图2-5（a）采用了内时钟电路，单片机内部的反相放大器与 XTAL2、XTAL1 引脚外接的反馈兼选频电路（C1、C2、晶振）构成时钟振荡器，产生时钟信号提供给单片机的内部电路。如果晶振的频率为12MHz，则时钟振荡器产生的时钟信号频率为12MHz。
图2-5（b）采用了外时钟电路，单片机外部的振荡电路产生的时钟信号经放大器放大后，进入XTAL2引脚，送给单片机的内部电路。单片机XTAL2、XTAL1引脚之间的内部放大电路由于无外接反馈选频电路，并且XTAL1引脚接地，所以不会产生振荡。
单片机是在时钟脉冲的控制下工作的，有的电路来一个时钟脉冲就可完成一次工作，而有的电路需要来多个时钟脉冲才能完成一次工作。为了方便分析工作时序，单片机中规定了几种周期：时钟周期、状态周期、机器周期和指令周期。
时钟周期是指振荡器产生的时钟信号周期，也即时钟振荡频率的倒数。例如：单片机时钟信号的频率为12MHz，那么时钟周期就为1/12μs。
状态周期由两个时钟周期组成，它分为P1节拍和P2节拍，第1个时钟周期为P1节拍，第2个时钟周期为P2节拍。
单片机在执行指令时，通常把执行过程划分成几个基本的操作，完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。一个机器周期由6个状态周期，也即12个时钟周期组成。
指令周期是指执行一条指令所需要的全部时间，它通常为1～4个机器周期。例如，单片机在执行“MOV A，C3H”指令时，需要2个机器周期，即24个时钟周期，若时钟周期为1/12μs，那么执行该指令需要2μs。
MCS-51系列单片机有4组I/O接口：P0、P1、P2和P3。前面简单介绍了一下各个端口，要学好单片机技术，非常有必要详细了解这些端口的内部结构及工作原理。
P0端口有P0.0～P0.7共8个引脚，这些引脚除了可作I/O引脚外，在外接存储器时，还可作地址/数据总线引脚。P0端口每个引脚的内部电路结构都相同，其内部电路结构如图2-6所示。
如果要将P0端口用作输出端口，单片机内部的CPU会发出一个“0”到与门的控制端。控制端的“0”一方面关闭与门（即与门的一端为“0”时，不管另一端输入何种信号，输出都为“0”），使地址/数据总线送来的信号无法通过与门；另一方面控制电子开关，让电子开关与锁存器的O端接通。
此时若给锁存器的写锁存器端送写脉冲信号，内部总线送来的数据就可以通过D端进入锁存器并从Q和 端输出，如D端输入“1”，则 端输出“0”（Q端输出“1”），该“0”经电子开关送到场效应管VT2的栅极，VT2截止，从P0端口输出“1”。
也就是说，当给P0端口内部的与门控制端送“0”，同时给写锁存器端送写脉冲信号时，单片机内部总线的信号就可以通过接口电路从P0端口输出。
当将P0端口用作输入端口时，P0端口的信号既送到三态门，又送到VT2的漏极。如果锁存器之前锁存的为“0”，即Q=0、 =1，其
解决的方法是：在将数据输入P0端口前，先通过内部总线向锁存器写“1”，即让=0，VT2截止，P0 端口输入的“1”就可以送到三态门的输入端，此时再给三态门的读引脚送一个读控制信号，“1”就可以通过三态门送到内部总线。
也就是说，要将P0端口作为输入端口，先要将P0端口的锁存器写“1”，然后再给输入三态门送读控制信号，P0端口的数据就可以通过接口电路，送到单片机内部的总线上。
如果要将 P0 端口用作地址/数据总线引脚，先要给与门的控制端送“1”，于是与门打开，同时电子开关和非门输出端接通。当地址/数据总线为“1”时，“1”一方面通过与门送到VT1的栅极， VT1导通，另一方面送到非门，经反相变为“0”，再经电子开关送到VT2的栅极，VT2截止，VT1导通，VT2截止使P0端口输出为“1”；当地址/数据总线为“0”时，VT1导通，VT2也导通，P0端口输出为“0”。
也就是说，当给与门的控制端送“1”时，内部地址/数据总线上的信号就可以从P0端口输出， P0端口就可当作地址/数据总线引脚使用。
P1端口有P1.0～P1.7共8个引脚，这些引脚可作I/O引脚。P1端口每个引脚的内部电路结构都相同，其内部电路结构如图2-7所示。
从图2-7 中可以看出，P1 端口的结构较P0端口简单很多，由于P1端口内部采用了一只场效应管，并且与电源之间接了一只上拉电阻，所以不需要在P1端口的外部接上拉电阻。
“如果要将P1端口用作输出端口，应给锁存器的写锁存器CL端送写脉冲信号，内部总线送来的数据就可以通过 D 端进入锁存器并从Q和O端输出，如D端输入“1”，则O端输出“0”（Q端输出“1”），该“0”送到场效应管的栅极，场效应管截止，从P1端口输出“1”。
当将P1端口用作输入端口时，如果锁存器以前锁存的为“0”，即Q=0、 O=1，其中O=1会使场效应管导通，P1端口被钳在“0”电平上，“1”将无法送入P1端口。所以与P0端口一样，在将数据输入P1端口前，先要通过内部总线向锁存器写“1”，让O=0，场效应管截止，P1端口输入的“1”就可以送到输入三态门的输入端，此时再给三态门的读引脚送一个读控制信号，“1”就可以通过输入三态门送到内部总线。
P2端口有P2.0～P2.7共8个引脚，P2端口每个引脚的内部电路结构都相同，其内部电路结构如图2-8所示。
从图2-8中可以看出，P2端口的内部结构与P0端口很相似。P2端口也可作I/O引脚，在外接存储器时，还可以作为地址总线引脚。
如果要将P2端口用作地址总线引脚，单片机内部的CPU会发出一个控制信号到电子开关的控制端，让电子开关与内部地址总线接通，地址总线上的信号就可以在通过电子开关、非门和场效应管后从P2端口引脚输出。
如果要将P2端口用作I/O接口，单片机内部的CPU会发出一个控制信号到电子开关的控制端，让电子开关与锁存器接通。
当将P2端口用作输出端口时，给锁存器的CL端送写脉冲信号，内部总线上的数据就被锁存进锁存器并从Q端输出，再通过电子开关、非门和场效应管从P2端口引脚输出。
当将P2端口用作输入端口时，如果锁存器以前锁存的为“0”，即Q=0，经非门反相后会使场效应管导通，P2端口被钳在“0”电平上，“1”将无法送入P2端口。所以与P0、P1端口一样，在将数据输入P2端口前，先通过内部总线向锁存器写“1”，让Q=1，场效应管截止，P2端口输入的“1”就可以送到输入三态门的输入端，此时再给读引脚送一个读控制信号，“1”就可以通过三态门送到内部总线。
P3端口有P3.0～P3.7共8个引脚，P3端口可作为I/O接口，还可以用于其他方面。P3端口每个引脚的内部电路结构都相同，其内部电路结构如图2-9所示
当将P3端口用作输出端口时，给锁存器的CL端送写脉冲信号，内部总线送来的数据就可以通过D端进入锁存器并从Q端输出，再通过与非门和场效应管从P3端口引脚输出。
当将 P3 端口用作输入端口时，应先通过内部总线向锁存器写“1”，让 Q=1，场效应管截止， P3端口输入的信号就可以通过缓冲器、输入三态门送到内部总线。
P3端口用作第二功能（又称复用功能）时，实际上也是在该端口输入或输出信号，只不过输入、输出的是一些特殊功能的信号。所以当P3端口用作第二功能时，其内部电路的工作原理与用作I/O接口时是一样的，在用作输入功能时，端口的锁存器同样要先置“1”。
P3端口8个引脚的第二功能详见表2-1。例如P3.2引脚用作第二功能时，该端口可输入由外部设备送到的中断请求信号，该信号通过缓冲器、输入三态门送到内部总线。
P3端口除了可以接收外界的输入信号外，还可以接收内部的替代输入功能端送来的信号，该信号通过输入三态门送到内部总线。
总之，P0、P1、P2和P3端口的功能是：都可以作输入或输出端口；P0、P2、P3端口具有第二功能，各种端口的第二功能见表2-1。例如，表中说明P0端口的第二功能可以用作低8位地址总线/数据总线，P2端口可用作高8位地址总线，P3.0端口可用作串行数据接收端。