第2章80C51的結(jié)構(gòu)和原理m

第2章80C51的結(jié)構(gòu)和原理80C51系列概述2.180C51的基本結(jié)構(gòu)與應用模式2.280C51典型資源配置與引腳封裝2.380C51單片機的CPU2.480C51的存儲器組織2.580C51的并行口結(jié)構(gòu)與操作2.62023/2/512.1

80C51系列概述2.1.1MCS-51系列

MCS-51是Intel公司生產(chǎn)的一個單片機系列名稱。如：8051/8751/8031,8052/8752/8032,80C51/87C51/80C31,80C52/87C52/80C32；功能上分基本型和增強型；片內(nèi)程序存儲器的配置上：ROM、EPROM、ROMLess、FLASH。2.1.280C51系列

80C51是MCS-51系列單片機中CHMOS工藝的一個典型品種。以8051為基核開發(fā)出的CHMOS工藝單片機統(tǒng)稱為80C51系列。如AT89S51等。2023/2/522.2

80C51的基本結(jié)構(gòu)與應用模式2.2.180C51的基本結(jié)構(gòu)2023/2/532.2.280C51的應用模式

帶總線擴展引腳的產(chǎn)品不擴展總線的應用模式

擴展總線的應用模式

2023/2/54沒有總線擴展引腳的產(chǎn)品引腳數(shù)減少、體積減小。對于不需進行并行外圍擴展，裝置的體積要求苛刻且程序量不大的系統(tǒng)極其適合。典型產(chǎn)品,如：AT89S2051/AT89S4051。2023/2/552.3

80C51典型產(chǎn)品資源配置與引腳封裝2.3.180C51典型產(chǎn)品資源配置2023/2/56由表可見：增強型與基本型的幾點不同：片內(nèi)ROM：從4K增加到8K

片內(nèi)RAM：從128增加到256

定時/計數(shù)器：從2個增加到3個中斷源：從5個增加到6個。

2023/2/57無ROM型，要在片外擴展程序存儲器；掩膜ROM型，程序由芯片生產(chǎn)廠寫入；EPROM型，程序通過編程器寫入，利用紫外線擦除器擦除；FlashROM型，程序可電寫入（常用）。片內(nèi)ROM的配置形式：還有OTPROM型，具有較高的可靠性。2023/2/582.3.280C51的引腳封裝2023/2/592.480C51的CPU2023/2/5102.4.1CPU的功能單元

運算器

ALU*

累加器ACC

寄存器B暫存寄存器

PSW（CY、AC、RS0、

RS1、OV、P）

控制器

指令寄存器IR

指令譯碼及控制邏輯電路*

其他寄存器程序計數(shù)器PC

數(shù)據(jù)指針DPTR

堆棧指針SP

工作寄存器R0~R72023/2/511寄存器及其存儲器映射如下圖：2023/2/5122.4.280C51的時鐘與時序時鐘產(chǎn)生方式內(nèi)部時鐘方式(常用)外部時鐘方式

2023/2/513

80C51的時鐘信號1個機器周期：12個晶蕩周期（或6個時鐘周期）指令的執(zhí)行時間稱作指令周期（單、雙、四周期）2023/2/51480C51的典型時序單字節(jié)指令雙字節(jié)指令

單周期指令2023/2/515雙周期指令單字節(jié)雙周期：2個機器周期中ALE有效4次，后3次讀操作無效。

2023/2/516訪問外部RAM的雙周期指令時序單字節(jié)雙周期：第二機器周期無讀操作碼的操作，而是進行外部數(shù)據(jù)存儲器的尋址和數(shù)據(jù)選通。ALE信號會出現(xiàn)非周期現(xiàn)象。

2023/2/5172.4.380C51單片機的復位復位可使單片機或系統(tǒng)中其它部件處于確定的初始狀態(tài)。單片機的工作就是從復位開始的。

復位電路上電復位電路按鍵與上電復位2023/2/518單片機復位后的狀態(tài)

PC=0000H

RAM：隨機值（運行中復位不改變RAM內(nèi)容）

SFR：

P0~P3=FFHSP=07HIP、IE和PCON：有效位為0PSW=00H2023/2/5192.580C51的存儲器組織80C51存儲器可以分成兩大類：

RAM，CPU在運行時能隨時進行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，但在關(guān)閉電源時，其所存儲的信息將丟失。用來存放暫時性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運算的中間結(jié)果或用作堆棧。

ROM，寫入信息后不易改寫的存儲器。斷電后，其中的信息保留不變。用來存放固定的程序或數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表格等。

2023/2/5202.5.180C51單片機的程序存儲器配置片內(nèi)與片外程序存儲器的選擇

EA引腳接高電平---片內(nèi)

一般對于片內(nèi)有ROM的單片機采用此種接法。

2023/2/521

EA引腳接地---片外

一般對于片內(nèi)無ROM的單片機，可直接對EA接地，使得單片機自動轉(zhuǎn)到片外程序存儲器中取指令。

2023/2/522程序存儲器低端的幾個特殊單元

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0003HLJMPINT0。。。MAIN：。。。。。。INT0：。。。

RETI2023/2/523程序存儲器中的指令代碼及其觀察2023/2/5242.5.280C51單片機數(shù)據(jù)存儲器配置片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲器概況片內(nèi)RAM及SFR片外RAM2023/2/525工作寄存器區(qū)（含寄存器組0~3）

寄存器組0：地址00H~07H

寄存器組1：地址08H~0FH寄存器組2：地址10H~17H寄存器組3：地址18H~1FH當前工作寄存器組選擇

PSW寄存器中：

2023/2/526片內(nèi)RAM詳圖2023/2/527位尋址區(qū)字節(jié)地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2023/2/528通用RAM區(qū)

30H~7FH，共80字節(jié)

數(shù)據(jù)緩沖器

堆棧

SP指示棧頂復位時SP=07H

系統(tǒng)初始化通常重新設置2023/2/529RAM內(nèi)容查看2023/2/5302.5.380C51單片機的特殊功能寄存器（SFR）基本型單片機有21個SFR離散地分布在80H~FFH空間。與運算器相關(guān)3個

ACC

B

PSW與定時/計數(shù)器相關(guān)6個

TH0,TL0

TH1,TL1

TMODTCON指針類3個

SP

DPH,DPL（DPTR）與口相關(guān)7個

P0,P1,P2,P3

SBUFSCON

PCON與中斷相關(guān)2個

IE

IP2023/2/5312.680C51的并行口結(jié)構(gòu)與操作P0口結(jié)構(gòu)

P0作通用I/O口（不進行片外ROM或RAM擴展時C=0）輸出時2.6.1P0、P2口的結(jié)構(gòu)2023/2/532輸入時

讀鎖存器（“讀-修改-寫”類指令，如ANLP0,A）

讀引腳（“MOV”類指令，如MOVA,P0）,要先寫“1”

10P0作通用I/O時為：準雙向口！2023/2/533

P0作地址數(shù)據(jù)總線（進行片外ROM或RAM擴展時C=1）

輸出時，地址/數(shù)據(jù)信息分時出現(xiàn)在輸出引腳。

輸入時，先輸出地址，然后自動使MUX撥向鎖存器并向鎖存器寫1，同時，再讀引腳。此時為真正雙向口。2023/2/534P2口結(jié)構(gòu)

P2作通用I/O口（C=0）P2作通用I/O時為：準雙向口！

P2作地址總線高8位（C=1）2023/2/535P1口結(jié)構(gòu)

P1為單功能口，僅能為通用的準雙向口！2.6.2P1、P3口的結(jié)構(gòu)2023/2/536P3口結(jié)構(gòu)

第一功能：通用I/O口（對口尋址時，W=1）P3作通用I/O時也為準雙向口！

第二功能（不對口尋址時，自動使Q端置“1”）2023/2/537

第二功能引腳名稱

P3.0：RXD（串行口輸入）

P3.1：TXD（串行口輸出）

P3.2：INT0（外部中斷0輸入）

P3.3：INT1（外部中斷1輸入）

P3.4：T0（定時器0的外部輸入）

P3.5：T1（定時器1的外部輸入）

P3.6：WR（片外數(shù)據(jù)存儲器“寫”選通控制輸出）

P3.7：RD（片外數(shù)據(jù)存儲器“讀”選通控制輸出）2023/2/538四個口結(jié)構(gòu)與功能小結(jié)

P0、P1、P2、P3作通用I/O時均為準雙向口，進行讀入操作時，需要先向口寫入高電平“1”

P0、P2在擴展ROM或RAM時傳送地址，P2傳送高八位，P0低八位P0作地址數(shù)據(jù)總線時是真正的雙向口（數(shù)據(jù)雙向）P3不進行I/O操作時可以作為第二功能使用。

P0在使用時必須外加上拉電阻，其他口不用。2023/2/5392.6.3并行口驅(qū)動簡單外設

并行口的負載能力（AT89S52)每根口線最大可吸收10mA的（灌）電流

P0口吸收電流的總和不能超過26mA

P1、P2和P3每個口吸收電流的總和限制在15mA

4個口所有口線的吸收電流總和限制在71mA

2023/2/540

驅(qū)動簡單的輸出設備

驅(qū)動LED(發(fā)光二極管）LED典型工作點：1.75V,10mA。單個LED驅(qū)動特性如下圖：2023/2/541多個LED驅(qū)動如下圖：并口直接驅(qū)動經(jīng)緩沖器驅(qū)動

（亮度不理想）(74LS245：單根線<25mA,總和<75mA)2023/2/542

驅(qū)動LED數(shù)碼管公共電阻限流各路分別限流2023/2/543dpgfedcba0000011