《單片機(jī)應(yīng)用及控制技術(shù)》第2章-80C51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)

第2章80C51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)

上海電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院何永艷主編1功能說明：控制單片機(jī)P1端口輸出，使P1.0位所接的LED亮滅。2.1用80C51單片機(jī)控制單個(gè)LED亮滅（演示）22.1.1硬件電路圖2.1用單片機(jī)控制單個(gè)LED的電路原理圖32.1.2演示結(jié)果在打開的軟件中寫入程序

CLRP1.0 ；LED燈滅。

SJMP$ END重新輸入程序

SETBP1.0 ；LED燈亮。

SJMP$ END

注：在寫程序時(shí)要注意寫入SJMP$這條指令，如果沒有，在執(zhí)行指令后會(huì)跳出反匯編窗口，讓讀者不能理解42.2單片機(jī)工作的基本條件單片機(jī)工作需要5個(gè)條件：電源，時(shí)鐘，復(fù)位，控制對象，單片機(jī)內(nèi)裝入程序，圖2.2單片機(jī)工作基本條件電路圖52.2.1電源80C51單片機(jī)具有40個(gè)引腳雙列直插式封裝的器件，左列的最下面一個(gè)引腳為電源接地端（20腳VSS）,右列最上面引腳為電源＋5V輸入端（40腳VCC）62.2.2時(shí)鐘單片機(jī)訪問一次存儲(chǔ)器的時(shí)間，稱之為一個(gè)機(jī)器周期。1個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。如單片機(jī)工作于12MHZ晶振，它的時(shí)鐘周期是1/12（微秒）。它的一個(gè)機(jī)器周期是12*（1/12）也就是1微秒。而工作于6MHZ晶振的單片機(jī)，它的機(jī)器周期就是2微秒。所謂指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時(shí)間。80C51單片機(jī)內(nèi)有晶振，有晶振就有時(shí)鐘周期

80C51在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為6MHz或12MHz的石英晶體。72.2.3復(fù)位復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作

8復(fù)位后CPU狀態(tài)如下：

PC：0000H TMOD：00H Acc：00H TCON：00H B： 00H TH0：00H PSW：00H TL0：00H SP：07H TH1：00H DPTR：0000HTL1：00H P0～P3：FFHSCON：00H IP：×××00000B SBUF：不定

IE：0××00000BPCON：0×××0000B92.2.4控制顯示設(shè)備發(fā)光二極管。在實(shí)際使用中可根據(jù)具體控制要求來連接控制顯示設(shè)備。102.2.5單片機(jī)內(nèi)裝入程序在硬件不變的前提下，LED亮滅的情況由裝入單片機(jī)內(nèi)的程序決定。一般用KEILC51編譯器把編好的程序?qū)懭氲絾纹瑱C(jī)中。112.3單片機(jī)的基本組成2.3.1結(jié)構(gòu)框圖122.3.2引腳功能單片機(jī)共有40個(gè)引腳，如圖2.5所示。在之前的例子中，已經(jīng)用了2個(gè)電源引腳，2個(gè)時(shí)鐘振蕩電路引腳，1個(gè)復(fù)位電路引腳，還有35個(gè)引腳，圖2.580C51單片機(jī)芯片引腳圖131.輸入/輸出引腳（32個(gè)）80C51共有4個(gè)8位輸入/輸出（I/O）端口，分別為P0、P1、P2、P3。1）P0口端口：P0.0～P0.7，在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器或I/O口情況下，用于低8位地址總線和數(shù)據(jù)總線(分時(shí)傳送）。不擴(kuò)展時(shí)，可用作一般I/O使用，用作輸入時(shí)，須先寫入“1”，有“讀－修改－寫”的操作功能；用作輸出時(shí)，應(yīng)外接上拉電阻，2）P1口端口：P1.0～P1.7，只作為一般I/O使用。用作輸入時(shí)，須先寫入“1”；用作輸出時(shí)，無需外接上拉電阻。3）P2口端口：P2.0～P2.7，在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器或I/O口情況下，用于高8位地址總線。不擴(kuò)展時(shí)，可用作一般I/O使用，功能與P1端口相似。4）P3口端口：P3.0～P3.7，除了用作一般I/O使用外（功能與P1端口相似），還有一些特殊功能，也稱第二功能14單片機(jī)的第二功能是不需要人工干預(yù)的，也就是說只要CPU執(zhí)行到相應(yīng)的指令，就自動(dòng)轉(zhuǎn)成了第二功能。表2.1P3端口的第二功能表引腳第二功能功能說明P3.0RXD串行口輸入端P3.1TXD串行口輸出端P3.2外部中斷0請求輸入端P3.3外部中斷1請求輸入端P3.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部信號輸入端P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部信號輸入端P3.6外RAM寫選通信號輸出端P3.7外RAM讀選通信號輸出端152.控制引腳（3個(gè)）1）（29引腳）:外部ROM讀選通信號輸出端。在訪問外部RAM或片內(nèi)ROM時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生有效的信號。之后會(huì)再作詳細(xì)介紹。2）ALE/（30引腳）:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖。之后會(huì)再作詳細(xì)介紹。

(1）ALE功能：在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，用來鎖存P0擴(kuò)展低8位的地址信號。在不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6的固定頻率輸出。注意：要判別單片機(jī)的好壞，用示波器看ALE端是否有脈沖信號輸出。

(2）：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。3）/Vpp（31引腳）:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。

(1）功能：訪問內(nèi)外ROM選擇端。當(dāng)＝0時(shí)，只訪問片外ROM；當(dāng)=1時(shí)，先訪問內(nèi)部ROM，超過內(nèi)部ROM地址范圍時(shí)自動(dòng)切換到外部ROM訪問。

(2）Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。162.3.3程序存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器即ROM:只能讀，不能把數(shù)據(jù)寫進(jìn)去,掉電后依然可以保持?jǐn)?shù)據(jù)不會(huì)丟失。ROM的種類：(1）MaskROM型即掩膜ROM。用戶任何時(shí)刻都無法修改。(2）OTPROM型即一次可編程用戶通過專門設(shè)備對其一次性寫入程序，此后不能改寫。(3）EPROM型即可擦除可編程，采用紫外線擦除。(4）E2PROM型即電可擦除可編程，該ROM編程速度較快且可在線改寫、擦除、寫入和讀出。(5）FlashROM型即閃速只讀存儲(chǔ)器，在5V電源下，改寫時(shí)無需擦除操作17182.3.4內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從廣義上講，80C51內(nèi)RAM（128B）和特殊功能寄存器（128B）均屬于片內(nèi)RAM空間，讀寫指令均用MOV指令。但為加以區(qū)別，內(nèi)RAM通常指00H～7FH的低128B空間，而低128B的RAM又可分成三個(gè)物理空間：工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。地址區(qū)域功能名稱00H～1FH00H～07H工作寄存器0區(qū)R0R1R2R3R4R5R6R708H～0FH工作寄存器1區(qū)R0R1R2R3R4R5R6R710H～17H工作寄存器2區(qū)R0R1R2R3R4R5R6R718H～1FH工作寄存器3區(qū)R0R1R2R3R4R5R6R720H～2FH位尋址區(qū)30H～7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)表2.2內(nèi)部低128B的RAM的分布191.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM低128B

1）工作寄存器區(qū)每區(qū)有8個(gè)寄存器：R0～R7，寄存器名稱相同。但是，當(dāng)前工作的寄存器區(qū)只能有一個(gè)，由PSW中的RS1、RS0位決定作用：存放中間結(jié)果RS1RS0區(qū)號R0

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R700O00H

01H

02H

03H

04H

05H

06H

07H01108H

09H

0AH

0BH

0CH

0DH

0EH

0FH10210H

11H

12H

13H

14H

15H

16H

17H11318H

19H

1AH

1BH

1CH

1DH

1EH

1FH表2.3工作寄存器和RAM地址對應(yīng)關(guān)系

一般單片機(jī)默認(rèn)選擇第0區(qū)工作寄存器202）位尋址區(qū)從20H～2FH共16B（Byte，縮寫為英文大寫字母B,,代表字節(jié)）。每B有8位（bit，縮寫為小寫b），共128位，每一位均有一個(gè)位地址，用于存放各種標(biāo)志位信息和位數(shù)據(jù)。3）數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)RAM中30H～7FH為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，是真正用作RAM的區(qū)，常用于存放各種數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，起到數(shù)據(jù)緩沖的作用，應(yīng)用非常靈活，堆棧、顯示的操作一般放在此區(qū)。212.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128B（特殊功能寄存器）特殊功能寄存器SFR（專用寄存器）專用于控制、選擇、管理、存放單片機(jī)內(nèi)部各部分的工作方式、條件、狀態(tài)、結(jié)果的寄存器。▼不同的SFR管理不同的硬件模塊，負(fù)責(zé)不同的功能——各司其職換言之：要讓單片機(jī)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，必須有相應(yīng)的硬件和軟件，而軟件中最重要的一項(xiàng)工作就是對SFR寫命令（要求）。22標(biāo)識符號地址寄存器名稱ACC0E0H累加器B0F0HB寄存器PSW0D0H程序狀態(tài)字SP81H堆棧指針DPTR82H、83H數(shù)據(jù)指針(16位）含DPL和DPHIE0A8H中斷允許控制寄存器IP0B8H中斷優(yōu)先控制寄存器P080HI/O口0寄存器P190HI/O口1寄存器P20A0HI/O口2寄存器23標(biāo)識符號地址寄存器名稱P30B0HI/O口3寄存器PCON87H電源控制及波特率選擇寄存器SCON98H串行口控制寄存器SBUF99H串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器TCON88H定時(shí)控制寄存器TMOD89H定時(shí)器方式選擇寄存器TL08AH定時(shí)器0低8位TH08CH定時(shí)器0高8位TL18BH定時(shí)器1低8位TH18DH定時(shí)器1高8位24P0、P1、P2、P3：

四個(gè)并行輸入/輸出口的寄存器。它里面的內(nèi)容對應(yīng)著管腳的輸出。SCON(Serial

ControlRegister）SBUF(SerialDateBuffer）PCON(PowerControlRegister）

與端口相關(guān)的（7個(gè)）與定時(shí)/計(jì)數(shù)器相關(guān)的（6個(gè)）TMOD(Timer/CounterMode

Register）

定時(shí)器工作模式寄存器。TCON(Timer/CounterControl

Register）

定時(shí)器控制寄存器。TH0、TL0、TH1、TL1：分別是T0、T1的記數(shù)初值寄存器。25IP(InterruptPriority

Register）IE(InterruptEnable

Register）

與中斷相關(guān)的（2個(gè)）26

1）DPTR(DataPointer）（分成DPH、DPL兩個(gè)）：

數(shù)據(jù)指針可以用它來訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的任一單元，也可以作為通用寄存器來用，由我們自已決定如何使用。27數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR

數(shù)據(jù)指針DPTR是一個(gè)16位的專用寄存器,其高位字節(jié)寄存器用DPH表示,低位字節(jié)寄存器用DPL表示。既可作為一個(gè)16位寄存器DPTR來處理,也可作為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器DPH和DPL來處理。

DPTR主要用來存放16位地址,當(dāng)對64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間尋址時(shí),作為間址寄存器用。在訪問程序存儲(chǔ)器時(shí),用作基址寄存器。