第2章80C51的结构和原理.ppt

2019/2/7,1,第2章 80c51的结构和原理,80c51系列概述,2.1,80c51的基本结构与应用模式,2.2,80c51典型资源配置与引脚封装,2.3,80c51单片机的cpu,2.4,80c51的存储器组织,2.5,80c51的并行口结构与操作,2.6,2019/2/7,2,2.1 80c51系列概述,2.1.1 mcs-51系列,8051/8751/8031 8052/8752/8032 80c51/87c51/80c31 80c52/87c52/80c32等,mcs-51是intel公司生产的一个单片机系列名称。这一系列的单片机有多种，如：,2019/2/7,3,生产工艺有两种：,在产品型号中凡带有字母“c”的即为chmos芯片，chmos芯片的电平既与ttl电平兼容，又与cmos电平兼容。如87c51。,一是hmos工艺（高密度短沟道mos工艺）。,二是chmos工艺（互补金属氧化物的hmos工艺）。,高速度、高密度,低功耗,2019/2/7,4,功能上，有基本型和增强型2大类：,增强型： 8052/8752/8032 80c52/87c52/80c32,基本型： 8051/8751/8031 80c51/87c51/80c31,2019/2/7,5,在片内程序存储器配置上，有3种形式， 即掩膜rom、eprom和romless。如：,80c51有4k字节的掩膜rom 87c51有4k字节的eprom 80c31在芯片内无程序存储器。,2019/2/7,6,2.1.2 80c51系列,各厂商以8051为基核开发出的cmos单片机统称为80c51系列。常用产品有：,intel：80c31、80c51、87c51，80c32、80c52、87c52等； atmel：89c51、89c52、89c2051等； philips、华邦、dallas、siemens等公司的许多产品 。,2019/2/7,7,2.2 80c51的基本结构与应用模式,2.2.1 80c51的基本结构,2019/2/7,8,2.2.2 80c51的应用模式,带总线扩展引脚的产品,扩展总线的应用模式 不扩展总线的应用模式,2019/2/7,9,没有总线扩展引脚的产品,引脚数减少、体积减小。对于不需进行并行外围扩展，装置的体积要求苛刻且程序量不大的系统极其适合。,典型产品,如： at89s2051/at89s4051。,2019/2/7,10,2.3 80c51典型产品资源配置与引脚封装,2.3.1 80c51典型产品资源配置,2019/2/7,11,由表可见： 增强型与基本型的几点不同：,片内rom：从4k增加到8k 片内ram：从128增加到256 定时/计数器：从2个增加到3个 中断源：从5个增加到6个。,2019/2/7,12,无rom型，要在片外扩展程序存储器；,掩膜rom型，程序由芯片生产厂写入；,eprom型，程序通过写入装置写入；,flashrom型，程序可电写入（常用）。,片内rom的配置形式：,还有otprom型，具有较高的可靠性。,2019/2/7,13,2.3.2 80c51的引脚封装,内外存储器选择引脚,地址锁存允许信号输出引脚,外部程序存储器选通信号输出引脚,串行口输入,外部数据存储器写控制信号,2019/2/7,14,2.4 80c51的cpu,累加器,b寄存器,程序状态字寄存器,算术/逻辑单元,数据指针dptr,定时/计数器控制寄存器,定时/计数器工作方式寄存器,中断允许控制寄存器,中断优先级控制寄存器,2019/2/7,15,2.4.1 cpu的功能单元,运算器 累加器acc 寄存器b psw,控制器 程序计数器pc 指令寄存器ir 定时与控制逻辑,其他寄存器 程序计数器pc 数据指针dptr 堆栈指针sp 工作寄存器r0r7,2019/2/7,16,寄存器及其存储器映射如下图：,2019/2/7,17,2.4.2 80c51的时钟与时序,时钟产生方式,内部时钟方式 外部时钟方式,2019/2/7,18,80c51的时钟信号,1个机器周期：12个晶荡周期（或6个时钟周期）,指令的执行时间称作指令周期 （单、双、四周期）,2019/2/7,19,80c51的典型时序,单字节指令 双字节指令,单周期指令,2019/2/7,20,双周期指令,2个机器周期中ale有效4次，后3次读操作无效。,2019/2/7,21,访问外部ram的双周期指令时序,第二机器周期无读操作码的操作，而是进行外部数据存储器的寻址和数据选通 。ale信号会出现非周期现象。,2019/2/7,22,2.4.3 80c51单片机的复位,复位可使单片机或系统部件处于确定的初始状态。,复位电路,上电复位电路 按键与上电复位,2019/2/7,23,单片机复位后的状态,pc = 0000h ram：随机值（运行中复位不改变ram内容 ）,sfr(特殊功能寄存器)： p0p3=ffh sp=07h ip(中断优先级控制寄存器)、ie (中断允许控制寄存器)和pcon (电源控制寄存器) ：有效位为0 psw=00h,2019/2/7,24,2.5 80c51的存储器组织,80c51存储器可以分成两大类：,ram，cpu在运行时能随时进行数据的写入和读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间结果或用作堆栈。,rom，写入信息后不易改写的存储器。断电后，其中的信息保留不变。用来存放固定的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。,2019/2/7,25,2.5.1 80c51单片机的程序存储器配置,片内与片外程序存储器的选择,2019/2/7,26,2019/2/7,27,程序存储器低端的几个特殊单元,2019/2/7,28,程序存储器中的指令代码及其观察,2019/2/7,29,2.5.2 80c51单片机数据存储器配置,片内、片外数据存储器概况,片内ram及sfr 片外ram,2019/2/7,30,工作寄存器区（含寄存器组0 3）,寄存器组0：地址00h07h 寄存器组1：地址08h0fh 寄存器组2：地址10h17h 寄存器组3：地址18h1fh,当前工作寄存器组选择,psw寄存器中：,2019/2/7,31,片内ram详图,2019/2/7,32,位寻址区,2019/2/7,33,通用ram区,30h7fh，共80字节,数据缓冲 堆栈 sp指示栈顶 复位时sp=07h 系统初始化通常重新设置,2019/2/7,34,ram内容查看,2019/2/7,35,2.5.3 80c51单片机的特殊功能寄存器（sfr）,基本型单片机有21个sfr离散地分布在80hffh空间。,与运算器相关3个 acc b psw,与定时/计数器相关6个 th0,tl0 th1,tl1 tmod tcon,指针类3个 sp dph,dpl,与口相关7个 p0,p1,p2,p3 sbuf scon pcon,与中断相关2个 ie ip,2019/2/7,36,2.6 80c51的并行口结构与操作,p0口结构,输出时,2.6.1 p0、p2口的结构,2019/2/7,37,输入时,读锁存器（“读-修改-写”类指令，如anl p0,a）,读引脚（“mov”类指令，如mov a, p0）,要先写“1”,1,0,p0作通用i/o时为： 准双向口！,2019/2/7,38,输出时，地址/数据信息分时出现在输出引脚。,输入时，先输出地址，然后自动向锁存器写1，再读引脚。此时为真正双向口。,2019/2/7,39,p2口结构,p2作通用i/o口（未扩片外存储器，或虽扩ram但采用“movx ri”传送时c=0）,p2作通用i/o时为： 准双向口！,p2作地址总线高8位（c=1）,2019/2/7,40,p1口结构,p1仅能为通用的准双向口！,2.6.2 p1、p3口的结构,2019/2/7,41,p3口结构,第一功能：通用i/o口（对口寻址时）,2019/2/7,42,第二功能（不对口寻址时）,2019/2/7,43,2.6.3 并行口驱动简单外设,并行口的负载能力（at89s52),每根口线最大可吸收10ma的（灌）电流 p0口吸收电流的总和不能超过26ma p1、p2和p3每个口吸收电流的总和限制在15ma 4个口所有口线的吸收电流总和限制在71ma,2019/2/7,44,驱动简单的输出设备,驱动led(发光二极管）,led典型工作点：1.75v,10ma。单个led驱动特性如下图：,2019/2/7,45,多个led驱动如下图：,并口直接驱动 经缓冲器驱动,（亮度不理想）,(245：单根线25ma,总和75ma),2019/2/7,46,驱动led数码管,公共电阻限流 各路分别限流,2019/2/7,47,共阴极字形