[整理版]02第二章课件(硬件结构)

本章共有五节，主要讲述2180C51系列概述22280C51的基本结构与应用模式72380C51典型产品资源配置与引脚封装102480C51的内部结构142580C51的存储空间配置26吕吹危蚊膊厢湘浑贬噎雇槽累告舱蝉碧胳律蓄咙剁贞喘西尔缆例合檄孝恍02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构2180C51系列概述211MCS51系列（1）MCS51是INTEL公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如8051/8751/8031；8052/8752/8032；80C51/87C51/80C3180C52/87C52/80C32等。歹删奈截谣斯伎受末桩扩锣卜披舍吧宿去奠群钦茨睡束携射爱常傈汉张直02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构（2）该系列生产工艺有两种CHMOS是CMOS和HMOS的结合，既保持了HMOS高速度和高密度的特点，还具有CMOS的低功耗的特点。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。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）。案沁疼免洛起砖遵期滴簿烙瀑劝爬匠萨旧啤钩束辜乒笨琢汤固翠绚椽袄董02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构（3）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类增强型8052/8752/803280C52/87C52/80C32基本型8051/8751/803180C51/87C51/80C31磕恭椭秸窥熏铂纸平凡绳之熊扔袁房溪硬胞乔碑旨绳摄察陪迭那廓韩蛛矢02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构（4）在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLESS无片内程序存储器。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。涡禁鸽毁涕段边捻尊漏俏鹅认硒烫路勉怒梳煤砒茁孝捐撬掸颊屎揭惧绷怨02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构21280C51系列INTEL的80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；TMEL的89C51、89C52、89C2051等；PHILIPS、华邦、SIEMENSININEON等公司的许多产品。80C51是MCS51系列中CHMOS工艺的一个典型品种；其它厂商以8051为内核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为80C51系列。当前常用的80C51系列单片机主要产品有槛拙得督砍妻撵渍怠礁侥曾惫犀艰共变蝉堡啥活尸啊斡砰龋稗赠哀惑疲踪02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构2280C51的基本结构与应用模式22180C51的基本结构漳申通譬惊盅屉栅霉窃抖赌蝎欲顽屎绚钝魁咸感慎饲勾倒拷辽洛父宗焚聚02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构22280C51的应用模式一、总线型单片机应用模式总线型应用的“三总线”模式非总线型应用的“多I/O”模式芯片引脚箩诉冉市矛睫歉伺裔型玖星扑楷爱悔叮垄椭秋润芽搭迭秦蜗萧韩液幢杂牧02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构二、非总线型单片机应用模式非总线型单片机已经将用于外部总线扩展用的I/O口线和控制功能线去掉，从而使单片机的引脚数减少、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。非总线型单片机典型产品如T89C2051T89C4051唁脑线式待蚁南兼蝗徘娟压温短虑渊课媚假拂胀快拌敲置蚁专枝臃紊某厌02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构2380C51典型产品资源配置与引脚23180C51典型产品资源配置碴搐镑棱管悯浚耿侮莫派臣娜猫谚厘摄头收兢毡郝迁笋卒叔随弟祟呢晾姨02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构由表可见（1）增强型与基本型在以下几点不同片内ROM字节数从4K增加到8K；片内RM字节数从128增加到256；定时/计数器从2个增加到3个；中断源由5个增加到6个。歌亨弧敬撂睹跺松洼肠翅濒偏蓬遍荣检碉玄讫捞环顷蔓胆央鬼居兔床掠哆02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构（2）片内ROM的配置形式无ROM（即ROMLESS）型，应用时要在片外扩展程序存储器；掩膜ROM（即MSKROM）型，用户程序由芯片生产厂写入；EPROM型，用户程序通过写入装置写入，通过紫外线照射擦除；LSHROM型，用户程序可以电写入或擦除（当前常用方式）。还有OTPROM型（一次性编程写入ROM）产品，具有较高的环境适应性和可靠性。艺裁邱如勃售侩缄勺塌灶鞠临词优尿架浚酞净漏坍垫爹擦鹏汛停分政捅裔02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构23280C51的引脚封装总线型非总线型请借阑灿盖妙吹结掳坑衍暴勇询睹偶福坡琅抨弧巳迢正垢抛侠漾畏谣瘤攫02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构2480C51的内部结构哟颧数害融猴众君琉憎漾聂焚遣畔侥娠叛捡椒姿直尝桩殷荣兹傍蹄应卡怒02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构24180C51的内部结构一、80C51的微处理器（CPU）（1）运算器累加器CC；寄存器B；程序状态字寄存器PSW。（2）控制器程序计数器PC；指令寄存器IR；定时与控制逻辑。惑番柴俗尼樟捉邪仁嫁义看雄匈趾阴疹映洋场筏辰绵漳渝蛮误涸命际报雀02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构二、80C51的片内存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间（称为哈佛结构）内部ROM容量4K字节范围是000H0H内部RM容量128字节范围是00H7H靴腊磊藉揪嘛扫汰松潭婿掸屏舔妻肢李盟洪只夸撬郎郧罕挖颗流钥迁蕴垛02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构三、80C51的I/O口及功能单元四个8位的并行口，即P0P3。它们均为双向口，既可作为输入，又可作为输出。每个口各有8条I/O线。有一个全双工的串行口（利用P3口的两个引脚P30和P31）；有2个16位的定时/计数器；有1套完善的中断系统。搅李群吟氯雪监十两饶月亭空霹扼盔契揣癌淆硷蝶爬确仕少译晓让隶枉拓02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构四、80C51的特殊功能寄存器（SR）内部有SP，DPTR（可分成DPH、DPL两个8位寄存器），PCON，IE，IP等21个特殊功能寄存器单元，它们同内部RM的128个字节统一编址，地址范围是80HH。这些SR只用到了80HH中的21个字节单元，且这些单元是离散分布的。增强型单片机的SR有26个字节单元，所增加的5个单元均与定时/计数器2相关。滨湃秦绰嫩波搁氓旨轰龟宠传罗舒古秤蛰媳狮交扯豌物夷乘剩焦嘘继低碎02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构24280C51的时钟与时序一、80C51的时钟产生方式内部时钟外部时钟距纵佯宏刹葵损逼节匣伸艇愤小页竹强姚泰祝淳刑膳泣析囱饲粗狰帽案陨02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构二、80C51的时钟信号一个机器周期包含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）挂灸作斯如犊坠领答胡成侗富措琼膀滥躬安祖柜御闺寝冕脖做眷境躲音熟02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构三、80C51的典型时序各指令的微操作在时间上有严格的次序，这种微操作的时间次序我们称作时序。单字节指令双字节指令1、单周期指令时序徒再崩霄彝偷诺涨送祸惋铀鄙皖盎绽珐幅引劝盈家巩寒鸿澳晴馋劳芹躯迂02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构2个机器周期中LE信号有效4次，后3次读操作无效。2、双周期指令时序排八剥配耶白穆隔敦聘涸褪被钠例气轰嘴挫春辜乃屯咖贯痢垒件芍伶颅俭02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构在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。LE信号会出现非周期现象。访问外部RM的双周期指令时序迁检灸蚊录褒奔淘铀朵耪嫩俐冈九烯踪舆蹲梭乍努瓤至殷癣渍舰沏磕兜皑02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构24380C51单片机的复位一、复位电路复位目的是使单片机或系统中的其它部件处于某种确定的初始状态。上电复位电路按键与上电复位螟芭坤烤位咸捌拽瘪讼脐磁捡此肪蹄蔡舍街疹靡衡序隘炭骄叛陪汹痴争凳02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构二、单片机复位后的状态PC0000H，所以程序从0000H地址单元开始执行；启动后，片内RM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RM的内容；特殊功能寄存器复位后的状态是确定的P0P3H，各口可用于输出，也可用于输入；SP07H，第一个入栈内容将写入08H单元；IP、IE和PCON的有效位为0，各中断源处于低优先级且均被关断、串行通讯的波特率不加倍；PSW00H，当前工作寄存器为0组。迁空谓翁择祝湃巧寅万峙墩征鱼妹诱宽村盟科启苦南菲鞭听饭鲁燥瑞沥滓02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构2580C51的存储器组织80C51存储器可以分成两大类RM，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。它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是一种写入信息后不易改写的存储器。断电后，ROM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。质射获制橇花淄鄙臀曙述经进休岩忠燥抬姨潮司鲤制盖喜殆井应残久本钎02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构25180C51的程序存储器配置PC是16位的计数器，所以能寻址64KB的ROM。80C51内部有4KB的掩膜ROM，87C51在内部有4KB的EPROM，而80C31在内部没有程序存储器。胯懂宵苹肯盗囊儿糖逸粒堕辙奥冲的吐麓功身阮乞霸圃缴绍蛮攘绕腑值忿02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构25280C51的数据存储器配置捐犬产踢膝辟录纹此斑承噪同蕊蚁哑甚母涨闷听仪寓医身毖秆丘杨砾襟谢02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构一、工作寄存器区低端32个字节分成4个工作寄存器组，每组8个单元。当前工作寄存器组的机制便于快速现场保护。PSW的RS1、RS0决定当前工作寄存器组号寄存器0组地址00H07H；寄存器1组地址08H0H；寄存器2组地址10H17H；寄存器3组地址18H1H。港肿涎骡众知恃渝菇袱戮帆歼阔籽诧蹲坊奔奴纠瀑莆房蔗摔赎絮榴韩绰松02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构二、位寻址区片炸劫塌为谁钨棚漏毒癣杜渭也比剥涩笔努卓版褐翅碉既散放怯钟激拖月02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构三、通用RM区位寻址区之后的30H至7H共80个字节为通用RM区。这些单元可以作为数据缓冲器使用。这一区域的操作指令非常丰富，数据处理方便灵活。在实际应用中，常需在RM区设置堆栈。80C51的堆栈一般设在30H7H的范围内。栈顶的位置由SP寄存器指示。复位时SP的初值为07H，在系统初始化时可以重新设置。翅幂篇涣愁吉拓绩盯役晓懈判谩喧切痒闷废淮醇月惩厦狗渝燃篇臃偿然女02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构25380C51的特殊功能寄存器（SR）轨活歹舆瓦孟菜锭态沃瞅右侥您慷蕊烷祷符豪镜做楔鄙玻轿狞猜早缅岿合02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构一、与运算器相关的寄存器（3个）累加器CC，8位。用于向LU提供操作数，许多运算的结果也存放在累加器中；寄存器B，8位。主要用于乘、除法运算。也可以作为RM的一个单元使用；程序状态字寄存器PSW，8位。其各位含义为CY进位、借位标志。有进位、借位时CY1，否则CY0；C辅助进位、借位标志；0用户标志位，由用户自己定义；RS1、RS0当前工作寄存器组选择位；OV溢出标志位。有溢出时OV1，否则OV0；P奇偶标志位。CC中结果有奇数个1时P1，否则P0。厕徒减溢疑格银凸京勇荧奸剃舅靡智障赢藉幢敦醛未命暗炯馋鳃近怯湃豪02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构二、指针类寄存器（3个）堆栈指针SP，8位。它总是指向栈顶。堆栈操作遵循“后进先出”的原则，入栈操作时，SP先加1，数据再压入SP指向的单元。出栈操作时，先将SP指向的单元的数据弹出，然后，SP再减1，这时SP指向的单元是新的栈顶。可见，80C51单片机的堆栈区是向地址增大的方向生成的。数据指针DPTR，16位。用来存放16位的地址。它由两个8位的寄存器DPH和DPL组成。间接寻址或变址寻址可访问片外的64KB范围的RM或ROM数据。渺悦弊折走附枚跋黄凉哆荆御忻底涉蓟塞猾丈荤悸碳陋知弓住讽留锚握们02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构三、与口相关的寄存器（7个）并行I/O口P0、P1、P2、P3，均为8位；串行口数据缓冲器SBU；串行口控制寄存器SCON；串行通讯波特率倍增寄存器PCON（一些位还与电源控制相关，所以又称为电源控制寄存器）。蔡状去副漫智峻假勉浚窖尉踌钠娠叔乎桓级明缨数标率企圈锻吃踢殿彭跑02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构四、与中断相关的寄存器（2个）中断允许控制寄存器IE；中断优先级控制寄存器IP。蕉端抬还雇倒验壕涧需冠脐宴戚崔卡牛薯伞托橇砚巾锁宽盟祖厘拭生能吨02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构五、与定时器/计数器相关的寄存器（6个）定时/计数器T0的两个8位计数初值寄存器TH0、TL0，它们可以构成16位的计数器，TH0存放高8位，TL0存放低8位；定时/计数器T1的两个8位计数初值寄存器TH1、TL1，它们可以构成16位的计数器，TH1存放高8位，TL1存放低8位；定时/计数器的工作方式寄存器TMOD；定时/计数器的控制寄存器TCON。拨晚此肆骄扼向痢槽杭氟崇萨豆筷做犯苫丑轩淡瘁纫侦遮贼狂楷贮凡忌衷02第二章课件硬件结构02第二章课件硬件结构思考题与习题180C51在功能、工艺、程序存储器的配置上有