单片机原理与接口技术

1、单片机原理与接口技术单片机原理与接口技术2 80C51系列概述2.1.1 MCS-512.1.1 MCS-51系列系列 8051/8751/80318051/8751/8031 8052/8752/8032 8052/8752/8032 80C51/87C51/80C31 80C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C32 80C52/87C52/80C32等等 MCS-51是Intel单片机原理与接口技术3 生产工艺有两种：87C5187C51。 一是一是HMOSHMOS工艺（高密度短沟道工艺（高密度短沟道MOSMOS工艺）。工艺）。 二是二是CHMOSCHMOS工艺（互

2、补金属氧化物的工艺（互补金属氧化物的HMOSHMOS工艺）。工艺）。单片机原理与接口技术4 功能上，有基本型和增强型2大类： 增强型：增强型：8052/8752/80328052/8752/803280C52/87C52/80C3280C52/87C52/80C32 基本型：基本型：8051/8751/80318051/8751/803180C51/87C51/80C3180C51/87C51/80C31单片机原理与接口技术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： 80C5180C51有有4K4K字节的掩膜字节的掩膜ROMROM 87C5187C

3、51有有4K4K字节的字节的EPROM EPROM 80C3180C31在芯片内无程序存储器。在芯片内无程序存储器。单片机原理与接口技术62.1.2 80C512.1.2 80C51系列系列 各厂商以各厂商以80518051为基核开发出的为基核开发出的CMOSCMOS单片机统称为单片机统称为80C5180C51系列。常用系列。常用产品有：产品有： IntelIntel：80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51，80C3280C32、80C5280C52、87C5287C52等；等； ATMELATMEL：89C5189C51、89C5289C52、89C205189C2

4、051等；等； PhilipsPhilips、华邦、华邦、DallasDallas、SiemensSiemens等公司的等公司的许多产品许多产品 。单片机原理与接口技术7 80C51的基本结构与应用模式2.2.1 80C512.2.1 80C51的基本结构的基本结构单片机原理与接口技术82.2.2 80C512.2.2 80C51的应用模式的应用模式 带总线扩展引脚的产品带总线扩展引脚的产品扩展总线的应用模式扩展总线的应用模式 不扩展总线的应用模式不扩展总线的应用模式 单片机原理与接口技术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引脚数减少、体积减小。对于不需进行并行

5、外围扩展，装置的体积要求苛刻且程序量不大的系围扩展，装置的体积要求苛刻且程序量不大的系统极其适合。统极其适合。单片机原理与接口技术10 80C51典型产品资源配置与引脚封装2.3.1 80C51典型产品资源配置单片机原理与接口技术11 由表可见： 增强型与基本型的几点不同： 片内片内ROMROM：从：从4K4K增加到增加到8K8K 片内片内RAMRAM：从：从128128增加到增加到256256 定时定时/ /计数器：从计数器：从2 2个增加到个增加到3 3个个 中断源：从中断源：从5 5个增加到个增加到6 6个。个。 单片机原理与接口技术12 无无ROM型，要在片外扩展程序存储器；型，要在片

6、外扩展程序存储器； 掩膜掩膜ROM型，程序由芯片生产厂写入；型，程序由芯片生产厂写入； EPROM型，程序通过写入装置写入；型，程序通过写入装置写入； FlashROM型，程序可电写入（常用）。型，程序可电写入（常用）。 片内ROM的配置形式：。单片机原理与接口技术132.3.2 80C51的引脚封装单片机原理与接口技术142.4 80C51的CPU单片机原理与接口技术152.4.1 CPU2.4.1 CPU的功能单元的功能单元 运算器运算器 累加器累加器ACC ACC 寄存器寄存器B B PSW PSW 控制器控制器 程序计数器程序计数器PC PC 指令寄存器指令寄存器IR IR 定时与控制

7、逻辑定时与控制逻辑 其他寄存器其他寄存器 程序计数器程序计数器PC PC 数据指针数据指针DPTRDPTR 堆栈指针堆栈指针SPSP 工作寄存器工作寄存器R0R0R7R7单片机原理与接口技术16算术运算单元ALU是一个8位的运算器，它不仅可以完成8位二进制数据加、减、乘、除等基本的算术运算，还可以完成8位二进制数据逻辑“与”、“或”、“异或”、循环移位、求补、清零等逻辑运算，并具有数据传输、程序转移等功能。ALU还有一个一般微型计算机没有的位运算器，它可以对一位二进制数据进行置位、清零、求反、测试转移及位逻辑“与”、“或”等处理。这对于控制方面很有用。单片机原理与接口技术17累加器ACC（简称

8、为A）为一个8位的寄存器，它是CPU中使用最频繁的寄存器，ALU进行运算时，数据绝大多数时候都来自于累加器ACC，运算结果也通常送回累加器ACC。寄存器B称为辅助寄存器，它是为乘法和除法指令而设置的。在乘法运算时，累加器A和寄存器B在乘法运算前存放乘数和被乘数，运算完后，通过寄存器B和累加器A存放结果。除法运算时，运算前，累加器A和寄存器B存入被除数和除数，运算后用于存放商和余数。单片机原理与接口技术18 标志寄存器PSW是一个8位的寄存器，它用于保存指令执行结果的状态，以供程序查询和判别。 C（：进位标志位。 AC：辅助进位标志位。 F0：用户标志位。 RS1、RS0：寄存器组选择位。 OV

9、：溢出标志位。 P：奇偶标志位。若累加器A中1的个数为奇数，则P置位，若累加器A中1的个数为偶数，则P清零。 D7D6D5D4D3D2D1D0CACF0RS1RS0OV-P单片机原理与接口技术19寄存器及其存储器映射如下图：寄存器及其存储器映射如下图：单片机原理与接口技术202.4.2 80C51的时钟与时序 时钟产生方式时钟产生方式内部时钟方式内部时钟方式 外部时钟方式外部时钟方式 单片机原理与接口技术21 80C5180C51的时钟信号的时钟信号单片机原理与接口技术22 80C51 80C51的典型时序的典型时序 单字节指令单字节指令 双字节指令双字节指令 单周期指令单周期指令单片机原理与

10、接口技术23 双周期指令双周期指令单片机原理与接口技术24 访问外部访问外部RAM的双周期指令时序的双周期指令时序 单片机原理与接口技术252.4.3 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。复位可使单片机或系统部件处于确定的初始状态。 复位电路复位电路 上电复位电路上电复位电路 按键与上电复位按键与上电复位 单片机原理与接口技术26 单片机复位后的状态单片机复位后的状态 PC = 0000HPC = 0000H RAMRAM：随机值：随机值（运行中复位不改变（运行中复位不改变RAMRAM内容内容 ） SFRSFR： P0P0P3=FFHP3=FFH SP=07H S

11、P=07H IP IP、IEIE和和PCONPCON：有效位为：有效位为0 0 PSW=00H PSW=00H单片机原理与接口技术272.5 80C51的存储器组织80C5180C51存储器可以分成两大类：存储器可以分成两大类： RAMRAM，CPUCPU在运行时能随时进行数据的写入和读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。用作堆栈。 ROMROM，写入信息后不易改写的存储器。断电后，写入信息后不易改写的存储器。断电

12、后，其中的信息保留不变。用来存放固定的程序或数据，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。如系统监控程序、常数表格等。 单片机原理与接口技术282.5.1 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片内与片外程序存储器的选择 EAEA引脚接高电平引脚接高电平-片内片内单片机原理与接口技术29 EAEA引脚接地引脚接地-片外片外单片机原理与接口技术30 程序存储器低端的几个特殊单元程序存储器低端的几个特殊单元 单片机原理与接口技术31 程序存储器中的指令代码及其观察程序存储器中的指令代码及其观察 单片机原理与接口技术322.5.2 80C51单片

13、机数据存储器配置片内、片外数据存储器概况片内、片外数据存储器概况 片内片内RAMRAM及及SFR SFR 片外片外RAM RAM 单片机原理与接口技术33工作寄存器区（含寄存器组工作寄存器区（含寄存器组0 0 3 3） 寄存器组寄存器组0 0：地址：地址00H00H07H07H 寄存器组寄存器组1 1：地址：地址08H08H0FH0FH 寄存器组寄存器组2 2：地址：地址10H10H17H17H 寄存器组寄存器组3 3：地址：地址18H18H1FH1FH当前工作寄存器组选择当前工作寄存器组选择 PSWPSW寄存器中：寄存器中： 单片机原理与接口技术34片内片内RAMRAM详图详图 单片机原理与

14、接口技术35位寻址区位寻址区 字节字节地址地址位地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH

15、4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H单片机原理与接口技术36通用通用RAMRAM区区 30H30H7FH7FH，共，共8080字节字节 数据缓冲数据缓冲 堆栈堆栈 SPSP指示栈顶指示栈顶 复位时复位时SP=07HSP=07H 系统初始化通常重新设置系统初始化通常重新设置单片机原理

16、与接口技术37RAMRAM内容查看内容查看 单片机原理与接口技术382.5.3 80C51单片机的特殊功能寄存器（SFR）基本型单片机有基本型单片机有2121个个SFRSFR离散地分布在离散地分布在80H80HFFHFFH空间。空间。 与运算器相关与运算器相关3 3个个 ACCACC B B PSWPSW与定时与定时/ /计数器相关计数器相关6 6个个 TH0,TL0TH0,TL0 TH1,TL1TH1,TL1 TMODTMOD TCON TCON指针类指针类3 3个个 SPSP DPH,DPLDPH,DPL与口相关与口相关7 7个个 P0,P1,P2,P3P0,P1,P2,P3 SBUFSB

17、UF SCON SCON PCONPCON与中断相关与中断相关2 2个个 IEIE IPIP单片机原理与接口技术39单片机原理与接口技术402.6 80C51的并行口结构与操作P0P0口结构口结构 P0P0作通用作通用I/OI/O口（当口（当EA=1EA=1或或“MOVMOV”传送时传送时C=0C=0）输出时输出时2.6.1 P02.6.1 P0、P2P2口的结构口的结构单片机原理与接口技术41输入时输入时 读锁存器（读锁存器（“读读- -修改修改- -写写”类指令，如类指令，如ANL P0,AANL P0,A） 读引脚（读引脚（“MOVMOV”类指令，如类指令，如MOV A, P0MOV A

18、, P0）, ,要先写要先写“1 1” 1 10 0P0P0作通用作通用I/OI/O时为：时为：准双向口！准双向口！单片机原理与接口技术42 P0P0作地址数据总线（当作地址数据总线（当EA=1EA=1或或“MOVXMOVX”类传送时类传送时C=1C=1） 输出时，输出时，地址地址/ /数据信数据信息分时出现在息分时出现在输出引脚输出引脚。 输入时，输入时，先输出地址，先输出地址，然后自动向锁然后自动向锁存器写存器写1 1，再，再读引脚。此时读引脚。此时为真正双向口。为真正双向口。单片机原理与接口技术43P2P2口结构口结构 P2P2作通用作通用I/OI/O口口（未扩片外存储器，或虽扩（未扩片

19、外存储器，或虽扩RAMRAM但采用但采用“MOVX RiMOVX Ri”传送时传送时C=0C=0）P2P2作通用作通用I/OI/O时为：时为：准双向口！准双向口！ P2P2作作地址总线地址总线高高8 8位位（C=1C=1）单片机原理与接口技术44P1P1口结构口结构 P1P1仅能为通用的准双向口！仅能为通用的准双向口！2.6.2 P12.6.2 P1、P3P3口的结构口的结构单片机原理与接口技术45P3P3口结构口结构 第一功能：通用第一功能：通用I/OI/O口（对口寻址时）口（对口寻址时）单片机原理与接口技术46 第二功能（不对口寻址时）第二功能（不对口寻址时） P3.0 P3.0 ：RXD

20、RXD（串行口输入）（串行口输入） P3.1 P3.1 ：TXDTXD（串行口输出）（串行口输出） P3.2 P3.2 ：INT0INT0（外部中断（外部中断0 0输入）输入） P3.3 P3.3 ：INT1INT1（外部中断（外部中断1 1输入）输入） P3.4 P3.4 ：T0T0（定时器（定时器0 0的外部输入）的外部输入） P3.5 P3.5 ：T1T1（定时器（定时器1 1的外部输入）的外部输入） P3.6 P3.6 ：WRWR（片外数据存储器（片外数据存储器“写写”选通控制输出）选通控制输出） P3.7 P3.7 ：RDRD（片外数据存储器（片外数据存储器“读读”选通控制输出）选通控制输出） 单片机原理与接口技术472.6.3 2.6.3 并行口驱动简单外设并行口驱动简单外设 并行口的负载能力（并行口的负载能力（AT89S52)AT89S52) 每根口线最大可吸收每根口线最大可吸收10mA10mA的（灌）电流的（灌）电流 P0P0口吸收电流的总和不能超过口吸收电流的总和不能超过26mA26mA P1P1、P2P2和和P3P3每个口吸