单片机原理及接口技术课件 第2章80C51的结构和原理

1、第2章 80C51的结构和原理80C51系列概述2.180C51的基本结构与应用模式2.280C51典型资源配置与引脚封装2.380C51单片机的CPU2.480C51的存储器组织2.580C51的并行口结构与操作2.62022/7/2612.1 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：2022/7/262 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

2、，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）。2022/7/263 功能上，有基本型和增强型2大类：增强型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C312022/7/264 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ROM87C51有4K字节的EPROM 80C31在芯片内无程序存储器。2022/7/2652.1.

3、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 。2022/7/2662.2 80C51的基本结构与应用模式2.2.1 80C51的基本结构2022/7/2672.2.2 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 2022/7/268 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

4、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。2022/7/2692.3 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2022/7/2610 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。 2022/7/2611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O

5、TPROM型，具有较高的可靠性。2022/7/26122.3.2 80C51的引脚封装2022/7/26132.4 80C51的CPU2022/7/26142.4.1 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R0R72022/7/2615寄存器及其存储器映射如下图：2022/7/26162.4.2 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 2022/7/2617 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）

6、指令的执行时间称作指令周期 （单、双、四周期）2022/7/2618 80C51的典型时序 单字节指令 双字节指令 单周期指令2022/7/2619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。 2022/7/2620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。 2022/7/26212.4.3 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 2022/7/2622 单片机复位后的状态 PC = 0000H RAM：随机值（运行中复位

7、不改变RAM内容 ） SFR： P0P3=FFH SP=07H IP、IE和PCON：有效位为0 PSW=00H2022/7/26232.5 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。 2022/7/26242.5.1 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 EA引脚接高电平-片内2022/7/262

8、5 EA引脚接高地-片外2022/7/2626 程序存储器低端的几个特殊单元 2022/7/2627 程序存储器中的指令代码及其观察 2022/7/26282.5.2 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 2022/7/2629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： 2022/7/2630片内RAM详图 2022/7/2631位寻址区 字节地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H0

9、6H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5

10、DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2022/7/2632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2022/7/2633RAM内容查看 2022/7/26342.5.3 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/

11、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 IP2022/7/26352.6 80C51的并行口结构与操作P0口结构 P0作通用I/O口（当EA=1或“MOV”传送时C=0）输出时2.6.1 P0、P2口的结构2022/7/2636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” 10P0作通用I/O时为：准双向口！2022/7/2637 P0作地址数据总线（当EA=1或“MO

12、VX”类传送时C=1） 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。2022/7/2638P2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）2022/7/2639P1口结构 P1仅能为通用的准双向口！2.6.2 P1、P3口的结构2022/7/2640P3口结构 第一功能：通用I/O口（对口寻址时）2022/7/2641 第二功能（不对口寻址时） P3.0 ：RXD（串行口输入） P3.1 ：TXD（串行口输出）

13、P3.2 ：INT0（外部中断0输入） P3.3 ：INT1（外部中断1输入） P3.4 ：T0（定时器0的外部输入） P3.5 ：T1（定时器1的外部输入） P3.6 ：WR（片外数据存储器“写”选通控制输出） P3.7 ：RD（片外数据存储器“读”选通控制输出） 2022/7/26422.6.3 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 2022/7/2643 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：2022/7/2644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)2022/7/2645 驱动LED数码管公共电阻限流 各路分别限流2022/7/2646dpgfedcba00000110共阴