第2章80C51的结构和原理.ppt

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1、2023-11-141第第2 2章章 80C5180C51的结构和原理的结构和原理80C51系列系列概述概述2.180C51的的基本结构基本结构与与应用模式应用模式2.280C51典型典型资源配置资源配置与与引脚封装引脚封装2.380C51单片机的单片机的CPU2.480C51的的存储器存储器组织组织2.580C51的的并行口结构并行口结构与与操作操作2.62023-11-1422.1 80C51系列概述系列概述2.1.1 MCS-512.1.1 MCS-51系列系列 8051/8751/80318051/8751/8031 8052/8752/8032 8052/8752/8032 80 8

2、0C C51/8751/87C C51/8051/80C C3131 80 80C C52/8752/87C C52/8052/80C C3232等等 MCS-51MCS-51是是IntelIntel公司生产的一个单片机系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：列名称。这一系列的单片机有多种，如：2023-11-143 生产工艺有两种：生产工艺有两种：8787C C5151。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C CHMOSHMOS工艺（互补金属氧化物的工艺（互补金属氧化物的HMOSHMOS工艺）。工艺）。高速度、高

3、密度高速度、高密度低功耗低功耗2023-11-144 功能上，有基本型和增强型功能上，有基本型和增强型2 2大类：大类：增强型增强型：8052/8752/80328052/8752/803280C52/87C52/80C3280C52/87C52/80C32基本型基本型：8051/8751/80318051/8751/803180C51/87C51/80C3180C51/87C51/80C312023-11-145 在片内程序存储器配置上，有在片内程序存储器配置上，有3 3种形式，种形式，即即掩膜掩膜ROMROM、EPROMEPROM和和ROMLessROMLess。如：。如：80C80C5

4、51 1有有4K4K字节的字节的掩膜掩膜ROMROM8 87 7C51C51有有4K4K字节的字节的EPROMEPROM 80C80C3 31 1在芯片内在芯片内无程序存储器无程序存储器。2023-11-1462.1.2 80C512.1.2 80C51系列系列 各厂商各厂商以以80518051为基核为基核开发出的开发出的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

5、：89C5189C51、89C5289C52、89C205189C2051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 。2023-11-1472.2 80C51的基本结构与应用模式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2023-11-1482.2.2 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 2023-11-149 没有总线扩展

6、引脚的产品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。2023-11-14102.3 80C51典型产品资源配置与引脚封装典型产品资源配置与引脚封装2.3.1 80C512.3.1 80C51典型产品资源配置典型产品资源配置2023-11-1411 由表可见：由表可见：增强型与基本型的几点不同：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

7、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。2023-11-1412无无ROM型，要在片外扩展程序存储器；型，要在片外扩展程序存储器；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）。片内片内ROMROM的配置形式：的配置形式：。2023-11-14132.3.2 80C512.3.2 80C51的引脚封装的引脚封装内外存内外存储器选储器选择引脚择引脚地址锁存允

8、许地址锁存允许信号输出引脚信号输出引脚外部程序存储器选外部程序存储器选通信号输出引脚通信号输出引脚串行口串行口输入输入外外部部数数据据存存储储器器写写控控制制信信号号2023-11-14142.4 80C51的的CPU累加器累加器B B寄存器寄存器程序状态程序状态字寄存器字寄存器算术算术/逻辑逻辑单元单元数据指针数据指针DPTRDPTR定时定时/计数器控计数器控制寄存器制寄存器定时定时/计数器工计数器工作方式寄存器作方式寄存器中断允许控制中断允许控制寄存器寄存器中断优先级控中断优先级控制寄存器制寄存器2023-11-14152.4.1 CPU2.4.1 CPU的功能单元的功能单元 运算器运算器

9、 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R0R0R7R72023-11-1416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：2023-11-14172.4.2 80C512.4.2 80C51的时钟与时序的时钟与时序 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 2023-11-1418

10、80C5180C51的时钟信号的时钟信号2023-11-1419 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2023-11-1420双周期指令双周期指令2023-11-1421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 2023-11-14222.4.3 80C512.4.3 80C51单片机的复位单片机的复位复位复位可使单片机可使单片机或或系统部件处于确定的系统部件处于确定的初始状态初始状态。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 2023-11-1423 单片机复位后的状态单片机

11、复位后的状态 PC PC=00000000H H 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 ）SFR(SFR(特殊功能寄存器特殊功能寄存器)：P0P0P3=P3=FFFFH H SP=SP=0707H H IP(IP(中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器)、IE(IE(中断允许中断允许控制寄存器控制寄存器)和和PCON(PCON(电源控制寄存器电源控制寄存器)：有效：有效位为位为0 0 PSW=PSW=0000H H2023-11-14242.5 80C51的存储器组织的存储器组织80C5180C51存储器可以分成两大类：存储器可以分成两大类：RA

12、MRAM，CPUCPU在运行时能随时进行数据的写入和读出，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。但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。用来存用来存放暂时性的输入输出数据、运算的放暂时性的输入输出数据、运算的中间结果中间结果或用作或用作堆栈堆栈。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。断电后，其中的信息保留不变。其中的信息保留不变。用来存放用来存放固定的程序或数据固定的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。如系统监控程序、常数表格等。2023-11-14252.5.1 80C512.5.1 80C51单片机的程序存储器配

13、置单片机的程序存储器配置片片内内与片与片外外程序存储器的选择程序存储器的选择 EAEA引脚接高电平引脚接高电平-片内片内2023-11-1426 EAEA引脚接低电平引脚接低电平-片外片外2023-11-1427 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 2023-11-1428 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 2023-11-14292.5.2 80C512.5.2 80C51单片机数据存储器配置单片机数据存储器配置片片内、内、片片外外数据存储器概况数据存储器概况 片内片内RAMRAM及及SFR SFR 片外片外RAM RAM 2023-11-1

14、430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当前工作寄存器组当前工作寄存器组选择选择 PSWPSW寄存器中：寄存器中：2023-11-1431片内片内RAMRAM详图详图 2023-11-1432位寻址区位寻址区 字节字节地址地址位地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0

15、FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H6

16、6H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2023-11-1433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SPSP=0707H H 系统初始化通常系统初始化通常重新设置重新设置2023-11-1434RAMRAM内容查看内容查看 2023-11-14352.5.3 80C512.5.3 80C51单片机的特殊功能寄存器（单片机的特殊功能寄存器（SFRSFR）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