第2章 80C51单片机基本结构课件.ppt

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1、1第第2章章 80C51单片机基本结构单片机基本结构上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院 何永艳主编何永艳主编2 功能说明：控制单片机功能说明：控制单片机P1端口输出，使端口输出，使P1.0位所位所接的接的LED亮灭。亮灭。2.1 用用80C51单片机控制单个单片机控制单个LED亮灭（演示）亮灭（演示）32.1.1 硬件电路硬件电路LEDVCCVCCNOTR1200R3200C310uF/16VR210KS?SBVCCXTAL6MHZC133pFC233pFEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P1

2、34P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD1080C51图2.1 用单片机控制单个LED的电路原理图42.1.2 演示结果演示结果在打开的软件中写入程序在打开的软件中写入程序 CLR P1.0；LED灯灭。灯灭。SJMP $END 重新输入程序重新输入程序SETB P1.0；LED灯亮。灯亮。SJMP $END 注：在写程序时要注意写入注：在写程序时要注意写入SJMP $这条指令，如果没有，这条指令，

3、如果没有，在执行指令后会跳出反汇编窗口，让读者不能理解在执行指令后会跳出反汇编窗口，让读者不能理解 52.2 单片机工作的基本条件单片机工作的基本条件单片机工作需要单片机工作需要5个条件：个条件：电源，电源，时钟，时钟，复位，复位，控制对象，控制对象，单片机内装入程单片机内装入程序序， +5V30P30PC1R2LED+5VNOTR1200XTAL+5VVCCEAX1X2RSTVSSP1.080C51电源晶体振荡器（时钟）电源负极装入程序控制对象图2.2 单片机工作基本条件电路图62.2.1 电源电源 80C51单片机具有单片机具有40个引脚双列直插式封装的器个引脚双列直插式封装的器件，左列的

4、最下面一个引脚为电源接地端（件，左列的最下面一个引脚为电源接地端（20脚脚VSS）,右列最上面引脚为电源右列最上面引脚为电源5V输入端（输入端（40脚脚VCC）72.2.2 时钟时钟单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期。1个机器周期包括个机器周期包括12个时钟周期。个时钟周期。如单片机工作于如单片机工作于12MHZ晶振，它的时钟周期是晶振，它的时钟周期是1/12（微秒）。（微秒）。它的一个机器周期是它的一个机器周期是12*（1/12）也就是）也就是1微秒。而工作于微秒。而工作于6MHZ晶振的单片机，它的机器周期就是晶振的单片机，它的机器

5、周期就是2微秒。微秒。所谓指令周期就是指执行一条指令的时间。所谓指令周期就是指执行一条指令的时间。80C51单片机内有晶振，有晶振就有时钟周期单片机内有晶振，有晶振就有时钟周期 80C51在通常应用情况下，使用振荡频率为6MHz或12MHz的石英晶体。8复位复位复位是单片机的初始化操作复位是单片机的初始化操作 9 复位后CPU状态如下：PC： 0000H TMOD： 00HAcc： 00H TCON： 00HB： 00H TH0： 00HPSW： 00H TL0： 00HSP： 07H TH1： 00HDPTR：0000H TL1： 00HP0P3：FFH SCON： 00HIP：00000B

6、 SBUF： 不定IE：000000B PCON： 00000B102.2.4 控制显示设备控制显示设备 发光二极管。 在实际使用中可根据具体控制要求来连接控制显示设备。112.2.5 单片机内装入程序单片机内装入程序 在硬件不变的前提下，在硬件不变的前提下，LED亮灭的情况由装入单片亮灭的情况由装入单片机内的程序决定。一般用机内的程序决定。一般用KEIL C51编译器把编好的编译器把编好的程序写入到单片机中。程序写入到单片机中。 122.3 单片机的基本组成单片机的基本组成 2.3.1 结构框图结构框图132.3.2 引脚功能引脚功能 单片机共有40个引脚，如图2.5所示。在之前的例子中，已

7、经用了2个电源引脚，2个时钟振荡电路引脚，1个复位电路引脚，还有35个引脚，EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.780C51图2.5 80C51单片机芯片引脚图14 1.输入/输出引脚（

8、32个） 80C51共有4个8位输入/输出（I/O）端口，分别为P0、P1、P2、P3。1）P0口端口：P0.0P0.7，在并行扩展外存储器或I/O口情况下，用于低8位地址总线和数据总线(分时传送）。不扩展时，可用作一般I/O使用，用作输入时，须先写入“1”，有“读修改写”的操作功能；用作输出时，应外接上拉电阻，2）P1口端口：P1.0P1.7，只作为一般I/O使用。用作输入时，须先写入“1”；用作输出时，无需外接上拉电阻。 3）P2口端口：P2.0P2.7，在并行扩展外存储器或I/O口情况下，用于高8位地址总线。不扩展时，可用作一般I/O使用，功能与P1端口相似。4）P3口端口：P3.0P3

9、.7，除了用作一般I/O使用外（功能与P1端口相似），还有一些特殊功能，也称第二功能15单片机的第二功能是不需要人工干预的，也就是说只要CPU执行到相应的指令，就自动转成了第二功能。0INT1INTWRRD 表2.1 P3端口的第二功能表引脚第二功能功能说明P3.0RXD串行口输入端P3.1TXD串行口输出端P3.2外部中断0请求输入端P3.3外部中断1请求输入端P3.4T0定时/计数器0外部信号输入端P3.5T1定时/计数器1外部信号输入端P3.6外RAM写选通信号输出端P3.7外RAM读选通信号输出端162.控制引脚（控制引脚（3个）个）1） （29引脚）:外部ROM读选通信号输出端。在访

10、问外部RAM或片内ROM时，不会产生有效的 信号。之后会再作详细介绍。2）ALE/ （30引脚）:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。之后会再作详细介绍。 (1） ALE功能：在访问外部存储器时，用来锁存P0扩展低8位的地址信号。在不访问外部存储器时，以时钟振荡频率的1/6的固定频率输出。注意：要判别单片机的好坏，用示波器看ALE端是否有脉冲信号输出。 (2） ：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。3） /Vpp（31引脚）:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 (1） 功能：访问内外ROM选择端。当0时，只访问片外ROM；当=1时，先访问内部ROM，超过内

11、部ROM地址范围时自动切换到外部ROM访问。 (2）Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。EAEAPROGPSENPSENPROG172.3.3 程序存储器程序存储器 只读存储器即只读存储器即ROM :只能读，不能把数据写进去只能读，不能把数据写进去,掉电后依掉电后依然可以保持数据不会丢失然可以保持数据不会丢失 。 ROM的种类：的种类： (1） Mask ROM型即掩膜型即掩膜ROM。用户任何时刻都无法修。用户任何时刻都无法修改。改。 (2） OTPROM型型 即一次可编程用户通过专门设备对其一即一次可编程用户通过专门设备对其一次性写入程序，此后不能改

12、写。次性写入程序，此后不能改写。 (3） EPROM型型 即可擦除可编程，采用紫外线擦除。即可擦除可编程，采用紫外线擦除。 (4） E2PROM型即电可擦除可编程，该型即电可擦除可编程，该ROM编程速度较编程速度较快且可在线改写、擦除、写入和读出。快且可在线改写、擦除、写入和读出。 (5）Flash ROM型即闪速只读存储器，在型即闪速只读存储器，在5V电源下，改电源下，改写时无需擦除操作写时无需擦除操作 18192.3.4 内部数据存储器内部数据存储器 从广义上讲，80C51内RAM（128B）和特殊功能寄存器（128B）均属于片内RAM空间，读写指令均用MOV指令。但为加以区别，内RAM通

13、常指00H7FH的低128B空间，而低128B的RAM又可分成三个物理空间：工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲区。 地址区域 功能名称 00H 1FH00H07H 工作寄存器0区 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R708H0FH 工作寄存器1区 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R710H17H 工作寄存器2区R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 18H1FH 工作寄存器3区 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R720H2FH 位寻址区 30H7FH数据缓冲区 表2.2 内部低128B的RAM的分布201.内部数据存储器RAM低128B1）工作寄存器区 每区有

14、8个寄存器：R0R7，寄存器名称相同。但是，当前工作的寄存器区只能有一个，由PSW中的RS1、RS0位决定 作用：存放中间结果RS1RS0区号R0R1R2R3R4R5R6R700O00H01H02H03H04H05H06H07H01108H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH10210H11H12H13H14H15H16H17H11318H19H1AH1BH1CH1DH1EH1FH表2.3工作寄存器和RAM地址对应关系 一般单片机默认选择第一般单片机默认选择第0区工作寄存器区工作寄存器 21 2）位寻址区 从20H2FH共16B（Byte，缩写为英文大写字母B,代表字节）。每B有8位（b

15、it，缩写为小写b），共128位，每一位均有一个位地址，用于存放各种标志位信息和位数据。 3）数据缓冲区 内RAM中30H7FH为数据缓冲区，是真正用作RAM的区，常用于存放各种数据和中间结果，起到数据缓冲的作用，应用非常灵活，堆栈、显示的操作一般放在此区。222.内部数据存储器高128B （特殊功能寄存器 ）特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR（专用寄存器）（专用寄存器）专用于控制、选择、管理、存放单片机内部各部分的工作专用于控制、选择、管理、存放单片机内部各部分的工作方式、条件、状态、结果的寄存器方式、条件、状态、结果的寄存器。不同的不同的SFR管理不同的硬件模块，负责不同的功能管理不同的硬

16、件模块，负责不同的功能各司其职各司其职换言之：要让单片机实现预定的功能，必须有相应的硬件换言之：要让单片机实现预定的功能，必须有相应的硬件和软件，而软件中最重要的一项工作就是对和软件，而软件中最重要的一项工作就是对SFR写命令写命令（要求）。（要求）。23标识符号标识符号地址地址寄存器名称寄存器名称ACCACC0E0H0E0H累加器累加器B B0F0H0F0HB B寄存器寄存器PSWPSW0D0H0D0H程序状态字程序状态字SPSP81H81H堆栈指针堆栈指针DPTRDPTR82H82H、83H83H数据指针数据指针(16(16位）含位）含DPLDPL和和DPHDPHIEIE0A8H0A8H中

17、断允许控制寄存器中断允许控制寄存器IPIP0B8H0B8H中断优先控制寄存器中断优先控制寄存器P0P080H80HI/OI/O口口0 0寄存器寄存器P1P190H90HI/OI/O口口1 1寄存器寄存器P2P20A0H0A0HI/OI/O口口2 2寄存器寄存器24标识符号标识符号 地址地址寄存器名称寄存器名称P3P30B0H0B0HI/OI/O口口3 3寄存器寄存器PCONPCON87H87H电源控制及波特率选择寄存器电源控制及波特率选择寄存器SCONSCON98H98H串行口控制寄存器串行口控制寄存器SBUFSBUF99H99H串行数据缓冲寄存器串行数据缓冲寄存器TCONTCON88H88H

18、定时控制寄存器定时控制寄存器TMODTMOD89H89H定时器方式选择寄存器定时器方式选择寄存器TL0TL08AH8AH定时器定时器0 0低低8 8位位TH0TH08CH8CH定时器定时器0 0高高8 8位位TL1TL18BH8BH定时器定时器1 1低低8 8位位TH1TH18DH8DH定时器定时器1 1高高8 8位位25P0P0、P1P1、P2P2、P3P3： 四个并行输入四个并行输入/ /输出口的寄存器。它里面的内容对应着输出口的寄存器。它里面的内容对应着管脚的输出。管脚的输出。SCON (SSCON (Serialerial Control RegisterControl Registe

19、r）SBUF (SBUF (Serial DateSerial Date Buf Bufferfer） PCON (PPCON (Powerower Con Control Registertrol Register） 与端口相关的（与端口相关的（7 7个）个）与定时与定时/ /计数器相关的（计数器相关的（6 6个）个）TMOD (TTMOD (Timer/Counterimer/Counter Mod Mode e RegisterRegister） 定时器工作模式寄存器。定时器工作模式寄存器。TCON (TTCON (Timer/Counterimer/Counter Con Contro

20、ltrol RegisterRegister） 定时器控制寄存器。定时器控制寄存器。TH0TH0、TL0 TL0 、TH1TH1、TL1TL1：分别是分别是T0T0、T1T1的记数初值寄存器。的记数初值寄存器。26IP (IIP (Interruptnterrupt P Priorityriority RegisterRegister） IE (IIE (Interruptnterrupt E Enablenable RegisterRegister） 与中断相关的（与中断相关的（2 2个）个）27 1）DPTR (Data Pointer）（）（分成DPH、DPL两个）：）： 数据指针可以用

21、它来访问外部数据存储器中的任一单元，也可以作为通用寄存器来用，由我们自已决定如何使用。28 数据指针寄存器数据指针寄存器DPTR 数据指针数据指针DPTR是一个是一个 16 位的专用寄存器位的专用寄存器, 其高位字节寄存器用其高位字节寄存器用DPH表示表示,低位字节寄存器低位字节寄存器用用DPL表示。既可作为一个表示。既可作为一个 16 位寄存器位寄存器DPTR来处理来处理, 也可作为两个独立的也可作为两个独立的 8 位寄存器位寄存器DPH和和DPL来处理。来处理。 DPTR 主要用来存放主要用来存放 16 位地址位地址, 当对当对 64 KB外部数据存储器空间寻址时外部数据存储器空间寻址时,

22、 作为间址寄存器作为间址寄存器用。在访问程序存储器时用。在访问程序存储器时, 用作基址寄存器。用作基址寄存器。 mov a,a+dptr292 2）堆栈指针）堆栈指针SPSP（Stack PointerStack Pointer）: : 总是指向栈总是指向栈顶顶, ,压栈时先压栈时先 (SP(SP）+1 +1 然后数据进栈；弹栈时数然后数据进栈；弹栈时数据先出栈据先出栈 然后然后(SP(SP）-1-1。303 3）程序计数器）程序计数器PCPC（Program CounterProgram Counter）PCPC 不是一个特殊功能寄存器不是一个特殊功能寄存器SFRSFR，但其作，但其作 用又

23、用又十分重要和特殊十分重要和特殊!特点：特点：它是它是1616位位的按机器周期的按机器周期自动增自动增1 1计数器计数器一切分支一切分支/ /跳转跳转/ /调用调用/ /中断中断/ /复位复位 等操作的本质等操作的本质就是就是: :改变改变 PC PC 值值总指向下一条指令所在首地址总指向下一条指令所在首地址( (当前当前PCPC值值）312.4MCS-51单片机的工作方式单片机的工作方式 1.程序运行方式 MCS-51单片机的程序运行方式包括连续执行方式和单步执行方式两种，其中连续执行方式是程序最基本的执行方式，即从PC指针开始，连续不断地执行程序，直至遇到结束或暂停标志。在系统复位时，PC总是指向0000H地址单元，而实际的程序应允许从程序存储器的任意位置开始，可通过执行若干指令使PC指向程序的实际起始地址 322.节电工作方式节电工作方式MCS51单片机的CHMOS器件具有两种低功耗的工作方式：空闲方式和掉电方式。HMOS器件不具有这种功能。通过置位特殊功能寄存器PCON有关位可使器件进入节电工作方式。