最新单片微机原理第二章80C51的结构与原理幻灯片.ppt
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1、22.1 80C51系列概述系列概述2.1.1 MCS-512.1.1 MCS-51系列系列 (1 1)MCS-51MCS-51是是IntelIntel公司生产的一公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种,如:单片机有多种,如: 8051/8751/80318051/8751/8031; 8052/8752/80328052/8752/8032; 80C51/87C51/80C3180C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C3280C52/87C52/80C32等等 。 92.2.2 80C512.2.2 80C51的应用模
2、式的应用模式 一、一、总线型单片机应用模式总线型单片机应用模式总线型应用的总线型应用的“三总线三总线”模式模式 非总线型应用的非总线型应用的“多多I/O”模式模式 74LS373OEGALE80C31D7:D0Q7:Q0PSENEAP2P0ABDBCBWRRD89C51P2P0P3P18+5V888P3.0P3.5含第二功能10 二、非总线型单片机应用模式二、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非总线型单片机已经将用于外部总线扩展用的扩展用的I/OI/O口线和控制功能线去掉,从而口线和控制功能线去掉,从而使单片机的使单片机的引脚数减少、体积减小引脚数减少、体积减小。对于。对
3、于不需进行并行外围扩展,装置的体积要求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:线型单片机典型产品如: AT89C2051/AT89C4051AT89C2051/AT89C4051。 112.2.3 80C51典型产品资源配置与引脚典型产品资源配置与引脚2.2.3.1 80C512.2.3.1 80C51典型产品资源配置典型产品资源配置12由表可见:由表可见:(1)增强型与基本型在以下几点不同:)增强型与基本型在以下几点不同:片内片内ROM字节数:从字节数:从4K增加到增加到8K;片内片内RAM字节数:从字
4、节数:从128增加到增加到256;定时定时/计数器从计数器从2个增加到个增加到3个个;中断源由中断源由5个增加到个增加到6个个。 13(2)片内)片内ROM的配置形式:的配置形式:无无ROM(即(即ROMLess)型,应用时要在片外)型,应用时要在片外扩展程序存储器;扩展程序存储器;掩膜掩膜ROM(即(即MaskROM)型,用户程序由)型,用户程序由芯片生产厂写入;芯片生产厂写入; EPROM型,用户程序通过写入装置写入,型,用户程序通过写入装置写入,通过紫外线照射擦除;通过紫外线照射擦除; FlashROM型,用户程序可以电写入或擦除型,用户程序可以电写入或擦除(当前常用方式)。(当前常用方
5、式)。还有还有OTPROM型(一次性编程写入型(一次性编程写入ROM) 产产品,具有较高的环境适应性和可靠性。品,具有较高的环境适应性和可靠性。142.2.3.2 80C512.2.3.2 80C51的引脚封装的引脚封装总线型总线型非总线型非总线型152.2.3.3 80C51的内部结构的内部结构16 2.2.3.4 80C512.2.3.4 80C51的内部结构的内部结构一、一、80C51的微处理器(的微处理器(CPU)(1)运算器)运算器累加器累加器ACC ;寄存器寄存器B ;程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSW 。(2)控制器)控制器程序计数器程序计数器PC ;指令寄存器指令寄存器IR
6、 ;定时与控制逻辑。定时与控制逻辑。178051的内部结构的内部结构 8051芯片芯片按功能结构按功能结构CPU控制器控制器程序计数器程序计数器PC指令译码器指令译码器指令寄存器指令寄存器数据指针寄存器数据指针寄存器DPTR运算器运算器累加器累加器A程序状态寄存器程序状态寄存器PSW 存储器存储器数据存储器数据存储器RAM程序存储器程序存储器ROM定时计数器:定时计数器:2个个16位定时器位定时器T0,T1I/O接口接口: P0、P1、P2、P3四个四个8位口位口一个全双工串行口一个全双工串行口5个中断源个中断源18二、二、80C51的片内存储器的片内存储器 在物理上设计成在物理上设计成程序存
7、储器程序存储器和和数据存储器数据存储器两个两个独独立的空间立的空间(称为(称为哈佛结构哈佛结构):): n 内部内部ROM容量容量4K字节字节 范围是:范围是:0000H0FFFH n 内部内部RAM容量容量128字节字节 范围是:范围是:00H7FH 19三、三、80C51的的I/O口及功能单元口及功能单元 n四个四个8位的并行口,即位的并行口,即P0P3。它们均为。它们均为双向口,既可作为输入,又可作为输出。双向口,既可作为输入,又可作为输出。每个口各有每个口各有8条条I/O线。线。 n有一个全双工的串行口有一个全双工的串行口(利用(利用P3口的两口的两个引脚个引脚P3.0和和P3.1);
8、);n有有2个个16位的定时位的定时/计数器计数器 ;n有有1套完善的中断系统。套完善的中断系统。 20四、四、80C51的特殊功能寄存器(的特殊功能寄存器(SFR)n内部有内部有SP,DPTR(可分成(可分成DPH、DPL两个两个8位寄存器),位寄存器),PCON,IE,IP等等21个特个特殊功能寄存器单元,殊功能寄存器单元,它们同内部它们同内部RAM的的128个字节统一编址,地址范围是个字节统一编址,地址范围是80HFFH。这。这些些SFR只用到了只用到了80HFFH中的中的21个字节单元,个字节单元,且这些单元是离散分布的。且这些单元是离散分布的。 增强型单片机的增强型单片机的SFR有有
9、26个字节单元,所个字节单元,所增加的增加的5个单元均与定时个单元均与定时/计数器计数器2相关。相关。212.2.3.5 MCS-51系列引脚及功能系列引脚及功能 1电源引脚电源引脚: VCC(40脚脚):供电电源:供电电源 +5V VSS(20脚脚):接地线:接地线2时钟电路引脚时钟电路引脚 : 利用内部时钟电路时,于利用内部时钟电路时,于XTALlXTALl与与XTAL2XTAL2之间接一晶之间接一晶体振荡器,体振荡器, XTAL1XTAL1为内部放大电路输入端,为内部放大电路输入端,XTAL2XTAL2为为输出端。输出端。22振荡器及时钟电路振荡器及时钟电路振荡电路振荡电路 外接时钟源接
10、法外接时钟源接法 8051XTAL1XTAL2C1 晶振C2 8051XTAL2XTAL1VSSVCCTTL外部时钟信号23RSTRSTVPD(9VPD(9脚脚) ) :1.1.接复位电路可实现复位;接复位电路可实现复位;2.2.接接 +5V+5V备用电源备用电源, ,当断电时当断电时RAMRAM中数据不丢失。中数据不丢失。 ALE/PROG(30ALE/PROG(30脚脚) ): 1 1、 访问片外存储器时,访问片外存储器时,ALEALE输出作低位地址锁存输出作低位地址锁存允许控制;允许控制; 2 2、对、对875l875l片内片内EPROMEPROM编程编程( (固化时固化时) ),此脚用
11、于输入,此脚用于输入编程脉冲编程脉冲(PROG)(PROG)。 PSENPSEN(2929脚脚) ): 访问片外程序存储器时,此脚输出负脉冲作为读选访问片外程序存储器时,此脚输出负脉冲作为读选通信号。通信号。3、控制信号引脚、控制信号引脚24EA/VEA/VPPPP(31(31脚脚) ) :1 1 、当、当EA=1EA=1,PC=4KB,PC4KB,PC4KB,自动执行片外程序存储器程序。自动执行片外程序存储器程序。2 2、当、当EA=0EA=0时,时,CPUCPU直接访问片外存储器。直接访问片外存储器。3 3、在对、在对87518751的的EPROMEPROM编程时,此引脚用于施加编程编程时
12、,此引脚用于施加编程电压电压V VPP PP 254、输入、输入/输出口引脚输出口引脚 805l共四个共四个8位位I/O口,占口,占32个个引脚。引脚。 P0口口(P0.0P0.7) 占占3932脚脚 Pl口口(P1.0P1.7) 占占18脚;脚; P2口口(P2.0P2.7)占占2l28脚脚; P3口口(P3.0P3.7)占占1017脚。脚。262.2.4 80C512.2.4 80C51的时钟与时序的时钟与时序一、一、80C51的时钟产生方式的时钟产生方式内部时钟内部时钟 外部时钟外部时钟27二、二、80C51的时钟信号的时钟信号一个一个机器周期机器周期包含包含12个晶荡周期或个晶荡周期或
13、6个时钟周期个时钟周期 指令的执行时间称作指令的执行时间称作指令周期指令周期 (单、双、四周期)282.2.5 80C512.2.5 80C51单片机的复位单片机的复位一、复位电路一、复位电路复位复位目的是目的是使单片机使单片机或系统中的其它部件或系统中的其它部件处于某种处于某种确定的初始状态。确定的初始状态。 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 29二、单片机复位后的状态二、单片机复位后的状态复位后复位后:PC=0000H,所以程序从,所以程序从0000H地址单元开始执行地址单元开始执行;启动后,片内启动后,片内RAM为随机值,运行中的复位操作不为随机值,运行中的复位操作
14、不改变片内改变片内RAM的内容的内容 ;特殊功能寄存器复位后的状态是确定的特殊功能寄存器复位后的状态是确定的 :nP0P3=FFH,各口可用于输出,也可用于输入;,各口可用于输出,也可用于输入;nSP=07H,第一个入栈内容将写入,第一个入栈内容将写入08H单元;单元;nIP、IE和和PCON的有效位为的有效位为0,各中断源处于低优,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;先级且均被关断、串行通讯的波特率不加倍;nPSW=00H,当前工作寄存器为,当前工作寄存器为0组。组。302.3 80C51的存储器组织的存储器组织80C51存储器可以分成两大类:存储器可以分成两大类:nRA
15、M,CPU在运行时能随时进行数据的写入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。算的中间结果或用作堆栈。nROM是一种写入信息后不易改写的存储器。是一种写入信息后不易改写的存储器。断电后,断电后,ROM中的信息保留不变。用来存放固中的信息保留不变。用来存放固定的程序或数据,如系统监控程序、常数表格定的程序或数据,如系统监控程序、常数表格等。等。 312.3.1存储器的结构存储器的结构普林斯顿结构普林斯顿结构- 一般微机的存储器
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