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1、第二章 51系列单片机的结构原理,2.1 概述 2.2 存储器配置 2.3 输入/输出端口 2.4 定时/计数器 2.5 串行口 2.6 中断系统 2.7 振荡器，时钟电路，MCU时序及复位电路 2.8 80C51的节电运行,2.1 概述,51系列（80C51系列）的含义：指以80C51为核心发展起来的各类单片机型号系列的总称。这类微控制器都使用80c51的CPU内核及指令系统。 发展：很多公司都在从事51系列的拓展开发，philips（NXP），宏晶科技， WINBOND公司， dallas，ATMEL，oki等。 Atmel 89cXX系列 89C51,89C52,89C2051 Dall
2、as DS5000FP,DS5001FP,DS5000(T),DS2250(T) Intel公司和Philips公司联手制定80C51的zx改造计划，分别推出MCS251和80C51XA单片机，内部总线为16位，外部寻址达16M。 Cygnal C8051F020,040等。 宏晶科技的STC系列51单片机。,51单片机片内结构,51单片机片内基本资源,一个中央处理器 128字节RAM（供用户自由使用） 只读存储器（8031，8051，8751）ROM 80c31：片内无ROM，使用时必须扩展程序存储器 80c51：片内有4K字节掩膜ROM，用户不可以对其编程，用于大批量使用由厂家固化。 87
3、c51：片内有4K字节EPROM，在用于程序量不大时，是较理想的选择但价格比80C31稍贵。 32条I/O口线 2个定时/计数器 2个优先级的5个中断源 串行I/O口 片内振荡器及时钟,51单片机的管脚及片外总线结构,第二章 51系列单片机的结构原理,2.1 概述 2.2 存储器配置 2.3 输入/输出端口 2.4 定时/计数器 2.5 串行口 2.6 中断系统 2.7 振荡器，时钟电路，MCU时序及复位电路 2.8 80C51的节电运行,2.2 存贮器配置（80C51为例）,存储器分类： 程序存储器（ROM）：PC:0000HFFFFH共64K，访问用MOVC 数据存储器（RAM）： 片内：
4、128字节一些特殊功能寄存器，MOV 片外：64K，MOVX 存储器的配置为哈佛结构，即程序存储器和数据存储器各自编址，互不影响，在硬件上用/PSEN和ALE信号来区分，软件上用不同的指令。,2.2.1 程序存储器（1）,功能：用于存放编好的程序和表格常数 。 如何工作：程序计数器（PC），也叫PC指针，是取指地址。上电复位后内容为0000H，即从0000H地址的指令顺序执行，最大为FFFFH，所以程序空间为64K。 64K空间分为片内ROM和片外ROM，但统一编址。,2.2.1 程序存储器（2）,在64K的程序存储器中，有5个特殊的单元，存放5种中断源的中断入口： 外部中断0 0003H 定
5、时器0溢出 000BH 外部中断1 0013H 定时器1溢出 001BH 串行口 0023H,程序举例,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H LJMP XINT0 ORG 000BH LJMP XIT0 ORG 0013H LJMP XINT1,ORG 001BH LJMP XIT1 ORG 0023H LJMP RTXD ORG 0030H MAIN: XINT0: RTXD: ,2.2.2 数据存储器（1）,数据存储器（RAM）用于存放中间运算结果、数据暂存或标志位等。 在物理上和逻辑上分为两个地址空间：片内和片外 片外0000HFFFFH，用MOVX通过R0，R1及
6、DPTR间接寻址； 片内00H7FH及特殊功能寄存器（SFR）可直接或间接寻址，用MOV指令,2.2.2 数据存储器（2）,物理上如图所示 注意：PC寄存器在物理上是独立的，不属于内部数据专用寄存器区（SFR） 。,2.2.2 数据存储器（3）,主要介绍内部RAM，也就是80C51片内RAM： 内部RAM区；SFR区,2.2.2.1内部RAM区（00H-7FH）,工作寄存器组：每组8个寄存器R0R7。组别选组取决于PSW（特殊功能寄存器：程序状态字）的RS0、RS1位。 位寻址区：20H2FH，可用于位操作。 数据缓冲区：一般的RAM 。,2.2.2.2 SFR区（特殊功能寄存器区）,ACC（
7、累加器)：累加器是最常用的专用寄存器。 B :在乘除指令中用到B寄存器 乘 MUL AB；A与B相乘，高字节放在B中，低字节放在A中。 除 DIV AB；A除以B，商放在A中，余数放在B中。 其他指令中，B同一般的RAM。 DPTR 数据指针 :是一个16位专用寄存器，高8位为DPH，低8位为DPL。可作16位来处理，也可分别作8位来处理。 DPTR常用来存16位地址，通过间接寻址访问外部RAM； 例： MOV DPTR,# MOVX A,DPTR 或： MOV DPTR,# MOVX DPTR,A,2.2.2.2 SFR区（特殊功能寄存器区）,PSW :程序状态字。是8位寄存器，它包含了程序
8、状态信息。 CY：进位标志。在执行某些算术和逻辑运算时，可被硬件或软件置位或清除。 AC：辅助进位标志。当低4位数向高4位数进位或借位时，AC将被硬件置1，否则就被清除。 RS0，RS1：用软件置位或清除来确定工作寄存器区。 （0，0）区0（00H07H） （0，1）区1（08H0FH） （1，0）区2（10H17H） （1，1）区3（18H1FH）,2.2.2.2 SFR区（特殊功能寄存器区）,OV：溢出标志。执行算术运算时，由硬件置位或清除 。 =1，表示运算结果发生了溢出；0，运算结果没有溢出。 乘除也会影响OV，积大于255或除数为0，OV置位否则清零。 P：奇偶标志。每个指令周期都由
9、硬件来置位或清零。A中值为1的位数为奇数，则P置位，否则清零。,2.2.2.2 SFR区（特殊功能寄存器区）,SP：堆栈指针 （8位） 它指出堆栈顶部在内部RAM中的位置。系统复位时，SP初始化为07H，即栈顶为07H。由于用到工作寄存器，所以一般让它指向更高的地址，如： MOV A,#70H MOV SP,A 对堆栈的操作包括PUSH，POP 当有中断和子程序调用时，16位PC会自动入栈和出栈。 P0P3 ：端口P0，P1，P2，P3的锁存器。 SBUF：串行数据缓冲器 用于存放欲发送或已接收的数据，逻辑上是一个SBUF，物理上是两个独立的寄存器。向SBUF写数，进的是发送缓冲器，从SBUF
10、读数，取自接收缓冲器。,2.2.2.2 SFR区（特殊功能寄存器区）,T0，T1 定时器/计数器0，1。不能当作一个16位寄存器寻址。 16位 T0：TH0，TL0 各8位 T1：TH1，TL1 各8位 将在定时/计数器一节详细讨论。 其他还有IP，IE，TMOD，TCON，SCON，PCON等将在有关章节叙述。,第二章 51系列单片机的结构原理,2.1 概述 2.2 存储器配置 2.3 输入/输出端口 2.4 定时/计数器 2.5 串行口 2.6 中断系统 2.7 振荡器，时钟电路，MCU时序及复位电路 2.8 80C31的节电运行,2.3 输入/输出端口,P0,P1,P2,P3共4个口对应
11、32根口线。 P0口（引脚32-39） 既可做一般I/O口，又可作地址/数据总线，某一位的内部结构如下图：,P0口,当控制信号为0（低电平）时，P0作一般I/O口用。 输出时，外部需上拉电阻。 输入时，分读锁存器和读引脚。 读锁存器：是一些“读修改写”指令，即以P0口作为目的操作数。如：ORL、XRL、JBC、CPL、INC、DEC、DJNZ。用上面的三态缓冲器读Q端数据。 读引脚：将下面的三态缓冲器打开。为保证读入电平的正确性，应先向口位写1以保证一对FET(场效应管)截至（高阻）。 当控制信号为1时，P0作地址/数据总线用。 输出时：与门有效 输入时：相当于读引脚（但不用写“1”） 在80
12、31中无ROM，P0口必须作地址/数据总线使用，不能再作通用I/O口使用，但在51时可用作I/O口。,P1口（引脚18）,准双向口，真正的用户口，其任意一位的结构如下图所示，共有8个这样的结构作I/O用。 与P0不同的是，不需要上拉电阻，输入时也有读锁存器和读引脚之分。,P2口（引脚2128）,内部的上拉电阻同P1口，当输出高8位地址时，有点象P0口，其任意位的结构如下图所示：,P3口（引脚1017）,多功能口，其位结构如下图所示：,P3口,作通用I/O口输出时，与P1相同，这时第二功能输出应为1。 作第二功能输出时，锁存器应为1。 输入时，第二功能输出与锁存器都应置1，但输入端有点不同（这与用户无关）。 P3口的第二功能 P3.0 RXD 串行口输入 P3.1 TXD 串行口输出 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/计数器0外部输入 P3.5 T1 定时/计数器1外部输入 P3.6 /WR 外部数据写选通信号输出 P3.7 /RD 外部数据读选通信号输出,端口的负载能力,P0口每位输出可驱动8个LS的TTL输入。 P1，P2，P3口每位输出可驱动3个LS TTL输入。 理解“准双向口”的概念,
