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1、第第2 2章章 80518051单片机的结构体系单片机的结构体系*第1部分第2部分第3部分*2第1部分2.1 80512.1 8051单片机的主要特性单片机的主要特性 2.2 80512.2 8051单片机内部结构单片机内部结构 2.3 80512.3 8051单片机的封装和引脚单片机的封装和引脚 2.4 8051 2.4 8051 的微处理器的微处理器*3*微处理器微处理器(Microprocessor)(Microprocessor)Arithmetic Logic UnitRegister ArraysControl UnitGP- CPUCLKRegMPUCPUMicroprocess
2、or-based System4单片机（单片机（MicrocontrollerMicrocontroller）*5基基 本本 部部 分分扩扩 展展 部部 分分2.1 80512.1 8051单片机的主要特性单片机的主要特性l l针对控制应用而优化的针对控制应用而优化的8 8位位CPUCPUl l128128字节的片上数据字节的片上数据RAMRAMl l64KB64KB的数据存储器寻址空间的数据存储器寻址空间l l64KB64KB的程序存储器寻址空间的程序存储器寻址空间l l4KB4KB的片上程序存储器的片上程序存储器(8031(8031无无) )l l2 2个个1616位定时器计数器位定时器计
3、数器l l3232根双向和单独可寻址的根双向和单独可寻址的I/OI/O线线*6l l1 1个全双工的个全双工的UARTUARTl l2 2个优先级的个优先级的5 5向量中断结构向量中断结构l l211211位可寻址空间位可寻址空间l l4s4s乘法乘法/ /除法指令除法指令l l片上时钟振荡器片上时钟振荡器l l工作电压工作电压4.05.5V4.05.5V*7*8型号型号片上程序存储器片上程序存储器片上数据存储器片上数据存储器定时器定时器8031/328031/320 0128B/256B128B/256B2/32/38051/528051/524kB/8kB ROM4kB/8kB ROM12
4、8B/256B128B/256B2/32/38751/528751/524kB/8kB EPROM4kB/8kB EPROM128B/256B128B/256B2/32/389C51/5289C51/524kB/8kB Flash4kB/8kB Flash ( (并行编程并行编程) )128B/256B128B/256B2/32/389S51/5289S51/524kB/8kB ISP Flash4kB/8kB ISP Flash ( (串串/ /并行编程并行编程) )128B/256B128B/256B2/32/3表表2-1 80512-1 8051系列单片机的比较系列单片机的比较2.2 8
5、0512.2 8051单片机内部结构单片机内部结构*9图图2-1 80512-1 8051结构框图结构框图1.CPU 1.CPU 80518051单片机中有一个单片机中有一个8 8位位CPUCPU，是单片机的核心，是单片机的核心 ，由运算器和控制器构成。运算器包括算术逻辑单元，由运算器和控制器构成。运算器包括算术逻辑单元 ALUALU、累加器、累加器ACCACC、寄存器、寄存器B B、程序状态字、程序状态字PSWPSW、十、十 进制调整电路等部件，实现数据的算术逻辑运算、位进制调整电路等部件，实现数据的算术逻辑运算、位 变量处理和数据传送等操作。控制器包括定时控制逻变量处理和数据传送等操作。控
6、制器包括定时控制逻 辑辑( (时钟电路、复位电路时钟电路、复位电路) )、指令寄存器、指令译码器、指令寄存器、指令译码器 、程序计数器、程序计数器PCPC、堆栈指针、堆栈指针SPSP、数据指针寄存器、数据指针寄存器 DPTRDPTR、以及信息传送控制等部件，其主要功能是对、以及信息传送控制等部件，其主要功能是对 指令码进行译码，然后在时钟信号作用下，使单片机指令码进行译码，然后在时钟信号作用下，使单片机 的内外电路能够按一定的时序协调有序的工作，执行的内外电路能够按一定的时序协调有序的工作，执行 译码后的指令。译码后的指令。*102.2.内部数据存储器内部数据存储器(RAM) (RAM) 80
7、518051系列单片机内部有系列单片机内部有128128字节字节(8052(8052子系列有子系列有 256256个字节个字节)RAM)RAM，用来存放程序在运行期间的工，用来存放程序在运行期间的工 作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志 位等。位等。 3.3.内部内部ROM/EPROM/Flash/ISP Flash ROM/EPROM/Flash/ISP Flash 80318031无此部件；无此部件；80518051系列单片机片内有系列单片机片内有4KB4KB的掩的掩 膜膜ROMROM；87518751则为则为4KB4KB的的EPROME
8、PROM；89S5289S52为为 ISP(In ISP(In System System Program)Program)的免拔插电气可编程的免拔插电气可编程 8KB 8KB FlashFlash存储器，用来存放程序、原始数据或表存储器，用来存放程序、原始数据或表 格。如果片内只读存储器容量不够，则需扩展片外格。如果片内只读存储器容量不够，则需扩展片外 只读存储器。片外只读存储器最多可扩展至只读存储器。片外只读存储器最多可扩展至64KB64KB 。*114.定时器/计数器 8051系列单片机内部有2个16位定时器/计数器T0 、T1，有四种工作方式。89S52不仅有定时器T0 和T1，还有定
9、时器T2、看门狗定时器。通过编程， T0、T1还可用作13位或8位定时器。*125.并行口 8051单片机内部共有四个输入输出口，一般称为并 行IO口，即P0、P1、P2、P3口，每个口都是8 位。对于没有程序存储器的8031单片机，需用P0 口作为低8位地址/数据线分时复用，即相当于计算 机的AD0AD7，而P2口作为高8位地址A8 A15。P3口各个管脚又有不同的第二功能，例如， 读、写控制信号等。对8051单片机而言，P1口一 般可作为通用I/O口使用；对于8052单片机，P1.0 作为定时器T2的外部计数输入，P1.1是定时器/计 数器T2捕捉/重装操作的控制信号；对于89SXX系 列
10、单片机P1.5、P1.6、P1.7还是Flash 串行编程操 作的接口端。 *136.串行口 8051系列单片机有一个全双工的串行I/O口，以完 成单片机和其它计算机或通信设备之间的串行数据 通信，单片机只用P3口的RXD和TXD两个管脚进 行串行通信。7.中断系统 8051系列单片机内部有很强的中断功能，以满足控 制应用的需要。它共有5个中断源，即外部中断源2 个，定时器/计数器中断源2个，串行中断源1个。*148.CPU内部总线和外部总线 CPU通过内部的8位总线 与各个部件连接，并通过P0口和P2口形成内部16 位地址总线连接到内部ROM区。从图2-2可看到外 部三总线：它是由P0口组成
11、的数据总线DB(与低8 位地址总线分时复用)；由P0口和P2口组成的16位 地址总线(AB)(P0口分时)；由 ， , ALE和 P3口部分管脚(读信号及写信号)组成的控制总线 (CB)。*159.布尔处理器 由片内RAM的20H2FH共16个单元 的128位，11个SFR中的83位组成的211位布尔处 理器，可完成位运算等任务。8052增加可寻址位 SFR 1个，可寻址位增加8位。*162.3 80512.3 8051单片机的封装和引脚单片机的封装和引脚 2.3.1 2.3.1 封装封装*17PDIPPDIPPLCCPLCCTQFPTQFPlPDIP: Plastic Dual Inline
12、 PackagelPLCC: Plastic Leaded Chip CarrierlTQFP: Thin Quad Flat Package*18*19*20*212.3.22.3.2 引脚定义引脚定义( (非常重要非常重要!) !)l lVCC:VCC: PIN 40PIN 40-电源正端, 为+5V。l lVSS: PIN 20 VSS: PIN 20 -电源地端。*22l lRESET: RESET: PIN9-PIN9-复位引脚。当晶体振荡器运行时 ，只要在这个引脚出现两个机器周期的高电平， 就 可以使单片机复位 。lPIN9引脚内部有下拉电阻，用户只要在VCC和该引 脚之间接电容，
13、就可实现上电复位。*23上电复位电路上电和手动复位电路l lXTAL1(PIN19)XTAL1(PIN19)、XTAL2(PIN18):XTAL2(PIN18):外接晶振引脚 l lXTAL1: XTAL1: 内部振荡电路反相放大器的输入端。 当采用外部振荡器时，此引脚应接地。l lXTAL2: XTAL2: 内部振荡电路反相放大器的输出端， 采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信 号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的 输入端。*24*25片内时钟方式 Using the On-Chip Oscillator外部时钟方式 External Clock DriveC1=C2=30pF*26lP
14、SEN(PIN29):外部程序存储器选通使能,低电平有效。在由外部程序存贮器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间内，每当访问外部数据存贮器时，这两次有效的PSEN 信号将不出现。lALE/PROG(PIN30),当访问外部存贮器时，ALE( 允许地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。即 使不访问外部存贮器，ALE端仍以不变的频率周期 性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6 。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目 的。然而要注意的是：每当访问外部数据存贮器时 ，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或 输出电流）8个LSTTL。*27lEA/VPP(PIN31):当EA=1时，访问内部程序存贮器，但在PC（程序 计数器）值超过0FFFH(对8051/8751/80C51)或 1FFFH(对8052)时，将自动转向外部程序存贮器。 当 EA=0时，则只访问外部程序存贮器，不管是否 有内部程序存贮器。l对于8031来说，因其无内部程序存储器，所以该脚 必须接地，这样只能选择外部程序存储器。lVPP为本引脚的第二功能。在对EPROM型单片机 8751片内EPROM固化编程时，用于施加较高编程 电压（例如21V或12V）的输入端，对于 89X51则
