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1、80C51单片机实用教程,基于Keil C和Proteus,高等教育出版社同名教材配套电子教案,张志良主编 Email：,双解汇编和C51两种程序 每条指令/语句均给出注释 编入36例Proteus仿真实验 免费下载配套仿真实验文件 习题和复习思考题都有解答 最大特点是便于理解和自学,第1章 80C51单片机片内结构和工作原理,80C51单片机实用教程基于Keil C和Proteus,配套Proteus虚拟仿真36例目录（免费下载）,对照书中程序，演示运行理解，增强教学效果,书中部分习题编成的目录（仿真文件免费下载）,第1章 80C51单片机片内结构和工作原理,电子计算机是二十世纪人类最伟大的
2、发明之一 而微型计算机的发展，使人类社会大步跨入电脑时代 改变了社会生活的各个方面,1.1 单片机概述,另一类是嵌入式微处理器，通常是我们常说的单片机 全力满足测控对象的测控功能，兼顾数据处理能力,微型计算机可以分成两大分支：,一类是个人计算机，也称为PC机（Personal Computer） 全力实现海量高速数据处理，兼顾控制功能,同时，两大分支之间串行通信，优势互补 形成了网络控制系统 使功能更强大，更完善 实现了近代计算机技术的突飞猛进,1.1.1 单片机发展概况, 什麽是单片机？,“Single Chip Micro Computer” 忠实地反映了早期单片机的形态和本质 现代“单片
3、机”概念： 微控制器MCU（Micro Controller Unit）,单板机是将微处理器芯片、存储器芯片和输入输出接口芯片 安装在同一块印制电路板上，构成具有一定功能的计算机系统 单片机是将微处理器、存储器和输入输出接口电路 集成在一块集成电路芯片上，构成具有一定功能的计算机系统,单片机之前，曾出现过单板机, 单片机应用,单片机应用领域之广，几乎到了无所不在的地步 各领域智能化产品几乎都有“单片机”的影子,单片机应用的意义 不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益 更重要的是 从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法, 单片机发展概况, 探索阶段 以Intel公司MCS-48为代表，属
4、低档型8位机,大致可分为四个阶段：, 完善阶段 以Intel公司MCS-51为代表，属高档型8位机 MCS-51系列后来改进为80C51系列 在世界和我国得到了广泛的应用,Intel公司推出了16位的MCS-96系列单片机 16位机肯定比8位机性能优 但由于价格不菲，其应用面受到一定限制 相反，MCS-51系列单片机， 由于其性能价格比高 并吸引了世界许多知名芯片制造厂商加盟， 竞相使用以80C51为内核 扩展部分测控系统中使用的电路技术、接口技术 推出了许多与80C51兼容的8位单片机 得到了比16位机更广泛的应用, 8位机与16位机争艳阶段, 微控制器全面发展阶段,随着单片机在各个领域全面
5、深入发展和应用 世界各大电气、半导体厂商普遍投入 出现了高速、大寻址范围、强运算能力的通用型单片机 32位、64位微处理器相继问世 例如ARM（Advanced RISC Machines）系列微处理器 内存越来越大，主频越来越高 并且驻入嵌入式操作系统 甚至可以直接使用Windows和Linux操作系统 高端嵌入式微处理器的功能已经开始接近PC机,1.1.2 80C51系列单片机,MCS-51单片机是上世纪80年代由Intel公司推出的 最初是HMOS制造工艺，功耗较大 后来推出CHMOS工艺的80C51芯片，大大降低了功耗 随后，Intel公司将80C51内核使用权以专利互换或出售形式 转
6、让给世界许多著名IC制造厂商 例如philips、Atmel、Dallas、LG等 在保持与80C51兼容的基础上，融入自身的优势 扩展了针对满足不同测控对象要求的外围电路 开发出几百种功能各异的新品种 形成了有众多芯片制造厂商支持的80C51大家族 目前我国国内应用最广泛的是 Atmel公司的AT89系列和宏晶公司的STC系列单片机芯片,1.2 80C51单片机片内结构和引脚功能,1.2.1 片内结构,1.2.2 引脚功能,共40个引脚，大致可分为四类：电源、时钟、控制和I/O引脚, 电源, VCC 芯片电源，接+5V VSS 接地端, 时钟,XTAL1、XTAL2 外接石英晶体, 控制线,
7、 ALE/PROG 地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲, ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址, PROG功能：在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲, PSEN 外ROM读选通信号, RST/VPD 复位/备用电源, RST（Reset）功能：正常工作时，输入复位信号 在该引脚上连续保持2个机器周期以上高电平，80C51复位 VPD功能：在VCC掉电情况下，该引脚可接上备用电源, EA/VPP 内外ROM选择/片内EPROM编程电源, 功能：正常工作时，用于选择内外ROM EA=0，只访问外ROM EA=1，先访问内ROM，超过4kB时，自动转向外ROM VPP功能：在EPROM编
8、程期间，用于施加编程电源VPP, I/O线,有4个8位并行I/O端口： P0、P1、P2和P3口， 每口8位，共32个引脚 4个I/O口，各有各的用途 在并行扩展外存储器时 P0口专用于分时传送低8位地址信号和8位数据信号 P2口专用于传送高8位地址信号 P3口根据需要常用于特殊信号输入输出和控制信号,1.3 存储空间配置和功能,80C51可分为3个不同的存储空间： 64kB程序存储器（ROM），包括片内ROM和片外ROM 64kB外部数据存储器（简称外RAM） 256B（包括特殊功能寄存器）内部数据存储器（简称内RAM）,3个不同的存储空间 用不同的指令和控制信号实现读、写功能操作： (1)
9、 ROM空间用MOVC指令实现只读功能操作， 用PSEN信号选通读外ROM。 (2) 外RAM空间用MOVX指令实现读写功能操作 用RD信号选通读外RAM，用WR信号选通写外RAM。 内RAM（包括特殊功能寄存器） 用MOV指令实现读、写功能操作。,1.3.3 内部数据存储器（内RAM）,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,1.3.4 特殊功能寄存器（SFR）,特殊功能寄存器（Special Flag Register，缩写为SFR） 共有21个，离散地分布在高128B片内RAM 80HFFH中, 累加器ACC（Accumulator） ACC是80C51单片机中最常用的寄
10、存器 许多指令的操作数取自于ACC 许多运算的结果存放在ACC中 乘除法指令必须通过ACC进行 ACC的指令助记符为A 寄存器B 乘除法指令中要用到寄存器B 此外，B可作为一般寄存器用, 程序状态字寄存器PSW（Program Status Word） 存放当前指令执行的状态和各有关标志, Cy 进位标志 加减法运算时，若最高位有进位或借位，Cy置1，否则清0 位操作时，Cy是位操作累加器，指令助记符用C表示 AC 辅助进位标志 加减运算时，若ACC.3向ACC.4有进（借）位，AC置1，否则清0 RS1、RS0 工作寄存器区选择控制位 工作寄存器区有4个，但当前工作的寄存器区只能打开一个 R
11、S1、RS0的编号用于选择当前工作的寄存器区 RS1、RS0 =00 0区（00H07H） RS1、RS0 =01 1区（08H0FH） RS1、RS0 =10 2区（10H17H） RS1、RS0 =11 3区（18H1FH）, OV 溢出标志 用于表示ACC在有符号数算术运算中的溢出 溢出和进位是两个不同的概念 进位是指ACC.7向更高位进位，用于无符号数运算 溢出是指有符号数运算时，运算结果数超出+127-128范围 发生溢出时OV置1，否则清0 P 奇偶标志 表示ACC中“1”的个数的奇偶性 F0 用户标志 可作位寄存器用, 数据指针DPTR（Data Pointer） 16位的特殊功
12、能寄存器，由两个8位寄存器DPH、DPL组成 主要用于存放一个16位地址，作为访问外部存储器的地址指针 堆栈指针SP（Stack Pointer） 堆栈是CPU用于暂时存放特殊数据的“仓库” 例如子程序断口地址，中断断口地址和其他需要保存的数据 堆栈指针SP专用于指出堆栈顶部数据的地址 堆栈中数据存取按先进后出、后进先出的原则,1.5 时钟和时序,1.5.1 时钟电路和机器周期, 时钟电路, 时钟周期和机器周期, 时钟周期 是80C51振荡器产生的时钟脉冲频率的倒数， 是最基本最小的定时信号 机器周期 是80C51单片机工作的基本定时单位 机器周期是时钟周期的12倍 当时钟频率为12MHz时，
13、机器周期为1s 当时钟频率为6MHz时，机器周期为2s,1.5.2 时序,时序是执行指令的操作节拍步骤 每一条指令的执行都可以包括取指和执行两个阶段 可分为：单机周指令、双机周指令和四机周指令 只有乘除法指令执行时间是4机周。 其余指令执行时间为12个机器周期,1.6 复位和低功耗工作方式,80C51单片机的工作方式共有四种： 复位方式、程序执行方式、低功耗方式和片内ROM编程方式 程序执行方式是单片机的基本工作方式 CPU按照PC所指出的地址从ROM中取指并执行 每取出一个字节，PC+1PC 当调用子程序、中断或执行转移指令时 PC会相应产生新的地址 片内ROM编程一般由专门的编程器实现，用户不需了解,1.6.1 复位, 复位条件 必须使RST引脚（编号9）保持2个机器周期以上的高电平 复位电路, 复位后CPU状态,
