《单片机原理与控制技术——双解汇编和C51 第3版 教学课件 ppt 作者 张志良 第2章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理与控制技术——双解汇编和C51 第3版 教学课件 ppt 作者 张志良 第2章（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 机械工业出版社同名教材 配套电子教案,单片机原理与控制技术,第3版,第2章 80C51单片机片内结构和工作原理,80C51系列单片机分类,2.1 片内结构和引脚功能,2.1.1 片内结构,2.1.2 引脚功能, 电源: VCC - 芯片电源，接+5V； VSS - 接地端； 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线:控制线共有4根，其中3根是复用线。所谓复用线是 指具有二种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能。 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：片内有EPR
2、OM的芯片，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：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。, I/O线,80C51共有4个8位并行I/O端口： P0 、P1 、P2 、P3口，共32个引脚。,P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。,P3.0 RXD：串行口输入端； P3.1 TXD：
3、串行口输出端； P3.2 INT0：外部中断0请求输入端； P3.3 INT1：外部中断1请求输入端； P3.4 T0：定时/计数器0外部信号输入端； P3.5 T1：定时/计数器1外部信号输入端； P3.6 WR：外RAM写选通信号输出端； P3.7 RD：外RAM读选通信号输出端。,2.2 存储空间配置和功能,80C51的存储器组织结构可以分为三个不同的存储空间，分别是：, 64KB程序存储器(ROM),包括片内ROM和片外ROM；, 256B内部数据存储器(内RAM) (包括特殊功能寄存器） 。, 64KB外部数据存储器（外RAM）；,80C51存储空间配置图,2.2.1 程序存储器（R
4、OM） 地址范围：0000HFFFFH，共64KB。其中: 低段4KB：0000H0FFFH 80C51和87C51在片内，80C31在片外。 高段60KB：1000HFFFFH。在片外。 读写ROM用MOVC指令，控制信号是PSEN和EA。 读ROM是以程序计数器PC作为16位地址指针，依次读相应地址ROM中的指令和数据，每读一个字节，PC+1PC，这是CPU自动形成的。但是有些指令有修改PC的功能，例如转移类指令和MOVC指令，CPU将按修改后PC的16位地址读ROM。,2.2.2 外部数据存储器（外RAM）,地址范围：0000HFFFFH 共64KB。,读写外RAM用MOVX指令， 控制
5、信号是P3口中的RD和WR。,2.2.3 内部数据存储器（内RAM）,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通常指00H7FH的低128B空间。,80C51内RAM结构图，它又可以分成三个物理空间：工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲区。,作用：, 工作寄存器区,工作寄存器区分为4个区：0区、1区、2区、3区。每区有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D4、D3位决定。,有专用于工作寄存器操作的指令，读写速度比一般内RAM要快，指令字节比一般直接寻址
6、指令要短，还具有间址功能，能给编程和应用带来方便。, 位寻址区 地址: 从20H2FH共16字节（Byte，缩写为英文大写字母B）属位寻址区。每B有8位（bit，缩写为小写b），共128位，每一位均有一个位地址，可位寻址、位操作。所谓位寻址位操作是指按位地址对该位进行置1、清0、求反或判转。 用途： 存放各种标志位信息和位数据。 注意事项: 位地址与字节地址两者编址相同，容易混淆。区分方法:位操作指令中的地址是位地址;字节操作指令中的地址是字节地址。,位寻址区的位地址映象表, 数据缓冲区,内RAM中30H7FH为数据缓冲区，属内RAM，用于存放各种数据和中间结果，起到数据缓冲的作用。,2.2.
7、4 特殊功能寄存器（SFR）,特殊功能寄存器地址映象表（一）,特殊功能寄存器地址映象表（二）,特殊功能寄存器地址映象表（三）,注：带括号的字节地址表示每位有位地址可位操作。, 累加器Acc, 寄存器B, 程序状态字寄存器PSW,PSW也称为标志寄存器，存放各有关标志。其结构和定义如下：, Cy 进位标志。 用于表示Acc.7有否向更高位进位。, AC 辅助进位标志。 用于表示Acc.3有否向Acc.4进位。, RS1、RS0 工作寄存器区选择控制位。 RS1、RS0 = 00 0区（00H07H） RS1、RS0 = 01 1区（08H0FH） RS1、RS0 = 10 2区（10H17H）
8、RS1、RS0 = 11 3区（18H1FH）, OV 溢出标志。 表示Acc在有符号数算术运算中的溢出。, P 奇偶标志。 表示Acc中“1”的个数的奇偶性。, F0 、F1 用户标志。, 数据指针DPTR, 堆栈指针SP,专用于指出堆栈顶部数据的地址。,16位，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（外RAM和ROM）的地址指针。, 执行调用子程序或发生中断时，CPU会自动将当前 PC值压入堆栈，将子程序入口地址或中断入口地址装入PC；子程序返回或中断返回时，恢复原有被压入堆栈的PC值，继续执行原顺序程序指令。,五、程序计数器PC, PC不属于特
9、殊功能寄存器，不可访问，在物理结构上是独立的。 PC是一个16位的地址寄存器，用于存放将要从ROM中读出的下一字节指令码的地址，因此也称为地址指针。 PC的基本工作方式有：, 自动加1。CPU从ROM中每读一个字节，自动执行 PC+1PC；, 执行转移指令时，PC会根据该指令要求修改下一次 读ROM新的地址；,2.3 I/O端口结构及工作原理, 有4个8位并行I/O口,共32条端线： P0、P1、P2和P3口。 每一个I/O口都能用作输入或输出。, 用作输入时，均须先写入“1”； 用作输出时，P0口应外接上拉电阻。, P0口的负载能力为8个LSTTL门电路； P1P3口的负载能力为4个LSTT
10、L门电路。, 在并行扩展外存储器或I/O口情况下， P0口用于低8位地址总线和数据总线(分时传送) P2口用于高8位地址总线， P3口常用于第二功能， 用户能使用的I/O口只有P1口和未用作第二功能 的部分P3口端线。,2.4 时钟和时序, 时钟电路,2.4.1 时钟电路和机器周期, 时钟周期和机器周期,80C51单片机工作的基本定时单位，简称机周。, 时钟周期。,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。,机器周期是时钟周期的12倍。 当时钟频率为12MHz时，机器周期为1s； 当时钟频率为6MHz时，机器周期为2s。,80C51单片机的工作方式共有四种
11、： 复位方式； 程序执行方式； 低功耗方式； 片内ROM编程（包括校验）方式。,2.5 复位和低功耗工作方式, 复位电路,2.5.1 复位方式, 复位条件 RST引脚保持2个机器周期以上的高电平。, 复位后CPU状态,2.5.2 低功耗工作方式, 待机(休闲)方式（Idle） 掉电保护方式（Power Down）。,在Vcc=5V，fosc=12MHz条件下， 正常工作时电流约20mA； 待机(休闲)方式时电流约5mA； 掉电保护方式时电流仅75A。,两种低功耗工作方式由电源控制寄存器PCON确定。,其中： SMOD：波特率倍增位（在串行通信中使用） GF1、GF0：通用标志位 PD：掉电方式
12、控制位， PD=1，进入掉电工作方式； IDL：待机(休闲)方式控制位, IDL=1,进入待机工作方式。,注意: PCON字节地址87H，不能位寻址。 读写时，只能整体字节操作，不能按位操作。,PSON,MSB,LSB, 待机（休闲）方式, 待机（休闲）状态退出 产生中断； 复位。, 待机（休闲）方式状态 片内时钟仅向中断源提供，其余被阻断； PC、特殊功能寄存器和片内RAM状态保持不变； I/O引脚端口值保持原逻辑值； ALE、保持逻辑高电平； CPU不工作，但中断功能继续存在。, 待机（休闲）状态进入 只要使PCON中IDL位置1。, 掉电保护方式, 掉电保护状态退出, 掉电保护方式状态,片内振荡器停振，所有功能部件停止工作； 片内RAM数据信息保存不变； ALE、PSEN为低电平； Vcc可降至2V，但不能真正掉电。, 掉电保护状态进入,只要使PCON中PD位置1。,唯一方法是硬件复位，复位后片内RAM数据不变，特殊功能寄存器内容按复位状态初始化。,
