1、第第2 2章章 80C5180C51的结构和原理的结构和原理80C51系列系列概述概述2.180C51的的基本结构基本结构与与应用模式应用模式2.280C51典型典型资源配置资源配置与与引脚封装引脚封装2.380C51单片机的单片机的CPU2.480C51的的存储器存储器组织组织2.580C51的的并行口结构并行口结构与与操作操作2.62022-11-1012.1 80C51系列概述系列概述2.1.1 MCS-512.1.1 MCS-51系列系列 8051/8751/80318051/8751/8031 8052/8752/8032 8052/8752/8032 80 80C C51/8751
2、/87C C51/8051/80C C3131 80 80C C52/8752/87C C52/8052/80C C3232等等 MCS-51MCS-51是是IntelIntel公司生产的一个单片机系公司生产的一个单片机系列名称。这一系列的单片机有多种，如：列名称。这一系列的单片机有多种，如：2022-11-102 生产工艺有两种：生产工艺有两种：8787C C5151。一是一是HMOSHMOS工艺（高密度短沟道工艺（高密度短沟道MOSMOS工艺）。工艺）。二是二是C CHMOSHMOS工艺（互补金属氧化物的工艺（互补金属氧化物的HMOSHMOS工艺）。工艺）。2022-11-103 功能上，
3、有基本型和增强型功能上，有基本型和增强型2 2大类：大类：增强型增强型：8052/8752/80328052/8752/803280C52/87C52/80C3280C52/87C52/80C32基本型基本型：8051/8751/80318051/8751/803180C51/87C51/80C3180C51/87C51/80C312022-11-104 在片内程序存储器配置上，有在片内程序存储器配置上，有3 3种形式，种形式，即即掩膜掩膜ROMROM、EPROMEPROM和和ROMLessROMLess。如：。如：80C80C5 51 1有有4K4K字节的字节的掩膜掩膜ROMROM8 87
4、7C51C51有有4K4K字节的字节的EPROMEPROM 80C80C3 31 1在芯片内在芯片内无程序存储器无程序存储器。2022-11-1052.1.2 80C512.1.2 80C51系列系列 各厂商各厂商以以80518051为基核为基核开发出的开发出的CMOSCMOS单片机统称为单片机统称为80C5180C51系列。常用系列。常用产品有：产品有：IntelIntel：80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51，80C3280C32、80C5280C52、87C5287C52等；等；ATMELATMEL：89C5189C51、89C5289C52、89C20518
5、9C2051等；等；PhilipsPhilips、华邦华邦、DallasDallas、SiemensSiemens等公司的等公司的许多产品许多产品 。2022-11-1062.2 80C51的基本结构与应用模式的基本结构与应用模式2.2.1 80C512.2.1 80C51的基本结构的基本结构2022-11-1072.2.2 80C512.2.2 80C51的应用模式的应用模式 带总线扩展引脚的产品带总线扩展引脚的产品扩展总线的应用模式扩展总线的应用模式 不扩展总线的应用模式不扩展总线的应用模式 2022-11-108 没有总线扩展引脚的产品没有总线扩展引脚的产品 引脚数减少、体积减小。对于不
6、需进行并行外引脚数减少、体积减小。对于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。统极其适合。2022-11-1092.3 80C51典型产品资源配置与引脚封装典型产品资源配置与引脚封装2.3.1 80C512.3.1 80C51典型产品资源配置典型产品资源配置2022-11-1010 由表可见：由表可见：增强型与基本型的几点不同：增强型与基本型的几点不同：片内片内ROMROM：从：从4K4K增加到增加到8K8K 片内片内RAMRAM：从：从128128增加到增加到256256 定时定时/计数器：从计数器：从2 2个增加到个增加
7、到3 3个个 中断源：从中断源：从5 5个增加到个增加到6 6个。个。2022-11-1011无无ROM型，要在片外扩展程序存储器；型，要在片外扩展程序存储器；掩膜掩膜ROM型，程序由芯片生产厂写入；型，程序由芯片生产厂写入；EPROM型，程序通过写入装置写入；型，程序通过写入装置写入；FlashROM型，程序可电写入（常用）。型，程序可电写入（常用）。片内片内ROMROM的配置形式：的配置形式：。2022-11-10122.3.2 80C512.3.2 80C51的引脚封装的引脚封装2022-11-10132.4 80C51的的CPU2022-11-10142.4.1 CPU2.4.1 CP
8、U的功能单元的功能单元 运算器运算器 累加器累加器ACC ACC 寄存器寄存器B B PSW PSW 控制器控制器 程序计数器程序计数器PC PC 指令寄存器指令寄存器IR IR 定时与控制逻辑定时与控制逻辑 其他寄存器其他寄存器 程序计数器程序计数器PC PC 数据指针数据指针DPTRDPTR 堆栈指针堆栈指针SPSP 工作寄存器工作寄存器R0R0R7R72022-11-1015寄存器及其存储器映射如下图：寄存器及其存储器映射如下图：2022-11-10162.4.2 80C512.4.2 80C51的时钟与时序的时钟与时序 时钟产生方式时钟产生方式内部时钟方式内部时钟方式 外部时钟方式外部
9、时钟方式 2022-11-1017 80C5180C51的时钟信号的时钟信号2022-11-1018 80C51 80C51的典型时序的典型时序 单字节指令单字节指令 双字节指令双字节指令 单周期指令单周期指令2022-11-1019双周期指令双周期指令2022-11-1020访问外部访问外部RAM的双周期指令时序的双周期指令时序 2022-11-10212.4.3 80C512.4.3 80C51单片机的复位单片机的复位复位复位可使单片机可使单片机或或系统部件处于确定的系统部件处于确定的初始状态初始状态。复位电路复位电路 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 2022-11
10、-1022 单片机复位后的状态单片机复位后的状态 PC PC=00000000H H RAMRAM：随机值随机值（运行中复位不改变（运行中复位不改变RAMRAM内容内容 ）SFRSFR：P0P0P3=P3=FFFFH H SP=SP=0707H H IP IP、IEIE和和PCONPCON：有效位为：有效位为0 0 PSW=PSW=0000H H2022-11-10232.5 80C51的存储器组织的存储器组织80C5180C51存储器可以分成两大类：存储器可以分成两大类：RAMRAM，CPUCPU在运行时能随时进行数据的写入和读出，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
11、的信息将丢失。但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。用来存用来存放暂时性的输入输出数据、运算的放暂时性的输入输出数据、运算的中间结果中间结果或用作或用作堆栈堆栈。ROMROM，写入信息后不易改写的存储器。断电后，写入信息后不易改写的存储器。断电后，其中的信息保留不变。其中的信息保留不变。用来存放用来存放固定的程序或数据固定的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。如系统监控程序、常数表格等。2022-11-10242.5.1 80C512.5.1 80C51单片机的程序存储器配置单片机的程序存储器配置片片内内与片与片外外程序存储器的选择程序存储器的选择 EAEA引脚接高电平引脚接高电平-片内片
12、内2022-11-1025 EAEA引脚接高地引脚接高地-片外片外2022-11-1026 程序存储器低端的几个特殊单元程序存储器低端的几个特殊单元 2022-11-1027 程序存储器中的指令代码及其观察程序存储器中的指令代码及其观察 2022-11-10282.5.2 80C512.5.2 80C51单片机数据存储器配置单片机数据存储器配置片片内、内、片片外外数据存储器概况数据存储器概况 片内片内RAMRAM及及SFR SFR 片外片外RAM RAM 2022-11-1029工作寄存器区（含寄存器组工作寄存器区（含寄存器组0 0 3 3）寄存器组寄存器组0 0：地址：地址00H00H07H
13、07H 寄存器组寄存器组1 1：地址：地址08H08H0FH0FH 寄存器组寄存器组2 2：地址：地址10H10H17H17H 寄存器组寄存器组3 3：地址：地址18H18H1FH1FH当前工作寄存器组当前工作寄存器组选择选择 PSWPSW寄存器中：寄存器中：2022-11-1030片内片内RAMRAM详图详图 2022-11-1031位寻址区位寻址区 字节字节地址地址位地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1D
14、H1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74
15、H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2022-11-1032通用通用RAMRAM区区 30H30H7FH7FH，共，共8080字节字节 数据缓冲数据缓冲 堆栈堆栈 SPSP指示栈顶指示栈顶 复位时复位时SPSP=0707H H 系统初始化通常系统初始化通常重新设置重新设置2022-11-1033RAMRAM内容查看内容查看 2022-11-10342.5.3 80C512.5.3 80C51单片机的特殊功能寄存器（单片机的特殊功能寄存器（SFRSFR）基本型单片机有基本型单片机有2121个个SFRSFR离散地分布在离散地分布在80H80HFFHFFH
16、空间。空间。与运算器相关与运算器相关3 3个个 ACCACC B B PSWPSW与定时与定时/计数器相关计数器相关6 6个个 TH0,TL0TH0,TL0 TH1,TL1TH1,TL1 TMODTMOD TCON TCON指针类指针类3 3个个 SPSP DPH,DPLDPH,DPL与口相关与口相关7 7个个 P0,P1,P2,P3P0,P1,P2,P3 SBUFSBUF SCON SCON PCONPCON与中断相关与中断相关2 2个个 IEIE IPIP2022-11-10352.6 80C51的并行口结构与操作的并行口结构与操作P0P0口结构口结构 P0P0作通用作通用I/OI/O口口
17、（当（当EA=1EA=1或或“MOV”MOV”传送时传送时C=0C=0）输输出出时时2.6.1 P02.6.1 P0、P2P2口的结构口的结构2022-11-1036输输入入时时 读锁存器（读锁存器（“读读-修改修改-写写”类指令，如类指令，如ANL P0,AANL P0,A）读引脚（读引脚（“MOVMOV”类指令，如类指令，如MOV A,P0MOV A,P0）,要先写要先写“1 1”1 10 0P0P0作通用作通用I/OI/O时为：时为：准双向口准双向口！2022-11-1037 P0P0作地址数据总线（作地址数据总线（当当EA=1EA=1或或“MOVX”MOVX”类传送时类传送时C=1C=
18、1）输输出出时，时，地地址址/数据数据信息信息分时出现在输分时出现在输出引脚出引脚。输输入入时，先时，先输出地址，然输出地址，然后后自动向锁存自动向锁存器写器写1 1，再读，再读引脚。此时为引脚。此时为真正双向口真正双向口。2022-11-1038P2P2口结构口结构 P2P2作通用作通用I/OI/O口口（未扩片外存储器，或虽扩（未扩片外存储器，或虽扩RAMRAM但采用但采用“MOVX MOVX RiRi”传送时传送时C=0C=0）P2P2作通用作通用I/OI/O时为：时为：准双向口准双向口！P2P2作地作地址总线高址总线高8 8位位（C=1C=1）2022-11-1039P1P1口结构口结构
19、 P1P1仅能为通用的仅能为通用的准双向口准双向口！2.6.2 P12.6.2 P1、P3P3口的结构口的结构2022-11-1040P3P3口结构口结构 第一功能：第一功能：通用通用I/OI/O口（对口寻址时）口（对口寻址时）2022-11-1041 第二功能第二功能（不对口寻址时）（不对口寻址时）P3.0 P3.0：RXDRXD（串行口输入）（串行口输入）P3.1 P3.1：TXDTXD（串行口输出）（串行口输出）P3.2 P3.2：INT0INT0（外部中断（外部中断0 0输入）输入）P3.3 P3.3：INT1INT1（外部中断（外部中断1 1输入）输入）P3.4 P3.4：T0T0（
20、定时器（定时器0 0的外部输入）的外部输入）P3.5 P3.5：T1T1（定时器（定时器1 1的外部输入）的外部输入）P3.6 P3.6：WRWR（片外数据存储器（片外数据存储器“写写”选通控制输出）选通控制输出）P3.7 P3.7：RDRD（片外数据存储器（片外数据存储器“读读”选通控制输出）选通控制输出）2022-11-10422.6.3 2.6.3 并行口驱动简单外设并行口驱动简单外设 并行口的负载能力（并行口的负载能力（AT89S52AT89S52)每根口线最大可吸收每根口线最大可吸收10mA10mA的（灌）电流的（灌）电流 P0P0口吸收电流的总和不能超过口吸收电流的总和不能超过26
21、mA26mA P1P1、P2P2和和P3P3每个口吸收电流的总和限制在每个口吸收电流的总和限制在15mA15mA 4 4个口所有口线的吸收电流总和限制在个口所有口线的吸收电流总和限制在71mA71mA 2022-11-1043 驱动简单的输出设备驱动简单的输出设备 驱动驱动LED(LED(发光二极管）发光二极管）LEDLED典型工作点：典型工作点：1.75V1.75V,10mA10mA。单个单个LEDLED驱动特性如下图：驱动特性如下图：2022-11-1044多个多个LEDLED驱动如下图：驱动如下图：并口直接驱动并口直接驱动 经缓冲器驱动经缓冲器驱动 （亮度不理想）（亮度不理想）(245(
22、245：单根线：单根线25mA,25mA,总和总和75mA)75mA)2022-11-1045 驱动驱动LEDLED数码管数码管公共电阻限流公共电阻限流 各路分别限流各路分别限流2022-11-1046dpdpg gf fe ed dc cb ba a0 0000110共阴极共阴极字形字形“1 1”编码示例：编码示例：0606H H2022-11-1047 驱动蜂鸣器驱动蜂鸣器有源有源蜂鸣器：接额定电压就可连续发声蜂鸣器：接额定电压就可连续发声 无源无源蜂鸣器：接入变频方波，可得到不同音调的声音蜂鸣器：接入变频方波，可得到不同音调的声音 两种蜂鸣器驱动电路相同，仅程序不同两种蜂鸣器驱动电路相同，仅程序不同 2022-11-1048 驱动简单的输入设备驱动简单的输入设备 简单开关及输入接口简单开关及输入接口2022-11-1049 开关闭合与断开时的抖动及去抖电路开关闭合与断开时的抖动及去抖电路 按键较少时：去抖电路按键较少时：去抖电路 按键较多时：软件延时按键较多时：软件延时,通常为通常为10ms10ms2022-11-10502022-11-1051
