1、第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 1第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理2.7 80C51的并行口结构与操作的并行口结构与操作2.1 80C51系列概述系列概述2.2 80C51的基本结构及内部结构的基本结构及内部结构2.3 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2.4 80C51的时钟与时序的时钟与时序2.6 80C51的存储器组织的存储器组织2.5 80C51的复位的复位第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 22.1 80C51系列概述系列概述2.1
2、.1 MCS-51系列系列（1）MCS-51是是Intel公司生产的一个单片机系列名称。公司生产的一个单片机系列名称。（2）该系列生产工艺有两种：）该系列生产工艺有两种：型号中凡带有字母型号中凡带有字母“C”的即为的即为CHMOS芯片芯片HMOS工艺（高密度短沟道工艺（高密度短沟道MOS工艺）。工艺）。H:高速度和高密度高速度和高密度；与；与TTL电平兼容电平兼容 CHMOS工艺工艺（互补金属氧化物的（互补金属氧化物的HMOS工艺）。工艺）。C:低功耗；低功耗；CHMOS与与TTL和和COMS电平都兼容电平都兼容80C51和和MCS-51的关系的关系8051是是MCS-51系列单片机的典型品种
3、。以系列单片机的典型品种。以8051为基为基核开发出的核开发出的CHMOS工艺单片机产品统称为工艺单片机产品统称为80C51。8051的功耗为的功耗为630mW，而，而80C51的功耗只有的功耗只有120mW。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 3（3）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：基本型基本型：1增强型增强型：280C51有有4K字节的掩膜字节的掩膜ROM；87C51有有4K字节的字节的EPROM；80C31在芯片内无程序存储器。在芯片内无程序存储器。（4）在片内程序存储器的
4、配置上，该系列单片机）在片内程序存储器的配置上，该系列单片机 有三种形式，即掩膜有三种形式，即掩膜ROM、EPROM和和ROMLess(无无片内程序存储器片内程序存储器)。如：。如：第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 42.1.2 80C51系列系列 以以8051为基核为基核开发出的开发出的CMOS工艺单片机产品工艺单片机产品统统称为称为80C51系列系列。Intel的：的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；等；ATMEL的：的：89C51、89C52、89C2051等；等；第第2章章 80C51的结
5、构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 52.2 80C51的基本结构及的基本结构及内部结构内部结构2.2.1 80C51的基本结构的基本结构 框图框图第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 68051单片机的结构框图如图所示，可以看出，在一单片机的结构框图如图所示，可以看出，在一块芯片上集成了一个微型计算机的主要部件，它包块芯片上集成了一个微型计算机的主要部件，它包括以下几部分：括以下几部分：1个个8位位微处理器微处理器(CPU)。1个时钟电路。个时钟电路。4KB程序存储器。程序存储器。256B数据存储器。数据存储器。
6、2个个16位定时位定时/计数器。计数器。64KB扩展总线控制电路。扩展总线控制电路。4个个8位并行位并行I/O接口接口P0P3。1个全双工串行个全双工串行I/O接口。接口。5个中断源，其中包括个中断源，其中包括2个优先级嵌套中断。个优先级嵌套中断。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 72.2.2 80C51的内部结构的内部结构第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 8一、一、80C51微处理器（微处理器（CPU)二、二、80C51片内存储器片内存储器(ROM、RAM)三、三、80C51的的I
7、/O口及功能单元口及功能单元2.2.2 80C51的内部结构的内部结构四、四、80C51特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 9一、一、80C51微处理器（微处理器（CPU)CPUCPU即中央处理器，是单片机的核心部件，是计算机即中央处理器，是单片机的核心部件，是计算机的控制指挥中心。由运算器和控制器两部分组成。的控制指挥中心。由运算器和控制器两部分组成。运算器运算器电路以算术逻辑单元电路以算术逻辑单元(ALU(ALU，Arithmetic Logic Unit)Arithmetic Logic Uni
8、t)为核心，由暂存器为核心，由暂存器1 1、暂存器、暂存器2 2、累加器累加器(A(A，Accumulator)Accumulator)、寄存器寄存器B B、程序状态寄存器程序状态寄存器(PSW(PSW，Program Status Word)Program Status Word)及及布尔处理机共同组成。布尔处理机共同组成。它的主要任务是完成算术运算、逻辑运算、位运算和数据传它的主要任务是完成算术运算、逻辑运算、位运算和数据传送等操作，运算结果的状态由程序状态寄存器送等操作，运算结果的状态由程序状态寄存器(PSW)(PSW)保存。保存。控制器控制器电路包括电路包括程序计数器程序计数器(PC)
9、(PC)、PCPC增增1 1寄存器、指令寄存寄存器、指令寄存器器(IR)(IR)、指令译码器、指令译码器(ID)(ID)、数据指针数据指针(DPTR)(DPTR)、堆栈指针堆栈指针(SP)(SP)、缓冲器及定时控制电路等。缓冲器及定时控制电路等。控制器电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。控制器电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 10运算器运算器C CP PU U算术算术/逻辑部件逻辑部件ALUALU(Arithmetic Logic Unit)(Arithmetic Logic U
10、nit)累加器累加器ACCACC (Accumulator)(Accumulator)程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSWPSW(Program Status Word)(Program Status Word)暂存寄存器暂存寄存器寄存器寄存器B B控制器控制器堆栈指针堆栈指针SPSP数据指针数据指针DPTRDPTR程序计数器程序计数器PCPC指令寄存器指令寄存器IRIR指令译码器指令译码器IDID第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 11二、二、80C51的片内存储器的片内存储器 80C51单片机与一般微机的存储器配置方式很不相同。单片机
11、与一般微机的存储器配置方式很不相同。一般微机通常只有一个逻辑空间，可以随意安排数据或一般微机通常只有一个逻辑空间，可以随意安排数据或程序。访问存储器时，同一地址对应唯一的存储单元，程序。访问存储器时，同一地址对应唯一的存储单元，可以是可以是ROM也可以是也可以是 RAM，并用同类访问指令。，并用同类访问指令。而而MCS-51则不同：则不同：80C51在在物理结构物理结构上设计成上设计成程序存储器程序存储器与与数据存储器数据存储器独立分开独立分开的的哈佛结构哈佛结构。在在芯片内部芯片内部有：有：程序存储器程序存储器4KB（ROM 0000H0FFFH）；）；数据存储器数据存储器128B（RAM
12、00H7FH）；）；21字节的特殊功能寄存器（字节的特殊功能寄存器（SFR）；）；在在芯片外芯片外还可以还可以扩展扩展ROM、RAM最多可达到最多可达到64KB。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 12三、三、80C51的的I/O口及功能单元口及功能单元四个四个8位的并行口，即位的并行口，即P0P3。它们均为双向口，。它们均为双向口，既可作为输入，又可作为输出。每个口各有既可作为输入，又可作为输出。每个口各有8条条I/O线。线。有一个全双工的串行口有一个全双工的串行口（利用（利用P3口的两个引脚口的两个引脚P3.0和和P3.1）；）；有有2
13、个个16位的定时位的定时/计数器计数器；有有1套完善的中断系统。套完善的中断系统。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 13四、四、80C51特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）21个特殊功能寄存器单元，个特殊功能寄存器单元，地址范围是只用到了地址范围是只用到了80HFFH中的中的21个字节单元，且这些单元是离散个字节单元，且这些单元是离散分布的。分布的。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 142.3 80C51典型产品资源配置与引脚典型产品资源配置与引脚2.3.1 80C51典型产品
14、资源配置典型产品资源配置第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 15无无ROMROM（即（即ROMLessROMLess）型，应用时要在片外扩）型，应用时要在片外扩展程序存储器；展程序存储器；掩膜掩膜ROMROM（即（即MaskROMMaskROM）型，用户程序由芯片生）型，用户程序由芯片生产厂写入；产厂写入；EPROMEPROM型，用户程序通过写入装置写入，通型，用户程序通过写入装置写入，通过紫外线照射擦除；过紫外线照射擦除；FlashROM FlashROM型，用户程序可以电写入或擦除型，用户程序可以电写入或擦除（当前常用方式）。（当前常用
15、方式）。还有还有OTPROMOTPROM型（一次性编程写入型（一次性编程写入ROMROM）产品，产品，具有较高的环境适应性和可靠性。具有较高的环境适应性和可靠性。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 162.3.2 80C51的引脚封装的引脚封装总线型总线型非总线型非总线型第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 178051的的40个引脚可分为：个引脚可分为：l电源电源引脚引脚2根根l时钟时钟引脚引脚2根根l控制控制引脚引脚4根根lI/O引脚引脚32根根由于由于8051单片机是高性能的单片机，
16、同时受到引单片机是高性能的单片机，同时受到引脚数目的限制，所以有部分引脚具有脚数目的限制，所以有部分引脚具有第二功能第二功能。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 188051引脚的功能描述（一）引脚的功能描述（一）电源引脚电源引脚(2根根)lVCC(40脚脚)：电源端，接：电源端，接+5V电源。电源。lVSS(20脚脚)：接地端。：接地端。时钟引脚时钟引脚(2根根)lXTAL1(19脚脚)：接外部晶振和微调电容的一端。采用外部时：接外部晶振和微调电容的一端。采用外部时钟电路时，对钟电路时，对HMOS型工艺的单片机，此引脚应接地；对型工艺的单
17、片机，此引脚应接地；对CHMOS型而言，此引脚应接外部时钟的输入端。型而言，此引脚应接外部时钟的输入端。lXTAL2(18脚脚)：接外部晶振和微调电容的另一端。使用外部：接外部晶振和微调电容的另一端。使用外部时钟时，对时钟时，对HMOS型工艺的单片机，此引脚应接外部时钟型工艺的单片机，此引脚应接外部时钟的输入端；对的输入端；对CHMOS型而言，此引脚悬空。型而言，此引脚悬空。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 198051引脚的功能描述引脚的功能描述（二）（二）控制引脚控制引脚(4根根)l RST/VPD(9脚脚)：复位信号：复位信号/备用
18、电源输入引脚。备用电源输入引脚。当当RST引脚保持两个机器周期的高电平后，就可以使引脚保持两个机器周期的高电平后，就可以使8051完完成复位操作。该引脚的第二功能是成复位操作。该引脚的第二功能是VPD，即备用电源的输入端，即备用电源的输入端，具有掉电保护功能。若在该引脚接具有掉电保护功能。若在该引脚接+5V备用电源，在使用中备用电源，在使用中若主电源若主电源VCC掉电，可保护片内掉电，可保护片内RAM中的信息不丢失。中的信息不丢失。lALE/PROG(30脚脚)：地址锁存允许信号输出：地址锁存允许信号输出/编程脉冲输入引编程脉冲输入引脚。当脚。当CPU访问片外存储器时，访问片外存储器时，ALE
19、输出信号控制锁存输出信号控制锁存P0口口输出的低输出的低8位地址，从而实现位地址，从而实现P0口数据与低位地址的分时复用。口数据与低位地址的分时复用。当当8051上电正常工作后，自动在上电正常工作后，自动在ALE端输出频率为端输出频率为fosc/6的脉的脉冲序列冲序列(fosc代表振荡器的频率代表振荡器的频率)。该引脚的第二功能该引脚的第二功能PROG是对是对8751内部内部4KB EPROM编程写编程写入时，作为编程脉冲的输入端入时，作为编程脉冲的输入端第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 20l EA/VPP(31脚脚)：外部程序存储器地
20、址允许输入端：外部程序存储器地址允许输入端/编编程电压输入端。程电压输入端。当当EA接高电平时，接高电平时，CPU执行片内执行片内ROM指令，但当指令，但当PC值超过值超过0FFFH时，将自动转去执行片外时，将自动转去执行片外ROM指令；指令；当当EA接低电平时，接低电平时，CPU只执行片外只执行片外ROM指令。对于指令。对于8031，由于其无片内，由于其无片内ROM，故其，故其EA必须接低电平。必须接低电平。该引脚的第二功能该引脚的第二功能VPP是对是对8751片内片内EPROM编程编程写入时，作为写入时，作为21V编程电压的输入端。编程电压的输入端。lPSEN(29脚脚)：片外：片外ROM
21、读选通信号端。读选通信号端。在读片外在读片外ROM时，时，PSEN有效，为低电平，以实现有效，为低电平，以实现对片外对片外ROM的读操作。的读操作。控制引脚控制引脚(4根根)第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 218051引脚的功能描述引脚的功能描述（三）（三）I/O引脚引脚(48=32根根)lP0.0P0.7(3932脚脚)：P0口的口的8位双向位双向I/O口线。口线。P0口即可作地址口即可作地址/数据总线使用，又可作通用的数据总线使用，又可作通用的I/O口使用。口使用。当当CPU访问片外存储器时，访问片外存储器时，P0口分时先作低口分时
22、先作低8位地址总线，位地址总线，后作双向数据总线，此时，后作双向数据总线，此时，P0口就不能再作口就不能再作I/O口使用了。口使用了。lP1.0P1.7(18脚脚)：P1口的口的8位准双向位准双向I/O口线。口线。P1口作为通用的口作为通用的I/O口使用。口使用。lP2.0P2.7(2128脚脚)：P2口的口的8位准双向位准双向I/O口线。口线。P2口即可作为通用的口即可作为通用的I/O口使用，也可作为片外存储器的高口使用，也可作为片外存储器的高8位地址总线，与位地址总线，与P0口配合，组成口配合，组成16位片外存储器单元地址。位片外存储器单元地址。lP3.0P3.7(1017脚脚)：P3口的
23、口的8位准双向位准双向I/O口线。口线。P3口除了作为通用的口除了作为通用的I/O口使用之外，每个引脚还具有第二口使用之外，每个引脚还具有第二功能。功能。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 222.4 80C51的时钟与时序的时钟与时序一、一、80C51的时钟产生方式的时钟产生方式内部时钟内部时钟 外部时钟外部时钟时钟时钟：用来为单片机芯片内部各种微操作提供时间基准：用来为单片机芯片内部各种微操作提供时间基准时序时序：微操作的时间次序：微操作的时间次序第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计
24、23 在在8051单片机内部有一个高增单片机内部有一个高增益的益的反相放大器反相放大器，用于构成振荡，用于构成振荡器，反相放大器的输入端为器，反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为，输出端为XTAL2。内部振荡方式是在内部振荡方式是在XTAL1和和XTAL2引脚两端跨接引脚两端跨接石英晶体振石英晶体振荡器荡器和两个和两个电容电容构成稳定的自激构成稳定的自激振荡电路。振荡电路。电容电容C1和和C2通常取通常取30pF，对振，对振荡频率有微调作用。晶振频率范荡频率有微调作用。晶振频率范围是围是1.2MHz12MHz。1.1.内部振荡方式内部振荡方式第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理
25、单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 242.外部时钟方式外部时钟方式外部时钟方式是把外部已有的时外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。钟信号引入到单片机内。8051：外部时钟由：外部时钟由XTAL2输入，输入，直接送入内部时钟电路，直接送入内部时钟电路，XTAL1接地；接地；80C51：外部时钟由：外部时钟由XTAL1输输入，入，XTAL2悬空。悬空。外部时钟信号为高电平持续时外部时钟信号为高电平持续时间要大于间要大于20ns，且频率低于，且频率低于12MHz的方波。的方波。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 25二、二、
26、80C51的时钟信号的时钟信号一个一个机器周期机器周期包含包含12个晶荡周期或个晶荡周期或6个时钟周期个时钟周期 指令的执行时间称作指令的执行时间称作指令周期指令周期（单、双、四周期）第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 263.机器周期：机器周期：一个机器周期包括一个机器周期包括12个振荡周期。个振荡周期。4.指令周期：指令周期：执行一条指令的时间，执行一条指令的时间，14个机器周个机器周期。期。1.振荡周期振荡周期：振荡源周期。：振荡源周期。2.状态周期：状态周期：又叫时钟周期，振荡周期又叫时钟周期，振荡周期2分频，分频，P1、P2节拍。
27、节拍。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 27典型指令的取指、执行时序典型指令的取指、执行时序 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 读操作码 再读下一个操作码 读下一个操作码(丢弃)读操作码 读第二字节 读下一个操作码 读下一个操作码(丢弃)再读下一个操作码 读下一个操作码(丢弃)读操作码 不取指 无 ALE 地址 数据 访问外部存储器(a)单字节单周期指令，如
28、INC A(b)双字节单周期指令，如 ADD A,#data(c)单字节双周期指令，如 INC DPTR(d)单字节双周期指令 S1 S2 S3 S4 S5 S6 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 读操作码 不取指 再读下一个操作码 如 MOVX 类指令 ALE OSC 一个机器周期 一个机器周期 l振荡周期为单片机提供定时信号的振荡源的周期或外部输入时钟信号的周期l时钟周期(或状态周期S)是振荡周期的两倍，它分为P1节拍和P2节拍。l一条指令的执行
29、过程分作几个基本操作，完成一个基本操作所需的时间称作机器周期。l执行一条指令所需的时间称为指令周期。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 282.5 80C51的复位的复位复位是单片机的初始化操作。复位是单片机的初始化操作。复位功能是把复位功能是把PCPC初始化为初始化为0000H0000H，使，使CPUCPU从从0000H0000H单单元开始执行程序；复位操作同时还对其他一些元开始执行程序；复位操作同时还对其他一些寄寄存器存器有影响，但有影响，但内部内部RAMRAM的数据是不变的。的数据是不变的。除了进入系统的正常初始化之外，当由于除了进入
30、系统的正常初始化之外，当由于程序运程序运行出错行出错或或操作错误操作错误使系统处于死锁状态时，为摆使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。脱困境，也需要按复位键重新启动。2.5.1 复位功能复位功能第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 29单片机的复位引脚单片机的复位引脚RST出现出现2个机器周期个机器周期以上的高电平时，以上的高电平时，单片机就执行复位操作。单片机就执行复位操作。常见的复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式常见的复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。l上电自动复位上电自动复位是通过外部复位电路
31、的电容充电来实现的。是通过外部复位电路的电容充电来实现的。l按键手动复位按键手动复位是通过复位端经电阻与电源是通过复位端经电阻与电源VCC接通而实现接通而实现的，它兼备上电复位功能。的，它兼备上电复位功能。(a)上电自动复位上电自动复位 (b)按键手动复位按键手动复位 2.5.2 复位电路复位电路第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 30PC=0000H，所以程序从所以程序从0000H地址单元开始执行；地址单元开始执行；启动后，启动后，片内片内RAM为随机值，为随机值，运行中的复位操作不运行中的复位操作不改变片内改变片内RAM的内容的内容；特
32、殊功能寄存器复位后的状态是确定的特殊功能寄存器复位后的状态是确定的：P0P3=FFH，各口可用于输出，也可用于输入；，各口可用于输出，也可用于输入；SP=07H，第一个入栈内容将写入，第一个入栈内容将写入08H单元；单元；IP、IE和和PCON的的有效位为有效位为0，各中断源处于低优先，各中断源处于低优先级且均被关断、串行通讯的波特率不加倍；级且均被关断、串行通讯的波特率不加倍；PSW=00H，当前工作寄存器为，当前工作寄存器为0组。组。2.5.3 复位状态复位状态第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 312.6 80C51的存储器组织的存储
33、器组织 RAM，在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。，在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。它用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间它用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间结果或用作堆栈。结果或用作堆栈。ROM，断电后，断电后，ROM中的信息保留不变。用中的信息保留不变。用来存放固定的程序或数据，如系统监控程序、常来存放固定的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。数表格等。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 322.6.1 80C51的程序存储器的程序存储器ROM程序存储器程序存储器ROM用来存放用来存放程序、常数程序、常数或或表格表格
34、等。等。80C51：4KB的掩膜的掩膜ROM，87C51：4KB的的EPROM，80C31：没有：没有ROM(使用时必须使使用时必须使EA接低电平接低电平)。PC是是16位的计数器，所以能寻址位的计数器，所以能寻址64KB的的ROM。实例观察实例观察第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 332.6.2 80C51的数据存储器配置的数据存储器配置 片内片内片外片外0000H0000H007FH007FH重叠区域访问重叠区域访问需要采用不同需要采用不同的寻址方式的寻址方式片外片外RAMRAM不能不能进行堆栈操作进行堆栈操作第第2章章 80C51的
35、结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 34数据存储器数据存储器RAM主要用来存放运算的主要用来存放运算的中间结果中间结果和和数据数据等。等。在在80C51中，其存储空间分布如下：中，其存储空间分布如下：u片内片内RAM为为128B存储单元，地址范围为存储单元，地址范围为00H7FH。u片外片外RAM最多可扩至最多可扩至64KB存储单元，地址范围为存储单元，地址范围为0000HFFFFH。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 35一、工作寄存器区一、工作寄存器区通用通用RAM区区 (80B)位地址区位地址区(16B)
36、寄存器区寄存器区4组组(32B)7FH寄存器寄存器3组组寄存器寄存器2组组寄存器寄存器1组组寄存器寄存器0组组寄存器区寄存器区4组组(32B).由由PSW中的中的2位位RS1、RS0来决定选来决定选 哪一组为当前工作寄存器：哪一组为当前工作寄存器：RS1、RS0=00 选选0组组 RS1、RS0=01 选选1组组 RS1、RS0=10 选选2组组 RS1、RS0=11 选选3组组00H30H2FH20H1FH.第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 36通用RAM区 (80B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0
37、组寄存器0组寄存器区4组(32B).RS1RS1、RS0=RS0=0000R7R6R5R4R3R2R1R000H00H01H01H02H02H03H03H04H04H05H05H06H06H07H07H00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 37通用RAM区 (80B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器1组R7R6R5R4R3R2R1R008H08H09H09H0AH0AH0BH0BH0CH0CH0DH0DH0EH0EH0FH0FH寄存器区4
38、组(32B).RS1RS1、RS0=RS0=010100H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 38通用RAM区 (80B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器2组R7R6R5R4R3R2R1R010H10H11H11H12H12H13H13H14H14H15H15H16H16H17H17H寄存器区4组(32B).RS1RS1、RS0=RS0=101000H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.第第2章章 80C51的结构和原理的
39、结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 39通用RAM区 (80B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器3组R7R6R5R4R3R2R1R018H18H19H19H1AH1AH1BH1BH1CH1CH1DH1DH1EH1EH1FH1FH寄存器区4组(32B).RS1RS1、RS0=RS0=111100H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 4040通用RAM区 (80B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存
40、器0组位地址区20H20H21H21H22H22H23H23H24H24H25H25H26H26H27H27H28H28H29H29H2AH2AH2BH2BH2CH2CH2DH2DH2EH2EH2FH2FH00H00H01H01H02H02H03H03H04H04H05H05H06H06H07H07H08H08H0FH0FH10H10H7FH7FH78H78H70H70H68H68H60H60H58H58H50H50H48H48H40H40H38H38H30H30H28H28H20H20H77H77H6FH6FH67H67H18H18H5FH5FH57H57H4FH4FH47H47H3FH3F
41、H37H37H2FH2FH27H27H1FH1FH17H17H.D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0.00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.二、位寻址区二、位寻址区(20H2FH)第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 41通用RAM区 (80B)位地址区(16B)00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组通用RAM区.共80个字节，作为一般的数据缓冲区并可设置堆栈区,栈顶的栈顶的位置由位置由SP
42、寄存器指示。寄存器指示。复位时复位时SP的初值为的初值为07H，在系统初始，在系统初始化时可以重新设置。化时可以重新设置。三、通用三、通用RAM区区实例观察第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 422.6.3 80C51的特殊功能寄存器的特殊功能寄存器一、与运算器相关的寄存器（一、与运算器相关的寄存器（3个）个）二、指针类寄存器（二、指针类寄存器（3个）个）三、与口相关的寄存器（三、与口相关的寄存器（7个）个）四、与中断相关的寄存器（四、与中断相关的寄存器（2个）个）五、与定时器五、与定时器/计数器相关的寄存器（计数器相关的寄存器（6个）个）
43、第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 43A Register(Accumulator)：累加器，通常用累加器，通常用A或或ACC表示。可字节寻址表示。可字节寻址(E0H)，也可位寻址也可位寻址(E0HE7H)它是一个寄存器，而不是一个做加法的部件。它是一个寄存器，而不是一个做加法的部件。在运算器做运算时其中一个数一定是在在运算器做运算时其中一个数一定是在ACC中。中。B Register：暂存寄存器。：暂存寄存器。暂存寄存器。在做乘、除法时放乘数或除数及结果。暂存寄存器。在做乘、除法时放乘数或除数及结果。PSW (Program Statu
44、s Word）：）：PSW是是8位寄存器，用于作为程序运行状态的标志。位寄存器，用于作为程序运行状态的标志。这是一个很重要的部件，里面存放了这是一个很重要的部件，里面存放了CPU工作时的很多工作时的很多状态，借此，我们可以了解状态，借此，我们可以了解CPU的当前状态，并作出相的当前状态，并作出相应的处理。应的处理。一、与运算器相关的寄存器（一、与运算器相关的寄存器（3个）个）第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 44 当当CPU进行各种逻辑操作或算术运算时，为反映操进行各种逻辑操作或算术运算时，为反映操作或运算结果的状态，把相应的标志位置作或
45、运算结果的状态，把相应的标志位置1或清或清0。这。这些标志的状态，可由专门的指令来测试，也可通过指些标志的状态，可由专门的指令来测试，也可通过指令来读出。它为计算机确定程序的下一步进行方向提令来读出。它为计算机确定程序的下一步进行方向提供依据。供依据。PSW寄存器中各位的名称、位置及各标志位寄存器中各位的名称、位置及各标志位的作用说明如下：的作用说明如下：PSW位地址位地址PSW第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 45 CY：进位标志。进位标志。加减运算时，保存最高位进位、借位状态。加减运算时，保存最高位进位、借位状态。AC：半进位标志。半
46、进位标志。例：例：78H+97H 0111 1000 +1001 0111 1 0000 1111 PSW位地址位地址有进位有进位CY=1CY=1没有半进位没有半进位AY=0AY=0第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 46 RS1、RS0：工作寄存器组选择位。：工作寄存器组选择位。0 0 选择工作寄存器选择工作寄存器0组组 0 1 选择工作寄存器选择工作寄存器1组组 1 0 选择工作寄存器选择工作寄存器2组组 1 1 选择工作寄存器选择工作寄存器3组组 P：奇偶校验位，它用来表示累加器：奇偶校验位，它用来表示累加器A内容中二进制数内容中二进
47、制数位位 “1”的的个数个数的的奇偶性奇偶性。若为。若为奇奇数，则数，则P=1，否则为，否则为0。例：某运算结果是例：某运算结果是78H（01111000），），P=0。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 47F0：用户标志位。作为软件标志，由编程人员决定用户标志位。作为软件标志，由编程人员决定 何时使用。何时使用。OV：溢出标志位。：溢出标志位。有符号数运算时，如果发生有符号数运算时，如果发生溢出溢出，OV置置“1”，否则清否则清“0”。第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 48SP(S
48、tack Pointer)：堆栈指针，堆栈指针，8位寄存器，用来指定堆栈的栈顶位置，位寄存器，用来指定堆栈的栈顶位置，初值为初值为07H。它是它是加加1计数。计数。堆栈操作遵循堆栈操作遵循“后进先出后进先出”的原则的原则入栈操作时：入栈操作时：SP先加先加1，数据再压入，数据再压入SP指向的单元。指向的单元。出栈操作时：出栈操作时：先将先将SP指向的单元的数据弹出，指向的单元的数据弹出，SP再减再减1，这，这时时SP指向的单元是新的栈顶。指向的单元是新的栈顶。80C51单片机的堆栈区是向地址增大的方向生成的。单片机的堆栈区是向地址增大的方向生成的。DPTR (Data Pointer)（分成分
49、成DPH、DPL两个两个）：）：数据指针可以用它来访问外部数据存储器中的任一数据指针可以用它来访问外部数据存储器中的任一单元，也可以作为通用寄存器来用，由我们自已决定单元，也可以作为通用寄存器来用，由我们自已决定如何使用。如何使用。二、指针类寄存器（二、指针类寄存器（3个）个）第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 49P0、P1、P2、P3：四个并行输入四个并行输入/输出口的寄存器。它里面的内容对应着管脚的输出口的寄存器。它里面的内容对应着管脚的输出。输出。SCON(Serial Control Register)SBUF(Serial Da
50、te Buffer)PCON(Power Control Register)三、与口相关的寄存器（三、与口相关的寄存器（7个）个）四、与中断相关的寄存器（四、与中断相关的寄存器（2个）个）IP(Interrupt Priority Register)IE(Interrupt Enable Register)第第2章章 80C51的结构和原理的结构和原理 单片机原理及系统设计单片机原理及系统设计 50TMOD(Timer/Counter Mode Register)定时器工作模式寄存器。定时器工作模式寄存器。TCON(Timer/Counter Control Register)定时器控制寄存器
