【大學(xué)課件】單片機(jī)原理與接口技術(shù) 80C51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

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1、第2章 80C51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.1 單片機(jī)的概念2.2 80C51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳2.3 80C51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器2.4 80C51 單片機(jī)的并行I/O口2.5 80C51 單片機(jī)的時(shí)鐘與定時(shí)2.6 80C51 單片機(jī)的系統(tǒng)復(fù)位2.7 單片機(jī)低功耗工作模式http:/ 單片機(jī)的概念單片機(jī)的概念 單片微型計(jì)算機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)SCMC(Single Chip Micro-Computer)，是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和大規(guī)模集成電路相結(jié)合的產(chǎn)物。是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和大規(guī)模集成電路相結(jié)合的產(chǎn)物。還有其他的稱呼，如：微控制器（還有其他的稱呼，如：微控制器（MCU），嵌入式微控制），嵌入式

2、微控制器（器（EMCU），嵌入式微處理器（），嵌入式微處理器（EMP）等。）等。 目前使用最多的仍是目前使用最多的仍是8位單片機(jī)。在位單片機(jī)。在8位單片機(jī)中位單片機(jī)中80c51的的使用更為廣泛。本教材也是以使用更為廣泛。本教材也是以80c51為基礎(chǔ)。為基礎(chǔ)。http:/ 單片機(jī)的特點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的特點(diǎn)：（1）小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。能組裝成各種智能）小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。能組裝成各種智能式測(cè)控設(shè)備及智能儀器儀表。式測(cè)控設(shè)備及智能儀器儀表。（2）可靠性好，應(yīng)用范圍廣。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測(cè)）可靠性好，應(yīng)用范圍廣。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，抗干擾性強(qiáng)，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)

3、境，控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，抗干擾性強(qiáng)，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，這是其他機(jī)種無(wú)法比擬的。這是其他機(jī)種無(wú)法比擬的。（3）易擴(kuò)展，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，控制功能）易擴(kuò)展，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，控制功能強(qiáng)。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指令系統(tǒng)有各種控制功能強(qiáng)。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指令系統(tǒng)有各種控制功能指令，可以對(duì)邏輯功能比較復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行控制。指令，可以對(duì)邏輯功能比較復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行控制。（4）具有通訊功能，可以很方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，）具有通訊功能，可以很方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，形成控制網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程控制。形成控制網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程控制。http:/ （測(cè)控系統(tǒng)，智能儀表，智能玩具，計(jì)算機(jī)

4、外設(shè)）（測(cè)控系統(tǒng)，智能儀表，智能玩具，計(jì)算機(jī)外設(shè)）http:/ MCS-51單片機(jī)系列單片機(jī)系列 MCS-51可分為兩個(gè)子系列和可分為兩個(gè)子系列和4種類型，按資源的配置種類型，按資源的配置數(shù)量，數(shù)量，MCS-51系列分為系列分為51和和52兩個(gè)子系列，其中兩個(gè)子系列，其中51子子系列是基本型，而系列是基本型，而52子系列屬于增強(qiáng)型。子系列屬于增強(qiáng)型。 資資 源源 配配 置置 子子 系系 列列片內(nèi)片內(nèi)ROM的形式的形式片內(nèi)片內(nèi)ROM容量容量片內(nèi)片內(nèi)RAM容量容量定時(shí)器定時(shí)器與與計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器中中斷斷源源無(wú)無(wú)ROMEPROME2PROM851系列系列80318051875189514KB128B21

5、658C51系列系列80C3180C5187C5189C514KB128B2165852系列系列80328052875289528KB256B31668C252系列系列80C23280C25287C25289C2528KB256B3167http:/ 80C51與與8051的比較的比較（1）MCS-51系列芯片采用系列芯片采用HMOS工藝，而工藝，而80C51芯片則芯片則采用采用CHMOS工藝。工藝。CHMOS工藝是工藝是CMOS和和HMOS的結(jié)合，的結(jié)合，（2）80C51芯片具有芯片具有CMOS低功耗的特點(diǎn)。例如低功耗的特點(diǎn)。例如8051芯片芯片的功耗為的功耗為630mW,而而80C51的功

6、耗只有的功耗只有120mW。（3）80C51在功能增加了待機(jī)和掉電保護(hù)兩種工作方式，在功能增加了待機(jī)和掉電保護(hù)兩種工作方式，以保證單片機(jī)在掉電情況下能以最低的消耗電流維持。以保證單片機(jī)在掉電情況下能以最低的消耗電流維持。（4）此外，在）此外，在80C51系列芯片中，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器除了系列芯片中，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器除了ROM型和型和EPROM型外，還有型外，還有E2PROM型，例如型，例如89C51就就有有4KB E2PROM。并且隨著集成技術(shù)的提高，。并且隨著集成技術(shù)的提高，80C51系列系列片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的容量也越來(lái)越大，目前已有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的容量也越來(lái)越大，目前已有64KB的芯片的芯片了。另

7、外，許多了。另外，許多80C51芯片還具有程序存儲(chǔ)器保密機(jī)制，以芯片還具有程序存儲(chǔ)器保密機(jī)制，以防止應(yīng)用程序泄密或被復(fù)制。防止應(yīng)用程序泄密或被復(fù)制。 http:/ MCS-96系列單片機(jī)系列單片機(jī) MCS-96系列單片機(jī)是系列單片機(jī)是Intel公司在公司在1983年推出的年推出的16位單位單片機(jī)，它與片機(jī)，它與8位機(jī)相比，具有集成度高、運(yùn)算速度快等特點(diǎn)。位機(jī)相比，具有集成度高、運(yùn)算速度快等特點(diǎn)。它的內(nèi)部除了有常規(guī)的它的內(nèi)部除了有常規(guī)的I/O接口、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、全雙工接口、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、全雙工串行口外，還有高速串行口外，還有高速I/O部件、多路部件、多路AD轉(zhuǎn)換和脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)換和脈寬調(diào)制輸出（輸出

8、（PWM）等電路，其指令系統(tǒng)比）等電路，其指令系統(tǒng)比MCS-51更加豐富。更加豐富。 (3) ATMEL公司單片機(jī)公司單片機(jī) ATMEL公司于公司于1992年推出了全球第一個(gè)年推出了全球第一個(gè)3V超低壓超低壓F1ash存儲(chǔ)器，并于存儲(chǔ)器，并于1994年以年以E2PROM技術(shù)與技術(shù)與Intel公司的公司的80C31內(nèi)核進(jìn)行技術(shù)交換，從此擁有了內(nèi)核進(jìn)行技術(shù)交換，從此擁有了80C31內(nèi)核的使用權(quán)，內(nèi)核的使用權(quán)，并將并將ATMEL特有的特有的Flash技術(shù)與技術(shù)與80C31內(nèi)核結(jié)合在一起，內(nèi)核結(jié)合在一起，生產(chǎn)出生產(chǎn)出AT89C51系列單片機(jī)。系列單片機(jī)。http:/ 80C51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引

9、腳單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳2.2.1 80C51單片機(jī)的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)單片機(jī)的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)1. 中央處理器中央處理器CPU （1）運(yùn)算電路）運(yùn)算電路 （2）控制電路）控制電路 2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 3. 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 4. 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 5. 并行并行I/O口口 6. 串行口串行口 7. 中斷控制電路中斷控制電路 8. 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 9. 位處理器位處理器 10. 內(nèi)部總線內(nèi)部總線http:/ CPU CPU即中央處理器的簡(jiǎn)稱，是單片機(jī)的核心部件，它即中央處理器的簡(jiǎn)稱，是單片機(jī)的核心部件，它完成各種運(yùn)算和控制操作，完成各種運(yùn)算和控制操作，CPU由

10、運(yùn)算器和控制器兩部分由運(yùn)算器和控制器兩部分電路組成。電路組成。（1）運(yùn)算器電路）運(yùn)算器電路 運(yùn)算器電路包括運(yùn)算器電路包括ALU（算術(shù)邏輯單元）、（算術(shù)邏輯單元）、ACC（累（累加器）、加器）、B寄存器、狀態(tài)寄存器、暫存器寄存器、狀態(tài)寄存器、暫存器1和暫存器和暫存器2等部件，等部件，運(yùn)算器的功能是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器的功能是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。 http:/ 控制器電路包括程序計(jì)數(shù)器控制器電路包括程序計(jì)數(shù)器PC、PC加加1寄存器、指令寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)指針寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)指針DPTR、堆棧指針、堆棧指針SP、緩沖器以及定時(shí)與控制電路等?？刂齐娐吠瓿芍笓]控制

11、緩沖器以及定時(shí)與控制電路等?？刂齐娐吠瓿芍笓]控制工作，協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分正常工作。工作，協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分正常工作。 2. 2. 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 80C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)單片機(jī)的存儲(chǔ)器包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器，其主要特點(diǎn)是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址空間器，其主要特點(diǎn)是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址空間是相互獨(dú)立的，物理結(jié)構(gòu)也不相同。是相互獨(dú)立的，物理結(jié)構(gòu)也不相同。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括RAM和和RAM地址寄存器，內(nèi)部地址寄存器，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般指前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般指前128個(gè)單元，高個(gè)單元，高128個(gè)用于專用寄存器。個(gè)用于專用寄存器。 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器包括內(nèi)部

12、程序存儲(chǔ)器包括ROM和和ROM地址寄存器，地址寄存器，80C51有有4kROM存放程序。存放程序。http:/ 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 MCS51單片機(jī)片內(nèi)有兩個(gè)單片機(jī)片內(nèi)有兩個(gè)16位的定時(shí)位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，即定計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器時(shí)器0和定時(shí)器和定時(shí)器1。它們可以用于定時(shí)控制、延時(shí)以及對(duì)外。它們可以用于定時(shí)控制、延時(shí)以及對(duì)外部事件的計(jì)數(shù)和檢測(cè)等。部事件的計(jì)數(shù)和檢測(cè)等。4. 并行并行I/O口口 80C51單片機(jī)共有單片機(jī)共有4個(gè)個(gè)8位的位的I/O口（口（P0、P1、P2和和P3），），每一條每一條I/O線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。5. 串行串行I/O口口 80C51

13、單片機(jī)具有一個(gè)采用通用異步工作方式的全雙工單片機(jī)具有一個(gè)采用通用異步工作方式的全雙工串行通信接口，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。串行通信接口，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。http:/ 中斷控制系統(tǒng)中斷控制系統(tǒng) 80C51共有共有5個(gè)中斷源，即外中斷個(gè)中斷源，即外中斷2個(gè)，定時(shí)個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷計(jì)數(shù)中斷2個(gè)，個(gè)，串行中斷串行中斷1個(gè)。個(gè)。7. 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 80C51芯片內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但晶體振蕩器和微調(diào)電容芯片內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但晶體振蕩器和微調(diào)電容必須外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，振蕩器的必須外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，振蕩器的頻率范圍為頻率范圍為1.2MHz33MHz，典型取

14、值為，典型取值為6MHz。8. 總線總線 以上所有組成部分都是通過(guò)總線連接起來(lái)，從而構(gòu)成一以上所有組成部分都是通過(guò)總線連接起來(lái)，從而構(gòu)成一個(gè)完整的單片機(jī)。系統(tǒng)的地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)都個(gè)完整的單片機(jī)。系統(tǒng)的地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)都是通過(guò)總線傳送的，總線結(jié)構(gòu)減少了單片機(jī)的連線和引腳，是通過(guò)總線傳送的，總線結(jié)構(gòu)減少了單片機(jī)的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。提高了集成度和可靠性。 http:/ 80C51單片機(jī)的封裝與信號(hào)引腳單片機(jī)的封裝與信號(hào)引腳 1. 芯片封裝形式芯片封裝形式 圖圖2.2為為MCS51系列單片機(jī)引腳圖及邏輯符號(hào)，它們系列單片機(jī)引腳圖及邏輯符號(hào)，它們?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的為標(biāo)準(zhǔn)的4

15、0腳腳DIP封裝。封裝。 http:/ 輸入輸出口線輸入輸出口線 P0口（口（P0.0P0.7）：該端口為漏極開路的）：該端口為漏極開路的8位準(zhǔn)雙向位準(zhǔn)雙向口，它為口，它為8位地址線和位地址線和8位數(shù)據(jù)線的復(fù)用端口。位數(shù)據(jù)線的復(fù)用端口。 P1口（口（P1.0P1.7）：它是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的）：它是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位位準(zhǔn)雙向準(zhǔn)雙向I/O口，口，P1口的驅(qū)動(dòng)能力為口的驅(qū)動(dòng)能力為4個(gè)個(gè)LSTTL負(fù)載。負(fù)載。 P2口（口（P2.0P2.7）：它為一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的）：它為一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位位準(zhǔn)雙向準(zhǔn)雙向I/O口，口，P2口的驅(qū)動(dòng)能力也為口的驅(qū)動(dòng)能力也為4個(gè)個(gè)LSTTL負(fù)載。在負(fù)載。在

16、訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它作存儲(chǔ)器的高訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它作存儲(chǔ)器的高8位地址線。位地址線。 P3口（口（P3.0P3.7）：）：P3口同樣是內(nèi)部帶上拉電阻的口同樣是內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向位準(zhǔn)雙向I/O口，口，P3口除了作為一般的口除了作為一般的I/O口使用之外，口使用之外，其還具有特殊功能。其還具有特殊功能。2. 芯片引腳介紹芯片引腳介紹http:/ 系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制地址鎖存器鎖存用于控制地址鎖存器鎖存P0口輸口輸出的低出的低8位地址，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用。位地址，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用。此外此外,ALE是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正是以六分

17、之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。脈沖，可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。http:/ 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) /PSEN是讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。是讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。 訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào) 當(dāng)為高電平時(shí)，當(dāng)為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng)執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng)PC中的值超過(guò)中的值超過(guò)0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。當(dāng)為低電平時(shí)，當(dāng)為低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令

18、。 復(fù)位信號(hào)復(fù)位信號(hào)RST 該信號(hào)高電平有效，在輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電該信號(hào)高電平有效，在輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平后，就可以完成復(fù)位操作。平后，就可以完成復(fù)位操作。EAPSENhttp:/ 時(shí)鐘電路引腳時(shí)鐘電路引腳XTAL1和和XTAL2 XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入，若使用外部時(shí)鐘時(shí)，它是振蕩器倒相放大器的輸入，若使用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳外部時(shí)鐘的輸入端。該引腳外部時(shí)鐘的輸入端。 XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出，若使用外部

19、時(shí)鐘時(shí)，它是振蕩器倒相放大器的輸出，若使用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須懸空。該引腳必須懸空。 電源引腳電源引腳Vcc和和Vss Vcc：電源端，接：電源端，接5V。 Vss：接地端。：接地端。 http:/ “復(fù)用復(fù)用”即給一些信號(hào)引腳賦予雙重功能。第二功能信號(hào)即給一些信號(hào)引腳賦予雙重功能。第二功能信號(hào)定義主要集中在定義主要集中在P3口線中，另外再加上幾個(gè)其它信號(hào)線。口線中，另外再加上幾個(gè)其它信號(hào)線。 EPROM存儲(chǔ)器程序固化所需要的信號(hào)存儲(chǔ)器程序固化所需要的信號(hào) 編程脈沖：編程脈沖： 30腳（腳（ALE/PROG） 編程電壓（編程電壓（25V）：）：31腳（腳（EA/Vpp) 備用電源引入備用電源

20、引入 備用電源是通過(guò)備用電源是通過(guò)9腳（腳（RST/VPD）引入的。當(dāng)電源發(fā)生）引入的。當(dāng)電源發(fā)生故障，電壓降低到下限值時(shí)，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部故障，電壓降低到下限值時(shí)，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部RAM提供電壓，以保護(hù)內(nèi)部提供電壓，以保護(hù)內(nèi)部RAM中的信息不丟失。中的信息不丟失。3. 芯片引腳的第二功能芯片引腳的第二功能http:/ P3口還具有第二功能，其引腳描述如表口還具有第二功能，其引腳描述如表2.1。表表2.1 P3口線的第二功能口線的第二功能口線特殊功能信號(hào)名稱P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2外部中斷0輸入口P3.3外部中斷1輸入口P3.4T0定時(shí)器0外部輸入口P3

21、.5T1定時(shí)器1外部輸入口P3.6WR寫選通輸出口1INT0INThttp:/ 第一功能與第二功能是不同工作方式下的信號(hào)，不會(huì)第一功能與第二功能是不同工作方式下的信號(hào)，不會(huì)發(fā)生使用上的矛盾。發(fā)生使用上的矛盾。 說(shuō)明：說(shuō)明：P3口線先按需要優(yōu)先選用它的第二功能，剩下不用口線先按需要優(yōu)先選用它的第二功能，剩下不用 的才作為的才作為I/O口線使用。口線使用。http:/ 2.3 80C51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器ROM：存放程序或者始終要保留的數(shù)據(jù)（表格數(shù)據(jù)）。：存放程序或者始終要保留的數(shù)據(jù)（表格數(shù)據(jù)）。RAM：用來(lái)存放程序運(yùn)行中所需要的常數(shù)和變量，：用來(lái)存放程序運(yùn)行中所需要的常數(shù)和變量

22、， 全局?jǐn)?shù)據(jù)也存放在全局?jǐn)?shù)據(jù)也存放在RAM里。里。http:/ 一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)芯片的內(nèi)部包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)芯片的內(nèi)部包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器，先介紹數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。序存儲(chǔ)器，先介紹數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共個(gè)單元，劃單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共個(gè)單元，劃分為兩部分：低單元區(qū)和高單元區(qū)，如圖分為兩部分：低單元區(qū)和高單元區(qū)，如圖.所示所示圖2.3 80C51 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置圖http:/ 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元區(qū)單元區(qū) 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元區(qū)，稱為內(nèi)部單元區(qū)，稱為內(nèi)部，地址為按用途劃分為三個(gè)區(qū)。，地址為按用途劃分為三個(gè)區(qū)。1、寄存器

23、區(qū)、寄存器區(qū) 內(nèi)部?jī)?nèi)部RAM的前的前32個(gè)單元作為通用（工作）寄存器使用，個(gè)單元作為通用（工作）寄存器使用， 地址為地址為00H1FH。分為。分為4組，組號(hào)依次為組，組號(hào)依次為0、1、2、3，每，每 組有組有8個(gè)寄存器：個(gè)寄存器：R7R0。 任一時(shí)刻，任一時(shí)刻，cpu只能使用其中的一組寄存器，稱為當(dāng)只能使用其中的一組寄存器，稱為當(dāng)前工作寄存器組，由程序狀態(tài)字寄存器前工作寄存器組，由程序狀態(tài)字寄存器PSW中的中的RS1，RS0位的組合來(lái)決定。沒(méi)有選中的單元也可作為一般的位的組合來(lái)決定。沒(méi)有選中的單元也可作為一般的數(shù)據(jù)緩存使用。系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí)，默認(rèn)選中第數(shù)據(jù)緩存使用。系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí)，默認(rèn)選中第0組

24、寄存器。組寄存器。 寄存器：寄存器：1、可用、可用8位地址尋址；位地址尋址；2、在指令中既可用名稱表示，也可以使用單元地址表示。、在指令中既可用名稱表示，也可以使用單元地址表示。http:/ 位地址的表示方式：位地址的表示方式：1 位地址的形式；位地址的形式； 2 存儲(chǔ)單元地址加位的形式。存儲(chǔ)單元地址加位的形式。http:/ 用戶用戶RAM區(qū)區(qū) 在內(nèi)部在內(nèi)部RAM的低的低128個(gè)單元中，剩余的個(gè)單元中，剩余的80個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)單元即據(jù)單元即30H7FH為真正的用戶為真正的用戶RAM區(qū)，對(duì)于這區(qū)，對(duì)于這些區(qū)域，用戶只能以存儲(chǔ)單元的形式來(lái)使用，通常些區(qū)域，用戶只能以存儲(chǔ)單元的形式來(lái)使用，通常在應(yīng)用中也

25、把堆棧開辟在這段區(qū)域。在應(yīng)用中也把堆棧開辟在這段區(qū)域。http:/ 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元區(qū)單元區(qū) 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的高內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的高128128個(gè)單元是為專用寄存器提供的，個(gè)單元是為專用寄存器提供的，因此該區(qū)也稱作特殊功能寄存器區(qū)（因此該區(qū)也稱作特殊功能寄存器區(qū)（SFRSFR），它們主要用），它們主要用于存放于存放控制命令、狀態(tài)或數(shù)據(jù)控制命令、狀態(tài)或數(shù)據(jù)。除去程序計(jì)數(shù)器。除去程序計(jì)數(shù)器PCPC外，還外，還有有2121個(gè)特殊功能寄存器，其地址空間為個(gè)特殊功能寄存器，其地址空間為80H80HFFHFFH。這。這2121個(gè)個(gè)寄存器中有寄存器中有1111個(gè)特殊功能寄存器具有位尋

26、址能力，它們的個(gè)特殊功能寄存器具有位尋址能力，它們的字節(jié)地址剛好能被字節(jié)地址剛好能被8 8整除。下面將對(duì)部分專用寄存器作簡(jiǎn)整除。下面將對(duì)部分專用寄存器作簡(jiǎn)要介紹。要介紹。http:/ 累加器為累加器為8位寄存器，是程序中最常用的專用寄存器，位寄存器，是程序中最常用的專用寄存器，在指令系統(tǒng)中累加器的助記符為在指令系統(tǒng)中累加器的助記符為A。存放操作數(shù)。大部分單操作數(shù)指令的操作取自累加器，很存放操作數(shù)。大部分單操作數(shù)指令的操作取自累加器，很 多雙操作數(shù)指令的一個(gè)操作數(shù)也取自累加器。多雙操作數(shù)指令的一個(gè)操作數(shù)也取自累加器。運(yùn)算結(jié)果的暫存單元。加、減乘和除等算術(shù)運(yùn)算指令的運(yùn)運(yùn)算結(jié)果的暫存單元。加、減乘和

27、除等算術(shù)運(yùn)算指令的運(yùn) 算結(jié)果都存放在累加器算結(jié)果都存放在累加器A或或AB寄存器中。寄存器中。數(shù)據(jù)傳送的中轉(zhuǎn)站。數(shù)據(jù)傳送的中轉(zhuǎn)站。在變址尋址方式中累加器被作為變址寄存器使用在變址尋址方式中累加器被作為變址寄存器使用 在在MCS51中由于只有一個(gè)累加器，而單片機(jī)中的大部中由于只有一個(gè)累加器，而單片機(jī)中的大部分?jǐn)?shù)據(jù)操作都是通過(guò)累加器進(jìn)行的，故累加器的使用是十分分?jǐn)?shù)據(jù)操作都是通過(guò)累加器進(jìn)行的，故累加器的使用是十分頻繁的。頻繁的。1. 專用寄存器簡(jiǎn)介專用寄存器簡(jiǎn)介http:/ B寄存器（寄存器（B registerB register） B B寄存器為寄存器為8 8位寄存器，主要用于乘除指令中。乘法指令

28、的位寄存器，主要用于乘除指令中。乘法指令的兩個(gè)操作數(shù)分別取自累加器兩個(gè)操作數(shù)分別取自累加器A A和寄存器和寄存器B B，其中，其中B B為乘數(shù)，乘法為乘數(shù)，乘法結(jié)果的高結(jié)果的高8 8位存放于寄存器位存放于寄存器B B中。除法指令中，被除數(shù)取自中。除法指令中，被除數(shù)取自A A，除數(shù)取自除數(shù)取自B B，除法的結(jié)果商數(shù)存放于，除法的結(jié)果商數(shù)存放于A A，余數(shù)存放于，余數(shù)存放于B B中。在其中。在其它指令中，它指令中，B B寄存器也可作為一般的數(shù)據(jù)單元來(lái)使用。寄存器也可作為一般的數(shù)據(jù)單元來(lái)使用。（3）程序狀態(tài)字（）程序狀態(tài)字（PSW-Program Status Word） 程序狀態(tài)字是一個(gè)程序狀態(tài)字

29、是一個(gè)8位寄存器，位寄存器，用于寄存指令執(zhí)行的狀態(tài)用于寄存指令執(zhí)行的狀態(tài)信息信息。在狀態(tài)字中，有些位狀態(tài)是根據(jù)指令執(zhí)行結(jié)果，由硬件。在狀態(tài)字中，有些位狀態(tài)是根據(jù)指令執(zhí)行結(jié)果，由硬件自動(dòng)完成設(shè)置的，而有些狀態(tài)位則必須通過(guò)軟件方法設(shè)定。自動(dòng)完成設(shè)置的，而有些狀態(tài)位則必須通過(guò)軟件方法設(shè)定。PSW中的每個(gè)狀態(tài)位都可由軟件讀出，中的每個(gè)狀態(tài)位都可由軟件讀出，PSW的各位定義如下。的各位定義如下。 http:/ 位 序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位標(biāo)志CYACF0 RS1RS0 OV/PCY（PSW.7)-進(jìn)位標(biāo)志位進(jìn)位標(biāo)志位 在執(zhí)行某些算術(shù)和邏輯指令時(shí)

30、，可以被硬件或軟件置位在執(zhí)行某些算術(shù)和邏輯指令時(shí)，可以被硬件或軟件置位或清零。在算術(shù)運(yùn)算中它可作為進(jìn)位標(biāo)志（加法進(jìn)位，減或清零。在算術(shù)運(yùn)算中它可作為進(jìn)位標(biāo)志（加法進(jìn)位，減法借位，在位操作（在位傳送、位與、位或等）中作累加法借位，在位操作（在位傳送、位與、位或等）中作累加器使用，移位操作中用于構(gòu)成循環(huán)移位通路）器使用，移位操作中用于構(gòu)成循環(huán)移位通路）http:/ 位 序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位標(biāo)志CYACF0 RS1RS0 OV/PAC(PSW.6)-輔助進(jìn)位標(biāo)志位（半進(jìn)位標(biāo)志位）輔助進(jìn)位標(biāo)志位（半進(jìn)位標(biāo)志位） 進(jìn)行加法或減法操作時(shí)，當(dāng)發(fā)

31、生低四位向高四位進(jìn)位進(jìn)行加法或減法操作時(shí)，當(dāng)發(fā)生低四位向高四位進(jìn)位或借位時(shí)，或借位時(shí)，AC由硬件置位，否則由硬件置位，否則AC位被置位被置“0”。在進(jìn)行。在進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整指令時(shí)，將借助十進(jìn)制調(diào)整指令時(shí)，將借助AC狀態(tài)進(jìn)行判斷。狀態(tài)進(jìn)行判斷。 http:/ 位 序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位標(biāo)志CYACF0 RS1RS0 OV/PF0 (PSW.6)-用戶標(biāo)志位用戶標(biāo)志位 該位為用戶定義的狀態(tài)標(biāo)記，用戶根據(jù)需要用軟件對(duì)該位為用戶定義的狀態(tài)標(biāo)記，用戶根據(jù)需要用軟件對(duì)其置位或清零，也可以用軟件測(cè)試其置位或清零，也可以用軟件測(cè)試F0來(lái)控制程序的跳轉(zhuǎn)

32、。來(lái)控制程序的跳轉(zhuǎn)。http:/ 位 序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位標(biāo)志CYACF0 RS1RS0 OV/PRS1和和RS0(PSW.4和和PSW.3)-寄存器組選擇位寄存器組選擇位 該兩位通過(guò)軟件置該兩位通過(guò)軟件置“0”或或“1”來(lái)選擇當(dāng)前工作寄存器組。來(lái)選擇當(dāng)前工作寄存器組。表表2.3 寄存器組選擇寄存器組選擇http:/ 位 序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位標(biāo)志CYACF0 RS1RS0 OV/P OV（PSW.2)-溢出標(biāo)志位溢出標(biāo)志位 當(dāng)執(zhí)行算術(shù)指令時(shí)，由硬件置位或清零來(lái)指示溢出

33、狀態(tài)。當(dāng)執(zhí)行算術(shù)指令時(shí)，由硬件置位或清零來(lái)指示溢出狀態(tài)。加減運(yùn)算加減運(yùn)算(有無(wú)符號(hào)數(shù)均可有無(wú)符號(hào)數(shù)均可)中，中，OV1表示加減運(yùn)算結(jié)果超出了表示加減運(yùn)算結(jié)果超出了累加器累加器A所能表示的符號(hào)數(shù)有效范圍（所能表示的符號(hào)數(shù)有效范圍（128127），即運(yùn)），即運(yùn)算結(jié)果是錯(cuò)誤的，反之，算結(jié)果是錯(cuò)誤的，反之，OV0表示運(yùn)算正確，即無(wú)溢出產(chǎn)生。表示運(yùn)算正確，即無(wú)溢出產(chǎn)生。 無(wú)符號(hào)數(shù)乘法指令無(wú)符號(hào)數(shù)乘法指令MUL的執(zhí)行結(jié)果也會(huì)影響溢出標(biāo)志，若的執(zhí)行結(jié)果也會(huì)影響溢出標(biāo)志，若置于累加器置于累加器A和寄存器和寄存器B的兩個(gè)數(shù)的乘積超過(guò)了的兩個(gè)數(shù)的乘積超過(guò)了255，則，則OV1，反之反之OV0。由于乘積的高。由于乘

34、積的高8位存放于位存放于B中，低中，低8位存放于位存放于A中，中，OV0則意味著只要從則意味著只要從A中取得乘積即可，否則要從中取得乘積即可，否則要從BA寄存器對(duì)中寄存器對(duì)中取得乘積結(jié)果。取得乘積結(jié)果。 在除法運(yùn)算中，在除法運(yùn)算中，OV=1表示除數(shù)為表示除數(shù)為0，除法不能進(jìn)行；反之，除法不能進(jìn)行；反之，OV=0，除數(shù)不為，除數(shù)不為0，除法可正常進(jìn)行。，除法可正常進(jìn)行。 http:/ 位 序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位標(biāo)志CYACF0 RS1RS0 OV/PP(PSW.0)-奇偶標(biāo)志位奇偶標(biāo)志位 每個(gè)指令周期由硬件來(lái)置位或清零用以表示累加器每

35、個(gè)指令周期由硬件來(lái)置位或清零用以表示累加器A中中1的個(gè)數(shù)的奇偶性，若累加器中的個(gè)數(shù)的奇偶性，若累加器中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)則的個(gè)數(shù)為奇數(shù)則P1，否則否則P0。http:/ （4） 數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針DPTR 數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針DPTR為一個(gè)為一個(gè)16位的專用寄存器，其高位用位的專用寄存器，其高位用DPH表示，其低位用表示，其低位用DPL表示，它既可以作為一個(gè)表示，它既可以作為一個(gè)16位的位的寄存器來(lái)使用，也可作為兩個(gè)寄存器來(lái)使用，也可作為兩個(gè)8位的寄存器位的寄存器DPH和和DPL使使用。用。DPTR在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)既可用來(lái)存放在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)既可用來(lái)存放16位地位地址，也可作地址指針使用。如

36、址，也可作地址指針使用。如MOVX DPTR，A。 （5） I/O端口端口P0P3 P0P3為四個(gè)為四個(gè)8位的特殊功能寄存器，分別是四個(gè)并行位的特殊功能寄存器，分別是四個(gè)并行I/O端口的鎖存器，當(dāng)端口的鎖存器，當(dāng)I/O端口的某一位用作輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)端口的某一位用作輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)的鎖存器必須先置的鎖存器必須先置“1”。 http:/ 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 在在MCS51中，除中，除8032/8052外都只有兩個(gè)外都只有兩個(gè)16位定時(shí)器位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0和和T1，它們由兩個(gè)相互獨(dú)立的，它們由兩個(gè)相互獨(dú)立的8位寄存器組成位寄存器組成TH和和TL，共有四個(gè)獨(dú)立的寄存器，共有四個(gè)獨(dú)立的寄存器T

37、H0、TL0、TH1和和TL1，只可，只可對(duì)這四個(gè)寄存器獨(dú)立尋址，而不能作為一個(gè)對(duì)這四個(gè)寄存器獨(dú)立尋址，而不能作為一個(gè)16位寄存器來(lái)尋位寄存器來(lái)尋址。址。 （7） 串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器 串行數(shù)據(jù)緩沖器串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF用于存放將要發(fā)送或已接收的數(shù)據(jù)，用于存放將要發(fā)送或已接收的數(shù)據(jù)，它由發(fā)送緩沖器和接收緩沖器組成，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)被送入它由發(fā)送緩沖器和接收緩沖器組成，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)被送入SBUF時(shí)進(jìn)入發(fā)送緩沖器，反之進(jìn)入接收緩沖器。時(shí)進(jìn)入發(fā)送緩沖器，反之進(jìn)入接收緩沖器。 http:/ 2. 專用寄存器的單元尋址及位尋址專用寄存器的單元尋址及位尋址http:/ 說(shuō)明：說(shuō)明： 對(duì)專

38、用寄存器只能使用直接尋址方式，在指令中既可使對(duì)專用寄存器只能使用直接尋址方式，在指令中既可使用寄存器符號(hào)表示，也可使用寄存器地址表示。用寄存器符號(hào)表示，也可使用寄存器地址表示。 在在21個(gè)可尋址的專用寄存器中，有個(gè)可尋址的專用寄存器中，有11個(gè)寄存器是可以位個(gè)寄存器是可以位尋址的。尋址的。 專用寄存器的專用寄存器的83個(gè)可尋址位加上位尋址區(qū)的個(gè)可尋址位加上位尋址區(qū)的128個(gè)通用位，個(gè)通用位，構(gòu)成位處理器的整個(gè)數(shù)據(jù)位存儲(chǔ)空間。構(gòu)成位處理器的整個(gè)數(shù)據(jù)位存儲(chǔ)空間。http:/ 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC（Program Counter） PC是一個(gè)是一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器。其內(nèi)容為將要執(zhí)行的指令地址，位的

39、計(jì)數(shù)器。其內(nèi)容為將要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍達(dá)尋址范圍達(dá)64KB。PC有自動(dòng)加有自動(dòng)加1功能，以實(shí)現(xiàn)程序的順序執(zhí)功能，以實(shí)現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。行。PC沒(méi)有地址，是不可尋址的，因此用戶無(wú)法對(duì)它進(jìn)行沒(méi)有地址，是不可尋址的，因此用戶無(wú)法對(duì)它進(jìn)行讀寫。但在執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令時(shí)能自動(dòng)改變其內(nèi)讀寫。但在執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令時(shí)能自動(dòng)改變其內(nèi)容，以改變程序的執(zhí)行順序。容，以改變程序的執(zhí)行順序。http:/ 堆棧操作堆棧操作 堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。所謂堆棧，就是只允許在其一端堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。所謂堆棧，就是只允許在其一端進(jìn)行數(shù)據(jù)插入和數(shù)據(jù)刪除操作的線性表。進(jìn)行數(shù)據(jù)插入和數(shù)據(jù)刪除操作的線性表。 數(shù)據(jù)寫

40、入堆棧稱為入棧（數(shù)據(jù)寫入堆棧稱為入棧（PUSH）。）。 數(shù)據(jù)從堆棧中讀出稱之出棧數(shù)據(jù)從堆棧中讀出稱之出棧(POP)。 數(shù)據(jù)操作規(guī)則：數(shù)據(jù)操作規(guī)則：“后進(jìn)先出后進(jìn)先出”LIFO。即先入棧的數(shù)據(jù)。即先入棧的數(shù)據(jù)由于存放在棧的底部，因此后出棧；而后入棧的數(shù)據(jù)存放在由于存放在棧的底部，因此后出棧；而后入棧的數(shù)據(jù)存放在棧的頂部，因此先出棧。棧的頂部，因此先出棧。1、堆棧的功用、堆棧的功用 堆棧主要是為子程序調(diào)用和中斷操作而設(shè)立的。其具體堆棧主要是為子程序調(diào)用和中斷操作而設(shè)立的。其具體功能有兩個(gè)：保護(hù)斷點(diǎn)和保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。功能有兩個(gè)：保護(hù)斷點(diǎn)和保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。http:/ 堆棧只能開辟在芯片的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，即所謂

41、的內(nèi)堆棧只能開辟在芯片的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，即所謂的內(nèi)堆棧形式。堆棧形式。3、堆棧指針、堆棧指針 堆棧指針堆棧指針SP（Stack Pointer）的內(nèi)容是堆棧棧頂?shù)拇妫┑膬?nèi)容是堆棧棧頂?shù)拇鎯?chǔ)單元地址。儲(chǔ)單元地址。SP是一個(gè)是一個(gè)8位寄存器。位寄存器。說(shuō)明：系統(tǒng)復(fù)位后，說(shuō)明：系統(tǒng)復(fù)位后，SP的內(nèi)容為的內(nèi)容為07H，但由于堆棧最好在，但由于堆棧最好在內(nèi)部?jī)?nèi)部RAM的的30H7FH單元中開辟，所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)單元中開辟，所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意把注意把SP值初始化為值初始化為30H以后。以后。http:/ 圖圖2.4 兩種不同類型的堆棧結(jié)構(gòu)兩種不同類型的堆棧結(jié)構(gòu)4 、堆棧類型堆棧類型80c51使用向

42、上生長(zhǎng)型堆棧，操作規(guī)則如下：使用向上生長(zhǎng)型堆棧，操作規(guī)則如下： 進(jìn)棧操作：先進(jìn)棧操作：先SP加加1，后寫入數(shù)據(jù)。，后寫入數(shù)據(jù)。 出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后SP減減1。http:/ 堆棧使用方式堆棧使用方式堆棧的使用有兩種方式。堆棧的使用有兩種方式。 自動(dòng)方式：即在調(diào)用子程序或中斷時(shí)，返回地址（斷點(diǎn)）自動(dòng)方式：即在調(diào)用子程序或中斷時(shí)，返回地址（斷點(diǎn)）自動(dòng)進(jìn)棧。程序返回時(shí)，斷點(diǎn)再自動(dòng)彈回自動(dòng)進(jìn)棧。程序返回時(shí)，斷點(diǎn)再自動(dòng)彈回PC。 指令方式：即使用專用的堆棧操作指令，進(jìn)行進(jìn)出棧操指令方式：即使用專用的堆棧操作指令，進(jìn)行進(jìn)出棧操作。其進(jìn)棧指令為作。其進(jìn)棧指令為PUSH，出棧指令為

43、，出棧指令為POP。例如保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。例如保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)就是指令方式進(jìn)行操作。就是指令方式進(jìn)行操作。 http:/ 在在MCS51系列中，程序存儲(chǔ)器被用來(lái)存放程序、常數(shù)或系列中，程序存儲(chǔ)器被用來(lái)存放程序、常數(shù)或表格等。在表格等。在80C51中，其片內(nèi)有中，其片內(nèi)有4K字節(jié)的字節(jié)的ROM存儲(chǔ)單元，地存儲(chǔ)單元，地址為址為0000H0FFFH。87C51有有4K字節(jié)的字節(jié)的EPROM，而，而80C52和和87C52則有則有8K字節(jié)的片內(nèi)存儲(chǔ)器。字節(jié)的片內(nèi)存儲(chǔ)器。80C31和和80C32無(wú)片內(nèi)程無(wú)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，所以片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的有無(wú)是區(qū)分芯片的主要標(biāo)志。序存儲(chǔ)器，所以片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的有無(wú)是區(qū)分芯片的主要標(biāo)志

44、。 MCS51系列設(shè)置信號(hào)引腳系列設(shè)置信號(hào)引腳 ,以其電平狀態(tài)來(lái)區(qū)分程序以其電平狀態(tài)來(lái)區(qū)分程序存儲(chǔ)器的有無(wú)。無(wú)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器的有無(wú)。無(wú)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 接地，有片內(nèi)程序存儲(chǔ)接地，有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器器 ， 接高電平。接高電平。 EAEAEAhttp:/ 64K64K空間分為片內(nèi)空間分為片內(nèi)ROMROM和片外和片外ROMROM，但統(tǒng)一編址。，但統(tǒng)一編址。 外 部?jī)?nèi) 部(EA=1)外 部(EA=0)00000FFF00000FFF1000FFFFhttp:/ 在在64K的程序存儲(chǔ)器中，有一組保留單元的程序存儲(chǔ)器中，有一組保留單元0000H002AH，其中，其中 0000H0002H為系統(tǒng)的啟動(dòng)

45、單元。剩為系統(tǒng)的啟動(dòng)單元。剩下下0003H002AH均勻分為均勻分為 5個(gè)特殊的單元，存放個(gè)特殊的單元，存放5種種中斷源的中斷地址區(qū)：中斷源的中斷地址區(qū)： 外部中斷外部中斷0入口地址入口地址 0003H 定時(shí)器定時(shí)器0中斷中斷入口地址入口地址000BH 外部中斷外部中斷1入口地址入口地址 0013H 定時(shí)器定時(shí)器1中斷入口地址中斷入口地址001BH 串行口中斷入口地址串行口中斷入口地址 0023Hhttp:/ 80C51單片機(jī)具有單片機(jī)具有4個(gè)個(gè)8位雙向并行端口（位雙向并行端口（P0P3），），共共32根根1/O口線。每一根口線。每一根1/O口線都能獨(dú)立地用作輸入或輸口線都能獨(dú)立地用作輸入或輸

46、出。這出。這4個(gè)端口是單片機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行信息（數(shù)據(jù)、地個(gè)端口是單片機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行信息（數(shù)據(jù)、地址、控制信號(hào)）交換的輸人或輸出通道?？梢园醋止?jié)尋址、控制信號(hào)）交換的輸人或輸出通道?？梢园醋止?jié)尋址外，還可以按位尋址。址外，還可以按位尋址。2.4 80C51 單片機(jī)的并行單片機(jī)的并行I/O口口http:/ P0口邏輯結(jié)構(gòu)口邏輯結(jié)構(gòu) P0口地址為口地址為80H，位地址為，位地址為80H-87H。P0口各位口線的邏輯結(jié)構(gòu)，由一個(gè)鎖存器、兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器、口各位口線的邏輯結(jié)構(gòu)，由一個(gè)鎖存器、兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器、一個(gè)多路復(fù)用開關(guān)以及控制電路和驅(qū)動(dòng)電路等組成。一個(gè)多路復(fù)用開關(guān)以及控制電路和驅(qū)動(dòng)電路等組成

47、。 P0口可以作為輸入輸出口，在實(shí)際應(yīng)用中它通常作為地址口可以作為輸入輸出口，在實(shí)際應(yīng)用中它通常作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，數(shù)據(jù)復(fù)用總線。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，P0口為真正的雙向口口為真正的雙向口.http:/ P1口邏輯結(jié)構(gòu)口邏輯結(jié)構(gòu) P1口地址為口地址為90H，位地址為，位地址為90H-97H。只能作為通用數(shù)。只能作為通用數(shù)據(jù)據(jù)I/O口使用，電路邏輯如下圖：口使用，電路邏輯如下圖： P1口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，通常作為口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，通常作為I/O口使用，由于在其輸口使用，由于在其輸出端接有上拉電阻，故可以直接輸出而無(wú)需外接上拉電阻。出端接有上拉電阻，故可以直接輸出而無(wú)需外接上拉

48、電阻。http:/ P2口邏輯結(jié)構(gòu)口邏輯結(jié)構(gòu) P2口地址為口地址為A0H，位地址為，位地址為A0H-A7H。既可做通用既可做通用I/O口，又可作系統(tǒng)高位地址線，某一位的內(nèi)口，又可作系統(tǒng)高位地址線，某一位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與部結(jié)構(gòu)與P0類似。類似。http:/ P3口邏輯結(jié)構(gòu)口邏輯結(jié)構(gòu) P3口地址為口地址為B0H，位地址為，位地址為B0H-B7H。雖然可做通用雖然可做通用I/O口，但在實(shí)際應(yīng)用中，它的第二功能信口，但在實(shí)際應(yīng)用中，它的第二功能信號(hào)更為重要，某一位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖：號(hào)更為重要，某一位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖：http:/ 80C51 單片機(jī)的時(shí)鐘與定時(shí)單片機(jī)的時(shí)鐘與定時(shí) 單片機(jī)本身是一個(gè)復(fù)雜的同步

49、時(shí)序系統(tǒng)，為保證同單片機(jī)本身是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序系統(tǒng)，為保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)必須有時(shí)鐘信號(hào)，以使其系步工作方式的實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)必須有時(shí)鐘信號(hào)，以使其系統(tǒng)在時(shí)鐘信號(hào)的控制下按時(shí)序協(xié)調(diào)工作。時(shí)序是指令執(zhí)統(tǒng)在時(shí)鐘信號(hào)的控制下按時(shí)序協(xié)調(diào)工作。時(shí)序是指令執(zhí)行過(guò)程中各信號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系。行過(guò)程中各信號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系。 2.5.1 2.5.1 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘電路由振蕩電路和分頻電路組成。單片機(jī)的時(shí)鐘電路由振蕩電路和分頻電路組成。 1. 振蕩電路振蕩電路 在在80C51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳入端為芯片引腳XTAL1

50、，輸出端為引腳，輸出端為引腳XTAL2，在芯片，在芯片的外部通過(guò)這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形的外部通過(guò)這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。如圖成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。如圖2.9所示。所示。 http:/ 圖圖2.9 80C51單片機(jī)的振蕩電路單片機(jī)的振蕩電路 電路中的電容一般取電路中的電容一般取30pF左右，而晶體的振蕩頻率范左右，而晶體的振蕩頻率范圍通常是圍通常是1.2MHz33MHz。http:/ 分頻電路分頻電路 振蕩電路產(chǎn)生的振蕩信號(hào)并不直接為單片機(jī)所用，振蕩電路產(chǎn)生的振蕩信號(hào)并不直接為單片機(jī)所用，要進(jìn)行分頻，以得

51、到單片機(jī)各種相關(guān)的時(shí)鐘信號(hào)。要進(jìn)行分頻，以得到單片機(jī)各種相關(guān)的時(shí)鐘信號(hào)。http:/ 3. 晶振頻率晶振頻率 1.233MHz。 晶振頻率高，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率就高，單片機(jī)運(yùn)行速度就快。晶振頻率高，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率就高，單片機(jī)運(yùn)行速度就快。 4. 從外部引入脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘電路從外部引入脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘電路 除了由振蕩電路產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)外，還可從外部脈沖除了由振蕩電路產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)外，還可從外部脈沖源直接引入。在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)源直接引入。在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，引入唯一的外部脈沖信號(hào)作為各單片之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，引入唯一的外部脈沖信號(hào)作為各

52、單片機(jī)的振蕩脈沖。機(jī)的振蕩脈沖。 http:/ 定時(shí)單位定時(shí)單位 時(shí)序的定時(shí)單位共有時(shí)序的定時(shí)單位共有4個(gè)，從小到大依次是：拍節(jié)、狀個(gè)，從小到大依次是：拍節(jié)、狀態(tài)、機(jī)器周期和指令周期。態(tài)、機(jī)器周期和指令周期。 1.振蕩周期振蕩周期 振蕩周期指為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期或振蕩周期指為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期或外部輸入時(shí)鐘的周期，振蕩周期即為拍節(jié)（外部輸入時(shí)鐘的周期，振蕩周期即為拍節(jié)（P）。）。2.時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期 時(shí)鐘周期又稱作狀態(tài)周期或狀態(tài)時(shí)間時(shí)鐘周期又稱作狀態(tài)周期或狀態(tài)時(shí)間S，它是振蕩周，它是振蕩周期的兩倍，它分為期的兩倍，它分為P1節(jié)拍和節(jié)拍和P2節(jié)拍，通常在節(jié)拍，通常在P

53、1節(jié)拍完成節(jié)拍完成算術(shù)邏輯操作，在算術(shù)邏輯操作，在P2節(jié)拍完成內(nèi)部寄存器之間的傳送操節(jié)拍完成內(nèi)部寄存器之間的傳送操作。作。http:/ 一個(gè)機(jī)器周期由一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)組成，如果把一條指令的執(zhí)行個(gè)狀態(tài)組成，如果把一條指令的執(zhí)行過(guò)程分作幾個(gè)基本操作，則將完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間過(guò)程分作幾個(gè)基本操作，則將完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間稱作機(jī)器周期。單片機(jī)的單周期指令執(zhí)行時(shí)間就為一個(gè)機(jī)器稱作機(jī)器周期。單片機(jī)的單周期指令執(zhí)行時(shí)間就為一個(gè)機(jī)器周期。周期。4.指令周期指令周期 指令周期是最大的時(shí)序單位，即執(zhí)行一條指令所占用的指令周期是最大的時(shí)序單位，即執(zhí)行一條指令所占用的全部時(shí)間，通常為全部時(shí)間，通常為

54、1個(gè)、個(gè)、2個(gè)、個(gè)、 4個(gè)機(jī)器周期。個(gè)機(jī)器周期。練習(xí)練習(xí)1、一個(gè)機(jī)器周期、一個(gè)機(jī)器周期= 個(gè)振蕩周期個(gè)振蕩周期= 個(gè)時(shí)鐘周期。個(gè)時(shí)鐘周期。2、在、在MCS51單片機(jī)中，如果采用單片機(jī)中，如果采用6MHz晶振，晶振，1個(gè)機(jī)器個(gè)機(jī)器 周期為周期為 。http:/ 80C51 單片機(jī)的系統(tǒng)復(fù)位單片機(jī)的系統(tǒng)復(fù)位 復(fù)位是單片機(jī)的硬件初始化操作。復(fù)位后，單片機(jī)才能復(fù)位是單片機(jī)的硬件初始化操作。復(fù)位后，單片機(jī)才能開始正常工作。開始正常工作。 RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上。個(gè)機(jī)器周期以上。2.

55、6.1 復(fù)位方式與初始化狀復(fù)位方式與初始化狀 1. 復(fù)位方式復(fù)位方式（1）加電復(fù)位：通過(guò)專用的復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。）加電復(fù)位：通過(guò)專用的復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。 開機(jī)加電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成開機(jī)加電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成（2）手動(dòng)復(fù)位：一次重新啟動(dòng)操作。）手動(dòng)復(fù)位：一次重新啟動(dòng)操作。 （死機(jī)、死循環(huán)或程序（死機(jī)、死循環(huán)或程序“跑飛跑飛”） 在實(shí)際應(yīng)用中，總是把加電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位結(jié)合在一在實(shí)際應(yīng)用中，總是把加電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位結(jié)合在一起，形成一個(gè)綜合的復(fù)位電路。起，形成一個(gè)綜合的復(fù)位電路。 http:/ 初始化狀態(tài)復(fù)位后的片內(nèi)狀態(tài)為ALE信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效狀態(tài)，信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效狀態(tài)， 變?yōu)闊o(wú)效狀態(tài)，變?yōu)闊o(wú)效狀態(tài)，AL

56、E=0， =1.PSENPSENhttp:/ 復(fù)位電路復(fù)位電路1. 復(fù)位電路概述復(fù)位電路概述使用過(guò)的復(fù)位電路：積分電路型、微分電路型、比較使用過(guò)的復(fù)位電路：積分電路型、微分電路型、比較型和看門狗型。常用前兩種。型和看門狗型。常用前兩種。 （1）積分電路型）積分電路型用于產(chǎn)生低電平復(fù)位信號(hào)，見下圖。用于產(chǎn)生低電平復(fù)位信號(hào)，見下圖。 http:/ （2）微分電路型）微分電路型 用于產(chǎn)生高電平復(fù)位信號(hào)，見下圖。用于產(chǎn)生高電平復(fù)位信號(hào)，見下圖。http:/ 2. 80C51 基本復(fù)位電路按健手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方按健手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。式兩種。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部

57、復(fù)位電路的電容外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按健電平復(fù)位是通過(guò)按健電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)電源接通而實(shí)現(xiàn)的。的。按健脈沖復(fù)位則是利按健脈沖復(fù)位則是利用用RC微分電路產(chǎn)生微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。http:/ 3. 80C51 芯片內(nèi)復(fù)位電路 片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)施密特時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，得到內(nèi)部復(fù)位操作所需的信號(hào)。觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，得到內(nèi)部復(fù)位操作所需的信號(hào)。http:/ 單片機(jī)低功耗工作模式單片機(jī)低功耗工作模式2.7.1 單片機(jī)低功耗的意義從便攜

58、等方面考慮從便攜等方面考慮 只有降低功耗才能使用輕便電源并保證長(zhǎng)期供電，對(duì)于便只有降低功耗才能使用輕便電源并保證長(zhǎng)期供電，對(duì)于便攜式設(shè)備和掌上智能設(shè)備中使用的單片機(jī)十分必要。攜式設(shè)備和掌上智能設(shè)備中使用的單片機(jī)十分必要。從芯片排列方面考慮從芯片排列方面考慮 低功耗可降低芯片的發(fā)熱量，有利于提高芯片的集成密度，低功耗可降低芯片的發(fā)熱量，有利于提高芯片的集成密度，降低封裝成本。降低封裝成本。從可靠性方面考慮從可靠性方面考慮 低功耗芯片工作時(shí)發(fā)熱量少，可提高芯片工作的可靠性。低功耗芯片工作時(shí)發(fā)熱量少，可提高芯片工作的可靠性。從發(fā)展趨勢(shì)方面考慮從發(fā)展趨勢(shì)方面考慮 單片機(jī)芯片的低功耗，有效地促進(jìn)了單片機(jī)

59、系統(tǒng)的整體低單片機(jī)芯片的低功耗，有效地促進(jìn)了單片機(jī)系統(tǒng)的整體低功耗化。功耗化。http:/ 兩種低功耗工作模式 單片機(jī)除電路上的低功耗措施外，還在常規(guī)程序運(yùn)行單片機(jī)除電路上的低功耗措施外，還在常規(guī)程序運(yùn)行模式之外設(shè)置了低功耗工作模式。模式之外設(shè)置了低功耗工作模式。 常規(guī)程序運(yùn)行模式常規(guī)程序運(yùn)行模式 單片機(jī)正在運(yùn)行程序，所有外部設(shè)備均處于加電狀態(tài)，單片機(jī)正在運(yùn)行程序，所有外部設(shè)備均處于加電狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)功耗最高，性能最好。此時(shí)系統(tǒng)功耗最高，性能最好。 低功耗工作模式低功耗工作模式 把暫時(shí)不用的設(shè)備關(guān)掉，使系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。把暫時(shí)不用的設(shè)備關(guān)掉，使系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。 80C51單片機(jī)有待機(jī)模式和掉

60、電模式兩種低功耗方式。單片機(jī)有待機(jī)模式和掉電模式兩種低功耗方式。http:/ 待機(jī)模式（待機(jī)模式（Idle Mode） 一條把一條把PSON的的IDL置置1的指令執(zhí)行后，單片機(jī)進(jìn)入待機(jī)的指令執(zhí)行后，單片機(jī)進(jìn)入待機(jī)模式。模式。 提供給提供給CPU的內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)被切斷，的內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)被切斷，CPU關(guān)閉，但關(guān)閉，但振蕩器仍然工作，時(shí)鐘信號(hào)仍提供給中斷邏輯，定時(shí)器和串振蕩器仍然工作，時(shí)鐘信號(hào)仍提供給中斷邏輯，定時(shí)器和串行口。行口。 CPU的全部狀態(tài)在待機(jī)期間都保留起來(lái)，包括：堆棧指的全部狀態(tài)在待機(jī)期間都保留起來(lái)，包括：堆棧指針針SP、程序計(jì)數(shù)器、程序計(jì)數(shù)器PC、程序狀態(tài)字、程序狀態(tài)字PSW、累加器、累

61、加器ACC以及以及所有的工作寄存器。所有的工作寄存器。 可以通過(guò)被允許的中斷或復(fù)位來(lái)退出待機(jī)模式可以通過(guò)被允許的中斷或復(fù)位來(lái)退出待機(jī)模式 。 中斷中斷結(jié)束待機(jī)，響應(yīng)中斷時(shí)，結(jié)束待機(jī)，響應(yīng)中斷時(shí)，IDL自動(dòng)被硬件清除；自動(dòng)被硬件清除； 復(fù)位信號(hào)使復(fù)位信號(hào)使RST保持兩個(gè)機(jī)器周期，保持兩個(gè)機(jī)器周期，“復(fù)位復(fù)位”也自動(dòng)也自動(dòng)清除清除IDL 。http:/ SMOD：波特率倍增位：波特率倍增位 GF0：通用標(biāo)志位：通用標(biāo)志位 GF1：通用標(biāo)志位：通用標(biāo)志位 PD：掉電方式位，：掉電方式位，PD1為掉電方式為掉電方式 IDL：待機(jī)方式位，：待機(jī)方式位，IDL1為待機(jī)方式為待機(jī)方式位序 B7 B6 B5B

62、4B3B2B1B0位符號(hào)SMOD /GF1GF0PDIDL 通過(guò)設(shè)置電源控制寄存器通過(guò)設(shè)置電源控制寄存器PCON的相關(guān)位可以確定當(dāng)?shù)南嚓P(guān)位可以確定當(dāng)前的低功耗方式。前的低功耗方式。PCON寄存器格式如下：寄存器格式如下：（2）待機(jī)模式的控制）待機(jī)模式的控制http:/ 掉電模式（掉電模式（Power Down Mode） 一條把一條把PD置置1的指令執(zhí)行后，單片機(jī)進(jìn)入掉電模式。的指令執(zhí)行后，單片機(jī)進(jìn)入掉電模式。這時(shí)片內(nèi)振蕩器停振，單片機(jī)停止工作，只有片內(nèi)這時(shí)片內(nèi)振蕩器停振，單片機(jī)停止工作，只有片內(nèi)RAM內(nèi)容被保持。內(nèi)容被保持。 掉電方式只有硬件復(fù)位一種退出方式（片內(nèi)掉電方式只有硬件復(fù)位一種退出方式（片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)不變，特殊功能寄存器內(nèi)容按復(fù)位狀態(tài)初始化。）數(shù)據(jù)不變，特殊功能寄存器內(nèi)容按復(fù)位狀態(tài)初始化。） 掉電模式并不是電源真的沒(méi)有電壓了，掉電模式并不是電源真的沒(méi)有電壓了，VCC仍然存仍然存在。在。http:/ 低功耗模式的應(yīng)用低功耗模式的應(yīng)用1. 降低功耗降低功耗 待機(jī)模式和掉電模式主要是為降低功耗而設(shè)待機(jī)模式和掉電模式主要是為降低功耗而設(shè)計(jì)的。計(jì)的。 2. 抗電磁干擾抗電磁干擾 把待機(jī)模式作為抗電磁干擾措施。把待機(jī)模式作為抗電磁干擾措施。http:/