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1、第二章 单片机的基本结构与工作原理,主要掌握,基本组成（内部资源） 存储器的配置 时序及电路 工作方式 I/O口的应用功能(第四章),第一节 80C51系列单片机的结构,（以80C51为代表）讲解： 基本组成 内部结构 特殊功能寄存器,基本组成框图,第二节80C51的引脚功能,各类单片机均兼容，只是功能略有差异。 封装：双列直插（DIP） 方形：PLCC 扁平封装：QFP,第二节80C51的结构,一、引脚功能 逻辑符号图 片外三总线 AB：P0口经地址锁存后提供低8位地址，P2口直接提供高8位地址 DB：P0口提供8位数据 CB：EA，ALE，PSEN ，RD，WR，RST等,80C51的内部
2、结构,二 、80C51的内部结构（见图P13） 算术逻辑部件ALU 定时控制部件 寄存器组,80C51CPU的结构和特点,PC：程序地址寄存器，16位，执行指令后自动加一，常将PC值设置成程序第一条指令的内存地址。访问范围：0000H0FFFFH ACC：累加器，8位，特殊用途的寄存器，专门存放操作数或运算结果。 B ：8位，专门为乘除法而设置的寄存器,常用寄存器（PSW、SP、DPTR）,PSW：程序状态字，8位，存放指令执行后的有关状态。（见P17） SP：堆栈指针，8位，专门存放堆栈的栈顶位置。遵循“先进后出”的原则。 注意：禁止用传送指令存放数据。 DPTR：数据地址指针，16位，存放
3、程序存储器的地址和外部数据存储器的地址。 可 分DPH和DPL两个独立8位寄存器使用。,程序执行前，PSW中的F0=1，RS0RS1=00问执行下列指令后PSW中的各位的状态？,MOV A，#0FH ADD A，#0F8H 00001111 （+） 11111000 100000111,CY=1，AC=1，P=1 OV=CP异或CS=1异或1=0,时序电路及时序,时钟电路 内部方式 外部方式 时序：注意ALE的地址锁存 T机器=12T时钟（6个状态12拍） 取指令 执行指令,第三节 80C51存储器配置,计算机结构分类 （ 1 ）哈佛（ Harvard ）型结构：哈佛（ Harvard ）型结
4、构是将程序存储器与数据存储器分开。一般单片机采用这种结构。 （ 2 ）冯诺依曼型结构：冯诺依曼型结构是对程序存储器和数据存储器不作逻辑上的区分，共用一个存储器。,第三节 80C51存储器配置,存储空间：物理空间(4) 、逻辑空间(3) 片内/片外程序存储器64K（00000FFFFH）P22 128B的片内数据存储器（007FH） 128B特殊功能寄存器SFR（800FFH离散分布） 位寻址区（20H2FH） 片外数据存储器64K（00000FFFFH）,（ 1 ）工作寄存器区,工作寄存器区的编址从 00H 1FH ，共分为四组寄存器。每个组都是 8 个单元，各组都以 R0R7 作为寄存器单元
5、编号。使用时， CPU 只能使用其中一组工作寄存器，由程序状态字 PSW 中的 RS1 RS0 两位的状态组合来进行选择。,寄存器区的使用,内部RAM的001FH分为4个区，每个区有8个单元，分别用R0R7来表示。 RS1RS2=00时： R0R7=00H07H的地址 RS1RS2=01时： R0R7=08H0FH的地址 RS1RS2=10时： R0R7=10H17H的地址 RS1RS2=11时： R0R7=18H1FH的地址,（ 2 ）位寻址区,80C51 位寻址区包括两个部分。 内部 RAM 的 20H 2FH ，共有 16 个 RAM 单元，计 128 位，每一位都赋予一个位地址，位地址
6、范围 00H 7FH 。 特殊功能寄存器中地址能被 8 整除的单元，位地址范围 80H FFH ，共 128 位（实际使用 93 位） 。80C51 单片机具有布尔处理功能，布尔处理机的存储空间就是指位寻址区。,（ 3 ）堆栈和数据缓冲区,堆栈是开辟在存储器中的具有“先进后出”特点的一段缓冲区。 80C51 的堆栈开辟在内部 RAM 的 08H7FH 的区域，考虑工作寄存器区和位寻址区，一般设在 30H7FH 范围内。复位后 SP 的初始值为 07H 。 内部 RAM 低 128B 中，除了作为工作寄存器、位寻址和堆栈区以外的单元都可以作为数据缓冲器使用。,2 片内高 128 字节数据存储器
7、RAM,片内高 128 字节 RAM 中离散分布着21（26）个特殊功能寄存器 SFR 。 如累加器 A 、寄存器 B 、程序状态字寄存器 PSW 等。 SFR 的地址能被8整除时，可以位寻址（11个）。,3、片外数据存储器 RAM,在某些应用时，需要存储大量数据，可扩展片外数据存储器（片外 RAM ）。 80C51 单片机可扩展 64KB 的片外数据存储器。其扩展的外部数据存储器与扩展的外部I/O 口统一编址，都在同一个地址空间内，采用相同的寻址方式，使用相同的指令 MOVX 。,第四节单片机的工作方式,复位工作方式 正常工作方式 编程工作方式:89C51Flash 低功耗工作方式: 待机方
8、式（PCON的IDL=1等中断） 掉电方式（PCON的PD=1保护内RAM）,复位电路,RST引脚保持两个机器周期以上的高电平 复位电路 上电复位电路 外部复位电路 外部上电复位电路 抗干扰复位电路,单片机的工作方式,复位工作方式 正常工作方式 编程工作方式:89C51Flash 低功耗工作方式: 待机方式（PCON的IDL=1等中断） 掉电方式（PCON的PD=1保护内RAM）,第四节 输入/输出口（I/O口）,四个双向8位I/O口，共32根I/O口线，每个I/O线均由锁存器，输出电路和输入缓冲器组成。每个I/O既可作输入又可作输出，每一条口线可独立用作输入又可用作输出，作输出时可锁存数据，
9、作输入时可缓冲数据。,P0口,输出 输入 读-修改-写操作 P0作A/D总线,P0口组成结构,P0口,输出时接上拉电阻 可驱动8个LSTTL负载 作A/D总线时，分时输出A0A7 和D0D7,P1口组成结构,P2口组成结构,P3口组成结构,I/O口小结（应用功能）,P0：系统扩展；一般I/O口（输出时，需接上拉电阻。） P1：专供用户使用的I/O口 P2：系统扩展；通用I/O口 P3：功能口，每位独立定义；通用I/O口。,I/O口小结（负载能力）,P0驱动8个LSTTL负载 P1P3驱动34个LSTTL负载,I/O口小结（读入方式）,每个I/O口均有两种读入方式（用命令区分） 读锁存器 读引脚
10、 ANL A，#0FH MOV A，P1 注意：读引脚时，需先向锁存器写“1”。系统复位时，所有口锁存器均置“1”。,说明,双向口：可使引脚悬浮作高阻输入 准双向口：其引脚具有内部拉高电阻，其特点：当外部维持在低电平时，准双向口输入要能提供源电流，而外部低电平消失时，又会自动地使自己拉向高电平。,思考题,片内RAM的容量？80C51最大可配置的RAM/ROM容量？ 单片机主要有哪些组成部分？ 80C51的PSEN、RD、WR的作用？ ALE线的作用？当80C51不和RAM/ROM相连时，ALE线的输出频率是多少？ 堆栈的作用？堆栈指示器SP有多少位？ 时钟周期、机器周期和指令周期的含义？ 一个机器周期包含有多少个时钟周期？,
C51单片机的基本结构及工作原理
