C的结构和原理实用

会计学1C的结构和原理实用2023/1/172生产工艺有两种：在产品型号中凡带有字母“C”的即为CHMOS芯片，CHMOS芯片的电平既与TTL电平兼容，又与CMOS电平兼容。如87C51。一是HMOS工艺（高密度短沟道MOS工艺）。二是CHMOS工艺（互补金属氧化物的HMOS工艺）。第1页/共53页2023/1/173功能上，有基本型和增强型2大类：增强型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C31第2页/共53页2023/1/174在片内程序存储器配置上，有3种形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLess。如：80C51有4K字节的掩膜ROM87C51有4K字节的EPROM

80C31在芯片内无程序存储器。第3页/共53页2023/1/1752.1.280C51系列各厂商以8051为基核开发出的CMOS单片机统称为80C51系列。常用产品有：Intel：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；ATMEL：89C51、89C52、89C2051等；Philips、华邦、Dallas、Siemens等公司的许多产品。第4页/共53页2023/1/1762.2

80C51的基本结构与应用模式2.2.180C51的基本结构第5页/共53页2023/1/1772.2.280C51的应用模式

带总线扩展引脚的产品扩展总线的应用模式不扩展总线的应用模式

第6页/共53页2023/1/178没有总线扩展引脚的产品引脚数减少、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统极其适合。典型产品,如：AT89S2051/AT89S4051。第7页/共53页2023/1/1792.3

80C51典型产品资源配置与引脚封装2.3.180C51典型产品资源配置第8页/共53页2023/1/1710由表可见：增强型与基本型的几点不同：片内ROM：从4K增加到8K

片内RAM：从128增加到256

定时/计数器：从2个增加到3个中断源：从5个增加到6个。第9页/共53页2023/1/1711无ROM型，要在片外扩展程序存储器；掩膜ROM型，程序由芯片生产厂写入；EPROM型，程序通过写入装置写入；FlashROM型，程序可电写入（常用）。片内ROM的配置形式：还有OTPROM型，具有较高的可靠性。第10页/共53页2023/1/17122.3.280C51的引脚封装第11页/共53页2023/1/17132.480C51的CPU第12页/共53页2023/1/17142.4.1CPU的功能单元

运算器累加器ACC

寄存器BPSW

控制器程序计数器PC

指令寄存器IR

定时与控制逻辑

其他寄存器程序计数器PC

数据指针DPTR

堆栈指针SP

工作寄存器R0~R7第13页/共53页2023/1/1715寄存器及其存储器映射如下图：第14页/共53页2023/1/17162.4.280C51的时钟与时序时钟产生方式内部时钟方式外部时钟方式

第15页/共53页2023/1/1717

80C51的时钟信号1个机器周期：12个晶振周期（或6个时钟周期）指令的执行时间称作指令周期（单、双、四周期）第16页/共53页2023/1/171880C51的典型时序单字节指令双字节指令

单周期指令第17页/共53页2023/1/1719双周期指令

2个机器周期中ALE有效4次，后3次读操作无效。

第18页/共53页2023/1/1720访问外部RAM的双周期指令时序

第二机器周期无读操作码的操作，而是进行外部数据存储器的寻址和数据选通。ALE信号会出现非周期现象。

第19页/共53页2023/1/17212.4.380C51单片机的复位复位可使单片机或系统部件处于确定的初始状态。

复位电路上电复位电路按键与上电复位第20页/共53页2023/1/1722单片机复位后的状态

PC=0000H

RAM：随机值（运行中复位不改变RAM内容）

SFR：

P0~P3=FFHSP=07HIP、IE和PCON：有效位为0PSW=00H第21页/共53页2023/1/17232.580C51的存储器组织80C51存储器可以分成两大类：

RAM，CPU在运行时能随时进行数据的写入和读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。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。

ROM，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。用来存放固定的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。

第22页/共53页2023/1/17242.5.180C51单片机的程序存储器配置片内与片外程序存储器的选择

EA引脚接高电平---片内第23页/共53页2023/1/1725

EA引脚接地---片外第24页/共53页2023/1/1726程序存储器低端的几个特殊单元第25页/共53页2023/1/1727程序存储器中的指令代码及其观察第26页/共53页2023/1/17282.5.280C51单片机数据存储器配置片内、片外数据存储器概况片内RAM及SFR片外RAM第27页/共53页2023/1/1729工作寄存器区（含寄存器组0~3）寄存器组0：地址00H~07H

寄存器组1：地址08H~0FH寄存器组2：地址10H~17H寄存器组3：地址18H~1FH32个字节分成4个工作寄存器组，每组8个单元。第28页/共53页2023/1/1730当前工作寄存器组选择：PSW的RS1、RS0决定当前工作寄存器组号

PSW寄存器：

第29页/共53页2023/1/1731片内RAM详图第30页/共53页2023/1/1732位寻址区（按位寻址，按字节寻址）字节地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H第31页/共53页2023/1/1733通用RAM区

30H~7FH，共80字节

数据缓冲

堆栈

SP指示栈顶复位时SP=07H

系统初始化通常重新设置例：MOVSP,#6FH第32页/共53页2023/1/1734RAM内容查看第33页/共53页2023/1/17352.5.380C51单片机的特殊功能寄存器（SFR）基本型单片机有21个SFR离散地分布在80H~FFH空间。与运算器相关3个

ACC(E0H)

B(F0H)

PSW(D0H)与定时/计数器相关6个

TL0,TH0(8AH,8CH)

TL1,TH1(8BH,8DH)

TMOD(89H)TCON(88H)指针类3个

SP(81H)

DPL,DPH(82H,83H)与口相关7个

P0,P1,P2,P3(80H,90H,A0H,B0H)

SBUF(99H)SCON(98H)

PCON(87H)与中断相关2个

IE(A8H)

IP(B8H)第34页/共53页2023/1/1736SFR访问方式:字节寻址—直接寻址位寻址—字节地址尾数是0或8的SFR程序状态字寄存器PSW(D0H)：

D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HCYACF0RS1RS0OV—P位地址位符号CY：进位、借位标志。有进位、借位时CY=1，否则CY=0。AC：辅助进位、借位标志。F0：用户标志位，由用户自己定义。第35页/共53页2023/1/1737RS1、RS0：当前工作寄存器组选择位。OV：溢出标志位。有溢出时OV=1，否则OV=0。P：奇偶标志位。ACC中结果有奇数个1时P=1，否则P=0。堆栈指针寄存器SP(81H)：

入栈时，SP先加1，数据再压入SP指向的单元。出栈时,先将SP指向的单元的数据弹出，然后SP再减1。SP始终指向栈顶。80C51单片机的堆栈区是向地址增大的方向生成的。第36页/共53页2023/1/17382.680C51的并行口结构与操作P0口结构

P0作通用I/O口（当EA=1或“MOV”传送时C=0）输出时2.6.1P0、P2口的结构第37页/共53页2023/1/1739输入时

读锁存器（“读-修改-写”类指令，如ANLP0,A）

读引脚（“MOV”类指令，如MOVA,P0）,要先写“1”

10P0作通用I/O时为：准双向口！第38页/共53页2023/1/1740

P0作地址数据总线（当EA=1或“MOVX”类传送时C=1）输出时，地址/数据信息分时出现在输出引脚。输入时，先输出地址，然后自动向锁存器写1，再读引脚。此时为真正双向口。第39页/共53页2023/1/1741P2口结构

P2作通用I/O口（未扩片外存储器，或虽扩RAM但采用“MOVX@Ri”传送时C=0）P2作通用I/O时为：准双向口！

P2作地址总线高8位（C=1）第40页/共53页2023/1/1742P1口结构

P1仅能为通用的准双向口！2.6.2P1、P3口的结构第41页/共53页2023/1/1743P3口结构

第一功能：通用I/O口（对口寻址时）第42页/共53页2023/1/1744

第二功能（不对口寻址时）

P3.0：RXD（串行口输入）

P3.1：TXD（串行口输出）

P3.2：INT0（外部中断0输入）

P3.3：INT1（外部中断1输入）

P3.4：T0（定时器0的外部输入）

P3.5：T1（定时器1的外部输入）

P3.6：WR（片外数据存储器“写”选通控制输出）

P3.7：RD（片外数据存储器“读”选通控制输出）第43页/共53页2023/1/17452.6.3并行口驱动简单外设

并行口的负载能力（AT89S52)每根口线最大可吸收10mA的（灌）电流

P0口吸收电流的总和不能超过26mA

P1、P2