第2章80C51的結構和原理80C51系列概述2.180C51的基本結構與應用模式2.280C51典型資源配置與引腳封裝2.380C51單片機的CPU2.480C51的存儲器組織2.580C51的并行口結構與操作2.612.1

80C51系列概述2.1.1MCS-51系列

8051/8751/80318052/8752/803280C51/87C51/80C3180C52/87C52/80C32等

MCS-51是Intel公司生產的一個單片機系列名稱。這一系列的單片機有多種，如：2生產工藝有兩種：

在產品型號中凡帶有字母“C”的即為CHMOS芯片，CHMOS芯片的電平既與TTL電平兼容，又與CMOS電平兼容。如87C51。一是HMOS工藝（高密度短溝道MOS工藝）。二是CHMOS工藝（互補金屬氧化物的HMOS工藝）。3功能上，有基本型和增強型兩大類：增強型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C314在片內程序存儲器配置上，有三種形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLess。如：80C51有4K字節的掩膜ROM87C51有4K字節的EPROM

80C31在芯片內無程序存儲器。52.1.280C51系列各廠商以8051為基核開發出的CMOS單片機統稱為80C51系列。常用產品有：Intel：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；ATMEL：89C51、89C52、89C2051等；Philips、華邦、Dallas、Siemens等公司的許多產品。62.2

80C51的基本結構與應用模式2.2.180C51的基本結構72.2.280C51的應用模式

帶總線擴展引腳的產品擴展總線的應用模式不擴展總線的應用模式

8沒有總線擴展引腳的產品引腳數減少、體積減小。對于不需進行并行外圍擴展，裝置的體積要求苛刻且程序量不大的系統極其適合。典型產品,如：AT89S2051/AT89S4051。92.3

80C51典型產品資源配置與引腳封裝2.3.180C51典型產品資源配置10由表可見：增強型與基本型的幾點不同：片內ROM：從4K增加到8K

片內RAM：從128增加到256

定時/計數器：從2個增加到3個中斷源：從5個增加到6個11無ROM型，要在片外擴展程序存儲器；掩膜ROM型，程序由芯片生產廠寫入；EPROM型，程序通過寫入裝置寫入；FlashROM型，程序可電寫入（常用）。片內ROM的配置形式：還有OTPROM型，具有較高的可靠性。122.3.280C51的引腳封裝132.480C51的CPU142.4.1CPU的功能單元

運算器累加器ACC

寄存器BPSW

控制器指令寄存器IR

定時與控制邏輯

其他寄存器程序計數器PC

數據指針DPTR

堆棧指針SP

工作寄存器R0~R715寄存器及其存儲器映射如下圖：162.4.280C51的時鐘與時序時鐘產生方式內部時鐘方式外部時鐘方式

17

80C51的時鐘信號：1個機器周期：12個晶蕩周期（或6個時鐘周期）指令的執行時間稱作指令周期（單、雙、四周期）1880C51的典型時序單字節指令雙字節指令

單周期指令19雙周期指令

2個機器周期中ALE有效4次，后3次讀操作無效。

20訪問外部RAM的雙周期指令時序

第二機器周期無讀操作碼的操作，而是進行外部數據存儲器的尋址和數據選通。ALE信號會出現非周期現象。

212.4.380C51單片機的復位復位可使單片機或系統部件處于確定的初始狀態。

復位電路上電復位電路按鍵與上電復位22單片機復位后的狀態

PC=0000H

RAM：隨機值（運行中復位不改變RAM內容）

SFR：

P0~P3=FFHSP=07HIP、IE和PCON：有效位為0PSW=00H232.580C51的存儲器組織80C51存儲器可以分成兩大類：

RAM，CPU在運行時能隨時進行數據的寫入和讀出，但在關閉電源時，其所存儲的信息將丟失。用來存放暫時性的輸入輸出數據、運算的中間結果或用作堆棧。

ROM，寫入信息后不易改寫的存儲器。斷電后，其中的信息保留不變。用來存放固定的程序或數據，如系統監控程序、常數表格等。

242.5.180C51單片機的程序存儲器配置片內與片外程序存儲器的選擇

EA引腳接高電平---片內25

EA引腳接地---片外26程序存儲器低端的幾個特殊單元27程序存儲器中的指令代碼及其觀察282.5.280C51單片機數據存儲器配置片內、片外數據存儲器概況片內RAM及SFR片外RAM29工作寄存器區（含寄存器組0~3）寄存器組0：地址00H~07H

寄存器組1：地址08H~0FH寄存器組2：地址10H~17H寄存器組3：地址18H~1FH當前工作寄存器組選擇

PSW寄存器中：

30片內RAM詳圖31位尋址區字節地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H32通用RAM區

30H~7FH，共80字節

數據緩沖

堆棧

SP指示棧頂復位時SP=07H

系統初始化通常重新設置33RAM內容查看342.5.380C51單片機的特殊功能寄存器（SFR）基本型單片機有21個SFR離散地分布在80H~FFH空間。與運算器相關3個

ACC

B

PSW與定時/計數器相關6個

TH0,TL0

TH1,TL1

TMODTCON指針類3個

SP

DPH,DPL與口相關7個

P0,P1,P2,P3

SBUFSCON

PCON與中斷相關2個

IE

IP352.680C51的并行口結構與操作P0口結構

P0作通用I/O口（當EA=1或“MOV”傳送時控制C=0）輸出時2.6.1P0、P2口的結構36輸入時

讀鎖存器（“讀-修改-寫”類指令，如ANLP0,A）

讀引腳（“MOV”類指令，如MOVA,P0）,要先寫“1”

10P0作通用I/O時為：準雙向口！37

P0作地址數據總線（當EA=0或“MOVX”類傳送時控制C=1）輸出時，地址/數據信息分時出現在輸出引腳。輸入時，先輸出地址，然后自動向鎖存器寫1，再讀引腳。此時為真正雙向口。38P2口結構

P2作通用I/O口（未擴片外存儲器，或雖擴RAM但采用“MOVX@Ri”傳送時控制C=0）P2作通用I/O時為：準雙向口！

P2作地址總線高8位（控制C=1）39P1口結構

P1僅能為通用的準雙向口！2.6.2P1、P3口的結構40P3口結構

第一功能：通用I/O口（對口尋址時）41

第二功能（不對口尋址時）

P3.0：RXD（串行口輸入）

P3.1：TXD（串行口輸出）

P3.2：INT0（外部中斷0輸入）

P3.3：INT1（外部中斷1輸入）

P3.4：T0（定時器0的外部輸入）

P3.5：T1（定時器1的外部輸入）

P3.6：WR（片外數據存儲器“寫”選通控制輸出）

P3.7：RD（片外數據存儲器“讀”選通控制輸出）422.6.3并行口驅動簡單外設

并行口的負載能力（AT89S52)每根口線最大可吸收10mA的（灌）電流

P0口吸收電流的總和不能超過26mA

P1、P2和P3每個口吸收電流的總和限制在15mA

4個口所有口線的吸收電流總和限制在71mA

43

驅動簡單的輸出設備

驅動LED(發光二極管）LED典型工作點：1.75V,10mA。單個LED驅動特性如下圖：44多個LED驅動如下圖：并口直接驅動經緩沖器驅動

（亮度不理想）(245：單根線<25mA,總和<75mA)45

驅動LED