80C51单片机的硬件结构课件

微机控制技术微机控制技术主讲：主讲：张张 勤勤 工学博士工学博士 副教授副教授教材：单片机基础，航空航天大学出版教材：单片机基础，航空航天大学出版.第第2章章 80C51单片机的硬件结构单片机的硬件结构2.1 单片机的概念及系列单片机的概念及系列2.2 80C51单片机内部结构单片机内部结构2.3 80C51系列单片机外引脚功能系列单片机外引脚功能2.4 80C51单片机的内部存储器单片机的内部存储器2.5 80C51单片机的并行单片机的并行I/O口口2.6 80C51单片机的时钟与定时单片机的时钟与定时2.7 80C51单片机系统的复位单片机系统的复位.2.1 单片机的概念及系列单片机的概念及系列1 1单片机的概念单片机的概念2 2MCS-51MCS-51系列与系列与80C5180C51系列系列MCS-51MCS-51系列系列：MCSMCS只是只是IntelIntel公司专用的，是公司专用的，是InterInter公司公司系列的符号。系列的符号。MCS-51MCS-51系列单片机典型机包括系列单片机典型机包括5151和和5252两两个子系列。个子系列。80C5180C51系列：系列：MCS-51MCS-51系列的兼容产品，准确地说是与系列的兼容产品，准确地说是与MCS-51MCS-51指令系统兼容的单片机。因而常用指令系统兼容的单片机。因而常用80C5180C51系列来系列来命名命名所有具有所有具有MCS-51MCS-51指令系统的单片机指令系统的单片机。对。对80518051都做都做了一些补充。了一些补充。80C5180C51系列的单片机包括系列的单片机包括InterInter公司和其他公司的公司和其他公司的5151和和5252子系列。内部资源超出子系列。内部资源超出5252子系列的单片称为新一代子系列的单片称为新一代80C5180C51系列单片机系列单片机.MCS-51系列单片机分类表掩模掩模ROM 紫外线可擦除紫外线可擦除ROM HMOS工艺工艺 低功耗低功耗CHMOS.2.2 80C51单片机内部结构单片机内部结构控控制制器器运算器运算器PC加加1寄存器寄存器.中央处理器中央处理器CPUCPU1运算器运算器(1)(1)累加器累加器 A A（或（或ACCACC）：）：8 8位寄存器位寄存器 功能：存放操作数，存放运算结果功能：存放操作数，存放运算结果 工作最繁忙的寄存器工作最繁忙的寄存器-中心交通路口，在指令系中心交通路口，在指令系 统中有一多半统中有一多半 指令和指令和A A有关。有关。（2）算术算术/逻辑部件逻辑部件ALU：对数据进行算术运算和逻辑操：对数据进行算术运算和逻辑操 作的执行部件。由加法器和其他逻辑电路（移位电作的执行部件。由加法器和其他逻辑电路（移位电路和判断电路等）组成。完成算术路和判断电路等）组成。完成算术加、减、乘、除加、减、乘、除和逻辑和逻辑“与与”、“或或”、“异或异或”等运算以及循环等运算以及循环移位操作、位操作等功能。移位操作、位操作等功能。.（3 3）程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSWPSW：是：是8 8位寄存器，位寄存器，用来存放运算结果的一些特征。用来存放运算结果的一些特征。（4 4）B B寄存器：在进行乘法、除法运算时作为寄存器：在进行乘法、除法运算时作为ALUALU的输入之一，与的输入之一，与ACCACC配合完成运算和并存放配合完成运算和并存放运算结果。运算结果。（5 5）暂存器：用以暂存进入运算器之前的数暂存器：用以暂存进入运算器之前的数据。据。.2.2 80C51单片机内部结构单片机内部结构控控制制器器运算器运算器PC加加1寄存器寄存器.2控制器控制器（1）程序计数器程序计数器PC：存放下一条要执行的指令的地址，：存放下一条要执行的指令的地址，16位程序地址寄存器位程序地址寄存器（2）堆栈指针堆栈指针SP：“先进后出先进后出”原则存取数据的，开机原则存取数据的，开机复位后，单片机栈底地址为复位后，单片机栈底地址为07H （3）指令寄存器指令寄存器IR：（4）数据指针数据指针DPTR：可用于寻址程序存储器或数据存：可用于寻址程序存储器或数据存储单元储单元 。16位存储器，可寻地址位存储器，可寻地址64KB 。由由DPH+DPL 组成，可分别使用组成，可分别使用 高位字节（高位字节（DPH）和低位字节（和低位字节（DPL）.（5）定时器）定时器/计数器：计数器：80C51有两个有两个16位的定时位的定时器器/计数器。表示为定时计数器。表示为定时/计数器计数器T0，T1。.2.2 80C51单片机内部结构单片机内部结构控控制制器器运算器运算器.存储器存储器1内部数据存储器：内部数据存储器：80C5180C51芯片芯片256256个个RAMRAM单元，单元，其中后其中后128128个单元专用寄存器用，用户使用的个单元专用寄存器用，用户使用的只有前只有前128128个单元，简称内部个单元，简称内部“RAM”RAM”2 2内部程序存储器：内部程序存储器：80C5180C51有有4KB4KB掩模掩模ROMROM，存放，存放程序和原始数据。称为程序存储器，简称程序和原始数据。称为程序存储器，简称“内内部部ROM”ROM”.2.2 80C51单片机内部结构单片机内部结构控控制制器器运算器运算器.输入输出端口（输入输出端口（I/O）1并行的并行的I/O口：口：4个个8位并行位并行I/O口（口（P0，P1，P2，P3），实现数据的并行输入输出。），实现数据的并行输入输出。2一个串行口：实现单片机和其他数据设备之一个串行口：实现单片机和其他数据设备之间的串行数据传送。间的串行数据传送。.2.2 80C51单片机内部结构单片机内部结构控控制制器器运算器运算器.2.3 80C51系列单片机外引脚功能系列单片机外引脚功能1封装：封装：80C51系列单片机常用的两种封装为双系列单片机常用的两种封装为双列直插式列直插式DIP40，方形封装，方形封装LCC44.280C51系列单片机外部引脚系列单片机外部引脚.380C51单片机逻辑符号单片机逻辑符号.480C51系列单片机外部引脚说明系列单片机外部引脚说明重要性：引脚表现出单片机的外部特性或硬重要性：引脚表现出单片机的外部特性或硬件特性，通过引脚连接和组建系统。件特性，通过引脚连接和组建系统。共有共有40个引脚，分为端口线（个引脚，分为端口线（32条），电源条），电源线（线（2条）和控制线（条）和控制线（6条）条）端口：端口：4个并行个并行I/O端口，每个端口有端口，每个端口有8条端口条端口线，用于传送数据或地址。每个端口结构各线，用于传送数据或地址。每个端口结构各不相同，因此功能和用途上的差别也较大。不相同，因此功能和用途上的差别也较大。.80C51单片机逻辑符号.（1）端口线）端口线 P0.7P0.0P0.7P0.0P0.7P0.0P0.7P0.0：为为P0P0口专用，口专用，P0.7P0.7为高位，为高位，P0.0P0.0为低位。有两种不同的功能为低位。有两种不同的功能:通用通用I/OI/O接口和地接口和地址址/数据分时复用总线数据分时复用总线 。通用通用I/OI/O接口：输出，输入和端口操作三接口：输出，输入和端口操作三种工作方式。种工作方式。第一种情况，第一种情况，80C5180C51不带片外存储器时。不带片外存储器时。P0P0口口作为通用作为通用I/OI/O口使用，用于传送口使用，用于传送CPUCPU的输入的输入/输输出数据。出数据。这时输出数据可以得到锁存，不需外这时输出数据可以得到锁存，不需外接专用锁存器接专用锁存器。输入数据可以得到缓冲，增加。输入数据可以得到缓冲，增加了数据的可靠性了数据的可靠性.端口线端口线第二种情况：第二种情况：80C5180C51带片外存储器，带片外存储器，P0.7P0.0P0.7P0.0在在CPUCPU访问片外存储器时用于传送访问片外存储器时用于传送片外存储器的低片外存储器的低8 8位地址。然后传送位地址。然后传送CPUCPU对片对片外存储器的读写数据。外存储器的读写数据。.端口线端口线 P1.7P1.0P1.7P1.0：80C51单片机的单片机的P1口只有一种功能，口只有一种功能，通用输入通用输入/输出接口。对输出接口。对52子系列而言，子系列而言，P1.0和和P1.1第二功能为定时器第二功能为定时器2输入。输入。P2.7P2.0P2.7P2.0：通用的：通用的I/O接口或接口或8位地址总线。它位地址总线。它的第二功能和的第二功能和P0口引脚的第二功能相配合，用口引脚的第二功能相配合，用于输出片外存储器的高于输出片外存储器的高8位地址。位地址。.80C51单片机逻辑符号.端口线端口线P3.7P3.0：第一功能和其余三个端口的第一功：第一功能和其余三个端口的第一功能相同。第二功能为控制功能。参阅能相同。第二功能为控制功能。参阅P23，表，表2.1.P3口的第二功能口的第二功能:实际使用中总是优先选用第二功能，剩下的才作实际使用中总是优先选用第二功能，剩下的才作为口线使用为口线使用.380C51单片机逻辑符号单片机逻辑符号.（2）电源线）电源线VCC(40)为为+5V电源线电源线,VSS(20)接地接地.（3）控制线（）控制线（6条）条）ALE(30)：地址锁存控制信号。配合：地址锁存控制信号。配合P0口引脚口引脚的第二功能使用。的第二功能使用。.EA(31):片外存储器访问选择线。可以控制使用片外存储器访问选择线。可以控制使用片内片内ROM或使用片外或使用片外ROM。EA=1：允许使用片内：允许使用片内ROM EA=0：只使用片外：只使用片外ROM.PSEN(29)：片外：片外ROM读选通信号，在访问片读选通信号，在访问片外外ROM时，时，80C51自动在自动在PSEN线上产生一个线上产生一个负脉冲，作为片外负脉冲，作为片外ROM芯片的读选通信号。芯片的读选通信号。RST（9）：复位线，使）：复位线，使80C51处于复位工作状处于复位工作状态。态。XTAL1（18）和）和XTAL2（19）：片内振荡电路）：片内振荡电路输入线，用来外接石英晶体和微调电容。输入线，用来外接石英晶体和微调电容。.80C51引脚功能.4）80C51三总线结构三总线结构总线：连接计算机各部件的一组公共信号线总线：连接计算机各部件的一组公共信号线地址总线地址总线AB（Address Bus）：地址总线宽度）：地址总线宽度为为16位，其外部存储器直接寻址范围为位，其外部存储器直接寻址范围为64k（216）。）。数据总线数据总线DB（Data Bus）：用于单片机与存储）：用于单片机与存储器之间或单片机与器之间或单片机与I/O端口之间数据传送。数端口之间数据传送。数据总线为据总线为8位，由位，由P0口提供口提供控制总线控制总线CB（Controller Bus）：一组信号线，）：一组信号线，由单片机发出的，以及从其它部件传送给单片由单片机发出的，以及从其它部件传送给单片机的。由机的。由P3口部分引脚的第口部分引脚的第2功能和功能和4根独立控根独立控制线制线RST，EA，ALE，PSEN组成组成.1端口线（端口线（4832条）条）2电源线（电源线（2条）条）3控制线（控制线（6条）条）4地址、数据和控制之三总线结构地址、数据和控制之三总线结构 .80C51单片机三总线构成单片机三总线构成.5）80C51三总线的特点三总线的特点P0口的地址口的地址/数据复用：作数据复用：作8位地址线时，位地址线时，要有锁存器将地址锁存。要有锁存器将地址锁存。两个并行的扩展空间。单片机中程序存两个并行的扩展空间。单片机中程序存储器和数据存储器是两个独立的空间。储器和数据存储器是两个独立的空间。使用相同的使用相同的16位地址线和位地址线和8位数据线。分位数据线。分别为两个别为两个64K寻址空间。寻址空间。PSEN取指控制取指控制信号，数据存储器用信号，数据存储器用WR，RD。外围扩展的统一编址外围扩展的统一编址.单片机芯片并没有提供专用的地址线和单片机芯片并没有提供专用的地址线和数据线，而是采用数据线，而是采用I/O口线的复用技术，口线的复用技术，把把I/O口线改造为总线。口线改造为总线。.图4.29具有32K字节程序存储器的单片机最小系统.2.4 80C51内部存储器的组织内部存储器的组织物理结构上：物理结构上：4个存储空间个存储空间内部内部RAM+内部内部ROM+外部外部RAM+外部外部ROM逻辑上：即用户使用的角度上，逻辑上：即用户使用的角度上，80C51有有3个存储空个存储空间间 片内外统一编址的片内外统一编址的64KB程序存储器地址空间程序存储器地址空间片内片内ROM和片外和片外ROM之和不能超过之和不能超过64K，地址范围地址范围0000H-FFFFH256B片内片内RAM地址空间，地址范围：地址空间，地址范围：00H-FFH64KB片外数据存储器空间，地址范围是片外数据存储器空间，地址范围是0000HFFFFH。.2.4 80C51内部存储器的组织内部存储器的组织物理结构上：物理结构上：4个存储空间个存储空间内部内部RAM+内部内部ROM+外部外部RAM+外部外部ROM逻辑上：即用户使用的角度上，逻辑上：即用户使用的角度上，80C51有有3个存储空个存储空间间 片内外统一编址的片内外统一编址的64KB程序存储器地址空间程序存储器地址空间片内片内ROM和片外和片外ROM之和不能超过之和不能超过64K，地址范围地址范围0000H-FFFFH256B片内片内RAM地址空间，地址范围：地址空间，地址范围：00H-FFH64KB片外数据存储器空间，地址范围是片外数据存储器空间，地址范围是0000HFFFFH。.1程序存储器程序存储器中特殊功能单元程序存储器中特殊功能单元0000H：80C51复位后，复位后，PC=0000H，即程序，即程序从从0000H开始执行指令。开始执行指令。0003H：外部中断入口：外部中断入口000BH：定时器：定时器0溢出中断入口溢出中断入口0013H：外部中断：外部中断1入口入口0023H：串行口中断入口：串行口中断入口002BH：定时器：定时器2入口（仅入口（仅52子系列有）子系列有）.内部程序存储器（保留的）内部程序存储器（保留的）80C51有有 4KB ROM 内部程序存储器内部程序存储器 0000H0FFFH 存放程序用存放程序用 系统复位系统复位(RST高电平高电平)(PC)=0000H程序从此开始程序从此开始.2.80C51内部数据存储器内部数据存储器80C5180C51系列单片机的片内数据存储器包括系列单片机的片内数据存储器包括RAMRAM块块和和特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR）块。）块。5151子系列子系列 RAMRAM块：块：128B,128B,编址为编址为:00H7FH:00H7FH SFR SFR块：块：128B128B，编址为，编址为:80HFFH:80HFFH.用户使用.P24图2.3.2.80C51内部数据存储器内部数据存储器(RAM)内内部部数数据据存存储储低低128128单单元元:分分为为通通用用（工工作作）寄存器区、位寻址区、数据缓冲区（用户区）寄存器区、位寻址区、数据缓冲区（用户区）00H1FH00H1FH：工工作作寄寄存存器器区区。分分为为4 4组组。每每组组有有8 8个个寄寄存存器器。在在组组中中按按R7-R0R7-R0编编号号。3232个个单单元元供供用用户户编编程程时时使使用用。在在任任一一时时刻刻CPUCPU只只能能使使用用其中一组。由程序状态字其中一组。由程序状态字PSWPSW选择。选择。.R0R1R2.R7（16单元）单元）（80单元）单元）.工作寄存器区00HR0工作寄存器0组01HR107HR708HR0工作寄存器1组09HR10FHR710HR0工作寄存器2组11HR117HR718HR0工作寄存器3组19HR11FHR7位寻址区20H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H数据缓冲区30H7FH80H仅52子系列有FFH80C51单片机内单片机内RAM配置配置.工作寄存区07HR7工作寄存器0组06HR605HR504HR403HR302HR201HR100HR0.工作寄存器区00HR0工作寄存器0组01HR107HR708HR0工作寄存器1组09HR11FHR710HR0工作寄存器2组11HR117HR718HR0工作寄存器3组19HR11FHR7位寻址区20H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H数据缓冲区30H7FH80H仅52子系列有FFH.P24图2.3.位寻址区：位寻址区：20H2FH,1620H2FH,16个单元，即可进行字个单元，即可进行字节操作也可对单元中每一位进行位操作。节操作也可对单元中每一位进行位操作。128128位。每一位都赋予一个位地址。通常把程序中位。每一位都赋予一个位地址。通常把程序中用到的状态标志，位控制变量等放在位寻址区。用到的状态标志，位控制变量等放在位寻址区。例：例：SETB 07HSETB 07H：片内：片内RAM20HRAM20H单元的单元的D7D7位将置位将置1 1.接上表工作寄存器区00HR0工作寄存器0组01HR107HR708HR0工作寄存器1组09HR10FHR710HR0工作寄存器2组11HR117HR718HR0工作寄存器3组19HR11FHR7位寻址区20H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H数据缓冲区30H7FH80H仅52子系列有FFH.教材P25表2.2.P24图2.3.数据缓冲区：数据缓冲区：51子系列：子系列：30H7FH，用户，用户RAM 区。共区。共80个单元。个单元。一般作为堆栈开辟区和数据缓冲。一般作为堆栈开辟区和数据缓冲。堆栈和堆栈指针堆栈和堆栈指针:80C51:80C51单片机系统复位后单片机系统复位后SPSP的的初值为初值为07H07H，即，即08H08H单元开始堆放信息。可通过单元开始堆放信息。可通过软件改变软件改变SPSP值，值，一般设为一般设为2FH2FH或更大。或更大。.P24图2.3.思考题80C51单片机内部包含哪些主要逻辑功能单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？各有什么主要功能？部件？各有什么主要功能？简述简述80C51系列单片机片内系列单片机片内RAM的空间的空间分配。分配。综述综述P0，P1，P2和和P3口各有哪几种功能口各有哪几种功能？.（2）内部数据存储器高内部数据存储器高128单元单元 供专用寄存器使用，用于存放相应功能部件的控制命令，供专用寄存器使用，用于存放相应功能部件的控制命令，状态或数据。也称之为特殊功能寄存器（状态或数据。也称之为特殊功能寄存器（SFR）.P24图2.3.专用寄存器简介（共专用寄存器简介（共22个，个，21个可寻址）个可寻址）SFR与片内与片内RAM统一编址。统一编址。80C51有有18个专个专用寄存器，其中用寄存器，其中3个是双字节。个是双字节。功能：对单片机内部资源的操作和管理。用户功能：对单片机内部资源的操作和管理。用户在编程时可以置数设定。在编程时可以置数设定。注意：注意：SFR并未占满并未占满80HFFH整个空间，不整个空间，不连续分散在内部连续分散在内部RAM高高128单元中。对空闲地单元中。对空闲地址的写操作无意义。址的写操作无意义。位寻址能力：部分（字节地址正好能被位寻址能力：部分（字节地址正好能被8整除）整除）具有位寻址能力具有位寻址能力。.3566.12466.专用寄存器专用寄存器(SFR)简介简介程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSW：用作程序运行状态用作程序运行状态的标志。字节地址的标志。字节地址D0H，位地址格式如，位地址格式如p26 有些位根据指令的执行情况由硬件自动设置，有些位根据指令的执行情况由硬件自动设置，有些通过软件设定，可通过指令测试和读出。有些通过软件设定，可通过指令测试和读出。PSW寄存器各位名称及地址寄存器各位名称及地址.P24图2.3.12466.（2）累加器）累加器ACC：8位寄存器。位寄存器。在指令系统中，累加器的助记符为在指令系统中，累加器的助记符为A。作。作为直接寻址时助记符为为直接寻址时助记符为ACC。.3566.专用寄存器简介专用寄存器简介数据指针数据指针DPTR:16位专用地址指针，指明访位专用地址指针，指明访问的数据存储器的单元地址问的数据存储器的单元地址 。16位存储器，可寻地址位存储器，可寻地址64KB 。由由DPH+DPL 组成，可分别使用组成，可分别使用高位字节（高位字节（DPH）和低位字节（和低位字节（DPL）B B寄存器寄存器-主要用于乘除运算暂存数据主要用于乘除运算暂存数据 MUL AB;(B70)(A70)(A)*(B)DIV AB;(A)(A)/(B)(B)余数余数 也可作为一般寄存器使用也可作为一般寄存器使用.12466.3566.（5）堆栈指针堆栈指针SP(Stack Pointer):堆栈：堆栈：是一种数据结构，特殊的存储器。是一种数据结构，特殊的存储器。主主要要功功能能：暂暂存存数数据据和和地地址址，通通常常用用来来保保护护断点和现场。断点和现场。特点：特点：“先进后出先进后出”的原则存取数据。的原则存取数据。SP：8位位双向双向寄存器，存放栈顶位置寄存器，存放栈顶位置指指 明明 栈栈 顶顶 元元 素素 的的 地地 址址,8位位,系系 统统 复复 位位07H(MCS-51)栈顶：最后进栈的数据所在的存储单元栈顶：最后进栈的数据所在的存储单元专用寄存器简介专用寄存器简介.3566.堆堆 栈栈1.堆栈的概念堆栈的概念 堆堆栈栈-保保护护断断点点，保保护护现现场场的的存存储储区区域域（存储断点处寄存器的内容等）（存储断点处寄存器的内容等）.2.堆栈的特点堆栈的特点 “后进先出，先进后出后进先出，先进后出”“进进”入栈入栈 PUSH “出出”出栈出栈 POP SP 堆栈指示器指向栈顶堆栈指示器指向栈顶.3.堆栈的开辟堆栈的开辟 外堆栈外堆栈:容量大容量大,但速度慢但速度慢 早期微机早期微机 内堆栈内堆栈:容量有限容量有限,速度快速度快 80C51 80C51堆栈区堆栈区30H7FH RAM内内 注注意意：堆堆栈栈超超出出内内部部RAM单单元元时时，会会引引起起程程序运行出错。对序运行出错。对51子系列不要超出子系列不要超出7FH。4.堆栈指示器堆栈指示器SP SP的内容栈顶存储器的地址的内容栈顶存储器的地址 系统复位时系统复位时SP内容为内容为07H,建议初始化为建议初始化为 30H.P24图2.3.5.堆栈类型堆栈类型 .6。堆栈的操作：两种方式，一种是指令方堆栈的操作：两种方式，一种是指令方式，使用堆栈操作命令进行操作。另一式，使用堆栈操作命令进行操作。另一种是自动方式，即在子程序和中断时，种是自动方式，即在子程序和中断时，保护现场，通过硬件自动实现保护现场，通过硬件自动实现 “进进”入栈入栈 PUSH “出出”出栈出栈 POP.（5）堆栈指针堆栈指针SP(Stack Pointer):堆栈：堆栈：是特殊的存储器。是特殊的存储器。主主要要功功能能：暂暂存存数数据据和和地地址址，通通常常用用来来保保护护断点和现场。断点和现场。特点：特点：“先进后出先进后出”的原则存取数据。的原则存取数据。SP：8位位双向双向寄存器，存放栈顶位置寄存器，存放栈顶位置指指 明明 栈栈 顶顶 元元 素素 的的 地地 址址,8位位,系系 统统 复复 位位07H(MCS-51)栈顶：最后进栈的数据所在的存储单元栈顶：最后进栈的数据所在的存储单元专用寄存器简介专用寄存器简介.（6）端端口口P0P3：特特殊殊功功能能寄寄存存器器P0P3分分别别是是并并行行I/O端端口口P0-P3的的锁锁存存器器。它它们们有有字字节节地地址址，每每一一个个口口锁锁存存器器还还有有位位地地址址，所所以以每一条每一条I/O线均可独立用作输入输出。线均可独立用作输入输出。(7)程程序序计计数数器器PC：存存储储将将要要执执行行的的指指令令地地址址，是是一一个个16位位的的计计数数器器。寻寻址址范范围围可可达达64K，PC有自动加有自动加1功能。功能。注注：PC没没有有地地址址，通通过过指指令令可可以以改改变变它它的的值值。是是独独立立于于SFR之之外外的的一一个个不不可可寻寻址址的的专专用用寄寄存器。存器。.专用寄存器的字节地址专用寄存器的字节地址 *除除PCPC外，共有外，共有2121个个 *对这些存储器，只能采用直接寻址方式对这些存储器，只能采用直接寻址方式专用存储器的位寻址专用存储器的位寻址 21 21个专用寄存器个专用寄存器SFR,11SFR,11个可寻地址，共个可寻地址，共 83 83 位（见表位（见表2.52.5，P29P29）.2010/9/142.5 80C51单片机的并行单片机的并行I/O口口80C51的的32条条I/O线隶属于线隶属于4个个8位双向端位双向端口，每个端口均由锁存器（特殊功能寄口，每个端口均由锁存器（特殊功能寄存器存器P0-P3），输出驱动器和输入缓冲器。），输出驱动器和输入缓冲器。P1，P2和和P3均有内部上拉电阻，当它们均有内部上拉电阻，当它们用作通用用作通用I/O时，时，在读引脚状态时在读引脚状态时，各口，各口对应的锁存器必须置对应的锁存器必须置1，所以为准双向口。，所以为准双向口。.P0口内部无上拉电阻，作为口内部无上拉电阻，作为I/O时，必须时，必须接上拉电阻。接上拉电阻。在读引脚状态时在读引脚状态时，各口对，各口对应的锁存器必须置应的锁存器必须置1。P0口具有较大的负口具有较大的负载能力（载能力（8个个LSTTL负载）。负载）。P0和和P2口即可作为通用口即可作为通用I/O口，又可作为口，又可作为地址数据总线，内部有模拟开关用于切地址数据总线，内部有模拟开关用于切换。换。.例例:用用89C52单片机的单片机的P1口驱动一位口驱动一位LED显显示器。在示器。在8段段LED显示器轮流显示字符显示器轮流显示字符0-FP1#0B0H.dpgfedcbaP1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.01 0 1 1 0 0 0 0 (0B0H)（LED显示3）1 1 1 1 1 1 0 0 (0FCH)(LED显示1).2.6 80C512.6 80C51单片机的时钟与定时单片机的时钟与定时单片机工作是在统一的时钟脉冲控单片机工作是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行，这个脉冲是单片制下一拍一拍地进行，这个脉冲是单片机控制器中的时序电路发出的，单片机机控制器中的时序电路发出的，单片机的时序就是的时序就是CPUCPU在执行指令时所需控制信在执行指令时所需控制信号的时间顺序。号的时间顺序。单片机的时钟电路单片机的时钟电路：由振荡电路和分频：由振荡电路和分频电路组成电路组成.1振荡器和时钟电路振荡器和时钟电路1）80C51的时钟产生方法有两种：的时钟产生方法有两种：内部时钟方式：利用芯片内部的振荡器。在引内部时钟方式：利用芯片内部的振荡器。在引脚脚XTAL1和和XTAL2两端跨接晶体振荡器。发两端跨接晶体振荡器。发出的脉冲直接送入内部时钟电路。时钟信号的出的脉冲直接送入内部时钟电路。时钟信号的振荡频率就是晶振的固有频率。振荡频率就是晶振的固有频率。fosc表示。晶振表示。晶振频率范围一般在频率范围一般在1.2-33MHZ。外部时钟方式：利用外部振荡脉冲接入外部时钟方式：利用外部振荡脉冲接入XTAL1或或XTAL2。.80C51时钟电路接线方法时钟电路接线方法.时钟振荡电路的放大图.2）振荡电路产生的振荡信号经过分频后使用）振荡电路产生的振荡信号经过分频后使用。P36图图2.11.3 3）定时的单位）定时的单位节拍节拍：振荡脉冲的周期，是计算机中最基本：振荡脉冲的周期，是计算机中最基本的，最小的时间单位。表示为的，最小的时间单位。表示为P状态周期状态周期：震荡脉冲二分频后，就是单片机的时：震荡脉冲二分频后，就是单片机的时钟信号，把时钟信号的周期定义为状钟信号，把时钟信号的周期定义为状态。用态。用S表示。用作单片机内部各功表示。用作单片机内部各功能部件按序协调工作的控制信号。一能部件按序协调工作的控制信号。一个状态包括两个节拍。前半周期对应个状态包括两个节拍。前半周期对应的节拍记为的节拍记为P1，后半周期对应的节拍，后半周期对应的节拍为为P2。.机器周期机器周期：完成一个基本动作所需要的时间称为：完成一个基本动作所需要的时间称为 机器周期。机器周期。80C51有固定的机器周期。有固定的机器周期。规定一个机器周期有规定一个机器周期有6个状态个状态:S1S6，12个节拍个节拍:S1P1、S1P2 S6P2指令周期指令周期:执行一条指令所需的时间执行一条指令所需的时间 80C51 指令周期有指令周期有 1.2.3.4个机器时间个机器时间.例题：已知振荡频率为例题：已知振荡频率为8MHZ时时.2）振荡电路产生的振荡信号经过分频后使用）振荡电路产生的振荡信号经过分频后使用。P36图图2.11.2CPU时序时序时序时序:指令执行中各信号的序列关系指令执行中各信号的序列关系.2.7 80C51单片机系统的复位单片机系统的复位复位复位：硬件的初始化操作。：硬件的初始化操作。复位方式：复位方式：有复位信号引脚有复位信号引脚RSTRST。单片机的外。单片机的外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种。两种。（1 1）上电复位：系统自动完成。）上电复位：系统自动完成。接通电源，接通电源，RST产生合适的高电平产生合适的高电平.（2）上电）上电+按键复位：通过专用的复位电按键复位：通过专用的复位电路实现路实现接钮按下，接钮按下，RST产生合适的高电平产生合适的高电平.复位状态复位状态：初始复位不改变：初始复位不改变RAM（包括工作（包括工作寄存器寄存器R0R0R7R7）的状态，复位后）的状态，复位后80C5180C51片内片内各特殊功能寄存器的状态如表各特殊功能寄存器的状态如表2.62.6所示，所示，p38p38页，表中页，表中“X”X”为不定数。为不定数。注：注：记住记住一些特殊功能寄存器复位后的主要一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对熟悉单片机操作，减少应用程序中状态，对熟悉单片机操作，减少应用程序中的初始化部分是十分必要的。的初始化部分是十分必要的。.复位后特殊功能寄存器的初始状态复位后特殊功能寄存器的初始状态.了解内容：P38：2.6.2复位电路，P40：2.7单片机低功耗工作模式有兴趣的同学自学.思考题80C51单片机内部包含哪些主要逻辑功能单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？各有什么主要功能？部件？各有什么主要功能？简述简述80C51系列单片机片内系列单片机片内RAM的空间的空间分配。分配。综述综述P0，P1，P2和和P3口各有哪几种功能口各有哪几种功能？.思考题如何确定和改变当前工作寄存器组？如何确定和改变当前工作寄存器组？程序状态寄存器程序状态寄存器PSW的作用是什么？常的作用是什么？常用的标志有哪些位，作用是什么？用的标志有哪些位，作用是什么？什么是堆栈？堆栈什么是堆栈？堆栈SP的作用是什么？的作用是什么？.思考题在在80C51扩展系统中，片外程序存储器和扩展系统中，片外程序存储器和片外数据存储器共处同一个地址空间，片外数据存储器共处同一个地址空间，为什么不会发生总线冲突？为什么不会发生总线冲突？何谓时钟周期，机器周期，指令周期？何谓时钟周期，机器周期，指令周期？8当振荡频率为当振荡频率为8MHZ时，其时钟周期，时，其时钟周期，机器周期，指令周期是多少？机器周期，指令周期是多少？.方形封装LCC44（LeadedChipCarrier）空引脚空引脚.时钟振荡电路的放大图.复习复习1 1：80C5180C51引脚功能引脚功能.复习1：ALE(30)：地址锁存允许线。配合：地址锁存允许线。配合P0口引脚的口引脚的第二功能使用。第二功能使用。EA(31):片外存储器访问选择线。可以控制使用片外存储器访问选择线。可以控制使用片内片内ROM或使用片外或使用片外ROM。EA=1：允许使用片内：允许使用片内ROM EA=0：只使用片外：只使用片外ROMPSEN(29)：片外：片外ROM选择线，在访问片外选择线，在访问片外ROM时，时，80C51自动在自动在PSEN线上产生一个负线上产生一个负脉冲，作为片外脉冲，作为片外ROM芯片的读选通信号。芯片的读选通信号。.4）80C51三总线结构三总线结构总线：连接计算机各部件的一组公共信号线总线：连接计算机各部件的一组公共信号线地址总线地址总线AB（Address Bus）：地址总线宽度）：地址总线宽度为为16位，其外部存储器直接寻址范围为位，其外部存储器直接寻址范围为64k（216）。）。数据总线数据总线DB（Data Bus）：用于单片机与存储）：用于单片机与存储器之间或单片机与器之间或单片机与I/O端口之间数据传送。数端口之间数据传送。数据总线为据总线为8位，由位，由P0口提供口提供控制总线控制总线CB（Controller Bus）：一组信号线，）：一组信号线，由单片机发出的，以及从其它部件传送给单片由单片机发出的，以及从其它部件传送给单片机的。由机的。由P3口部分引脚的第口部分引脚的第2功能和功能和4根独立控根独立控制线制线RST，EA，ALE，PSEN组成组成.1端口线（端口线（4832条）条）2电源线（电源线（2条）条）3控制线（控制线（6条）条）4地址、数据和控制之三总线结构地址、数据和控制之三总线结构 .5）80C51三总线的特点三总线的特点单片机芯片并没有提供专用的地址线和数据线，单片机芯片并没有提供专用的地址线和数据线，而是采用而是采用I/O口线的复用技术，把口线的复用技术，把I/O口线改造口线改造为总线。为总线。P0口的地址口的地址/数据复用：作数据复用：作8位地址线位地址线时，要有锁存器将地址锁存。时，要有锁存器将地址锁存。两个并行的扩展空间。单片机中程序存储器和两个并行的扩展空间。单片机中程序存储器和数据存储器是两个独立的空间。使用相同的数据存储器是两个独立的空间。使用相同的16位地址线和位地址线和8位数据线。分别为两个位数据线。分别为两个64K寻址空寻址空间。间。PSEN取指控制信号，数据存储器用取指控制信号，数据存储器用WR，RD。外围扩展的统一编址外围扩展的统一编址.复习2：存储器的组织存储器的组织l片内外统一编址片内外统一编址64KROMl256B256B片内数据存储器片内数据存储器RAM,128BSFR,128Bl64K片外数据存储器地址空间片外数据存储器地址空间.P24图2.3.内部程序存储器（保留的）内部程序存储器（保留的）80C51有有 4KB ROM 内部程序存储器内部程序存储器 0000H0FFFH 存放程序用存放程序用 系统复位系统复位(RST高电平高电平)(PC)=0000H程序从此开始程序从此开始.