80C51单片机的硬件结构
80C51单片机的硬件结构之CPU与存储器
2.1 80C51系列单片机结构
2.1.1 内部结构框图
1．1个8位的CPU 2．1个片内振荡器和时钟电路 3．程序存储器 4 KB的掩膜ROM，用于存放程序、原始数 据或表格。 4．数据存储器 5．64KB总线扩展控制器 6．4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3）
7．1个全双工串行接口
堆栈指针SP：存放栈顶的地址，内容可软件设置初值，单片机 复位时SP = 07H。CPU每往堆栈中存放一个数，SP都会先自动 加1，CPU每从堆栈中取走一个数，SP都会自动减1，SP始终指向 堆栈最顶部的数据的地址。
（5）数据指针DPTR
分成DPL（低8位）和DPH（高8位）两个寄存器，用来存放16 位地址值。
P0.4 84H
P0.3 83H
P0.2 82H
P0.1 81H
P0.0 80H
（1）累加器Acc
最常用的寄存器，所有的运算类指令都要使用它。累加器 在指令中的助记符为A，自身带有全零标志Z，若A＝0则Z＝1； 若A≠0则Z＝0。该标志常用作程序分支转移的判断条件。
（2）B寄存器
80C51中，在做乘、除法时必须使用B寄存器，不做乘、除法 时，可作为一般的寄存器使用。
① 掩膜ROM。 ② 可编程的只读存储器（PROM）。 ③ 可改写的只读存储器EPROM。 ④ 可电改写只读存储器（EEPROM）。
随机存取存储器（RAM）
① 静态SRAM。 ② 动态DRAM。
可现场改写的非易失性存储器
① 快擦写存储器（FLASH）。 ② 铁电存储器FRAM。
2．存储单元和存储单元地址
1．80C51片内数据存储空间（低128B）
（1）工作寄存器区（00H～1FH） 作用：有专用于工作寄存器操作的指令，读写速度比一般内 RAM要快，指令字节比一般直接寻址指令要短，还具有间 址功能，能给编程和应用带来方便。 工作寄存器区分为4个区：0区、1区、2区、3区。每区有8 个寄存器：R0～R7，寄存器名称相同。但是，当前工作的 寄存器区只能有一个，由PSW中的D4、D3位决定。
80c51单片机定时器计数器工作原理
80c51单片机定时器计数器工作原理80C51单片机是一种常用的微控制器，其定时器/计数器（Timer/Counter）是实现定时和计数功能的重要组件。
以下简要介绍80C51单片机定时器/计数器的工作原理：1. 结构：定时器/计数器由一个16位的加法器构成，可以自动加0xFFFF（即65535）。
定时器/计数器的输入时钟可以来自系统时钟或外部时钟源。
2. 工作模式：定时模式：当定时器/计数器的输入时钟源驱动加法器不断计数时，可以在达到一定时间后产生中断或产生其他操作。
计数模式：当外部事件（如电平变化）发生时，定时器/计数器的输入引脚可以接收信号，使加法器产生一个增量，从而计数外部事件发生的次数。
3. 定时常数：在定时模式下，定时常数（即定时时间）由预分频器和定时器/计数器的初值共同决定。
例如，如果预分频器设置为1，定时器/计数器的初值为X，那么实际的定时时间 = (65535 - X) 预分频系数输入时钟周期。
在计数模式下，定时常数由外部事件发生的时间间隔决定。
4. 溢出和中断：当加法器达到65535（即0xFFFF）时，会产生溢出，并触发中断或其他操作。
中断处理程序可以用于执行特定的任务或重置定时器/计数器的值。
5. 控制寄存器：定时器/计数器的操作可以通过设置相关的控制寄存器来控制，如启动/停止定时器、设置预分频系数等。
6. 应用：定时器/计数器在许多应用中都很有用，如时间延迟、频率测量、事件计数等。
为了充分利用80C51单片机的定时器/计数器功能，通常需要根据实际应用需求配置和控制相应的寄存器，并编写适当的软件来处理定时器和计数器的操作。
80C51单片机的硬件结构
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。完成算术加、减、乘、除
和逻辑“与”、“或”、“异或”等运算以及循环
移位操作、位操作等功能。
（3） 程序状态字寄存器PSW：是8位寄存器， 用来存放运算结果的一些特征。 （4） B寄存器：在进行乘法、除法运算时作 为ALU的输入之一，与ACC配合完成运算和并存 放运算结果。 （5） 暂存器：用以暂存进入运算器之前的数 据。
微机控制技术
主讲：
张 勤 工学博士 副教授
教材：单片机基础，航空航天大学出版
第2章 80C51单片机的硬件结构
2.1 单片机的概念及系列
2.2 80C51单片机内部结构 2.3 80C51系列单片机外引脚功能
2.4 80C51单片机的内部存储器
2.5 80C51单片机的并行I/O口
…
17H 18H 19H … 1FH
…
R7 R0 R1 … R7
工作寄存器3组
20H
21H 22H 23H 24H 25H 26H 27H 位 寻 28H
07H
0FH 17H 1FH 27H 2FH 37H 3FH 47H
06H
0E H 16H 1E H 26H 2E H 36H 3E H 46H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
05H
1．封装：80C51系列单片机常用的两种封装为双 列直插式DIP40，方形封装LCC44
2．80C51系列单片机外部引脚
3．80C51单片机逻辑符号
4．80C51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
件特性，通过引脚连接和组建系统。 共有40个引脚，分为端口线（32条），电源 线（2条）和控制线（6条） 端口：4个并行I/O端口，每个端口有8条端口 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。
单片机80C51
单片机80C5180C51单片机的典型产品有80C51﹑80C31和87C51，80C51是ROM型单片机，内部有4KB ROM；80C31无片内ROM；87C51片内有4KB EPROM。
除此外三者的内部结构和引脚完相同。
图1-1 为80C51的内部结构80C51的内部结构包括：【中央处理器（CUP）】主要完成运算和控制功能，80C51的CPU 是一个字节为8位的中央处理器，即它对数据的处理是按字节为单位的；【内部数据处理器（内部RAM】）80C51中共有256个RAM单元，但其中能作为寄存器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用；【内部程序储存器（内部ROM）】80C51共有4KB的掩膜ROM，用于存放程序、原始数据；【定时器/计数器】80C51有2个16位的定时器/计数器；【并行I/O口】80C51共有4个8位I/O口（P0P1P2P3）可实现数据并行输入输出；【串行口】80C51有1个全双工的可编程的串行口，以实现单片机与其他设备之间的串行数据传送；【时钟电路】80C51单片机内部有时钟电路，但晶振和微调电容要外接，为其产生时钟脉冲序列；【中断系统】它共有5个中断源：2个是外部中断源/INTO和/INT1，3个内部中断源，即2个定时/计数中断，1个串行口中断；还有驱动器、锁存器、缓冲器、地址寄存器等。
图1-2 为80C51的引脚图功能说明：主电源引脚Vss（20脚）和Vcc（40脚）；时钟电路引脚XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚），用法见图1-2；控制信号引脚如下：RST复位（9脚）输入24个时钟脉冲周期宽度以上H电平复位，接法见图1-3；ALE或/PROG、（30脚）锁存扩展地址低位字节控自信号，或EPROM编程时输入编程脉冲；/PSEN、（29脚）访问片外程序存储器是输出负脉冲作片选控制信号，12个始终周期2次生效，但访问片外RAM时无效，见时序图图1-3；/EA或Vpp（31）程序储存地址的选择，H时先选片内超址时自动跳到片外ROM，或编程时施加编程电压。
02第二章 80C51单片机的硬件
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程序计数器PC 程序计数器PC
16位寄存器,用于存放将要执行的指令的地址, 16位寄存器,用于存放将要执行的指令的地址,
可寻址64K范围.PC在物理结构上相对独立,不 可寻址64K范围.PC在物理结构上相对独立,不 属于SFR,如将要执行的指令为多字节指令,则 属于SFR,如将要执行的指令为多字节指令,则 PC存放指令的第一个字节的地址. PC存放指令的第一个字节的地址. PC的功能: PC的功能: 复位功能 计数功能 直接置位功能
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表2-5 RS1,RS0与寄存器区的关系 , 与寄存器区的关系
RS1 RS0 当前区号(组 当前区号 组) R0～R7地址 ～ 地址
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 2 3
00H～07H ～ 08H～0FH ～ 10H～17H ～ 18H～1FH ～
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(2).位寻址区
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2,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ部数据存储器 ,
由于MCS-51子系列单片机内部数据存储器只有128个
字节,往往不够用,这就需要扩展外部数据存储器, 外部数据存储器最多可扩至64KB. 访问外部存储器需要利用外部总线进行地址和数据的 传输,此时用P0,P2口 P0 P2 访问外部数据存储器只能用间接寻址,两种方式: DPTR和Ri(i=0,1),并有专用指令
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2.3 MCS-51单片机的引脚功能 MCS-51单片机的引脚功能
MCS-51 单片机共有40 个引脚. MCS-51单片机共有 40个引脚 .
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2.4 MCS-51单片机存储器 MCS-51单片机存储器
第4章(第二、三讲(1)) 80C51单片机硬件基础知识)
4.2 80C51系列单片机外引脚功能
常用两种封装为双列直插式DIP40和方形封装式LCC44
接VCC（+5V）
P1口
P0口
复位端
控制信号
P3口 P2口 时钟端 接地端
LCC
80C51逻辑符号
80C51的40条引脚，可分为端口线、电源线和控制线三类。在绘制电路原 理图时，经常采用元器件的逻辑符号，80C51逻辑符号如图所示。
52系列单片机
8032 8752
8052
80C32
80C52
87C52
与51子系列的不同之处在于：片内数据存储器增至256B，片内 程序存储器增至8KB（8032/80C32无），有26B的特殊功能寄存 器，有3个16位定时器/计数器，有6个中断源。其他性能均与5l 子系列相同。
说明：本书所述的80C51系列单片机包括Intel公 司和其他公司的51和52子系列。内部资源超出52 子系列的单片机则称为新一代80C51系列单片机。
MCS-51系列单片机内部组成
8位CPU。 片内带振荡器及时钟电路。 128B片内数据存储器。 4KB片内程序存储器（8031/80C31无）。 程序存储器的寻址范围为64KB。 片外数据存储器的寻址范围为64KB。 21B特殊功能寄存器。 4×8根I/O线。 1个全双工串行I/O接口，可多机通信。 2个16位定时器/计数器。 中断系统有5个中断源，可编程为两个优先级。 111条指令，含乘法指令和除法指令。 布尔处理器。 使用单＋5V电源。
常用特殊功能寄存器
常用特殊功能寄存器
常用特殊功能寄存器 （1）程序状态字寄存器PSW PSW是8位寄存器，用作程序运行状态的标志，字节 地址D0H，位地址格式如下所示。
单片机原理与接口技术 80C51 单片机的硬件结构
（2）控制器电路 控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令
寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、 缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制 工作，协调单片机各部分正常工作。
2. 存储器 80C51单片机的存储器包括数据存储器和程序存储
任一时刻，cpu只能使用其中的一组寄存器，称为当 前工作寄存器组，由程序状态字寄存器PSW中的RS1， RS0位的组合来决定。没有选中的单元也可作为一般的 数寄据存缓器存：使用。系统上电复位时，默认选中第0组寄存器。 1、可用8位地址寻址； 2、在指令中既可用名称表示，也可以使用单元地址表示。
docin/sundae_meng
串行通信接口，可以同时发送和接收数据。
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6. 中断控制系统
80C51共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个， 串行中断1个。
7. 时钟电路
80C51芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容 必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的 频率范围为1.2MHz～33MHz，典型取值为6MHz。
器装备、飞机导航系统。 （6）计算机外部设备及电器方面：打印机、硬盘驱动器、
彩色与黑白复印机、磁带机等。 （7）多机分布式系统：可用单片机构成分布式测控系统，
它使单片机应用进入了一个全新的阶段。 （测控系统，智能仪表，智能玩具，计算机外设）
docin/sundae_meng
4.典型单片机产品简介 (1) MCS-51单片机系列
2、位寻址区 在工作寄存器后的16个数据单元（20H～2FH），它
们既可以作为一般的数据单元使用，又可以按位对每个单 元进行操作，因此这16个数据单元又称作位寻址区。位寻 址区共计128位，其位地址为00H～7FH。
单片机基础_80C51
5. 串行I/O口 目前高档 8 位单片机均设置了全双工串行 I/O 口，用以 实现与某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能 的器件相连接的能力，甚至用多个单片机相连构成多机系 统。随着应用的拓宽，有些型号的单片机内部还包含有二 个串行I/O口。 6. 定时器/计数器
3. 控制线：共4根。
· RST（VPD：备用电源引入端，当电源发生故障，电源降到下限值时， 备用电源经此端向内部 RAM提供电压，以保护内部RAM中的数据不 丢失）——复位输入信号，高电平有效。在振荡器工作时，在RST上 作用两个机器周期以上的高电平，将器件复位。 ·/EA（Vpp：编程电压,具体电压值视芯片而定）——片外程序存储 器访问允许信号，低电平有效。/EA=1，选择片内程序存储器(80C51 为4KB，80C52为8KB) ；/EA=0，则程序存储器全部在片外而不管片 内是否有程序存储器。 使用80C31时，必须接地，使用8751编程时，施加 21V的编程电 压。 · ALE（PROG：编程脉冲）——地址锁存允许信号，输出。 在访问片外存储器或 I/O 时，用于锁存低八位地址，以实现低八 位地址与数据的隔离。即使不访问外部存储器，ALE端仍以固定的频 率输出脉冲信号(此频率是振荡器频率的1/6)。在访问外部数据存储器 时，出现一个ALE脉冲。
在单片机中，常把寄存器（如工作寄存器、特殊功能 寄存器、堆栈等）在逻辑上划分在片内 RAM 空间中，所 以可将单片机内部 RAM 看成是寄存器堆，有利于提高运 行速度。
当内部 RAM 容量不够时，还可通过串行总线或并行 总线外扩数据存储器。
4. 并行I/O口
单片机往往提供了许多功能强、使用灵活的并行输入 /输出引脚，用于检测与控制。有些I/O引脚还具有多种功 能，比如可以作为数据总线的数据线、地址总线的地址线、 控制总线的控制线等。单片机 I/O 引脚的驱动能力也逐渐 增大，甚至可以直接驱动外扩的LED显示器。
80C51单片机的基本结构是由中央处理器CPU
80C51单片机的基本结构是由中央处理器CPU、存储器、输入/输出接口电路（I/O口）、定时和中断电路组成。
80C51的组成：微处理器、存储器、外部输入/输出接口电路（I/O接口）、中断系统、时钟电路、系统总线、80C51的存储器内部数据存储器：实际上80C51芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。
内部程序存储器：内部程序存储器是指ROM(4KB×8)。
80C51共有4 KB掩膜ROM，用存放程序和原始数据。
因此称之为程序存储器，简称“内部ROM”。
I/O口电路：80C51单片机共有4个8位的I／0口(P0-P3)，以实现数据的并行输入输出。
还有一个可编程全双工的串行口，它功能强大，可做异步通信收发器使用，也可用作同步移位器使用。
中断系统：80C51单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。
80C51共有5个中断源。
即外部中断2个，定时／计数中断2个，串行中断1个。
全部中断分为高优先级和低优先级共两级。
时钟电路：80C51单片机的内部具有时钟电路，但石英晶体振荡器和微调电容需外接。
总线：上述这些部件都是通过总线连接起来，才能构成一个完整的单片机系统。
总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。
主电源引脚Uss和Ucc ：Vss（20脚）：接地Vcc（40脚）：正常操作、对EPROM编程和验证时为+5V电源。
外接晶振引脚XTALl和XTAL2 XTALl（19脚）：内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。
当使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚必须接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为驱动端。
XTAL2（18脚）：内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的另一端。
若使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬浮。
控制和其它电源复用引脚RST／VPD（9脚）：复位信号输入引脚／备用电源输入引脚。
第二章 80c51硬件结构
•
• • •
(2) 寄存器B （8位）：
2.1.2
80C51内部逻辑结构组成
2.内部数据存储器(RAM)
低128字节区：用户RAM区为128x8Byte，地址为00H～
7FH。用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓 冲等。 高128字节区：特殊寄存器RAM区128x8Byte，地址为 80H～FFH。有21个特殊功能寄存器（SFR），存放功能 部件的控制命令、状态或数据等。 特点：掉电数据丢失。
失，使得复位后能继续正常运行。
三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和EA
ALE/PROG（30脚）：
ALE：地址锁存允许信号端。正常工作时，该引脚以 振荡频率的1/6固定输出正脉冲，可作为外部定时 脉冲使用。 CPU访问片外存储器时，该引脚输出信号作为锁存 低8位地址的控制信号。它的负载能力为8个LS型 TTL负载。
字 节 地 址
位地址
2.2.3
内部数据存储器高128单元
1 特殊寄存器概述
用于存放单片机各个功能部件的控制命令、状态或数据的寄存 器叫特殊寄存器，其功能已经由单片机规定。
1. 有21个特殊功能功能寄存器，地址不连续分布在80H～FFH的 RAM空间，剩余空闲单元用户并不能使用，读出不确定，写入 被舍弃。
片内数据存储器 MOV,
片外数据存储器 MOVX, RD WR作选通信号操作 逻辑上3个存储器地址空间（软件角度） ： 64KB 程序存储器： 统一编地址，0000H-FFFFH 256B 片内数据存储器:独立编地址 0000H-00FFH 64KB 片外数据存储器：独立编地址 0000H-FFFFH
(1)运算电路 构成: 运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心，包 含累加器ACC、B寄存器、暂存器、标志寄存器PSW等， 功能: 它能实现算术运算、逻辑运算 。
单片机 第二章 80C51系列单片机内部结构与工作原理
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
③检查单片机芯片的好坏，可用示波器查看ALE端
是否有脉冲信号输出。
④ALE端的负载能力为8个LS型TTL。 ：对EPROM型单片机，如对87C51BH编程时 的编程脉冲输入端。 ⑵、 (29脚)：程序存储允许输出端。片外程
序存储器的读选通信号，低电平有效。
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
3、基本功能单元
功能： 满足单片机测控功能要求的基本计算机外 围电路，用来完善和扩大计算机的功能．
组成： 包括定时/计数器、中断系统、串行通信 接口等。 说明： (1)80C51有两个16位定时/计数器 (T0和T1)。 作用： 可以作为内部定时器或外部脉冲计数器使 用。作内部定时器时，是靠对时钟振荡器的12分频脉
2.1 2.2 2.3
2.4
2.5 2.6
2.7
2.8 2.9
80C51系列单片机简介 80C51单片机内部基本结构及引脚功能 80C51单片机CPU结构 80C51存储器结构 输入/输出（I/O）端口 单片机的工作过程 80C51的低功耗方式 本章小结 练习思考题
第二章
80C51系列单片机内部结构与工作原理
①CPU从外部ROM取指令时，在每个机器周期中两 次有效。但在访问片外RAM时，要少产生两次负脉冲信
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
号。有效时，将外部ROM中的指令读到数据总线上。
②检查单片机系统上电后，CPU能否正常到 EPROM/ROM中读取指令码，可用示波器查看该端有无负 脉冲信号输出。 ③可驱动8个LS型TTL门电路。
⑶、 (31脚)：内部/外部ROM地址选择信号/ 固化编程电压输入端。 ：①为高电平，CPU访问ROM有两种情况： 当PC中的值小于0FFFH时，执行片内ROM指令; 当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外 ROM指令。
80C51单片机片内结构和工作原理
第2章 80C51单片机片内结构和工作原理 80C51系列单片机分类
2.1 片内结构和引脚功能
2.1.1 片内结构
2.1.2 引脚功能
⒈ 电源: ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V； ⑵ VSS - 接地端；
⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒊ 控制线:控制线共有4根，其中3根是复用线。所谓复用线是 指具有二种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一 种功能。 ⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲
分方法:位操作指令中的地址是位地址;字节操作指令 中的地址是字节地址。
位寻址区的位地址映象表
字节
位地址
地址
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
2FH
7FH
7EH
7DH
7CH
7BH
7AH
79H
78H
2EH
77H
76H
75H
74H
73H
72H
71H
70H
2DH
6FH
6EH
6DH
6CH
80C51单片机存储器物理结构参考
详述80C51单片机存储器物理结构、工作特点、地址范围大小并且图示说明？
1、80C51单片机的存储器在物理结构上可分为4个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。
在逻辑上可分为3个空间，64KB程序存储器（片内、外统一编址）、256B片内数据存储器和64KB片外数据存储器。
其容量大小和地址如下图。
2、80C51片内256B数据存储器分两部分，特殊功能寄存器区（80H-FFH)和低128BRAM （00H-7FH）区。
特殊功能寄存器区有21个特殊功能寄存器(SFR),字节地址能被8整除的特殊功能寄存器可位寻址。
3、低128BRAM可分为用户RAM区（30H-7FH）可作数据缓冲和堆栈区、位寻址区（20H-2FH ）共128位（位地址00H-7FH）和4组通用工作寄存器区（00H-1FH）。
在4组通用工作寄存器区（00H-1FH）中，每组有8个工作寄存器（R0-R7）。
CPU当前使用的工作寄存器组，是由程序状态寄存器PSW中的RS1、RS0的设置来选择的。
80C51单片机内部结构和工作原理
⒋ I/O线
80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、 P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特 殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
P3.0 —— RXD：串行口输入端； P3.1 —— TXD：串行口输出端； P3.2 —— INT0：外部中断0请求输入端； P3.3 —— INT1：外部中断1请求输入端； P3.4 —— T0：定时/计数器0外部信号输入端； P3.5 —— T1：定时/计数器1外部信号输入端； P3.6 —— WR：外RAM写选通信号输出端； P3.7 —— RD：外RAM读选通信号输出端。
度比一般内RAM要快，指令字节比一般直接寻址 指令要短，还具有间址功能，能给编程和应用 带来方便。
工作寄存器区分为4个区：0区、1区、2区、3 区。每区有8个寄存器：R0～R7，寄存器名称相 同。但是，当前工作的寄存器区只能有一个，由 PSW中的D4、D3位决定。
⒉ 位寻址区
⑴地址: 从20H～2FH共16字节（Byte，缩写为英文大写字
Intel MCS-52 子系列
8032 8052
8752
256
80C32 80C52 87C52 字节
(8K字节) (8K字节)
3x16
4x8位
1
6
1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K)
ATEML
（20条引脚DIP封装）
128
2
15
1
5
89C系列
(常用型)
89C51(4K)/ 89C52(8K) （40条引脚DIP封装）
04H
03H
80C51的基本结构
80C51的基本结构80C51的引脚封装时钟电路总线控制CPUROM/EPROM/FLASH4K 字节RAM 128字节 SFR 21个定时/计数器2个中断系统5中断源、2优先级串行口 全双工 2个并行口 4个RST EAALE PSENXTAL2XTAL1P0 P1 P2 P3V CCV SS一、80C51的内部结构：1．80C51的微处理器（CPU）（1）运算器：累加器ACC ；寄存器B ；程序状态字寄存器PSW 。
（2）控制器：程序计数器PC ；指令寄存器IR ；定时与控制逻辑2．80C51的片内存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间：（1）内部ROM容量4K字节，范围是：000H~0FFFH（2）内部RAM容量128字节，范围是：00H~7FH3．80C51的I/O口及功能单元（1）四个8位的并行口，即P0~P3。
它们均为双向口，既可作为输入，又可作为输出。
每个口各有8条I/O线。
（2）有一个全双工的串行口（利用P3口的两个引脚P3.0和P3.1）；（3）有2个16位的定时/计数器；（4）有1套完善的中断系统。
4．80C51的特殊功能寄存器（SFR）内部有SP，DPTR（可分成DPH、DPL两个8位寄存器），PCON，…，IE，IP等21个特殊功能寄存器单元，它们同内部RAM的128个字节统一编址，地址范围是80H~FFH。
增强型单片机的SFR有26个字节单元，所增加的5个单元均与定时/计数器2相关。
二、80C51的时钟与时序1．80C51的时钟产生方式可分为内部时钟和外部时钟2．80C51的时钟信号一个机器周期包含12个晶荡周期或6个时钟周期，指令的执行时间称作指令周期（单、双周期）。
各指令的微操作在时间上有严格的次序，这种微操作的时间次序我们称作时序。
三、80C51单片机的复位复位目的是使单片机或系统中的其它部件处于某种确定的初始状态。
复位有上电复位和上电复位和按键均有效的复位。
第2章80C51系列单片机基本结构及原理
2个电源相关引脚 2个外接晶体引脚 4个控制或与其他电源复用引脚 32个I／O引脚
33
2.2 80C51系列单片机的引脚功能
一、电源引脚（VSS和VCC）
1.VSS(20脚)：接地。 2.VCC(40脚)：接+5V电源。
二、外接晶体引脚
环移位操作，位操作等功能。此外，还要
通过对运算结果的判断，影响程序状态标 志寄存器的有关位。
10
2.1 80C51系列单片机的内部结构
控制器 指令寄存器 指令译码器
时钟发生器、定时控制逻辑、 程序计数器PC、 程序地址寄存器、 数据指针寄存器DPTR、 堆栈指针SP
控制器主要部件(一):
指令寄存器：8位寄存器，用于暂时存
1
第2章:80C51系列单片机基本结构及原理
2.1 80C51系列单片机的内部结构
2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4
80C51单片机的内部结构 80C51系列单片机的CPU 程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）的区别 单片机时序及有关概念
目录
2.2 80C51系列单片机的引脚功能
端口2驱动器
RAM 128*8
端口0锁 存器
端口2锁存 器
ROM 4K*8 程序地址寄存器
B寄存器
ACC TMP2 ALU TMP1
堆栈指针SP
缓冲器
PSE N AL E RST
定 时 与 控 制
指 令 寄 存 器
指 令 译 码 器
PSW
PCO SCO TMO TCO N N D N TH0 TL0 TH1 TL1 SBUF(TX/RX) IE IP 中断、串行口和定时器逻辑
《单片机原理与接口技术》习题hys
《单片机原理与接口技术》习题及答案一、填空题：1. 80C51单片机的内部硬件结构包括了 CPU 、数据存储器、程序存储器、和定时计数器以及并行I/O口、串行口、中断控制系统、时钟电路、位处理器等部件。
2．MCS-51单片机的P0~P4口均是 8 位I/O口，其中 P0 为真正的双向口，P1P2P3为准双向口；P3 口具有第二引脚功能。
3．MCS-51单片机的中断系统由5个中断源，其中串行口中断在中断响应后，请求标志不能自动清除。
定时计数器中断源可作软中断使用.4．假定（SP）=40H , (3FH)=30H，（40H）=60H。
执行下列指令：POP DPHPOP DPL后，DPTR的内容为 6030H ，SP的内容是 3EH 。
5. 在MCS-51单片机中的中断源有 5 个，分别为外部中断0 、定时器0溢出中断、外部中断1 、定时器1溢出中断和串行口中断。
6.在MCS-51单片机中，片内RAM中有四个工作寄存器组，CPU是通过 PSW 寄存器中的 RS0 、 RS1两位来选择目前的工作寄存器为哪个工作寄存器的。
7.单片微型计算机是将 CPU 、存储器、定时/计数器和基本I/O口等集成在一块芯片上的计算机，简称单片机。
8.已知：A=45H，B=86H，按序连续执行以下三条指令，写出执行每条指令后A的内容：ADD A，B Cy= 0 ，A= CBH ；DA A Cy= 1 ，A= 31H ；SUBB A，B Cy= 1 ，A= ABH 。
9. 已知A=7AH，R0=30H，（30H）=A5H，PSW=80H，分别执行下列各条指令后的结果如何？XCH A，R0 ；A= 30H ，R0= 7AH ；SWAP A ；A= 0A7H ；ADD A，R0 ；A= 0AAH ，Cy= 0 ，OV= 1 ；ADD A, @R0 ；A= 1FH ，Cy= 1 ，OV= 0 。
10．MCS—51单片机的P0—P4口均是并行I／O口，其中的P0口和P2口除了可以进行数据的输入、输出外，通常还用来构建系统的数据总线和地址总线，在P0—P4口中，P0 为真正的双向口，P1—P3 为准双向口。
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（2）电源线
1．封装：80C51系列单片机常用的两种封装为 双列直插式DIP40，方形封装LCC44
2020/9/25
2．80C51系列单片机外部引脚
2020/9/25
3．80C51单片机逻辑符号
2020/9/25
4．80C51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 件特性，通过引脚连接和组建系统。
2020/9/25
2.2 80C51单片机内部结构
运算器
控 制 PC加1 器 寄存器
2020/9/25
2．控制器 （1） 程序计数器PC：存放下一条要执行的指令的地址， 16位程序地址寄存器 （2） 堆栈指针SP：“先进后出”原则存取数据的，开机 复位后，单片机栈底地址为07H （3） 指令寄存器IR ： （4） 数据指针DPTR ：可用于寻址程序存储器或数据存 储单元
微机控制技术
• 主讲： 张 勤 工学博士 副教授
教材：单片机基础，航空航天大学出版
2020/9/25
第2章 80C51单片机的硬件结构
• 2.1 单片机的概念及系列 • 2.2 80C51单片机内部结构 • 2.3 80C51系列单片机外引脚功能 • 2.4 80C51单片机的内部存储器 • 2.5 80C51单片机的并行I/O口 • 2.6 80C51单片机的时钟与定时 • 2.7 80C51单片机系统的复位
2020/9/25
80C51单片机逻辑符号
2020/9/25
端口线
• P3.7~P3.0：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P23， 表2.1
2020/9/25
P3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 为口线使用
2020/9/25
3．80C51单片机逻辑符号
2020/9/25
MCS-51系列单片机分类表
掩模ROM 紫外线可擦除ROM HMOS工艺 低功耗CHMOS
2020/9/25
2.2 80C51单片机内部结构
运算器
控
制
PC加1
器
寄存器
2020/9/25
➢中央处理器CPU
1．运算器 (1) 累加器 A（或ACC）：8位寄存器
功能：存放操作数，存放运算结果 工作最繁忙的寄存器 -- 中心交通路口，在指令系 统中有一多半 指令和A有关。
（2） 算术/逻辑部件ALU：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
路和判断电路等）组成。完成算术加、减、乘、除 和逻辑“与”、“或”、“异或”等运算以及循环
移位操作、位操作等功能。
2020/9/25
（3） 程序状态字寄存器PSW：是8位寄存器， 用来存放运算结果的一些特征。 （4） B寄存器：在进行乘法、除法运算时作 为ALU的输入之一，与ACC配合完成运算和并存 放运算结果。 （5） 暂存器：用以暂存进入运算器之前的数 据。
2020/9/25
2.1 单片机的概念及系列
1．单片机的概念 2．MCS-51系列与80C51系列 • MCS-51系列：MCS只是Intel公司专用的，是Inter公司
系列的符号。MCS-51系列单片机典型机包括51和52两 个子系列。 • 80C51系列：MCS-51系列的兼容产品，准确地说是与 MCS-51指令系统兼容的单片机。因而常用80C51系列来 命名所有具有MCS-51指令系统的单片机。对8051都做 了一些补充。 • 80C51系列的单片机包括Inter公司和其他公司的51和 52子系列。内部资源超出52子系列的单片称为新一代 80C51系列单片机
。16位存储器，可寻地址64KB 。由DPH + DPL 组成，可分别使用
高位字节（DPH）和低位字节（DPL）
2020/9/25
（5）定时器/计数器：80C51有两个16位的定时 器/计数器。表示为定时/计数器T0，T1。
2020/9/25
2.2 80C51单片机内部结构
运算器
控 制
器
2020/9/25
➢ 第一种情况，80C51不带片外存储器时。P0口 作为通用I/O口使用，用于传送CPU的输入/输 出数据。这时输出数据可以得到锁存，不需外 接专用锁存器。输入数据可以得到缓冲，增加 了数据的可靠性
2020/9/25
端口线
➢ 第二种情况：80C51带片外存储器， P0.7~P0.0在CPU访问片外存储器时用于传送 片外存储器的低8位地址。然后传送CPU对片 外存储器的读写数据。
➢存储器 1．内部数据存储器：80C51芯片256个RAM单元
，其中后128个单元专用寄存器用，用户使用 的只有前128个单元，简称内部“RAM” 2．内部程序存储器：80C51有4KB掩模ROM，存放 程序和原始数据。称为程序存储器，简称“内 部ROM”
2020/9/25
2.2 80C51单片机内部结构
2020/9/25
端口线
• P1.7~P1.0：80C51单片机的P1口只有一种功 能，通用输入/输出接口。对52子系列而言， P1.0和P1.1第二功能为定时器2输入。
• P2.7~P2.0：通用的I/O接口或8位地址总线。 它的第二功能和P0口引脚的第二功能相配合， 用于输出片外存储器的高8位地址。
• 共有40个引脚，分为端口线（32条），电源 线（2条）和控制线（6条）
• 端口：4个并行I/O端口，每个端口有8条端口 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。
2020/9/25
80C51单片机逻辑符号
2020/9/25
（1）端口线
• P0.7~P0.0：为P0口专用，P0.7为高位，P0.0 为低位。有两种不同的功能:通用I/O接口和地 址/数据分时复用总线 。 通用I/O接口：输出，输入和端口操作三 种工作方式。
运算器
控 制
器
2020/9/25
➢输入输出端口（I/O）
1．并行的I/O口：4个8位并行I/O口（P0，P1， P2，P3），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 间的串行数据传送。
2020/9/25
2.2 80C51单片机内部结构
运算器
控 制
器
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2.3 80C51系列单片机外引脚功能