80C51单片机原理
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。
单片机 第二章 80C51系列单片机内部结构与工作原理
主要内容：介绍51系列单片机主要功能特点；然
后从硬件设计和程序设计的角度来分析单片机的基本 组成、工作原理；引脚功能和结构框图，并详细介绍 80C51的CPU及CPU外围电路结构和应用原理；存储器结 构和地址空间；位处理器；单片机的工作方式等。
要求： 1、掌握51系列单片机的主要功能特点； 2、熟悉51系列单片机的内部结构； 3、掌握各引脚功能；
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
图2-1 80C51单片机内部结构
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
1、CPU系统(核心)
组成：包括CPU、时钟系统、总线控制逻辑。
(1)CPU：是专门为面向测控对象、嵌入式应用特 点而设计的，有突出控制功能的指令系统。 (2)时钟系统：主要满足CPU及片内各单元电路对 时钟的要求，对80C51单片机还要满足功耗管理对时钟 系统电路的可控要求。 (3)总线控制逻辑：主要用于管理外部并行总线的 时序以及系统复位控制。
说明： 1、Intel公司将MCS-51系列单片机实行技术开放 政策后，许多公司，如Philips、Dallas、Siemens、 ATMEL、华邦、LG等都以MCS-51中的基础结构8051为
2.1 80C51系列单片机简介
基核推出了许多各具特色、各具优越性能的单片机。
2、该课件后面提到的80C51不是专指MaskROM供货 状态的型号，而是泛指80C51系列中的基础结构。 80C51系列则是在8051基础结构通过不同资源配置而推 出的一系列CHMOS单片机。
内部寄存器 ACC B PSW
初始状态 00H 00H 00H
内部寄存器 TCON TMOD TH0
初始状态 00H 00H 00H
SP
80C51的结构和原理
1第二章80C51的结构和原理2学习目标熟悉80C51单片机的结构和应用模式掌握80C51的内部资源,特别是存储器配置 理解单片机的工作原理和基本时序重点内容80C51单片机的应用模式80C51单片机存储器及SFR 配置 80C51单片机I/O 口特点32.6 80C51的并行口结构与操作2.1 80C51系列概述2.2 80C51的基本结构与应用模式2.3 80C51典型产品资源配置与引脚封装2.4 80C51的内部结构2.5 80C51的存储器组织第二章80C51的结构和原理42.1 80C51系列概述2.1.1 MCS-51系列（1）MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。
属于这一系列的单片机有多种，如：﹡8051/8751/8031；﹡8052/8752/8032；﹡80C51/87C51/80C31﹡80C52/87C52/80C32等。
5（2）该系列生产工艺有两种：CHMOS 是CMOS 和HMOS 的结合，既保持了HMOS 高速度和高密度的特点，还具有CMOS 的低功耗的特点。
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。
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）。
2.1 80C51系列概述6（3）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：增强型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C312.1 80C51系列概述7（4）在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式，即掩膜ROM 、EPROM 和ROMLess(无片内程序存储器)。
如：﹡80C51有4K 字节的掩膜ROM ；﹡87C51有4K 字节的EPROM ；﹡80C 31在芯片内无程序存储器。
单片机原理及应用 第四章 80C51单片机的功能单元
Vcc
R （上拉电阻）
P1·X 引脚
1
读引脚
输入缓冲器
驱动能力：P1、P2、P3可驱动4个LSTTL负载 P0可驱动8个LSTTL负载
2、用作输入口 两种工作方式：
读锁存器 读引脚
1）读锁存器
将端口锁存器的内容读入内部总线，经过运算和变换，再 写回到端口锁存器。
称为 读—修改—写指令
例：ANL P1，#0FH
1、用作输出口 可直接与外设相连，不必外加字锁节存寻器址
输出指令：
MOV P1，A MOV P1，#data
；MOV P1，Rn ；MOV P1，@Ri
MOV P1，direct 位操作
MOV P1.X , C
P1·0位
读锁存器
内部总线 1
写锁存器
例： MOV P1，#0FH
输入缓冲器
1 D P1·X Q CL 锁存器 Q 0
4、作为双向口使用 准双向口
80C51的4个I/O口在进行数据的输入输出操作时， 均可作为双向口使用。即，同一口线既作为输入 口，又用作输出口。
操作方法：以P1口为例 MOV P1， A
；直接使用输出指令
··· ··· MOV P1，#0FFH MOV A，P1
；锁存器置1 ；输入指令
80C51的P1由输出口转为输入口时，需先将锁 存器置1，然后使用输入指令。
P1、P2、P3口： 4个TTL负载
五、80C51的外部总线
4.2 定时/计数器
单片微机系统特点：面向测控系统
要求单片微机能够提供实时功能，以实现定时、 延时或实时时钟；也常要求计数功能，以实现 对外部事件计数
80C51系列单片微机提供2个（8051型）或3个 （8052型）16位的定时/计数器，可程控为4种 工作方式
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。
C51单片机的基本结构及工作原理
• 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 08H~7FH 的区 域，考虑工作寄存器区和位寻址区，一 般设在 30H~7FH 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。
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。
整理课件
I/O口小结（负载能力）
• P0驱动8个LSTTL负载 • P1~P3驱动3~4个LSTTL负载
整理课件
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
• 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”。
整理课件
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，
整理课件
（ 2 ）位寻址区
• 80C51 位寻址区包括两个部分。 ① 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，位地址范围 00H ～ 7FH 。 ② 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。
待机方式（PCON的IDL=‘1’等中断） 掉电方式（PCON的PD=‘1’保护内RAM）
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单片机原理
80C51单片机原理RAM地址寄存器 RAM 128B 程序地址寄存器P0驱动器 P2锁存器 P2驱动器P1锁存器 暂存器2 B 寄存器 4KB ROM暂存器1ACC SP P0锁存器 PC PC 增1 缓冲器 P3锁存器 OSC中断、串行口及定时器PSW ALU DPTRP1驱动器 P3驱动器XTAL1XTAL2 P0.0～P0.7 P2.0～P2.7 P3.0～P3.7 P1.0～P1.7 RST ALEV CCV SS定时控制 指令译码器 指令寄存器 PSEN EA表2-1 P3口各引脚与第二功能表PSW 的各位定义见表80C51 P0～P3接口功能简见大多数口线都有双重功能，介绍如下： 1、P0口具有双重功能：（1） 作为通用I/O ，外接I/O 设备。
（2） 作为地址/数据总线。
在有片外扩展存储器的系统 中，低8位地址和数据由P0口分时传送。
PSW 位地址 PS W.7PSW .6PSW .5 PSW .4 PSW .3 PSW .2 PSW .1 PSW .0 位标志CY ACF0RS1RS0OVF1P2、P1口是唯一的单功能口：作为输入/输出口，P1口的每一位都可作为输入/输出口。
3、P2口具有双重功能：（1）作为输入/输出口。
（2）作为高8位地址总线。
在有片外扩展存储器的系统中，高8位地址由P2口传送。
4、P3口具有双重功能：（1）作第一功能使用时，其功能为输入/输出口。
（2）作第二功能使用时，每一位功能定义如表2.1所示。
80C51单片机的4个I/O口都是8位双向口，这些口在结构和特性上是基本相同的，但又各具特点，以下将分别介绍之。
图2-9 P0口某位的结构图2-10 P1口某位的结构图2-11 P2口某位的结构图2-12 P3口某位的结构P0～P3口使用时应注意事项1、如果80C51单片机内部程序存贮器ROM够用，不需要扩展外部存贮器和I/O接口，80C51的四个口均可作I/O口使用。
微机原理 单片机 第3章 80C51的指令系统
（2）指令编码字节少。单字节指令有49 条，双字节指令有45条，三字节指令仅 有17条。 （3）位操作指令丰富，这使得80C51单 片机的控制功能方便灵活。
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三、指令编码格式
[标号]: 操作码 [目的操作数] [,源操作数] [;注释]
标号：表示指令的符号地址，可作为转移的目 标地址。 操作码：用来规定该指令要执行的操作性质， 如MOV，ADD，ORL，LJMP等，操作码通常可用1个 字节表示。 操作数：表示在执行过程中所完成的操作对象， 根据指令功能，可有0、1、2、3个操作数，用12个字节表示。 注释：方便用户阅读。
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二、指令分类
80C51单片机系统共有111条指令，按指令 功能分为： ♦数据传送（28条） ♦算术运算（24条） ♦逻辑运算（25条） ♦控制转移（17条） ♦位操作指令（17条） 其指令系统的特点是： （1）执行时间短。单机器周期指令有64条，双 机器周期指令有45条，而四机器周期指令仅有 乘、除法2条。当主频为12MHz时，典型指令执 行时间为1us。
+5V C3 K R1 RST
89C51
相应程序：MOV P1，#00H；灯亮
ACALL delay ；延时 MOV P1，#01H；灯灭 ACALL delay
学习指导和要求
• 理解和掌握指令的 三种编码格式； • 熟练掌握七种寻址 方式； • 熟记各种类型的指 令格式及功能，并 能编写简单程序。
80C51的机器指令按编码的字节数可分为 如下三种指令编码格式：
1、单字节指令(49条）
7 0
opcode 7 opcode 3 2 reg 0 0 0 0 0 1 1 1 1
单片机原理与接口技术第3章80C51系列单片机指令系统
寻址方式与相应的存储器空间
寻址方式 立即寻址 直接寻址 寄存器寻址 寄存器间接寻址 变址寻址 相对寻址 位寻址 程序存储器ROM 片内RAM低128字节，特殊功能寄存器SFR，程序存储器ROM 工作寄存器R0～R7，A，AB，DPTR，Cy 片内RAM低128字节（@R0、@R1、SP），片外RAM（@R0、 @R1、@DPTR） 程序存储器（@A+PC，@A+DPTR） 程序存储器当前PC−128 B～+127 B（字节）范围（PC+rel） 片内RAM的20H～2FH字节地址中的所有位和SFR中字节地址 能被8整除单元的位 存储器空间
6．相对寻址
相对寻址一般用于相对转移指令，程序转移目的地址=当 前PC值+相对偏移量rel。rel是一个带符号的8位二进制数， 用补码表示，其范围为−128B～+127B。
图3-5 SJMP 08H 相对寻址示意图
7．位寻址
位寻址是对内RAM和特殊功能寄存器中的可寻址位进行操作的寻址方式。 位寻址区包括专门安排在内部RAM中的两个区域，一是内部RAM的位寻 址区，地址范围是20H～2FH，共16个RAM单元，位地址为00H～7FH；二是 特殊功能寄存器SFR中有11个寄存器可以位寻址。
[注释]
1．标号：指令的符号地址 （1）标号不属于指令的必需部分，一般用于一段功能 程序的识别标记或控制转移地址。 （2）指令前的标号代表该指令的地址，是用符号表示 的地址。
一般用英文字母和数字组成，但不能用指令助记符、伪指令、特殊功能 寄存器名、位定义名和80C51在指令系统中用的符号“#”、“@”等，长度 以2～6个字符为宜，第一个字符必须是英文字母。
第三章 80C51系列单片机指令系统
第3章 80C51单片机的寻址方式和指令系统
(2)算术运算类指令(24条)；
(3)逻辑运算及移位类指令(24条)； (4)控制转移类指令(17条)； (5)位操作类指令(17条)。
6
本节内容
3.1.1 汇编语言指令格式 3.1.2 机器码的三种格式 3.1.3 指令中常用符号说明
7
3.1.1 汇编语言指令格式
3.4.1 加法指令 3.4.2 减法指令 3.4.3 乘、除法指令
3.5 逻辑运算及移位类指令(24条)
3.5.1 逻辑与运算指令 3.5.2 逻辑或运算指令
3
第2章:80C51系列单片机基本结构及原理
3.5.3 逻辑异或运算指令 3.5.4 累加器清零、取反指令 3.5.5 循环移位指令
目录
3.6 控制转移类指令（17条）
解：指令执行过程如图3-3，结果：（A）= 60H 。 指令在ROM中的机器码为E8H，指令对应的机器码是：E8H=1110 1000B，二进 制的后三位000就是隐含的R0寄存器的编码，如果是R7其编码为111。 由于寄存器在CPU内部，所以采用寄存器寻址可以获得较高的运算速度。
31
32
能实现这种寻址方式的寄存器有： （1）工作寄存器 R0～R7 (4组工作寄存器均可) （2）累加器A (注：使用A为寄存器寻址，使用ACC为直接寻址) （3）寄存器B (注：以AB寄存器对的形式出现时为寄存器寻址，单独出现
一条完整的汇编语言指令通常由标号、操作码、操作数 （一般包括目的操作数和源操作数)及指令的注释构成。 指令格式： [标号:] <操作码> [操作数] [，操作数][；注释]
说明：
①在一条指令中，方括号中的内容可有可无，尖括号中的内容 必须有。
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
8051单片机工作原理_--_单片机入门经典教程
第一课：初识单片机记得在我们网站的论坛里，曾经有一位网友问了一个问题，什么是单片机？单片机是怎样的一个东东？单片机可以实现些什么功能？它主要应用在哪些领域？在我们单片机自学网的网上课堂的第一节课，我们就上面的这些问题与大家先做一个初步的探讨。
在进入课程的讲解之前，大家先一起来看看单片机吧。
下图是一片40脚的89C51及一片20脚的89C2051的单片机。
单片机的外形从上图中我们已初步认识了，那么什么叫单片机呢？所谓单片机，通俗的来讲，就是把中央处理器CPU（Central Processing Unit），存储器（memory），定时器，I/O（Input/Output）接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
单片机又称为“微控制器MCU”。
中文“单片机”的称呼是由英文名称“Single Chip Microcomputer”直接翻译而来的。
单片机的主要分类：1、按应用领域可分为：家电类，工控类，通信类，个人信息终端类等等；2、按通用性可分为：通用型和专用型。
通用型单片机的主要特点是：内部资源比较丰富，性能全面，而且通用性强，可履盖多种应用要求。
所谓资源丰富就是指功能强。
性能全面通用性强就是指可以应用在非常广泛的领域。
通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成不同的功能。
小到家用电器仪器仪表，大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。
专用型单片机的主要特点是：针对某一种产品或某一种控制应用而专门设计的，设计时已使结构最简，软硬件应用最优，可靠性及应用成本最佳。
专用型单片机用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好，不能再修该的单片机。
例如电子表里的单片机就是其中的一种。
其生产成本很低。
在我们的这个网上课堂中，介绍的是MCS-51系列单片机，MCS-51单片机也是一种通用单片机，其结构及原理对所有的单片机都适用。
3、按总线结构可分为总线型和非总线型。
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
微机原理及单片机应用技术第8章 80C51的中断与定时计数器
定时/计数器的结构
T1引脚
TH1
TL1
TH0
T0引脚
TL0
机器周 期脉冲
TH1、TL1
内部总线
TH0、TL0
TF1 TR1 TF0 TR0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0
TCON
TMOD
TCON
外部中断相关位
T1方式
T0方式
TMOD
2020/10/27
21
计数脉冲源
定时/计数器的工作原理
76543210
TCON TF1 TR1 TF0 TR0
字节地址：88H
TFx：Tx溢出标志位。响应中断后TFx有硬件自动清0。 用软件设置TFx可产生同硬件置1或清0同样的效果。
TRx：Tx运行控制位。置1时开始工作；清0时停止工作。 TRx要由软件置1或清0（即启动与停止要由软件控制）。
2020/10/27
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定时/计数器的控制示意图
M1M0 工作方式
说
明
00 方式0 13位定时/计数器
01 方式1 16位定时/计数器
10 方式2 8位自动重装定时/计数器
11
方式3
T0分成两个独立的8位定时/计数器； T1此方式停止计数
注意：TMOD不能进行位寻址
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控制寄存器TCON
第八章 80C51的中断系统与定时计数器
8.1 80C51单片机的中断系统 8.2 80C51中断处理过程 8.3 80C51单片机的串行口
8.1 80C51单片机的中断系统
5.1.1 80C51中断系统的结构
中断的概念
与子程序调用相似 但有本质的区别
单片机的基本结构与工作原理
第二章单片机的基本结构与工作原理2·1 80C51系列单片机在片内集成了哪些主要逻辑功能都件？各个逻辑部件的主要功能是什么？答：80C51系列单片机在片内集成了以下主要逻辑功能部件及分别有如下的主要功能.（l)CPU(中央处理器):8位功能：中央处理器由中央控制器与运算器一起构成。
中央控制器是识别指令，并根据指令性质控制计算机各组成部件进行工作的部件.(2)片内RAM:128B功能：在单片机中,用随机存取存储器(RAM）来存储程序在运行期间的工作变量和数据，所以称为数据存储器。
一般,在单片机内部设置一定容量(64B至256B）的RAM。
这样小容量的数据存储器以高速RAM的形式集成在单片机内，以加快单片机运行的速度.同时，这种结构的RAM还可以使存储器的功耗下降很多。
(3）特殊功能寄存器:21个功能：特殊功能寄存器（SFR）是80C51单片机中各功能部件所对应的寄存器，用以存放相应功能部件的控制命令、状态或数据的区域.这是80C51系列单片机中最有特色的部分。
现在所有80C51系列功能的增加和扩展几乎都是通过增加特殊功能寄存器（SFR）来达到的。
80C51系列单片机设有128B内部数据RAM结构的特殊功能寄存器（SFR)空间区。
除程序计数器PC和4个通用工作寄存器组外，其余所有的寄存器都在这个地址空间之内。
（4)程序存储器：4KB功能：80C51单片机的程序存储器用于存放经调试正确的应用程序和表格之类的固定常数。
由于采用16位的程序计数器PC和16位的地址总线，因而其可扩展的地址空间为64KB，而且这64KB地址空间是连续、统一的.（5)并行I/O口：8位，4个功能:为了满足”面向控制”实际应用的需要,80C51系列单片机提供了数量多、功能强、使用灵活的并行I/O口。
80C51系列单片机的并行I/O口，不仅可灵活地选作输人或输出，而且还具有多种功能.例如，它既是I/O口，又是系统总线或是控制信号线等，从而为扩展外部存储器和I/O接口提供了方便，大大拓宽了单片机的应用范围.（6)串行接口:全双工，1个功能:全双工串行I/O口，提供了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的能力;甚至可用多个单片机相连构成多机系统,使单片机的功能更强和应用更广。
《单片机微型计算机原理与接口技术》第八章 80C51单片微机的系统扩展原理与接口技术
②开始数据传送 在串行时钟线（SCL）保持高电平的情况下，串行数据线（SDA ）上发生一个由高电平到低电平的变化作为起始信号（START） ，启动I2C 总线。I2C总线所有命令必须在起始信号以后进行。 ③停止数据传送 在串行时钟线（SCL）保持高电平的情况下，串行数据线 （SDA）上发生一个由低电平到高电平的变化，称为停止信号（ STOP）。这时将停止I2C 总线上的数据传送。 ④数据有效性 在开始信号以后，串行时钟线（SCL）保持高电平的周期 期间，当串行数据线（SDA）稳定时．串行数据线的状态表示数 据线是有效的。需要一个时钟脉冲。 每次数据传送在起始信号（START）下启动，在停止信号 （STOP）下结束。 在I2C总线上数据传送方式有两种，主发送到从接收和从发 送到主接收。它们由起始信号（START）后的第一个字节的最低 位（即方向位R／W）决定。
①串行数据线（MISO、MOSI） 主机输入／从机输出数据线（MISO）和主机输出／ 从机输入数据线（MOSI），用于串行数据的发送和接收。 数据发送时．先传送MSB（高位），后传送LSB（低位）。 在SPI设置为主机方式时，MISO线是从机数据输入线 ，MOSI是主机数据输出线；在SPI设置为从机方式时， MISO线是从机数据输出线，MOSI是从机数据输入线。
8.1.1外部并行扩展原理
单片微机是通过芯片的引脚进行系统扩展的。 80C51系列带总线的单片微机芯片引脚可以构成图8－1所 示的三总线结构．即地址总线（AB）数据总线（DB）和控制总 线（CB）。具有总线的外部芯片都通过这三组总线进行扩展。 （1）地址总线（AB） 地址总线由单片微机P0口提供 低8位地址A0～A7，P2口提 供高8位地址A8～A15。P0口是地址总线低8位和8位数据总线复 用口，只能分时用作地址线。故P0口输出的低8位地址A0～A7必 须用锁存器锁存。 锁存器的锁存控制信号为单片微机ALE引脚输出的控制信 号。在ALE的下降沿将P0口输出的地址A0～A7锁存。P0、P2口 在系统扩展中用做地址线后便不能作为一般I/O口使用。 由于地址总线宽度为16位，故可寻址范围为64 KB。 （2）数据总线（DB） 数据总线由P0口提供，用D0～D7表示。P0口为三态双向
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80C51单片机原理
表2-1 P3口各引脚与第二功能表
80C51 P0～P3接口功能简见
大多数口线都有双重功能，介绍如下： 1、P0口具有双重功能：
（1）作为通用I/O，外接I/O设备。
（2）作为地址/数据总线。
在有片外扩展存储器的系统中，低8位地址和数据由P0口分时传送。
2、P1口是唯一的单功能口：
作为输入/输出口，P1口的每一位都可作为输入/输出口。
3、P2口具有双重功能：
（1）作为输入/输出口。
（2）作为高8位地址总线。
在有片外扩展存储器的系统中，高8位地址由P2口传送。
4、P3口具有双重功能：
I/O 3、P0口作I/O 口使用时应外接10K 的上拉电阻，其它口则可不必。
4、P2可某几根线作地址使用时，剩下的线不能作I/O 口线使用。
5、P3口的
某些口线作第二功能时，剩下的口线可以单独作I/O 口线使用。
时钟电路
80C51单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基准。
80C51单片机的时钟信号通常有两种电路形式：内部振荡方式和外部振荡方式。
2、加驱动
1、接成灌电流
1、内部振荡方式
在引脚 XTAL1和 XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振）如图所示
或放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。
外部振荡方式
是把已有的时钟信号引入单片机。
这种方式适宜用于使单片机的时钟与外部信号保持一致。
外部振荡方式如图2-15所示。
对HMOS 的单片机（8051）外部时钟信号由XTAL2引入，对于CHMOS 的单片机（80C51），外部时钟由XTAL1引入。
外部时钟信号为高电平持续时间要
悬空 悬空CHMOS
HMOS
时序
80C51的时序就是80C51在执行指令时所需控制信号的时间顺序。
80C51单片机的时序定时单位从小到大依次为：时钟周期、状态周期、机器周期和指令周期。
1、时钟周期
把晶振周期定义为节拍（用P表示）。
晶振脉冲经过二分频后，就是单片机的时钟周期（即一个时钟周期是晶振周期的2倍），时钟周期也称为状态（用S表示）。
这样，一个状态就包含两个节拍，具前半周期对应的拍节叫节拍1（P1），后半周期对应的节拍叫节拍2(P2）。
2、状态周期
状态周期(或状态S)是晶振周期的两倍，它分为P1节拍和P2节拍。
3、机器周期
80C51采用定时控制方式, 因此它有固定的机器周期。
规定一个机器周期的宽度为6个状态，并依次表示为S1～S6。
由于一个状态又包括两个节拍，因此，一个机器周期总共有12个节拍，分别记作S1P1、S1P2、…、S6P2。
由于一个机器周期共有12个晶振周期, 因此机器周期就是晶振脉冲的十二分频。
当晶振脉冲频率为12 MHz时，一个机器周期为1μs；当晶振脉冲频率为6 MHz时，一个机器周期为2μs。
4、指令周期
指令周期是最大的时序定时单位, 执行一条指令所需要的时间称为指令周期。
它一般由若干个机器周期组成。
不同的指令，所需要的机器周期数也不相同。
通常，包含一个机器周期的指令称为单周期指令，包含两个机器周期的指令称为双周期指令。
指令的运算速度与指令所包含的机器周期有关，机器周期数越少的指令执行速度越快。
80C51单片机通常可以分为单周期指令、双周期指令和四周期指令等三种。
四周期指令只有乘法和除法指令两条，其余均为单周期和双周期指令。
图 80C51的典型时序
一个状态周期包含2个晶振周期。
机器周期（MC）：1个机器周期由6个状态周期及12个晶振周期组成。
是计算机执行一种基本操作的时间单位。
指令周期：执行一条指令所需的时间。
一个指令周期由1～4个机器周期组成，依据指令不同而不同。
4种时序单位中，晶振周期和机器周期是单片机内计算其他时间值（例如，波特率、定时器的定时时间等）的基本时序单位。
晶振周期=1/fosc=1/12MHZ= 状态周期=2/fosc=2/12MHZ=
机器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us 指令周期=(1～4)机器周期=1～4us 。
80C51复位电路
80C51单片机复位的目的是使CPU 和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，例如复位后PC=0000H ，使单片机从第一个单元取指令。
80C51单片机复位的条件是：必须使RST 端（9脚）加上持续两个机器周期（即24个晶振周期）的高电平。
例如，若时钟频率为12 MHz ，每机器周期为1 μs，则只需2μs 以上时间的高电平，在RST 引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。
单片机常见的复位电路如图2-17（a ）、（b ）所示。
图2-17（a ）为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。
在接电瞬间，RST 端的电位与VCC 相同，随着充电电流的减少，RST 的电位逐渐下降。
只要保证RST 为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。
图2-17（b ）为按键复位电路。
该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图2-17（b ）中的RESET 键，此时电源VCC 经电阻R1、R2分压，在RESET 端产生一个复位高电平。
电路中通常选择：C=10 f ,R=10K。
80C51单片机复位后的状态
80C51单片机的复位功能是把PC 初始化为0000H ，使CPU 从0000H 单元开始执行程序；复位操作同时使SFR 寄存器进入初始化，但内部RAM 的数据是不变的。
几个主要特殊功能寄存器复位状态归纳如表2-6。
对个别特殊功能寄存器作如下说明： PC=0000H: 程序计数器为零表明单片机复位后程序从0000H 地址单元开始执行。
A=00H: 表明累加器已被清零。
PSW=00H: 表明选寄存器0组为工作寄存器组。
R ESET
RST 80C 51 R C +5V + RST 80C 51 R
R1 C +5V + （a ）上电自动复位 (b) 按键手动复位
SP=07H: 表明堆栈指针指向片内RAM 07H单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的数据被写入08H单元中, 一般需重新设置SP值。
P0～P3=FFH: P0～P3口用作输入口时，必须先写入“1”。
单片机在复位后，已使P0～P3口每一端线为“1”，为这些端线用作输入口做好了准备。
表2-6主要特殊功能寄存器复位状。