第二章 80C51单片机的基础知识
stc80c51单片机基础知识,汇编,c51方面的
4、DPTR（DPH、DPL）：数据指针，能用它来访问外部数据存储器中的任一单元，如果不用，也能作为通用寄存器来用，由我们自已决定如何使用。16位，由两个8位寄存器DPH、DPL组成。主要用于存放一个16位地址，作为访问外部存储器（外RAM和ROM）的地址指针。
00H/0
\n
换行符(LF)
0AH/10
\r
回车符(CR)
0DH/13
\t
水平制表符(HT)
09H/9
\b
退格符(BS)
08H/8
\f
换页符(FF)
0CH/12
\'
单引号
27H/39
\"
双引号
22H/34
\\
反ห้องสมุดไป่ตู้杠
5CH/92
表5－1常用转义字符表
常量可用在不必改变值的场合，如固定的数据表，字库等。常量的定义方式有几种,下
下面我们逐一介绍sfr各位的用途
（1）CY：进位标志。用于表示Acc.7有否向更高位进位。8051中的运算器是一种8位的运算器，我们知道，8位运算器只能表示到0-255，如果做加法的话，两数相加可能会超过255，这样最高位就会丢失，造成运算的错误，怎么办？最高位就进到这里来。这样就没事了。
例：78H+97H（01111000+10010111）
⑶ RST/VPD:复位/备用电源。
① RST（Reset）功能：复位信号输入端。
② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。
⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
① EA功能：内外ROM选择端。
2-80C51单片机的基本结构和工作原理
完整的微型计算机。
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图2－2 80C51的内部结构图
2.2.2. 中央处理器（CPU）
中央处理器是单片机内部的核心部件，它决定了单 片机的主要功能特性。中央处理器从功能上可分为运算器、 控制器两部分。
（1）运算器
运算器由运算逻辑单元ALU、累加器ACC（A）、暂 存寄存器、B寄存器、程序状态标志寄存器PSW以及BCD 码运算修正电路等组成。
（5）中断
80C51共有5个中断源，即外部中断2个，定时器/计数 器中断2个，串行口中断1个，全部中断源分为两个优先级， 优先级的高低可通过编程实现。
（6）定时器/计数器
80C51共有2个16位的定时器/计数器，以实现精确的
定时202或1/8/2对外部事件的计数功能。
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从以上内容可以看出，单片机突破了常规的按逻辑
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图2－1 80C51单片机的基本组成框图
①程序存储器（ROM）
程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。常
用的有片内掩膜ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除 可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程型ROM （E2PROM）
8031片内没有程序存储器
8051内部设有4KB的掩模ROM程序存储器
2元ALU
算术逻辑单元ALU的结构如图2－3所示。ALU功能 十分强大，不仅可以对8位变量进行逻辑“与”、“或”、 “异或”、循环求补、清零等基本操作，还可以进行加、 减、乘、除等基本运算，并具有数据传输、程序转移等功 能。为了乘除运算的需要，设置了B寄存器。
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2 80C51单片机的基本结构 和工作原理
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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。
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
第2章《单片机原理与C51基础》赵丽清(课后习题及答案)
思考题：【2-1】80C51单片机由哪几部分组成，试说明ROM和RAM的功能分别是什么?【2-2】在程序运行中，PC的值是。
（）A）当前正在执行指令的前一条指令的地址B）当前正在执行指令的地址C）当前正在执行指令的下一条指令的首地址D）控制器中指令寄存器的地址【2-3】判断下列说法是否正确。
（1）PC可以存放一个16位二进制数，因此其寻址范围为0000H~7FFFH。
（）（2）单片机系统复位时PC的内容为0000H，因此CPU从程序存储器0000H地址单元取指令，开始执行程序。
（）（3）PC可以看成是程序计时器（）（4）PC可以看成是程序存储器的地址指针。
（）【2-4】试计算当振荡频率为12 MHz和6 MHz时，一个机器周期的长度？试辨析振荡周期、状态周期、机器周期、指令周期之间的关系。
【2-5】单片机的ROM必须具有掉电存储功能，这句话是否正确？【2-6】单片机对RAM的根本要求是快，但掉电可丢失数据，这个表述正确吗？【2-7】试说出80C51的两种时钟电路模式，如果是只有一个单片机工作常使用的是哪一种？如果是两个以上的单片机工作使用哪一种？【2-8】80C51单片机的EA信号有何功能？在使用8031时，EA信号引脚应如何处理？现在使用的80C51系列单片机内部一般均含有ROM，其EA引脚应该怎么接？【2-9】80C51系列单片机的三总线结构包括哪三种？其中作地址总线指的是？作数据总线指的是？属于控制总线的有？P0口的分时复用功能需要依靠锁存器的锁存功能，试举1种常用的低功耗锁存器并将其与单片机正确连接？【2-10】片内RAM低128单元一般划分为哪三个主要部分？对应的字节地址空间是？内部RAM中，可作为工作寄存器区的单元地址为（）H～（）H。
【2-11】80C51单片机任何一个时间4组通用工作寄存器中只能有一组工作，具体哪一组工作由什么来决定？如何设置才能选用0组通用寄存器？【2-12】80C51单片机具有很强的位（布尔）处理功能，内部RAM中共有多少单元可以位寻址，试写出其字节范围和位地址范围？【2-13】位地址00H与字节地址00H在内存中的位置有什么区别？片内字节地址为2AH单元最低位的位地址是（）；片内字节地址为88H单元的最低位的位地址为（）。
第2章 80C51系列单片机基本结构及原理
串行通信、扩展I/O接口芯片 定时、计数作用。与CPU之间各自独立工作，当它计数满时向CPU中断。
五个中断源、两级优先，可编程进行控制。
各部分通过内部总线相连。
7
2.1 80C51系列单片机的内部结构
本节内容
2.1.1 80C51系列单片机的CPU
2.1.2 程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)的区别
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2.1 80C51系列单片机的内部结构
本节内容
2.1.1 80C51系列单片机的CPU
2.1.2 程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)的区别
2.1.3 单片机时序及有关概念
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2.1 80C51系列单片机的内部结构
2.1.2 程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）的区别
程序存储器是用来存放指令代码的，即用来存放汇编语言 或C语言程序编译后的二进制程序代码； 数据存储器是用来存放程序运行中产生的运算结果或随机
2.1.3 单片机时序及有关概念
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2.1 80C51系列单片机的内部结构
2.1.1 80C51系列单片机的CPU
CPU的作用：读入和分析每条指令，根据每条指令的功能要求，
控制各个部件执行相应的操作。 80C51系列单片机的CPU是由运算器和控制器构成的。
运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑和位运算。 控制器的主要任务是识别指令，并根据指令的性质控制单片机各
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。
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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
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
单片机 80C51单片机的软件基础_2
单片机 80C51单片机的软件基础_2在现代电子技术领域，单片机扮演着至关重要的角色。
80C51 单片机作为其中的经典代表，其软件基础是我们深入理解和应用它的关键。
首先，让我们来了解一下 80C51 单片机的指令系统。
指令是单片机能够执行的基本操作命令，就如同我们日常做事的具体步骤。
80C51单片机的指令系统丰富多样，包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、控制转移指令等等。
数据传送指令用于在单片机内部的寄存器、存储器之间进行数据的移动。
比如说，将一个数值从一个寄存器传送到另一个寄存器，或者将存储单元中的数据读取到寄存器中。
算术运算指令则能实现加法、减法、乘法、除法等基本的数学运算。
这在处理各种数据计算的任务中是必不可少的。
逻辑运算指令用于对数据进行逻辑与、或、异或等操作，帮助我们实现对数据的逻辑判断和处理。
控制转移指令则决定了程序的执行流程。
它可以让程序根据特定的条件跳转到指定的地址继续执行，从而实现分支和循环等功能。
接下来，我们说一说 80C51 单片机的编程语言。
常见的编程语言有机器语言、汇编语言和高级语言。
机器语言是单片机能够直接识别和执行的二进制代码。
它由一连串的 0 和 1 组成，虽然执行效率高，但编写和阅读都非常困难。
汇编语言是一种符号化的机器语言，使用助记符来代替机器指令的操作码，用地址符号或标号来代替地址码。
相比机器语言，汇编语言更易于理解和编写，但仍然需要对单片机的硬件结构有较深入的了解。
高级语言，如 C 语言，具有更高的可读性和可维护性。
它能够让开发者更专注于解决问题的逻辑，而不必过多地关注单片机的底层硬件细节。
使用高级语言编写的程序，经过编译后可以在 80C51 单片机上运行。
在软件开发过程中，编程工具也是不可或缺的。
Keil 就是一款常用的 80C51 单片机编程软件。
它提供了方便的代码编辑、编译、调试环境，能够大大提高开发效率。
编写好程序后，我们需要将其下载到单片机中。
第二章 80c51硬件结构
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(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 。
第二章80C51的结构和原理习题及答案
第⼆章80C51的结构和原理习题及答案第⼆章80C51的结构和原理习题及答案1、80C514单⽚机在功能上、⼯艺上、程序存储器的配置上有哪些种类？答：80C51单⽚机在功能上有两种⼤类：（1）、基本型；（2）、增强型；80C51单⽚机在⽣产⼯艺上有两种：（1）、HMOS⼯艺（即⾼密度短沟道MOS ⼯艺）；（2）、CHMOS⼯艺（即互补⾦属氧化物的HMOS⼯艺）；80C51单⽚机在程序存储器的配置上有三种形式：（1）、掩膜ROM；（2）、EPROM；（3）、ROMLess（⽆⽚内程序存储器）。
2、80C51单⽚机存储器的组织采⽤何种结构？存储器地址空间如何划分？各地址空间的地址范围和容量如何？在使⽤上有何特点？答：80C51单⽚机存储器的组织采⽤哈佛结构：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。
基本型单⽚机⽚内程序存储器容量为4KB，地址范围是0000H~0FFFH。
增强型单⽚机⽚内程序存储器容量为8KB，地址范围是0000H~0FFFH。
基本型单⽚机⽚内数据存储器均为128字节，地址范围是00H~7FH，⽤于存放运算的中间结果、暂存数据和数据缓冲。
这128字节的低32个单元⽤作⼯作寄存器，在20H~2FH共16个单元是位寻址区，然后是80个单元的他通⽤数据缓冲区。
增强型单⽚机⽚内数据存储器为256字节，地址范围是00H~FFH。
低128字节的配置情况与基本型单⽚机相同，⾼128字节为⼀般RAM，仅能采⽤寄存器间接寻址⽅式访问（⽽与该地址范围重叠的SFR空间采⽤直接寻址⽅式访问）。
3、80C51单⽚机的P0~P3⼝在结构上有何不同？在使⽤上有何特点？答：80C51单⽚机各⼝均由接⼝锁存器、输出驱动器和输⼊缓冲器组成，但是结构存在差异：P0、P1⼝有转换开关MUX，P2、P3⼝没有；P1~P3⼝都有上来电阻，但是P0没有。
4个I/O⼝的使⽤特点：（1）、P0：P0⼝是⼀个多功能的8位⼝，可按字节访问也可以按位访问。
单片机第2章80C51的结构与原理课件
通信。
并行通信接口的构成和使用
1
并行传输
2
接口标准
3
应用举例
同时发送和接收多个数据
定义了数据传输的电气和
并行通信接口常用于图形
位，适用于高速数据传输
逻辑特性，如PIO、DDR、
显示、高速数据采集、并
和快速响应的应用。
USB等。
行计算等。
3
寄存器
用于存储临时数据和控制单元的状态信息。
80C51的存储系统：ROM与RAM的区别
ROM
RA M
只读存储器，用于存储程序和常量数据。
随机存储器，用于存储变量和临时数据。
片内I/O口的构成和使用
引脚接口
输入模式
通过引脚连接外部设备和单片机。
接收外部信号并将其转换为数字信号。
输出模式
通信接口
将数字信号转换为外部的模拟或数字信号。
80C51芯片在各个行业中
的特点，提供了出色的性
RAM，使得80C51非常灵
得到广泛应用，包括消费
能表现，适用于各种领域
活，能够适应不同的应用
电子、通信、汽车电子、
的嵌入式应用。
需求。
医疗设备等领域。
单片机中的CPU结构和工作原理
1
控制单元
负责指令解码和控制单片机的操作。
2
运算单元
执行算术和逻辑运算，以及位操作等基本操作。
单片机第2章80C51的结
构与原理课件
本课件将详细介绍单片机80C51的结构和原理。包括单片机的基本结构与分
类、80C51芯片的特点与应用、CPU结构和工作原理、ROM与RAM的区别等内
容。
80C51芯片：特点与应用
1
单片机原理及应用 第二章
寄存器
累加器ACC 累加器ACC，简称累加器A，它是一个8位寄存器，通 过暂存器与ALU相连，在算术运算和逻辑运算时，通常用 累加器A存放一个参加操作的数，作为ALU的一个输入，而 ALU的运算结果又存入累加器A中。
寄存器B 寄存器B一般用于乘、除法指令，它与累加器A配合使 用。运算前，寄存器B中存放乘数或除数；运算后，B中保
存了乘积的高位字节或商的余数部分。此外，寄存器B可 作为存放中间结果的暂存寄存器使用。
程序状态字寄存器PSW
运算操作过程中的一些状态信息存放在程序状态字寄存器PSW中，
PSW寄存器的字节地址是DOH，PSW各位的符号与定义如下：
C—进位标志（CY），有进位或借位时，C=1，否则C=0； Cy=1提示无符 号数运算超出范围。 在进行位操作时，CY作为位累加器C，也称为布尔累加器。此外， 循环移位指令和比较转移指令也会影响CY标志。 AC—辅助进位标志，当累加器中A3向A4有进位或错位时AC=1，否则AC=0；
7406
2 4 6 8 2 4 6 8
22
1
74ls08A
22
OE
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
19 18 17 16 15 13 12 11 27
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WE
19 18 17 16 15 13 12 11 27
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WE
ALE/PROG——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。由于ALE以1/6的振荡频率 固定速率输出，可作为对外输出的时钟或用作外部定时脉
单片机第2章80C51的结构和原理-thh
02
时钟输入部分接收外部或内部时钟信号，为计 数器提供计时基准。
04
控制电路部分负责控制计数器的启动、停止和溢出 等操作。
定时器/计数器的工作方式
定时器/计数器有两种工作方式：定时 方式和计数方式。
在定时方式下，计数器在时钟输入的每 个脉冲下降沿或上升沿时加1，直到溢 出为止。此时，计数器会输出一个中断
控制寄存器
用于暂存发送和接收的数据，实现数 据的缓冲和转发。
串行通信的应用
远程数据传输
通过串行通信，单片机可以实现 与远程设备的数据交换，如读取 传感器数据、控制远程设备等。
多机通信
多个单片机之间可以通过串行通 信实现信息的交换和协同工作， 如分布式控制系统、多机控制系 统等。
调试与测试
在单片机开发过程中，通过串行 通信可以将调试信息发送到计算 机上，方便开发者进行调试和测 试。
中断优先级
指各中断源的优先级，80c51单片机采用静态优先级，每个中断源都有一个固定的优先级。
中断向量
指中断处理程序的入口地址，80c51单片机在内存中为每个中断源分配一个特定的地址。
中断处理过程
中断请求
01
当某个中断源发出中断请求时，若该中断源未 被屏蔽，则CPU会响应中断。
中断处理
03
中断处理程序会对中断事件进行处理，执行相 应的操作。
80c51单片机中的中央处理器由运算 器、控制器和寄存器等组成，实现算 术、逻辑、控制和暂存等功能。
存储器
存储器是单片机中用于存储程序和数 据的部件。
80c51单片机中的存储器包括内部存 储器和外部存储器，内部存储器又分 为程序存储器和数据存储器。
ห้องสมุดไป่ตู้
单片机基础_80C51
2.1.3 80C51单片机的信号引脚及其功能
80C51 有 40 引 脚 双 列 直 插 （ DIP ） 、 44 引 脚 (PLCC) 和 44 引 脚 （ PQFP/TQFP ） 封 装 形 式 。 80C51/80C52 的封装及逻辑图如图 2.3a 所示 ( 或见 教材P15图2.3）。 在某些场合，不需通过并行总线扩展芯片，这 时常采用20引脚双列直插(DIP)甚至仅14引脚的单 片机，如 ATMEL 公司的 1051/2051/4051 单片机等， 或 PHILIPS 公司的 P87LPC764 单片机。它们的封 装及引脚见图2.3b。
· 紫外线可擦除型ROM－EPROM型单片机 (如87C51)。EPROM需用 紫外线擦除，必须脱机固化，不能在线改写。
· 电 可 擦 除 型 ROM——EEPROM ， 称 为 Flash 单 片 机 ( 如 89C51) 。 EPROM 和 EEPROM 都是可以多次擦除和编程的，或称 MTP 的 ROM （MTP:Multiple Time Programmable)。
Part 1 80C51 单片机
80C51单片机部分推荐教材《单片机基础》(修订本 /第3版),李广弟等编,北京航空航天大学出版 社,2001/2007(可在图书馆借阅到) 介绍其中的两章:
Ch2 单片机芯片的硬件结构
Ch5 单片机存储器的扩展
Ch2 单片机芯片的硬件结构
2.1 80C51单片机逻辑结构及信号引脚
· P2——8位、准双向I/O口。
当使用片外存储器（ ROM 及 RAM ）时，输出高 8 位地址。
在编程/校验期间，接收高位字节地址。
P2口可以驱动4个LSTTL负载。 · P3——8位、准双向I/O口，具有内部上拉电路。 P3 提供了各种替代的第二功能。在提供这些功能时， 其输出锁存器应由程序置 1 。 P3 口可以输入 / 输出 4 个 LSTTL负载。 P3 口第二功能（实际使用时，总是按需要优先选择 第二功能，剩下不用的才作口线使用）， P3 口第二功能 见表2-1所示(或见教材P16）。
第2章 80C51单片机内部结构和工作原理
§2 - 5
I/O端口结构及工作原理 I/O端口结构及工作原理
位并行I/O I/O口 32条端线 条端线： ※ 有4个8位并行I/O口,共32条端线： P 0 、P 1 、P 2 和P 3 口。 每一个I/O口都能用作输入或输出。 每一个I/O口都能用作输入或输出。 I/O口都能用作输入或输出
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(3)指令周期 指令周期
• 完成一条指令所需要的时间， 完成一条指令所需要的时间， 有单、双、四机器周期指令 • 单字节单周期 如 INC A 字节单 机器码 04 • 双字节单周期 字节单 ADD A #30 24 30 • 单字节双周期 字节双 INC DPTR A3 • 单字节四周期 字节四 MUL AB A4
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⒉ 位寻址区
从20H～2FH共16字节（Byte，缩写 20H～2FH共16字节（Byte， 字节 为英文大写字母B）。每 为英文大写字母B）。每B有8位（bit，缩 bit， 写为小写b），共128位，每一位均有一个 写为小写b），共128位 位地址。 位地址。
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⒊ 数据缓冲区 RAM中 30H FH为数据缓冲 内 RAM 中 30H ～ 7FH 为数据缓冲 用于存放各种数据和中间结果， 区，用于存放各种数据和中间结果， 起到数据缓冲的作用。 起到数据缓冲的作用。
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三、特殊功能寄存器（SFR） 特殊功能寄存器（SFR）
• 地址为 地址为80H—FFH，不连续，一共21个 ，不连续，一共 个 • DPTR是唯一的一个 位SFR，占两字节地址 是唯一的一个16位 是唯一的一个 ， • 未使用的地址不能访问。 未使用的地址不能访问。 不能访问
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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。
单片机课件第2章 80C51的结构与原理
﹡ ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等； ﹡ Philips、华邦、Dallas、 Siemens(Infineon)等公司的许多产品 。
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2.2 80C51的基本结构与应用模式
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。
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2.4.3 80C51单片机的复位
一、复位电路
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。
＋5V C1 R1
RST
80C51
＋5V
C1
RST
K R2
80C51
R1
上电复位电路
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按键与上电复位
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二、单片机复位后的状态
复位后： PC=0000H，所以程序从0000H地址单元开始执行； 启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不
改变片内RAM的内容 ；
特殊功能寄存器复位后的状态是确定的 ： P0~P3=FFH，各口可用于输出，也可用于输入； SP=07H，第一个入栈内容将写入08H单元； IP、IE和PCON的有效位为0，各中断源处于低优先 级且均被关断、串行通讯的波特率不加倍；
（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 。
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（2）该系列生产工艺有两种：
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一、80C51单片机存贮器结构特点
程序存贮器和数据存贮器的地址空间严格分 开，用不同的地址指针、寻址方式和控制信号将 这两种存储空间分开。
存在4个物理上相互独立的存贮器空间： 片内、外程序存贮器
片内、外数据存贮器
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
3．控制信号线
RST/VPD：复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端
复位 复位电路：
上电复位电路
上电复位和开关复位组合电路
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上电复位电路
(80C51)
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上电复位和开关复位组合电路
(80C51)
(80C51)
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
3．控制信号线 RST/VPD：复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端
二、80C51单片机的引脚及其功能
一、80C51单片机的构成及结构特点
1．80C51构成 8位CPU、128字节RAM存储器、21个专用寄存器 （亦称特殊功能寄存器SFR）、4K字节ROM存储器、 4个8位并行口、1个全双工的串行口、2个16位的定 时器/计数器、一个处理能力较强的中断系统。 80C51内部结构框图如下：
2．外接晶体引脚 80C51单片机的振荡器有内部和外部两种方式。
外部方式振荡电路
二、 80C51单片机的引脚及其功能
3．控制信号线
RST/VPD：复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端
复位 复位信号：时钟电路工作后，该引脚上出现持续
24个振荡周期（即两个机器周期）以上的高电平， 单片机就可完成复位操作 。
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一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★扩展能力强，当片内的存储器或I/O 口不够用时，可以很方便地通过片内并 行口（这时作为总线口）进行扩展，最 大可扩展至64K字节程序存储器和64K 数据存储器。
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一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
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二、控制器
3．布尔处理机 布尔处理机是单片机 CPU 中运算器的一个重 要组成部分。它有相应的指令系统，可提供17条 位操作指令，硬件有自己的“累加器”（进位位 C）和自己的位寻址RAM和I/O空间，所以是一个 独立的位处理机。
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三、80C51单片机的低功耗工作方式
80C51有两种低功耗方式：待机方式和掉 电方式。它们比正常运行方式的功耗大大降低， 下表列出80C31单片机三种工作方式下的功耗。
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一、运算器
以算术逻辑单元 ALU为核心，含累加器 ACC、暂存器、程序状 态字PSW、B寄存器等 许多部件。
如右图所示:
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一、运算器
1、算术逻辑单元
能完成带进位位加法、不带进位位加法、带 借位位减法、加1、减1、逻辑与、逻辑或、逻辑 异或、循环移位以及数据传送、程序转移等操作。
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一、运算器
① 80C31中EA必须接地。
② 80C51/87C51中
EA＝1，单片机使用片内ROM/EPROM； EA＝0，单片机片内程序存储器失效，而使用片外程 序存储器。 ③ 对片内EPROM编程时，此脚接编程电压。
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§2.2 80C51单片机的微处理器
微处理器又称CPU，由运算器和控制器两大部分组成。 一、运算器 二、控制器
3、程序状态字 Cy AC FO RS1 RS0 OV P
⑥奇偶标志P:
每执行一条指令，单片机都能根据A中1的 个数的奇偶自动令P置位或清零：奇为1，偶为0。 此标志对串行通信的数据传输非常有用，通过奇 偶校验可检验数据传输的正确与否。
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二、控制器
1．控制器的结构
控制器是 CPU 的大脑中枢，它以定时控制逻辑 为中心，还包括指令寄存器、译码器、数据指示器 DPTR 、程序计数器 PC、堆栈指针 SP、以及RAM 地 址寄存器、16位地址缓冲器等。
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
①进位标志Cy： 加法（减法）时最高位D7有进（借）位，则 Cy=1，否则Cy=0；位处理时，它起着“位累加 器”的作用。
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
②辅助进位标志AC： 加（减）法运算时，如果低半字节的最高 位D3有进（借）位，则AC=1，否则AC=0；AC 在作BCD码运算而进行二～十进制调整时有用。
复位 复位状态:
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80C51复位后内部寄存器状态
特殊功能寄存器 初始状态 特殊功能寄存器 初始状态
ACC B PSW SP DPL DPH P0～P3
00H 00H 00H 07H 00H 00H 0FFH
XXX00000B 0XX00000B
TCON TH0 TL0 TH1 TL1 SCON SBUF
2、累加器ACC和寄存器B 累加器ACC是最常用的专用寄存器。进入ALU 作算术操作和逻辑操作的操作数很多来自ACC，
操作的结果也常送回ACC。
寄存器 B 在乘、除指令中作为一个操作数寄 存器，其它情况下，可作为一个通用寄存器用。
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一、运算器
3、程序状态字
程序状态字PSW是一个8位寄存器，它包含 了许多程序状态信息，其各位的含义如图所示： Cy AC FO RS1 RS0 OV P
三、80C51单片机的低功耗工作方式
低功耗单片机的内部结构如下图所示：
80C51 低功耗方式的内部结构
三、80C51单片机的低功耗工作方式
低功耗方式是由电源控制寄存器PCON控制的。 PCON格式如下：
SMOD GF1 GF0 PD IDL
1，进入待机方式 1，进入掉电方式 1，波特率加倍 通用标志位0 通用标志位1
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二、控制器Байду номын сангаас
2．CPU操作时序
时序概念：80C51 单片机每个机器周期包含 6 个状态 周期，每个状态周期包含两个振荡周期（ 2个节 拍 P1、P2），若采用 6MHz 的晶体振荡器，则每 个机器周期为2μs。
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二、控制器
2．CPU操作时序
时序概念： 一条指令执行的时间称为指令周期， 80C51单片机的指令周期为1～4个机器周期。 下面介绍几种典型指令的取指/执行时序
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二、80C51单片机的引脚及其功能
80C51系列单 片机有40个引 脚，用 CHMOS 工艺制造，芯 片采用双列直 插式封装。
80C51单片机芯片引脚图
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
1．主电源引脚
VCC：接＋5V电源正端 VSS：接＋5V电源地端 一般VCC和VSS之间应接高频和低频滤波电容。
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
2．外接晶体引脚
XTAL1：芯片内部振荡电路（单级反相放大器）
输入端
XTAL2：芯片内部振荡电路（单级反相放大器） 输出端
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
2．外接晶体引脚 80C51单片机的振荡器有内部和外部两种方式。
内部方式振荡电路
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
③用户标志FO： 是用户定义的一个状态标志。可通过软件 对它置位、清零；在编程时，也常测试其状态进 行程序分支。
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
④工作寄存器区选择位RS1、RS0: 可借软件置位或清零，以选定4个工作寄存 器区中的一个区投入工作。
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二、控制器
1．控制器的结构 PC： 16位的地址指针，专门用来控制程序运 行的顺序，其中的内容总是下一条要执行的 指令的地址。 复位时，PC=0000H，使程序从0单元开 始执行。 通常单片机每取一个字节机器码，PC就 自动加1，从而保证了指令的顺序执行。 转移指令可强行改变PC的内容。
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二、控制器
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一、80C51单片机存贮器结构特点
从逻辑上看，存在三个独立的空间：
● 片内片外的程序存贮器，地址从0000H～FFFFH，
一、80C51单片机的构成及结构特点
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一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★片内RAM的低端开辟了一个工作寄存 器区，共有4组，每组有8个8位的工作 寄存器，还有21个专用寄存器，使CPU 控制灵活、编程方便。
一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★把程序存储器与数据存储器在空间上 严格分开：采用不同的寻址方式；使用 不同的控制信号；使用两个不同的地址 指针，用PC指向程序存储器，用DPTR 指向数据存储器。
一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★片内I/O口多，有4个8位多功能且可 按位控制的并行口和一个全双工的串行 口，串行口有多种工作方式，可实现多 机通讯，易构成集中分布式的控制系统。
第二章 80C51单片机的基础知识
§2.1 80C51单片机的内部结构与引脚功能
§2.2 80C51单片机的微处理器
§2.3 80C51单片机的存储器配置
§2.4 80C51单片机的寻址方式
§2.5 80C51单片机的指令系统 思考与练习
§2.1 80C51单片机的内部结构与引脚功能
一、80C51单片机的构成及结构特点
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一、运算器
3、程序状态字 Cy AC FO RS1 RS0 OV P