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C51单片机的基本结构及工作原理

• 各类单片机均兼容,只是功能略有差异。 • 封装:双列直插(DIP) • 方形:PLCC • 扁平封装:QFP
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第二节80C51的结构
一、引脚功能
• 逻辑符号图 • 片外三总线
– AB:P0口经地址锁存后提供低8位地址,P2 口直接提供高8位地址
– DB:P0口提供8位数据 – CB:EA,ALE,PSEN ,RD,WR,RST等
第二章 单片机的基本结构与工作原理
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主要掌握
• 基本组成(内部资源) • 存储器的配置 • 时序及电路 • 工作方式 • I/O口的应用功能(第四章)
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第一节 80C51系列单片机的结构
(以80C51为代表)讲解: 基本组成 内部结构 特殊功能寄存器
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基本组成框图
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第二节80C51的引脚功能
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时序电路及时序
• 时钟电路 – 内部方式 – 外部方式
• 时序:注意ALE的地址锁存 – T机器=12T时钟(6个状态12拍) – 取指令 – 执行指令
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第三节 80C51存储器配置
• 计算机结构分类
• ( 1 )哈佛( Harvard )型结构:哈佛 ( Harvard )型结构是将程序存储器与数据 存储器分开。一般单片机采用这种结构。
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80C51的内部结构
二 、80C51的内部结构(见图P13) • 算术逻辑部件ALU • 定时控制部件 • 寄存器组
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80C51CPU的结构和特点
• PC:程序地址寄存器,16位,执行指令 后自动加一,常将PC值设置成程序第一 条指令的内存地址。访问范围: 0000H~0FFFFH
• ACC:累加器,8位,特殊用途的寄存器, 专门存放操作数或运算结果。
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。
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2 .片内高 128 字节数据存储器 RAM
• 片内高 128 字节 RAM 中离散分布着21 (26)个特殊功能寄存器 SFR 。 如累加器 A 、寄存器 B 、程序状态字寄存 器 PSW 等。 SFR 的地址能被8整除时,可以位寻址 (11个)。
• B :8位,专门为乘除法而设置的寄存器
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常用寄存器(PSW、SP、DPTR)
• PSW:程序状态字,8位,存放指令执行后 的有关状态。(见P17)
• SP:堆栈指针,8位,专门存放堆栈的栈顶 位置。遵循“先进后出”的原则。 注意:禁 止用传送指令存放数据。
• DPTR:数据地址指针,16位,存放程序存 储器的地址和外部数据存储器的地址。
• ( 2 )冯·诺依曼型结构:冯·诺依曼型结构 是对程序存储器和数据存储器不作逻辑上的 区分,共用一个存储器。
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第三节 80C51存储器配置
• 存储空间:物理空间(4) 、逻辑空间(3)
• 片内/片外程序存储器64K (0000~0FFFFH)P22
• 128B的片内数据存储器(00~7FH)
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( 3 )堆栈和数据缓冲区
• 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
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寄存器区的使用
• 内部RAM的00~1FH分为4个区,每个区 有8个单元,分别用R0~R7来表示。
RS1~RS2=00时: R0~R7=00H~07H的地址 RS1~RS2=01时: R0~R7=08H~0FH的地址 RS1~RS2=10时: R0~R7=10H~17H的地址 RS1~RS2=11时: R0~R7=18H~1FH的地址
可 分DPH和DPL两个独立8位寄存器使用。
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程序执行前,PSW中的F0=1,RS0RS1=00 问执行下列指令后PSW中的各位的状态?
• MOV A,#0FH ADD A,#0F8H 00001111
(+) 11111000 —————— 100000111
• CY=1,AC=1,P=1
• OV=CP异或CS=1异 或1=0
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( 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。
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单片机的工作方式
• 复位工作方式 • 正常工作方式 • 编程工作方式:89C51Flash • 低功耗工作方式:
待机方式(PCON的IDL=‘1’等中断) 掉电方式(PCON的PD=‘1’保护内RAM)
• 复位工作方式 • 正常工作方式 • 编程工作方式:89C51Flash • 低功耗工作方式:
待机方式(PCON的IDL=‘1’等中断) 掉电方式(PCON的PD=‘1’保护内RAM)
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复位电路
• RST引脚保持两个机器周期以上的高电平 • 复位电路
– 上电复位电路 – 外部复位电路 – 外部上电复位电路 – 抗干扰复位电路
• 128B特殊功能寄存器SFR(80~0FFH离散 分布)
• 位寻址区(20H~2FH)
• 片外数据存储器64K(0000~0FFFFH)
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( 1 )工作寄存器区
• 工作寄存器区的编址从 00H ~ 1FH ,共 分为四组寄存器。每个组都是 8 个单元, 各组都以 R0~R7 作为寄存器单元编号。 使用时, CPU 只能使用其中一组工作寄 存器,由程序状态字 PSW 中的 RS1 ~ RS0 两位的状态组合来进行选择。
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3、片外数据存储器 RAM
• 在某些应用时,需要存储大量数据, 可扩展片外数据存储器(片外 RAM )。

80C51 单片机可扩展 64KB 的片外数
据存储器。其扩展的外部数据存储器与扩
展的外部I/O 口统一编址,都在同一个地
址空间内,采用相同的寻址方式,使用相
同的指令 MOVX 。
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第四节单片机的工作方式
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