[toc]
80C51的结构和原理
2.1 80C51 系列概述
- 8051是Intel公司 MCS-51系列的典型 品种,采用HMOS工 艺 。
- 以8051为基核的CMOS 产品统称为80C51系列。 与原来工艺相比，特点是 低功耗。
2.1.1 80C51 的基本结构与应用模式
80C51 单片机基本结构
- CPU与其他部件间通过三总线连接
- AB：地址总线
- DB：数据总线
- CB：控制总线
80C51单片机基本型包含
80C51单片机由CPU（含运算器、控制器及一些寄存器）、存储器、 I/O口、及基本外设组成。
-
CPU系统
CPU系统 -
存储器系统
存储器系统
RAM被称为随机读 写存储器。 用于存放数据 。 具有易失性：芯片掉 电后，其内的信息消失。
ROM被称为只读存储器。 用于存放程序。 具有非易失性：掉电后其内 的信息依然存在。
注： 它们都可以外扩64K
-
I/O口
I/O口 -
其他功能单元（片内外设）
单片机的引脚分部及功能
80C51单片机的CPU
80C51单片机的CPU
中央处理单元（80C51 CPU）
- 运算器
- 控制器
1.运算器
- ➢8位的算数逻辑单元ALU
可对4位、8位、16位数据进行操作
➢8位累加器ACC（A）
➢8位程序状态寄存器PSW
指示指令执行后的状态信息，供查询和判别用
- ➢8位寄存器B
在乘除运算时，用来存放一个操作数,也用来存放运算 后的一部分结果。
- ➢布尔处理器
专门用于处理位操作的，以PSW中的C为其累加器
- ➢2个8位暂存器
2.控制器
-
程序计数器
- 由两个8位计数器PCH：高八位;PCL：低八位组成
- PC是程序的字节地址计数器，PC内容为将要执行的指令地址
- 改变PC内容，改变执行的流向
- PC可对64KB的ROM直接寻址，也可对89C51片内ROM寻址
-
指令寄存器IR及指令译码器ID
- 由PC中的内容指定ROM地址
- 取出来的指令经IR送至ID(指令译码器)
- 由ID对指令译码产生一定序列的控制信号，以执行指令所规定的操作
-
振荡器和定时电路
- 89C51单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和频率微调电容（2个 30pF左右），其频率范围为1.2 MHz-12MHz。该信号作为89C51工作 的基本节拍即时间的最小单位。
2.380C51单片机的小系统
- 电源 :提供能量
- 时钟脉冲 :提供控制节拍
- 复位电路 :指定开始读取指令的地址
- 存储器设置电路 :设置程序存放和读取的位置
电源
时钟脉冲
复位电路
存储器设置电路
最小系统
80C51的时序
- 1.振荡周期：为单片机提供时钟信号的振荡源的周期
- 2.状态周期：是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号
- 3.机器周期：通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器 周期。6个状态周期
-
4.指令周期：是指CPU执行一条指令所需要的时间。一个指 令周期通常含有1～4个机器周期。
80C51的时序
80C51单片机的存储器组织
相关概念
存储单元
地址线:是用来传输地址信息用的。 举个简单的例子：cpu在内存或硬盘里面寻找一个数据时，先通过地址线找到地址，然后再通过数据线将数据取出来。
存储器与地址线关系
AT89C51单片机存储器结构
SFR:特殊功能寄存器
EA:其值决定先访问片内还是先访问片外
AT89C51单片机存储器结构
1.程序存储器
作用：存储程序和重要的数据
以下地址为专用，使用时要留出来
程序存储器的入口地址
2.数据存储器
数据存储器
数据存储器
MCS-51 单片机片内RAM的配置图
工作寄存器区：32字节，分4组，每组分为8字节，1个字节对应一个工作寄存器
通过设定PSW寄存器中RS1和RS0来选择不同寄存器组
位寻址区：对应字节地址为20H到2FH的区域，共16个字节，共128个位。
内部RAM中位地址表
普通RAM区：对这部份区域的使用不作任何规定和限制，但应说明的是，堆栈一般开辟在这个区域。
-
特殊功能寄存器SFR（Special Function Register）:功能：管理各功能器件，如定时器、串行口、中断系统、外 围芯片等；用户通过对SFR编程可方便地管理所有功能部件。
SFR区
80C51 特殊功能寄存器位地址及字节地址表
80C51单片机的并口
各端口特点
单片机的引脚（P1口）
P1口
进来是什么，
Q出去就是什么
Q非（/Q）相反
输出数据1
输出数据0
输入数据
点亮LED
灭LED
做输入应用
小结
- 每一个I/O口都可以独立地作输入或输出口使用，但P0和P2在访问 外部存储器时作地址/数据总线，此时它们将不能再作为I/O口使用。
- 当I/O口作为输入时，必须通过程序输出1使FET截止，这样从“管 脚Px.x”输入的信号才能在“读管脚”信号的帮助下被正确读走。
- P1、P2、P3因为内部上拉电阻而被称为“准双向口”。在作输入时， 上拉电阻将“管脚Px.x”拉高并在外设输入低电平时向外输出电流。
- P0口没有内部上拉电阻，是一个真正的双向口。作输入时因开漏结构而浮地。
