C的結(jié)構(gòu)和原理實(shí)用

會(huì)計(jì)學(xué)1C的結(jié)構(gòu)和原理實(shí)用2023/1/172生產(chǎn)工藝有兩種：在產(chǎn)品型號(hào)中凡帶有字母“C”的即為CHMOS芯片，CHMOS芯片的電平既與TTL電平兼容，又與CMOS電平兼容。如87C51。一是HMOS工藝（高密度短溝道MOS工藝）。二是CHMOS工藝（互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝）。第1頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/173功能上，有基本型和增強(qiáng)型2大類(lèi)：增強(qiáng)型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C31第2頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/174在片內(nèi)程序存儲(chǔ)器配置上，有3種形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLess。如：80C51有4K字節(jié)的掩膜ROM87C51有4K字節(jié)的EPROM

80C31在芯片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器。第3頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1752.1.280C51系列各廠(chǎng)商以8051為基核開(kāi)發(fā)出的CMOS單片機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為80C51系列。常用產(chǎn)品有：Intel：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；ATMEL：89C51、89C52、89C2051等；Philips、華邦、Dallas、Siemens等公司的許多產(chǎn)品。第4頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1762.2

80C51的基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用模式2.2.180C51的基本結(jié)構(gòu)第5頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1772.2.280C51的應(yīng)用模式

帶總線(xiàn)擴(kuò)展引腳的產(chǎn)品擴(kuò)展總線(xiàn)的應(yīng)用模式不擴(kuò)展總線(xiàn)的應(yīng)用模式

第6頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/178沒(méi)有總線(xiàn)擴(kuò)展引腳的產(chǎn)品引腳數(shù)減少、體積減小。對(duì)于不需進(jìn)行并行外圍擴(kuò)展，裝置的體積要求苛刻且程序量不大的系統(tǒng)極其適合。典型產(chǎn)品,如：AT89S2051/AT89S4051。第7頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1792.3

80C51典型產(chǎn)品資源配置與引腳封裝2.3.180C51典型產(chǎn)品資源配置第8頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1710由表可見(jiàn)：增強(qiáng)型與基本型的幾點(diǎn)不同：片內(nèi)ROM：從4K增加到8K

片內(nèi)RAM：從128增加到256

定時(shí)/計(jì)數(shù)器：從2個(gè)增加到3個(gè)中斷源：從5個(gè)增加到6個(gè)。第9頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1711無(wú)ROM型，要在片外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器；掩膜ROM型，程序由芯片生產(chǎn)廠(chǎng)寫(xiě)入；EPROM型，程序通過(guò)寫(xiě)入裝置寫(xiě)入；FlashROM型，程序可電寫(xiě)入（常用）。片內(nèi)ROM的配置形式：還有OTPROM型，具有較高的可靠性。第10頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17122.3.280C51的引腳封裝第11頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17132.480C51的CPU第12頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17142.4.1CPU的功能單元

運(yùn)算器累加器ACC

寄存器BPSW

控制器程序計(jì)數(shù)器PC

指令寄存器IR

定時(shí)與控制邏輯

其他寄存器程序計(jì)數(shù)器PC

數(shù)據(jù)指針DPTR

堆棧指針SP

工作寄存器R0~R7第13頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1715寄存器及其存儲(chǔ)器映射如下圖：第14頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17162.4.280C51的時(shí)鐘與時(shí)序時(shí)鐘產(chǎn)生方式內(nèi)部時(shí)鐘方式外部時(shí)鐘方式

第15頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1717

80C51的時(shí)鐘信號(hào)1個(gè)機(jī)器周期：12個(gè)晶振周期（或6個(gè)時(shí)鐘周期）指令的執(zhí)行時(shí)間稱(chēng)作指令周期（單、雙、四周期）第16頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/171880C51的典型時(shí)序單字節(jié)指令雙字節(jié)指令

單周期指令第17頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1719雙周期指令

2個(gè)機(jī)器周期中ALE有效4次，后3次讀操作無(wú)效。

第18頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1720訪(fǎng)問(wèn)外部RAM的雙周期指令時(shí)序

第二機(jī)器周期無(wú)讀操作碼的操作，而是進(jìn)行外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址和數(shù)據(jù)選通。ALE信號(hào)會(huì)出現(xiàn)非周期現(xiàn)象。

第19頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17212.4.380C51單片機(jī)的復(fù)位復(fù)位可使單片機(jī)或系統(tǒng)部件處于確定的初始狀態(tài)。

復(fù)位電路上電復(fù)位電路按鍵與上電復(fù)位第20頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1722單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)

PC=0000H

RAM：隨機(jī)值（運(yùn)行中復(fù)位不改變RAM內(nèi)容）

SFR：

P0~P3=FFHSP=07HIP、IE和PCON：有效位為0PSW=00H第21頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17232.580C51的存儲(chǔ)器組織80C51存儲(chǔ)器可以分成兩大類(lèi)：

RAM，CPU在運(yùn)行時(shí)能隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀出，但在關(guān)閉電源時(shí)，其所存儲(chǔ)的信息將丟失。用來(lái)存放暫時(shí)性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間結(jié)果或用作堆棧。

ROM，寫(xiě)入信息后不易改寫(xiě)的存儲(chǔ)器。斷電后，其中的信息保留不變。用來(lái)存放固定的程序或數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表格等。

第22頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17242.5.180C51單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器配置片內(nèi)與片外程序存儲(chǔ)器的選擇

EA引腳接高電平---片內(nèi)第23頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1725

EA引腳接地---片外第24頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1726程序存儲(chǔ)器低端的幾個(gè)特殊單元第25頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1727程序存儲(chǔ)器中的指令代碼及其觀察第26頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17282.5.280C51單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器概況片內(nèi)RAM及SFR片外RAM第27頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1729工作寄存器區(qū)（含寄存器組0~3）寄存器組0：地址00H~07H

寄存器組1：地址08H~0FH寄存器組2：地址10H~17H寄存器組3：地址18H~1FH32個(gè)字節(jié)分成4個(gè)工作寄存器組，每組8個(gè)單元。第28頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1730當(dāng)前工作寄存器組選擇：PSW的RS1、RS0決定當(dāng)前工作寄存器組號(hào)

PSW寄存器：

第29頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1731片內(nèi)RAM詳圖第30頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1732位尋址區(qū)（按位尋址，按字節(jié)尋址）字節(jié)地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H第31頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1733通用RAM區(qū)

30H~7FH，共80字節(jié)

數(shù)據(jù)緩沖

堆棧

SP指示棧頂復(fù)位時(shí)SP=07H

系統(tǒng)初始化通常重新設(shè)置例：MOVSP,#6FH第32頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1734RAM內(nèi)容查看第33頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17352.5.380C51單片機(jī)的特殊功能寄存器（SFR）基本型單片機(jī)有21個(gè)SFR離散地分布在80H~FFH空間。與運(yùn)算器相關(guān)3個(gè)

ACC(E0H)

B(F0H)

PSW(D0H)與定時(shí)/計(jì)數(shù)器相關(guān)6個(gè)

TL0,TH0(8AH,8CH)

TL1,TH1(8BH,8DH)

TMOD(89H)TCON(88H)指針類(lèi)3個(gè)

SP(81H)

DPL,DPH(82H,83H)與口相關(guān)7個(gè)

P0,P1,P2,P3(80H,90H,A0H,B0H)

SBUF(99H)SCON(98H)

PCON(87H)與中斷相關(guān)2個(gè)

IE(A8H)

IP(B8H)第34頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1736SFR訪(fǎng)問(wèn)方式:字節(jié)尋址—直接尋址位尋址—字節(jié)地址尾數(shù)是0或8的SFR程序狀態(tài)字寄存器PSW(D0H)：

D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HCYACF0RS1RS0OV—P位地址位符號(hào)CY：進(jìn)位、借位標(biāo)志。有進(jìn)位、借位時(shí)CY=1，否則CY=0。AC：輔助進(jìn)位、借位標(biāo)志。F0：用戶(hù)標(biāo)志位，由用戶(hù)自己定義。第35頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1737RS1、RS0：當(dāng)前工作寄存器組選擇位。OV：溢出標(biāo)志位。有溢出時(shí)OV=1，否則OV=0。P：奇偶標(biāo)志位。ACC中結(jié)果有奇數(shù)個(gè)1時(shí)P=1，否則P=0。堆棧指針寄存器SP(81H)：

入棧時(shí)，SP先加1，數(shù)據(jù)再壓入SP指向的單元。出棧時(shí),先將SP指向的單元的數(shù)據(jù)彈出，然后SP再減1。SP始終指向棧頂。80C51單片機(jī)的堆棧區(qū)是向地址增大的方向生成的。第36頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17382.680C51的并行口結(jié)構(gòu)與操作P0口結(jié)構(gòu)

P0作通用I/O口（當(dāng)EA=1或“MOV”傳送時(shí)C=0）輸出時(shí)2.6.1P0、P2口的結(jié)構(gòu)第37頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1739輸入時(shí)

讀鎖存器（“讀-修改-寫(xiě)”類(lèi)指令，如ANLP0,A）

讀引腳（“MOV”類(lèi)指令，如MOVA,P0）,要先寫(xiě)“1”

10P0作通用I/O時(shí)為：準(zhǔn)雙向口！第38頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1740

P0作地址數(shù)據(jù)總線(xiàn)（當(dāng)EA=1或“MOVX”類(lèi)傳送時(shí)C=1）輸出時(shí)，地址/數(shù)據(jù)信息分時(shí)出現(xiàn)在輸出引腳。輸入時(shí)，先輸出地址，然后自動(dòng)向鎖存器寫(xiě)1，再讀引腳。此時(shí)為真正雙向口。第39頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1741P2口結(jié)構(gòu)

P2作通用I/O口（未擴(kuò)片外存儲(chǔ)器，或雖擴(kuò)RAM但采用“MOVX@Ri”傳送時(shí)C=0）P2作通用I/O時(shí)為：準(zhǔn)雙向口！

P2作地址總線(xiàn)高8位（C=1）第40頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1742P1口結(jié)構(gòu)

P1僅能為通用的準(zhǔn)雙向口！2.6.2P1、P3口的結(jié)構(gòu)第41頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1743P3口結(jié)構(gòu)

第一功能：通用I/O口（對(duì)口尋址時(shí)）第42頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/1744

第二功能（不對(duì)口尋址時(shí)）

P3.0：RXD（串行口輸入）

P3.1：TXD（串行口輸出）

P3.2：INT0（外部中斷0輸入）

P3.3：INT1（外部中斷1輸入）

P3.4：T0（定時(shí)器0的外部輸入）

P3.5：T1（定時(shí)器1的外部輸入）

P3.6：WR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫(xiě)”選通控制輸出）

P3.7：RD（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“讀”選通控制輸出）第43頁(yè)/共53頁(yè)2023/1/17452.6.3并行口驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單外設(shè)

并行口的負(fù)載能力（AT89S52)每根口線(xiàn)最大可吸收10mA的（灌）電流

P0口吸收電流的總和不能超過(guò)26mA

P1、P2