80C51的時鐘信號.ppt

1、2.6 80C 51的并口結(jié)構(gòu)和操作，本章分為英特爾六節(jié)，主要涵蓋：2.1 80C51系列概述，2.2 80C51基本結(jié)構(gòu)和應(yīng)用模式，2.3 80C51典型產(chǎn)品資源配置和引腳封裝，2.4 80C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)，2.5 80C51內(nèi)存組織，2.1 80C51系列概述，2.1。該系列有多種微控制器，如：8051/8751/8031；8052/8752/8032；80 C51/87 C51/80 c31 80 c52/87 c52/80 c32等。該系列有兩種生產(chǎn)工藝：CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合，既保持了HMOS的高速高密度的特點，又具有CMOS的低功耗的特點。在產(chǎn)品模型中，帶字母“C”的是

2、CHMOS芯片，CHMOS芯片的級別與TTL級和CMOS級兼容。一種是HMOS工藝(高密度短溝道金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。第二，CHMOS工藝(互補金屬氧化物的HMOS工藝)。就功能而言，該系列單片機有兩大類：基本型和增強型：增強型：8052/8752/8032 80 c 52/87 c 52/80 c 32，基本型：8051/8751/8031 80 c 51/87 c 51/80 c 31。例如，80C51有一個屏蔽只讀存儲器；4K字節(jié)；87C51有4k字節(jié)的eprom80C31芯片中沒有程序存儲器。2.1.2 80C51系列，英特爾的：80C31、80C51、87C51、80C32、80C

3、52、87C52等。ATMEL:89c 51、89C52、89C2051等；飛利浦、溫邦德、達(dá)拉斯、西門子(英飛凌)等的許多產(chǎn)品。80C51是MCS-51系列中一種典型的CHMOS工藝。其他廠商基于8051開發(fā)的CMOS單片機產(chǎn)品統(tǒng)稱為80C51系列。目前，80C51系列單片機的主要產(chǎn)品有：2.2 80C51基本結(jié)構(gòu)和應(yīng)用模式、2.2.1 80C51應(yīng)用模式一、總線型單片機應(yīng)用模式、總線型應(yīng)用的“三總線”模式和非總線型應(yīng)用的“多I”模式，非常適合不需要并行外設(shè)擴(kuò)展、對設(shè)備體積要求嚴(yán)格、程序量小的系統(tǒng)。非總線單片機的典型產(chǎn)品是AT89C2051/AT89C4051。從表中可以看出：(1)增強型與

4、基本型的區(qū)別在于：片上只讀存儲器的字節(jié)數(shù)從4K增加到8k；芯片內(nèi)存字節(jié)數(shù)：從128增加到256；計時器/計數(shù)器從2增加到3；中斷源的數(shù)量從5個增加到6個。(2)片上只讀存儲器的配置形式：無只讀存儲器(即無只讀存儲器)類型，應(yīng)用時程序存儲器應(yīng)擴(kuò)展到片外；屏蔽只讀存儲器(mask ROM)類型，用戶程序由芯片制造商編寫；EPROM型，用戶程序由寫入裝置寫入，通過紫外線照射擦除；FlashROM類型，用戶程序可以通過電子方式寫入或擦除(目前使用)。和OTPROM(一次性編程和寫入只讀存儲器)產(chǎn)品，它們具有高環(huán)境適應(yīng)性和可靠性。2.3.2 80C51引腳封裝，總線型，非總線型，2.4 80C51內(nèi)部結(jié)

5、構(gòu)，2 . 3 . 2 80C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)，80C 51微處理器(CPU)，(1)計算器累加器ACC登記冊b；程序狀態(tài)字寄存器PSW。(2)控制器程序計數(shù)器PC機；命令寄存器紅外；時序和控制邏輯。第二，80C51的片上存儲器在物理上設(shè)計成兩個獨立的空間(稱為哈佛結(jié)構(gòu)):內(nèi)部只讀存儲器容量范圍從4K字節(jié)到000H0FFFH，內(nèi)部隨機存儲器容量范圍從128字節(jié)到00H7FH，80C51的三個輸入/輸出端口和功能單元，以及四個8位，它們都是雙向端口，可以用作輸入和輸出。每個端口有8條輸入/輸出線。有一個全雙工串行端口(使用兩個引腳P3.0和p 3.1)；P3港)；有兩個16位定時器/計數(shù)器；有一個完

6、美的中斷系統(tǒng)。80C51的特殊功能寄存器(SFR)中有21個特殊功能寄存器單元，如sp、DPTR(可分為兩個8位寄存器，DPH和DPL)、PCON、IE和IP，用128字節(jié)的內(nèi)部RAM統(tǒng)一尋址，地址范圍為80HFFH。這些sfr在80HFFH中僅使用21字節(jié)單元，并且這些單元是離散分布的。增強型微控制器的SFR有26個字節(jié)單元，另外五個單元都與定時器/計數(shù)器2相關(guān)。2 . 4 . 2 80C51的時鐘和時序、80C51的時鐘產(chǎn)生模式、內(nèi)部時鐘、外部時鐘、80C 51的時鐘信號，一個機器周期包含12個晶振周期或6個時鐘周期，指令的執(zhí)行時間稱為指令周期(單周期、雙周期和四周期)。單字節(jié)指令，雙字節(jié)

7、指令，1。單周期指令時序、ALE信號在2個機器周期內(nèi)有效4次，最后3次讀取操作無效。2。雙周期指令計時、在第二個機器周期中，沒有讀取操作碼的操作，而是外部數(shù)據(jù)存儲器的尋址和數(shù)據(jù)選通。ALE信號會出現(xiàn)非周期性現(xiàn)象。訪問外部隨機存儲器的雙周期指令定時、2 . 4 . 3 80C 51單片機的復(fù)位，1。復(fù)位電路復(fù)位的目的是使單片機或系統(tǒng)中的其他部分處于某一初始狀態(tài)。上電復(fù)位電路鍵和上電復(fù)位、2。單片機復(fù)位后的狀態(tài)，PC=0000H，所以程序從0000H地址單元開始；啟動后，片上隨機存儲器為隨機值，運行中的復(fù)位操作不改變片上隨機存儲器的內(nèi)容；確定復(fù)位后特殊功能寄存器的狀態(tài)：P0P3=FFH，每個端口可

8、用于輸出或輸入；SP=07H，第一個堆棧內(nèi)容將被寫入08H單元；IP、IE和PCON的有效位為0，各中斷源優(yōu)先級低，關(guān)閉，串行通信波特率不翻倍；PSW=00H，當(dāng)前工作寄存器設(shè)置為0。2.5 80C51內(nèi)存組織，80C51內(nèi)存可分為兩類：內(nèi)存、中央處理器運行時可隨時讀寫數(shù)據(jù)，但當(dāng)電源關(guān)閉時，其存儲的信息將會丟失。它用于存儲臨時輸入/輸出數(shù)據(jù)、操作的中間結(jié)果或作為堆棧。只讀存儲器是一種寫入信息后不容易重寫的存儲器。斷電后，只讀存儲器中的信息保持不變。用于存儲固定程序或數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)監(jiān)控程序和常數(shù)表。2.5.1程序內(nèi)存配置2.5.1 80C51，PC是一個16位計數(shù)器，所以它可以尋址64KB的只讀存

9、儲器。80C51內(nèi)部有4KB的屏蔽只讀存儲器，87C51內(nèi)部有4KB的可編程只讀存儲器，80C31內(nèi)部沒有程序存儲器。2.5.2 80C51數(shù)據(jù)存儲器配置、1。工作寄存器區(qū)，低32字節(jié)分為4個工作寄存器組，每組8個單元。工作寄存器組的當(dāng)前機制便于快速字段保護(hù)。PSW的RS1和RS0確定當(dāng)前工作寄存器組號寄存器組0:地址00H07H；寄存器組1:地址08H0FH；第2組寄存器：地址10H17H；寄存器組3:地址18H1FH。2。位尋址區(qū)、3。通用內(nèi)存區(qū)域。位尋址區(qū)之后的30H到7FH總共80個字節(jié)是通用內(nèi)存區(qū)。這些單元可以用作數(shù)據(jù)緩沖器。該區(qū)域操作說明豐富，數(shù)據(jù)處理方便靈活。在實際應(yīng)用中，經(jīng)常需

10、要在內(nèi)存區(qū)域設(shè)置堆棧。80C51的堆棧通常設(shè)置在30H7FH的范圍內(nèi)。堆棧頂部的位置由服務(wù)點寄存器指示。復(fù)位時速度的初始值為07H，可在系統(tǒng)初始化時復(fù)位。2 . 5 . 3 80c 51、1的特殊功能寄存器(SFR)。與算術(shù)單元(3)、累加器ACC相關(guān)的寄存器，8位。用于向算術(shù)邏輯單元提供操作數(shù)，許多運算的結(jié)果也存儲在累加器中；寄存器b，8位。主要用于乘法和除法運算。它也可以作為內(nèi)存的一個單位。編程狀態(tài)字寄存器PSW，8位。其含義是：CY:攜帶和借用標(biāo)記。當(dāng)存在進(jìn)位或借位時，CY=1，否則CY=0；交流：輔助攜帶和借用標(biāo)志；F0:用戶標(biāo)志位，由用戶自己定義；RS1、RS0:當(dāng)前工作寄存器組的選

11、擇位；OV:溢出標(biāo)志位。當(dāng)存在溢出時，OV=1，否則OV=0；p:奇偶校驗標(biāo)志位。當(dāng)ACC中的結(jié)果為奇數(shù)時，P=1，否則P=0。2。指針類寄存器(3)，堆棧指針SP，8位。它總是指向堆棧的頂部。堆垛作業(yè)遵循“后進(jìn)先出”的原則。堆疊操作時，服務(wù)點首先添加1，然后將數(shù)據(jù)壓入服務(wù)點指向的單元格。在堆棧輸出操作中，首先彈出服務(wù)點指向的單元的數(shù)據(jù)，然后服務(wù)點遞減1。此時，SP指向的單元是新的堆棧頂部?？梢钥闯?，80C51單片機的堆棧區(qū)域是在地址遞增的方向上生成的。數(shù)據(jù)指針DPTR，16位。用于存儲16位地址。它由兩個8位寄存器DPH和DPL組成。間接尋址或索引尋址可以在片外訪問64KB隨機存取存儲器或只

12、讀存儲器數(shù)據(jù)。3。端口相關(guān)寄存器(7)和并行輸入/輸出端口P0、P1、P2和P3都是8位；串行端口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF；串行端口控制寄存器SCON；串行通信波特率倍增寄存器PCON(有些位也與功率控制有關(guān)，所以它也被稱為功率控制寄存器)。4.中斷相關(guān)寄存器(2)，中斷許可控制寄存器IE；中斷優(yōu)先級控制寄存器。5。與定時器/計數(shù)器(6)相關(guān)的寄存器，定時器/計數(shù)器T0的兩個8位計數(shù)初始值寄存器TH0和TL0，可以形成一個16位計數(shù)器，TH0存儲高8位，TL0存儲低8位；定時器/計數(shù)器T1的兩個8位計數(shù)初始值寄存器TH1和TL1，它們可以形成一個16位計數(shù)器，TH1存儲高8位，TL1存儲低8位；工作

13、模式注冊mode計時器/計數(shù)器；計時器/計數(shù)器的TCON控制寄存器。2.6 80C51的并口結(jié)構(gòu)和操作、P0端口和2.6.1的P2端口結(jié)構(gòu)、P0端口結(jié)構(gòu)、1、P0用作通用輸入輸出端口，P0在系統(tǒng)不擴(kuò)展片外只讀存儲器或隨機存取存儲器時用作通用輸入輸出端口。在這種情況下，微控制器硬件自動使C=0，多路復(fù)用開關(guān)連接到鎖存器的反相輸出。此外，“與”門的“0”輸出關(guān)閉輸出驅(qū)動器的上拉場效應(yīng)晶體管T1。因此，輸出驅(qū)動器級在開漏模式下工作，使用外部上拉電阻。作為輸出端口，中央處理器執(zhí)行該端口的輸出指令，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)在“寫鎖存”信號的作用下從D端進(jìn)入鎖存器，通過鎖存器的反相端送到T2場效應(yīng)晶體管，然后

14、由T2反相，P0上出現(xiàn)數(shù)據(jù)。x引腳只是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。當(dāng)、用作輸入端口時，可以從端口的鎖存器或端口的引腳讀取數(shù)據(jù)。這取決于輸入操作是“讀鎖存”指令還是“讀引腳”指令。當(dāng)執(zhí)行“讀取、修改和寫入”輸入指令(如ANL P0，A)時，內(nèi)部產(chǎn)生的“讀取鎖存器”操作信號使鎖存器Q端的數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，與累加器A進(jìn)行邏輯運算后，結(jié)果被送回P0的端口鎖存器并出現(xiàn)在引腳上。讀端口鎖存器可以避免由于外部電路引起的原始端口引腳狀態(tài)變化而導(dǎo)致的誤讀。當(dāng)執(zhí)行“MOV”輸入指令(如MOV A、P0)時，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號為“讀引腳”。請注意，在執(zhí)行這種輸入指令之前，應(yīng)將鎖存器寫入“1”以關(guān)閉T2場效應(yīng)晶體管，從而使引

15、腳處于浮動狀態(tài)，并可用作高阻抗輸入。否則，如果“0”在用作輸入模式之前被輸出到鎖存器，T2的傳導(dǎo)將把引腳箝位在“0”電平，并且輸入高電平“1”不能被讀入。因此，當(dāng)P0用作通用輸入/輸出端口時，它屬于準(zhǔn)雙向端口。2，P0用作地址/數(shù)據(jù)總線，當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展片外只讀存儲器或隨機存取存儲器時，P0用作地址/數(shù)據(jù)總線。在這種情況下，微控制器中的硬件自動使C=1，多路開關(guān)連接到反相器的輸出，與門的輸出由地址/數(shù)據(jù)線的狀態(tài)決定。當(dāng)中央處理器執(zhí)行輸出指令時，地址信息和數(shù)據(jù)信息的低位8位分時出現(xiàn)在地址/數(shù)據(jù)總線上。P0。x引腳的狀態(tài)與地址/數(shù)據(jù)線的信息相同。當(dāng)中央處理器執(zhí)行輸入指令時，地址信息的前8位出現(xiàn)在地址/數(shù)

16、據(jù)總線上，P0的狀態(tài)為。x引腳與地址/數(shù)據(jù)總線的地址信息相同。然后，中央處理器自動將開關(guān)多路復(fù)用器轉(zhuǎn)到鎖存器，并將FFH寫入P0端口。同時，“read引腳”信號有效，數(shù)據(jù)通過緩沖器進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。當(dāng)用作地址/數(shù)據(jù)總線時，P0端口是真正的雙向端口。二。P2港、1、P2的結(jié)構(gòu)被用作通用輸入輸出端口。當(dāng)程序存儲器沒有擴(kuò)展到單片機芯片之外，而是只擴(kuò)展了256B的片外內(nèi)存時，只使用地址線的低8位，P2端口仍然可以作為通用輸入輸出端口。當(dāng)輸出指令被執(zhí)行時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫鎖存”信號的作用下從D端進(jìn)入鎖存器，然后通過反相器被送到場效應(yīng)管T，再由T反相。數(shù)據(jù)出現(xiàn)在P2。x引腳只是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。P2端口用作輸入，可以從端口的鎖存器或端口的引腳讀取數(shù)據(jù)。這取決于輸入操作是“讀鎖存”指令還是“讀引腳”指令。當(dāng)執(zhí)行“讀取、修改和寫入”輸入指令時，內(nèi)部產(chǎn)生的“讀取鎖存器”操作信號使鎖存器Q端的數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。累加器A進(jìn)行邏輯運算后，結(jié)果被送回P2的端口鎖存器，并出現(xiàn)在引腳上。當(dāng)執(zhí)行“MOV”輸入指令時，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀管腳”。在執(zhí)行輸入指令之前，應(yīng)將鎖存器寫入“1”，以便引腳的輸入狀態(tài)為高阻抗。P2港作為一般的輸入輸出端口，屬于準(zhǔn)雙向端口。2和P2被用作地址總線。當(dāng)需要在微控制器芯片外擴(kuò)展程序存儲器或隨機存取存儲器容量超過256