第2章-80C51单片机基本结构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章,80C51,单片机基本结构,上海电子信息职业技术学院 何永艳主编,1,功能说明：控制单片机,P1,端口输出，使,P1.0,位所接的,LED,亮灭。,2.1,用,80C51,单片机控制单个,LED,亮灭（演示）,2,2.1.1,硬件电路,图,2.1,用单片机控制单个,LED,的电路原理图,3,2.1.2,演示结果,在打开的软件中写入程序,CLR P1.0,；,LED,灯灭。,SJMP$,END,重新输入程序,SETB P1.0,；,LED,灯亮。,SJMP$,END,注：在写程序时要注意写入,SJMP$,这条指令，如果没有，在执行指令后会跳出反汇编窗口，让读者不能理解,4,2.2,单片机工作的基本条件,单片机工作需要,5,个条件：,电源，,时钟，,复位，,控制对象，,单片机内装入程序,，,图,2.2,单片机工作基本条件电路图,5,2.2.1,电源,80C51,单片机具有,40,个引脚双列直插式封装的器件，左列的最下面一个引脚为电源接地端（,20,脚,VSS,）,右列最上面引脚为电源,5V,输入端（,40,脚,VCC,）,6,2.2.2,时钟,单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期。,1,个机器周期包括,12,个时钟周期。,如单片机工作于,12MHZ,晶振，它的时钟周期是,1/12,（微秒）。它的一个机器周期是,12*,（,1/12,）也就是,1,微秒。而工作于,6MHZ,晶振的单片机，它的机器周期就是,2,微秒。,所谓指令周期就是指执行一条指令的时间。,80C51,单片机内有晶振，有晶振就有时钟周期,80C51,在通常应用情况下，使用振荡频率为,6MHz,或,12MHz,的石英晶体。,7,复位,复位是单片机的初始化操作,8,复位后,CPU,状态如下：,PC,：,0000H TMOD,：,00H,Acc,：,00H TCON,：,00H,B,：,00H TH0,：,00H,PSW,：,00H TL0,：,00H,SP,：,07H TH1,：,00H,DPTR,：,0000H TL1,：,00H,P0,P3,：,FFH SCON,：,00H,IP,：,00000B SBUF,：不定,IE,：,000000B PCON,：,00000B,9,2.2.4,控制显示设备,发光二极管。,在实际使用中可根据具体控制要求来连接控制显示设备。,10,2.2.5,单片机内装入程序,在硬件不变的前提下，,LED,亮灭的情况由装入单片机内的程序决定。一般用,KEIL C51,编译器把编好的程序写入到单片机中。,11,2.3,单片机的基本组成,2.3.1,结构框图,12,2.3.2,引脚功能,单片机共有,40,个引脚，如图,2.5,所示。在之前的例子中，已经用了,2,个电源引脚，2,个时钟振荡电路引脚，,1,个复位电路引脚，还有,35,个引脚，,图,2.5 80C51,单片机芯片引脚图,13,1.,输入,/,输出引脚（,32,个）,80C51,共有,4,个,8,位输入,/,输出（,I/O,）端口，分别为,P0,、,P1,、,P2,、,P3,。,1,）,P0,口端口：,P0.0,P0.7,，在并行扩展外存储器或,I/O,口情况下，用于低,8,位地址总线和数据总线,(,分时传送）。不扩展时，可用作一般,I/O,使用，用作输入时，须先写入“,1”,，有“读修改写”的操作功能；用作输出时，应外接上拉电阻，,2,）,P1,口端口：,P1.0,P1.7,，只作为一般,I/O,使用。用作输入时，须先写入“,1”,；用作输出时，无需外接上拉电阻。,3,）,P2,口端口：,P2.0,P2.7,，在并行扩展外存储器或,I/O,口情况下，用于高,8,位地址总线。不扩展时，可用作一般,I/O,使用，功能与,P1,端口相似。,4,）,P3,口端口：,P3.0,P3.7,，除了用作一般,I/O,使用外（功能与,P1,端口相似），还有一些特殊功能，也称第二功能,14,单片机的第二功能是不需要人工干预的，也就是说只要,CPU,执行到相应的指令，就自动转成了第二功能。,表,2.1 P3,端口的第二功能表,引脚,第二功能,功能说明,P3.0,RXD,串行口输入端,P3.1,TXD,串行口输出端,P3.2,外部中断,0,请求输入端,P3.3,外部中断,1,请求输入端,P3.4,T0,定时,/,计数器,0,外部信号输入端,P3.5,T1,定时,/,计数器,1,外部信号输入端,P3.6,外,RAM,写选通信号输出端,P3.7,外,RAM,读选通信号输出端,15,2.,控制引脚（,3,个）,1,）（,29,引脚）,:,外部,ROM,读选通信号输出端。在访问外部,RAM,或片内,ROM,时，不会产生有效的 信号。之后会再作详细介绍。,2,）,ALE/,（,30,引脚）,:,地址锁存允许,/,片内,EPROM,编程脉冲。之后会再作详细介绍。,(1,）,ALE,功能：在访问外部存储器时，用来锁存,P0,扩展低,8,位的地址信号。在不访问外部存储器时，以时钟振荡频率的,1/6,的固定频率输出。,注意：要判别单片机的好坏，用示波器看,ALE,端是否有脉冲信号输出。,(2,）：片内有,EPROM,的芯片，在,EPROM,编程期间，此引脚输入编程脉冲。,3,）,/Vpp,（,31,引脚）,:,内外,ROM,选择,/,片内,EPROM,编程电源。,(1,）功能：访问内外,ROM,选择端。当,0,时，只访问片外,ROM,；当,=1,时，先访问内部,ROM,，超过内部,ROM,地址范围时自动切换到外部,ROM,访问。,(2,）,Vpp,功能：片内有,EPROM,的芯片，在,EPROM,编程期间施加编程电源,Vpp,。,16,2.3.3,程序存储器,只读存储器即,ROM:,只能读，不能把数据写进去,掉电后依然可以保持数据不会丢失。,ROM,的种类：,(1,）,Mask ROM,型即掩膜,ROM,。用户任何时刻都无法修改。,(2,）,OTPROM,型 即一次可编程用户通过专门设备对其一次性写入程序，此后不能改写。,(3,）,EPROM,型 即可擦除可编程，采用紫外线擦除。,(4,）,E2PROM,型即电可擦除可编程，该,ROM,编程速度较快且可在线改写、擦除、写入和读出。,(5,）,Flash ROM,型即闪速只读存储器，在,5V,电源下，改写时无需擦除操作,17,18,2.3.4,内部数据存储器,从广义上讲，,80C51,内,RAM,（,128B,）和特殊功能寄存器（,128B,）均属于片内,RAM,空间，读写指令均用,MOV,指令。但为加以区别，内,RAM,通常指,00H,7FH,的低,128B,空间，而低,128B,的,RAM,又可分成三个物理空间：工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲区。,地址区域,功能名称,00H,1FH,00H,07H,工作寄存器,0,区,R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7,08H,0FH,工作寄存器,1,区,R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7,10H,17H,工作寄存器,2,区,R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7,18H,1FH,工作寄存器,3,区,R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7,20H,2FH,位寻址区,30H,7FH,数据缓冲区,表,2.2,内部低,128B,的,RAM,的分布,19,1.,内部数据存储器,RAM,低,128B1,）工作寄存器区,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,RS1,、,RS0,位决定,作用：存放中间结果,RS1,RS0,区号,R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,0,0,O,00H,01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,0,1,1,08H,09H,0AH,0BH,0CH,0DH,0EH,0FH,1,0,2,10H,11H,12H,13H,14H,15H,16H,17H,1,1,3,18H,19H,1AH,1BH,1CH,1DH,1EH,1FH,表,2.3,工作寄存器和,RAM,地址对应关系,一般单片机默认选择第,0,区工作寄存器,20,2）位寻址区,从20H2FH共16B（Byte，缩写为英文大写字母B,代表字节）。每B有8位（bit，缩写为小写b），共128位，每一位均有一个位地址，用于存放各种标志位信息和位数据。,3）数据缓冲区,内RAM中30H7FH为数据缓冲区，是真正用作RAM的区，常用于存放各种数据和中间结果，起到数据缓冲的作用，应用非常灵活，堆栈、显示的操作一般放在此区。,21,2.,内部数据存储器高,128B,（特殊功能寄存器）,特殊功能寄存器,SFR,（专用寄存器）,专用于控制、选择、管理、存放单片机内部各部分的工作方式、条件、状态、结果的寄存器,。,不同的,SFR,管理不同的硬件模块，负责不同的功能,各司其职,换言之：要让单片机实现预定的功能，必须有相应的硬件和软件，而软件中最重要的一项工作就是对,SFR,写命令（要求）。,22,标识符号,地址,寄存器名称,ACC,0E0H,累加器,B,0F0H,B,寄存器,PSW,0D0H,程序状态字,SP,81H,堆栈指针,DPTR,82H,、,83H,数据指针,(16,位）含,DPL,和,DPH,IE,0A8H,中断允许控制寄存器,IP,0B8H,中断优先控制寄存器,P0,80H,I/O,口,0,寄存器,P1,90H,I/O,口,1,寄存器,P2,0A0H,I/O,口,2,寄存器,23,标识符号,地址,寄存器名称,P3,0B0H,I/O,口,3,寄存器,PCON,87H,电源控制及波特率选择寄存器,SCON,98H,串行口控制寄存器,SBUF,99H,串行数据缓冲寄存器,TCON,88H,定时控制寄存器,TMOD,89H,定时器方式选择寄存器,TL0,8AH,定时器,0,低,8,位,TH0,8CH,定时器,0,高,8,位,TL1,8BH,定时器,1,低,8,位,TH1,8DH,定时器,1,高,8,位,24,P0,、,P1,、,P2,、,P3,：,四个并行输入,/,输出口的寄存器。它里面的内容对应着管脚的输出。,SCON(S,erial,Control Register,）,SBUF(,Serial Date,Buf,fer,）,PCON(,P,ower,Con,trol Register,）,与端口相关的（,7,个）,与定时,/,计数器相关的（,6,个）,TMOD(T,imer/Counter,Mod,e,Register,）,定时器工作模式寄存器。,TCON(T,imer/Counter,Con,trol,Register,）,定时器控制寄存器。,TH0,、,TL0,、,TH1,、,TL1,：,分别是,T0,、,T1,的记数初值寄存器。,25,IP(I,nterrupt,P,riority,Register,）,IE(I,nterrupt,E,nable,Register,）,与中断相关的（,2,个）,26,1,）,DPTR (Data Pointer,）（,分成,DPH,、,DPL,两个,）：,数据指针可以用它来访问外部数据存储器中的任一单元，也可以作为通用寄存器来用，由我们自已决定如何使用。,27,数据指针寄存器,DPTR,数据指针,DPTR,是一个,16,位的专用寄存器,其高位字节寄存器用,DPH,表示,低位字节寄存器用,DPL,表示既可作为一个,16,位寄存器,DPTR,来处理,也可作为两个独立的,8,位寄存器,DPH,和,DPL,来处理。,DPTR,主要用来存放,16,位地址,当对,64 KB,外部数据存储器空间寻址时,作为间址寄存器用。在访问程序存储器时,用作基址寄存器。,mov a,a+dptr,28,2,）堆栈指针,SP,（,Stack Pointer,）,:,总是指向栈顶,压栈时先,(SP,）,+1,然后数据进栈；弹栈时数据先出栈 然后,(SP,）,-1,。,29,3,）程序计数器,PC,（,Program Counter,）,PC,不是一个特殊功能寄存器,SFR,，但其作 用又十分重要和特殊,!,特点：,它是,16,位,的按机器周期,自动增,1,计数器,一切分支,/,跳转,/,调用,/,中断,/,复位 等操作的本质就是,:,改变,PC,值,总指向下一条指令所在首地址,(,当前,PC,值,）,30,2.4,MCS-51,单片机的工作方式,1.,程序运行方式,MCS-51,单片机的程序运行方式包括连续执行方式和单步执行方式两种，其中连续执行方式是程序最基本的执行方式，即从,PC,指针开始，连续不断地执行程序，直至遇到结束或暂停标志。在系统复位时，,PC,总是指向,0000H,地址单元，而实际的程序应允许从程序存储器的任意位置开始，可通过执行若干指令使,PC,指向程序的实际起始地址,31,2.,节电工作方式,MCS51单片机的CHMOS器件具有两种低功耗的工作方式：空闲方式和掉电方式。HMOS器件不具有这种功能。通过置位特殊功能寄存器PCON有关位可使器件进入节电工作方式。,32,