80C51单片机的硬件结构
- 格式:ppt
- 大小:9.85 MB
- 文档页数:129
80c51单片机定时器计数器工作原理80C51单片机是一种常用的微控制器,其定时器/计数器(Timer/Counter)是实现定时和计数功能的重要组件。
以下简要介绍80C51单片机定时器/计数器的工作原理:1. 结构:定时器/计数器由一个16位的加法器构成,可以自动加0xFFFF(即65535)。
定时器/计数器的输入时钟可以来自系统时钟或外部时钟源。
2. 工作模式:定时模式:当定时器/计数器的输入时钟源驱动加法器不断计数时,可以在达到一定时间后产生中断或产生其他操作。
计数模式:当外部事件(如电平变化)发生时,定时器/计数器的输入引脚可以接收信号,使加法器产生一个增量,从而计数外部事件发生的次数。
3. 定时常数:在定时模式下,定时常数(即定时时间)由预分频器和定时器/计数器的初值共同决定。
例如,如果预分频器设置为1,定时器/计数器的初值为X,那么实际的定时时间 = (65535 - X) 预分频系数输入时钟周期。
在计数模式下,定时常数由外部事件发生的时间间隔决定。
4. 溢出和中断:当加法器达到65535(即0xFFFF)时,会产生溢出,并触发中断或其他操作。
中断处理程序可以用于执行特定的任务或重置定时器/计数器的值。
5. 控制寄存器:定时器/计数器的操作可以通过设置相关的控制寄存器来控制,如启动/停止定时器、设置预分频系数等。
6. 应用:定时器/计数器在许多应用中都很有用,如时间延迟、频率测量、事件计数等。
为了充分利用80C51单片机的定时器/计数器功能,通常需要根据实际应用需求配置和控制相应的寄存器,并编写适当的软件来处理定时器和计数器的操作。
单片机80C5180C51单片机的典型产品有80C51﹑80C31和87C51,80C51是ROM型单片机,内部有4KB ROM;80C31无片内ROM;87C51片内有4KB EPROM。
除此外三者的内部结构和引脚完相同。
图1-1 为80C51的内部结构80C51的内部结构包括:【中央处理器(CUP)】主要完成运算和控制功能,80C51的CPU 是一个字节为8位的中央处理器,即它对数据的处理是按字节为单位的;【内部数据处理器(内部RAM】)80C51中共有256个RAM单元,但其中能作为寄存器供用户使用的仅有前面128个,后128个被专用寄存器占用;【内部程序储存器(内部ROM)】80C51共有4KB的掩膜ROM,用于存放程序、原始数据;【定时器/计数器】80C51有2个16位的定时器/计数器;【并行I/O口】80C51共有4个8位I/O口(P0P1P2P3)可实现数据并行输入输出;【串行口】80C51有1个全双工的可编程的串行口,以实现单片机与其他设备之间的串行数据传送;【时钟电路】80C51单片机内部有时钟电路,但晶振和微调电容要外接,为其产生时钟脉冲序列;【中断系统】它共有5个中断源:2个是外部中断源/INTO和/INT1,3个内部中断源,即2个定时/计数中断,1个串行口中断;还有驱动器、锁存器、缓冲器、地址寄存器等。
图1-2 为80C51的引脚图功能说明:主电源引脚Vss(20脚)和Vcc(40脚);时钟电路引脚XTAL1(19脚)和XTAL2(18脚),用法见图1-2;控制信号引脚如下:RST复位(9脚)输入24个时钟脉冲周期宽度以上H电平复位,接法见图1-3;ALE或/PROG、(30脚)锁存扩展地址低位字节控自信号,或EPROM编程时输入编程脉冲;/PSEN、(29脚)访问片外程序存储器是输出负脉冲作片选控制信号,12个始终周期2次生效,但访问片外RAM时无效,见时序图图1-3;/EA或Vpp(31)程序储存地址的选择,H时先选片内超址时自动跳到片外ROM,或编程时施加编程电压。
80C51单片机的基本结构是由中央处理器CPU、存储器、输入/输出接口电路(I/O口)、定时和中断电路组成。
80C51的组成:微处理器、存储器、外部输入/输出接口电路(I/O接口)、中断系统、时钟电路、系统总线、80C51的存储器内部数据存储器:实际上80C51芯片中共有256个RAM单元,但其中后128单元被专用寄存器占用,供用户使用的只是前128单元,用于存放可读写的数据。
内部程序存储器:内部程序存储器是指ROM(4KB×8)。
80C51共有4 KB掩膜ROM,用存放程序和原始数据。
因此称之为程序存储器,简称“内部ROM”。
I/O口电路:80C51单片机共有4个8位的I/0口(P0-P3),以实现数据的并行输入输出。
还有一个可编程全双工的串行口,它功能强大,可做异步通信收发器使用,也可用作同步移位器使用。
中断系统:80C51单片机的中断功能较强,以满足控制应用的需要。
80C51共有5个中断源。
即外部中断2个,定时/计数中断2个,串行中断1个。
全部中断分为高优先级和低优先级共两级。
时钟电路:80C51单片机的内部具有时钟电路,但石英晶体振荡器和微调电容需外接。
总线:上述这些部件都是通过总线连接起来,才能构成一个完整的单片机系统。
总线结构减少了单片机的连线和引脚,提高了集成度和可靠性。
主电源引脚Uss和Ucc :Vss(20脚):接地Vcc(40脚):正常操作、对EPROM编程和验证时为+5V电源。
外接晶振引脚XTALl和XTAL2 XTALl(19脚):内部振荡电路反相放大器的输入端,是外接晶体的一个引脚。
当使用外部时钟时,对于HMOS单片机,该引脚必须接地;对于CHMOS单片机,该引脚作为驱动端。
XTAL2(18脚):内部振荡电路反相放大器的输出端,是外接晶体的另一端。
若使用外部时钟时,对于HMOS单片机,该引脚输入外部时钟脉冲;对于CHMOS单片机,此引脚应悬浮。
控制和其它电源复用引脚RST/VPD(9脚):复位信号输入引脚/备用电源输入引脚。
详述80C51单片机存储器物理结构、工作特点、地址范围大小并且图示说明?
1、80C51单片机的存储器在物理结构上可分为4个存储空间:片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。
在逻辑上可分为3个空间,64KB程序存储器(片内、外统一编址)、256B片内数据存储器和64KB片外数据存储器。
其容量大小和地址如下图。
2、80C51片内256B数据存储器分两部分,特殊功能寄存器区(80H-FFH)和低128BRAM (00H-7FH)区。
特殊功能寄存器区有21个特殊功能寄存器(SFR),字节地址能被8整除的特殊功能寄存器可位寻址。
3、低128BRAM可分为用户RAM区(30H-7FH)可作数据缓冲和堆栈区、位寻址区(20H-2FH )共128位(位地址00H-7FH)和4组通用工作寄存器区(00H-1FH)。
在4组通用工作寄存器区(00H-1FH)中,每组有8个工作寄存器(R0-R7)。
CPU当前使用的工作寄存器组,是由程序状态寄存器PSW中的RS1、RS0的设置来选择的。
80C51的基本结构80C51的引脚封装时钟电路总线控制CPUROM/EPROM/FLASH4K 字节RAM 128字节 SFR 21个定时/计数器2个中断系统5中断源、2优先级串行口 全双工 2个并行口 4个RST EAALE PSENXTAL2XTAL1P0 P1 P2 P3V CCV SS一、80C51的内部结构:1.80C51的微处理器(CPU)(1)运算器:累加器ACC ;寄存器B ;程序状态字寄存器PSW 。
(2)控制器:程序计数器PC ;指令寄存器IR ;定时与控制逻辑2.80C51的片内存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间:(1)内部ROM容量4K字节,范围是:000H~0FFFH(2)内部RAM容量128字节,范围是:00H~7FH3.80C51的I/O口及功能单元(1)四个8位的并行口,即P0~P3。
它们均为双向口,既可作为输入,又可作为输出。
每个口各有8条I/O线。
(2)有一个全双工的串行口(利用P3口的两个引脚P3.0和P3.1);(3)有2个16位的定时/计数器;(4)有1套完善的中断系统。
4.80C51的特殊功能寄存器(SFR)内部有SP,DPTR(可分成DPH、DPL两个8位寄存器),PCON,…,IE,IP等21个特殊功能寄存器单元,它们同内部RAM的128个字节统一编址,地址范围是80H~FFH。
增强型单片机的SFR有26个字节单元,所增加的5个单元均与定时/计数器2相关。
二、80C51的时钟与时序1.80C51的时钟产生方式可分为内部时钟和外部时钟2.80C51的时钟信号一个机器周期包含12个晶荡周期或6个时钟周期,指令的执行时间称作指令周期(单、双周期)。
各指令的微操作在时间上有严格的次序,这种微操作的时间次序我们称作时序。
三、80C51单片机的复位复位目的是使单片机或系统中的其它部件处于某种确定的初始状态。
复位有上电复位和上电复位和按键均有效的复位。
《单片机原理与接口技术》习题及答案一、填空题:1. 80C51单片机的内部硬件结构包括了 CPU 、数据存储器、程序存储器、和定时计数器以及并行I/O口、串行口、中断控制系统、时钟电路、位处理器等部件。
2.MCS-51单片机的P0~P4口均是 8 位I/O口,其中 P0 为真正的双向口,P1P2P3为准双向口;P3 口具有第二引脚功能。
3.MCS-51单片机的中断系统由5个中断源,其中串行口中断在中断响应后,请求标志不能自动清除。
定时计数器中断源可作软中断使用.4.假定(SP)=40H , (3FH)=30H,(40H)=60H。
执行下列指令:POP DPHPOP DPL后,DPTR的内容为 6030H ,SP的内容是 3EH 。
5. 在MCS-51单片机中的中断源有 5 个,分别为外部中断0 、定时器0溢出中断、外部中断1 、定时器1溢出中断和串行口中断。
6.在MCS-51单片机中,片内RAM中有四个工作寄存器组,CPU是通过 PSW 寄存器中的 RS0 、 RS1两位来选择目前的工作寄存器为哪个工作寄存器的。
7.单片微型计算机是将 CPU 、存储器、定时/计数器和基本I/O口等集成在一块芯片上的计算机,简称单片机。
8.已知:A=45H,B=86H,按序连续执行以下三条指令,写出执行每条指令后A的内容:ADD A,B Cy= 0 ,A= CBH ;DA A Cy= 1 ,A= 31H ;SUBB A,B Cy= 1 ,A= ABH 。
9. 已知A=7AH,R0=30H,(30H)=A5H,PSW=80H,分别执行下列各条指令后的结果如何?XCH A,R0 ;A= 30H ,R0= 7AH ;SWAP A ;A= 0A7H ;ADD A,R0 ;A= 0AAH ,Cy= 0 ,OV= 1 ;ADD A, @R0 ;A= 1FH ,Cy= 1 ,OV= 0 。
10.MCS—51单片机的P0—P4口均是并行I/O口,其中的P0口和P2口除了可以进行数据的输入、输出外,通常还用来构建系统的数据总线和地址总线,在P0—P4口中,P0 为真正的双向口,P1—P3 为准双向口。