C51单片机的基本结构及工作原理
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第4章 单片机的C51语言
第4章 单片机的C51语言
4.1 C51的程序结构 4.2 C51的数据结构 4.3 C51与汇编语言的混合编程 4.4 C51仿真开发环境 4.5 C51初步应用编程
第4章单片机的C51语言
51汇编语言能直接操作单片机的系统硬件，指令执行速度 快。但其程序可读性差，且编写、移植困难。
第4章单片机的C51语言
数据类型
【存储类型】
变量名
51单片机的 三个逻辑存储空间：
片内数据存储器，片外数据存储器和程序存储器。
建立C51存储类型与存储空间的对应关系
code区
xdata区
idata区
data区
bdata区
pdata 区
第4章单片机的C51语言
C51的存储类型与存储空间对应关系表
编译模式
SMALL系统
COMPACT系统 LARGE系统
注意：SFR字节地址变量的物理地址是由MCU资源决定的
第4章单片机的C51语言
sbit型
部分SFR具有位地址，如何定义与这些位地址相关的变量？
D0^7
PSW D7H
D0^6
AC
D0^5
D0^4
RS1
D0^3
RS0
D0^2
D0^1
D1H
D0^0
P
相对位地址
D0H 字节地址 绝对位地址
CY
CY
D6H
AC
32
对于“/”和“%”往往会有疑问。这两个符号都涉
及除法运算，但“/”运算是取商，而“%” 运算为取余 数。例如“5/3”的结果（商）为1，而“5%3”的结果 为2（余数）。 表3-3中的自增和自减运算符是使变量自动加1或减1， 自增和自减运算符放在变量前和变量之后是不同的。 ++i，--i：在使用i之前，先使i值加（减）1。
4.1 C51的程序结构 4.2 C51的数据结构 4.3 C51与汇编语言的混合编程 4.4 C51仿真开发环境 4.5 C51初步应用编程
第4章单片机的C51语言
51汇编语言能直接操作单片机的系统硬件，指令执行速度 快。但其程序可读性差，且编写、移植困难。
第4章单片机的C51语言
数据类型
【存储类型】
变量名
51单片机的 三个逻辑存储空间：
片内数据存储器，片外数据存储器和程序存储器。
建立C51存储类型与存储空间的对应关系
code区
xdata区
idata区
data区
bdata区
pdata 区
第4章单片机的C51语言
C51的存储类型与存储空间对应关系表
编译模式
SMALL系统
COMPACT系统 LARGE系统
注意：SFR字节地址变量的物理地址是由MCU资源决定的
第4章单片机的C51语言
sbit型
部分SFR具有位地址，如何定义与这些位地址相关的变量？
D0^7
PSW D7H
D0^6
AC
D0^5
D0^4
RS1
D0^3
RS0
D0^2
D0^1
D1H
D0^0
P
相对位地址
D0H 字节地址 绝对位地址
CY
CY
D6H
AC
32
对于“/”和“%”往往会有疑问。这两个符号都涉
及除法运算，但“/”运算是取商，而“%” 运算为取余 数。例如“5/3”的结果（商）为1，而“5%3”的结果 为2（余数）。 表3-3中的自增和自减运算符是使变量自动加1或减1， 自增和自减运算符放在变量前和变量之后是不同的。 ++i，--i：在使用i之前，先使i值加（减）1。
单片机原理与应用及c51程序设计(第3版)
【单片机原理与应用及C51程序设计(第3版)】文章内容内容包括：一、引言二、单片机原理1. 什么是单片机2. 单片机的基本组成3. 单片机的工作原理4. 单片机的应用领域三、C51程序设计1. C51程序设计的基本概念2. C51程序设计的语法和规则3. C51程序设计的应用示例四、单片机原理与C51程序设计的结合应用1. 如何将单片机原理与C51程序设计结合起来2. 结合应用的案例分析五、总结与展望【单片机原理与应用及C51程序设计(第3版)】文章主要介绍了单片机的基本原理、应用以及C51程序设计的相关知识。
在引言部分，我们可以简要介绍单片机在现代电子设备中的重要性以及C51程序设计在单片机应用中的作用。
接下来进入主题内容，首先详细讲解单片机的基本组成和工作原理，包括单片机的核心部件、指令集和数据存储等方面的内容，重点强调单片机在各个领域中的广泛应用。
然后深入介绍C51程序设计的基本概念、语法和规则，通过实际案例对C51程序设计进行深入分析，以便读者能够更加深入地理解和掌握相关知识。
在单片机原理与C51程序设计结合应用的部分，我们可以通过具体的案例分析，展示单片机原理与C51程序设计在实际项目中的应用，包括控制系统、嵌入式系统等方面。
通过这些案例，读者可以更加直观地了解单片机原理与C51程序设计的实际应用场景，有助于加深对相关知识的理解和掌握。
我们对整个主题进行总结与展望，通过对文章内容的回顾和归纳，强调单片机原理与C51程序设计的重要性，并展望未来单片机技术的发展方向和趋势。
我们可以共享自己对这个主题的个人观点和理解，以及对读者的建议和思考，为读者提供更多的思路和参考。
通过以上内容的深入探讨和详细解读，《单片机原理与应用及C51程序设计(第3版)》将会为读者带来全面、深刻和灵活的理解，帮助读者更好地掌握相关知识，为实际应用提供有力支持。
一、引言单片机在现代电子设备中扮演着非常重要的角色，它集成了处理器、存储器和各种输入输出接口，可以用来控制各种电子设备。
51单片机的基本结构
51单片机的基本结构51单片机是一种高性能、低功耗的微控制器，是嵌入式系统中常用的一种芯片。
它具有集成度高、易编程、可编程性强等特点，在各种电子设备中广泛应用，包括家电、工业控制、汽车电子、智能仪器等领域。
51单片机的基本结构主要包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分。
1.CPU51单片机的CPU是其核心部分，负责执行指令、进行运算处理。
它通常采用哈佛结构，即指令和数据分开存储。
51单片机的CPU主要由ALU （算术逻辑单元）、寄存器组、指令寄存器、程序计数器等部分组成，能够完成基本的运算和控制功能。
2.存储器51单片机的存储器包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。
ROM用于存储程序代码和常量数据，是只读的；RAM用于存储变量数据和临时结果，是可读写的。
在51单片机中，通常ROM用于存储程序代码和初始化数据，RAM用于存储运行时数据和临时结果。
3.输入输出端口51单片机的输入输出端口用于与外部设备进行数据交换。
它可以通过不同的接口与外部设备连接，比如并行口、串行口、通用输入输出口等。
通过输入输出端口，51单片机可以与外部设备进行数据传输和通信，实现各种功能。
4.定时计数器51单片机的定时计数器可以用于计时和计数，通常用于控制时序和频率。
在51单片机中，定时计数器可以生成各种定时中断，实现定时控制功能。
定时计数器可以根据需要设定不同的时钟源和计数模式，实现灵活的定时控制。
5.串口通信51单片机的串口通信功能可以用于与外部设备进行串行通信，比如与PC机、外围设备等进行数据传输。
串口通信包括串行口和UART（通用异步收发器），可以通过串行口进行双向数据传输。
串口通信在51单片机中广泛应用于各种通信设备和控制系统中。
总的来说，51单片机的基本结构包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分，通过这些部分的组合和协作，可以实现各种功能和应用。
在实际应用中，设计人员可以根据需要对这些部分进行配置和扩展，实现更丰富的功能和性能要求。
第四章 单片机C51简介
五、C51常用运算符
赋值运算符、算数运算符、关系运算符、 逻辑运算符、位运算符、条件运算符….
位运算符 位运算是按位对变量进行运算的，但并不改变参与 运算的变量的值。 C51 中位运算符只能对整数进行操作，不能对浮点 数进行操作。C51中的位运算符有： & 按位与 ︱ 按位或 ∧ 按位异或 ～ 按位取反 << 左移 >> 右移
//声明单个位
2. C51数据存储类型
存储类型 data 与存储空间的对应关系 直接寻址片内数据存储区，访问速度快（128字节) 可位寻址片内数据存储区，允许位与字节混合访问（16字 节) 间接寻址片内数据存储区，可访问片内全部RAM地址空 间（256字节) 分页寻址片外数据存储区（低256字节) 寻址片外数据存储区（64K字节) 寻址代码存储区（64K字节)
bit bdata flags；
float idata x，y，z；
unsigned int pdata dimension； unsigned char xdata vector[10][4][4]；
unsigned char code a[]={0x00,0x01}；
P78 例4-2、4-3(自行看书)
•sfr16 16位特殊功能寄存器
sfr16占用两个内存单元，值域为 0～65535。sfr16和sfr 一样用于操作特殊功能寄存 器，不同的是它用于操作占两 个字节的寄存器，如定时器T2。 sfr16 T2=0xCC； //定义8052定时器2，低8位地址为
// T2L=CCH，高8位T2H=CDH
指针
当定义一个指针变量时，若未指定它所指向的 对象的存储类型，则该指针变量被认为是一般 指针； 指定了它所指对象的存储类型，则该指针被认 为是基于存储器的指针。
第4章单片机原理及应用(C51编程)
4.3 C51的函数
4.3.1
返回值类型 { 函数体 }
C51函数的定义
函数名（形式参数列表）[编译模式][reentrant][interrupt n][using n]
一般形式:
编译模式为SMALL、COPACT或LARGE reentrant用于定义可重入函数 interrupt n 用于定义中断函数,n为中断号,可以为0~31 using n 确定工作寄存器组，取值为0~3
从而使DBYTE用于以字节形式对data区访问，可以写成：
与此类似： CBYTE用于以字节形式对code区进行访问； PBYTE用于以字节形式对pdata区进行访问； XBYTE用于以字节形式对xdata区进行访问。
CWORD、DWORD、PWORD和XWORD用于以字形式对 code区、data区、pdata区和xdata区进行访问。
4.2.4
C51程序编写示例
C51源程序
C51编译器
浮动目标码模块 系统库 连接器
列表文件 用户库
绝对定位目标码文件
映像文件
软件模拟器
转换器
硬件仿真器
OMF51格式文件 写入程序存储器 编程器
【例4-1】将30H至3FH共16个RAM单元初始化为“55H”。 #include <reg52.h> #include <absacc.h> void main(void) { unsigned char i; for (i=0;i<=15;i++) { DBYTE[0x30+i]=0x55; } while(1); } 编译系统自动连接了 startup.a51生成代码 一是将内部RAM的 00H～7FH清0； 二是设置堆栈指针SP。 有全局变量赋值时 编译系统会自动连接 init.a51生成代码
51单片机原理介绍
51单片机原理介绍单片机是一种控制芯片，一个微型的计算机，而加上晶振，存储器，地址锁存器，逻辑门，七段译码器（显示器），按钮（类似键盘），扩展芯片，接口等那是单片机系统，以下是8051系列单片机原理和内部结构基础介绍外部引脚功能存储空间配置和功能片内RAM结构和功能特殊功能寄存器的用途和功能程序计数器PC的作用和基本工作方式I/O端口结构、工作原理及功能 时钟和时序 复位电路、复位条件和复位后状态 低功耗工作方式的作用和进入退出的方法§2-1 单片机原理简介和引脚功能一、内部结构二、引脚功能40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O 引脚。
⒈ 电源: ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V；⑵ VSS - 接地端；⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。
⒊ 控制线:控制线共有4根，⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。
⑵ PSEN:外ROM读选通信号。
⑶ RST/VPD:复位/备用电源。
① RST（Reset）功能：复位信号输入端。
② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。
⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
① EA功能：内外ROM选择端。
② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。
⒋ I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。
P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
C51单片机的基本结构及工作原理
区
• 堆栈是开辟在存储器中的具有“先 进后出”特点的一段缓冲区。 80C51 的 堆栈开辟在内部 RAM 的 08H~7FH 的区 域，考虑工作寄存器区和位寻址区，一 般设在 30H~7FH 范围内。复位后 SP 的 初始值为 07H 。 内部 RAM 低 128B 中，除了作为工 作寄存器、位寻址和堆栈区以外的单元 都可以作为数据缓冲器使用。
I/O口小结（应用功能）
• P0：系统扩展；一般I/O口（输出时，需 接上拉电阻。）
• P1：专供用户使用的I/O口 • P2：系统扩展；通用I/O口 • P3：功能口，每位独立定义；通用I/O口。
整理课件
I/O口小结（负载能力）
• P0驱动8个LSTTL负载 • P1~P3驱动3~4个LSTTL负载
整理课件
I/O口小结（读入方式）
• 每个I/O口均有两种读入方式（用命令区分） – 读锁存器 – 读引脚
• ANL A，#0FH • MOV A，P1 • 注意：读引脚时，需先向锁存器写“1”。
系统复位时，所有口锁存器均置“1”。
整理课件
说明
• 双向口：可使引脚悬浮作高阻输入 • 准双向口：其引脚具有内部拉高电阻，
整理课件
（ 2 ）位寻址区
• 80C51 位寻址区包括两个部分。 ① 内部 RAM 的 20H ～ 2FH ，共有 16 个 RAM 单元，计 128 位，每一位都赋予一个位 地址，位地址范围 00H ～ 7FH 。 ② 特殊功能寄存器中地址能被 8 整除的单元， 位地址范围 80H ～ FFH ，共 128 位（实际使 用 93 位） 。 80C51 单片机具有布尔处理功能，布尔处理机 的存储空间就是指位寻址区。
待机方式（PCON的IDL=‘1’等中断） 掉电方式（PCON的PD=‘1’保护内RAM）
• 堆栈是开辟在存储器中的具有“先 进后出”特点的一段缓冲区。 80C51 的 堆栈开辟在内部 RAM 的 08H~7FH 的区 域，考虑工作寄存器区和位寻址区，一 般设在 30H~7FH 范围内。复位后 SP 的 初始值为 07H 。 内部 RAM 低 128B 中，除了作为工 作寄存器、位寻址和堆栈区以外的单元 都可以作为数据缓冲器使用。
I/O口小结（应用功能）
• P0：系统扩展；一般I/O口（输出时，需 接上拉电阻。）
• P1：专供用户使用的I/O口 • P2：系统扩展；通用I/O口 • P3：功能口，每位独立定义；通用I/O口。
整理课件
I/O口小结（负载能力）
• P0驱动8个LSTTL负载 • P1~P3驱动3~4个LSTTL负载
整理课件
I/O口小结（读入方式）
• 每个I/O口均有两种读入方式（用命令区分） – 读锁存器 – 读引脚
• ANL A，#0FH • MOV A，P1 • 注意：读引脚时，需先向锁存器写“1”。
系统复位时，所有口锁存器均置“1”。
整理课件
说明
• 双向口：可使引脚悬浮作高阻输入 • 准双向口：其引脚具有内部拉高电阻，
整理课件
（ 2 ）位寻址区
• 80C51 位寻址区包括两个部分。 ① 内部 RAM 的 20H ～ 2FH ，共有 16 个 RAM 单元，计 128 位，每一位都赋予一个位 地址，位地址范围 00H ～ 7FH 。 ② 特殊功能寄存器中地址能被 8 整除的单元， 位地址范围 80H ～ FFH ，共 128 位（实际使 用 93 位） 。 80C51 单片机具有布尔处理功能，布尔处理机 的存储空间就是指位寻址区。
待机方式（PCON的IDL=‘1’等中断） 掉电方式（PCON的PD=‘1’保护内RAM）
51单片机结构原理
51单片机结构原理51单片机是一种典型的微控制器，具有由英特尔公司(Intel)设计和生产的基于哈佛结构的原理。
51单片机的基本结构包括中央处理器部分(CPU)、存储器部分、输入/输出(I/O)部分以及定时/计数器(Timer/Counter)等功能模块。
在中央处理器部分，51单片机采用了8位位宽的数据总线和16位位宽的地址总线。
它具有一组通用寄存器，可以用于存储中间数据和运算结果。
另外，还有一个累加器，用于存储加法操作的结果。
CPU还包括一套指令系统，用于控制程序的执行。
存储器部分包括程序存储器ROM(Read-Only Memory)和数据存储器RAM(Random Access Memory)。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和程序的临时变量。
51单片机使用Harvard结构，将程序存储器和数据存储器分开，可以同时访问两个存储器，提高了执行效率。
输入/输出(I/O)部分包括多个通用I/O端口，可以用于连接外部设备。
这些I/O端口可以通过外部扩展器进行扩展，以满足不同应用的需求。
此外，51单片机还提供了串行通信接口、定时器/计数器等特殊功能引脚。
定时/计数器模块是51单片机的重要功能之一。
它可以生成精确的定时信号，并可以用来计数外部事件的频率。
定时/计数器模块可以通过寄存器配置，实现不同的定时和计数功能。
总之，51单片机结构的核心是中央处理器部分、存储器部分、输入/输出部分和定时/计数器模块。
通过这些功能模块的协同工作，51单片机可以实现各种应用需求，如控制、计算、通信等。
第二章.MCS-51单片机结构和原理
* 由于T1的作用，不需外接上拉电阻。
②输入数据
类似于读引线
控制：C=0，MUX下通，与门4输出为0。T1截止，预臵Q=1， T2截止。 P0.X→三态门2→内总线
二、P1口
通用8位准双向端口。 ⑴ 输出：Q→FET（反相）→P1.X
* 有内部上拉电阻，不必外接。
⑵ 输入： 读引线：预臵Q=1，FET截止，P1.X→下三态门→内部总线 读锁存器：Q→上三态门→内部总线
3
ATmega8 RISC,SPEED,power,a/d,spi,i2c,uart,pwm,内时钟 C8051F310 debug,speed,power,ram,外设 PIC16F87X 指令，存储器，外设，a/d
MC68HC908JB16 i/o,usb,mul&div
ADuC812 12bit a/d 凌阳SPCE061A
㈢.P2.0－P2.7：P2端口
⑴.无外存：通用准8位双向I／O口（有内部上拉电阻）
⑵.有外存：地址总线高8位
*EPROM编程时，接收地址高8位
㈣.P3.0－3.7：P3端口
⑴.通用8位准双向I／O口（有内部上拉电阻）
⑵.专用功能：
串行口： P3.0－RXD，接收 P3.1－TXD， 发送 中断申请：P3.2－ INT0 P3.3－INT1 CTC： P3.4－T0 ， CTC0时钟输入 P3.5－T1 ， CTC1时钟输入 读写控制： P3.6－ WR， 外部RAM写 P3.7－ RD， 外部RAM读.
三. I／O接口电路：
并行口：4个8位端口 P0－P3，32根I／O线 串行口：1个
四．CTC：
16位CTC 2个／3个（52）
五.中断功能：
c51程序的基本结构
c51程序的基本结构一、引言C51是一种常用的单片机，它的程序结构对于初学者来说是非常重要的。
本文将介绍C51程序的基本结构，包括程序头、全局变量区、中断向量表、主函数和其他函数等。
二、程序头程序头是C51程序的第一部分，它包含了一些指令和定义，用于设置单片机的工作环境。
常见的程序头指令包括：1. #include：用于引入外部库文件；2. #define：用于定义常量；3. #pragma：用于设置编译器选项。
三、全局变量区全局变量区是C51程序中存放全局变量的区域。
全局变量在整个程序中都可以被访问，因此需要在此处进行定义。
定义全局变量时需要注意以下几点：1. 定义前需要声明数据类型；2. 变量名需要具有意义；3. 变量名不能与关键字重复。
四、中断向量表中断向量表是C51程序中存放中断服务函数地址的表格。
当单片机接收到一个中断信号时，会跳转到相应的中断服务函数执行。
在编写C51程序时，需要根据实际情况编写相应的中断服务函数，并将其地址存放在中断向量表中。
五、主函数主函数是C51程序的入口，也是程序的核心部分。
主函数包含了程序的执行逻辑和处理流程，常见的主函数结构包括：1. 初始化：设置单片机工作环境；2. 循环：执行程序循环体；3. 结束：清理资源并退出程序。
六、其他函数C51程序中还可以包含其他函数，这些函数可以被主函数或其他函数调用。
在编写其他函数时需要注意以下几点：1. 函数名需要具有意义；2. 函数名不能与关键字重复；3. 函数需要声明返回值类型和参数列表。
七、总结C51程序的基本结构包括程序头、全局变量区、中断向量表、主函数和其他函数等。
在编写C51程序时，需要按照规范进行编写，以确保程序的可读性和可维护性。
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• 各类单片机均兼容，只是功能略有差异。 • 封装：双列直插（DIP） • 方形：PLCC • 扁平封装：QFP
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5
第二节80C51的结构
一、引脚功能
• 逻辑符号图 • 片外三总线
– AB：P0口经地址锁存后提供低8位地址，P2 口直接提供高8位地址
– DB：P0口提供8位数据 – CB：EA，ALE，PSEN ，RD，WR，RST等
第二章 单片机的基本结构与工作原理
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1
主要掌握
• 基本组成（内部资源） • 存储器的配置 • 时序及电路 • 工作方式 • I/O口的应用功能(第四章)
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2
第一节 80C51系列单片机的结构
（以80C51为代表）讲解： 基本组成 内部结构 特殊功能寄存器
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3
基本组成框图
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4
第二节80C51的引脚功能
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11
时序电路及时序
• 时钟电路 – 内部方式 – 外部方式
• 时序：注意ALE的地址锁存 – T机器=12T时钟（6个状态12拍） – 取指令 – 执行指令
h
12
第三节 80C51存储器配置
• 计算机结构分类
• （ 1 ）哈佛（ Harvard ）型结构：哈佛 （ Harvard ）型结构是将程序存储器与数据 存储器分开。一般单片机采用这种结构。
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6
80C51的内部结构
二 、80C51的内部结构（见图P13） • 算术逻辑部件ALU • 定时控制部件 • 寄存器组
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7
h
8
80C51CPU的结构和特点
• PC：程序地址寄存器，16位，执行指令 后自动加一，常将PC值设置成程序第一 条指令的内存地址。访问范围： 0000H~0FFFFH
• ACC：累加器，8位，特殊用途的寄存器， 专门存放操作数或运算结果。
作寄存器、位寻址和堆栈区以外的单元
都可以作为数据缓冲器使用。
h
18
2 ．片内高 128 字节数据存储器 RAM
• 片内高 128 字节 RAM 中离散分布着21 （26）个特殊功能寄存器 SFR 。 如累加器 A 、寄存器 B 、程序状态字寄存 器 PSW 等。 SFR 的地址能被8整除时，可以位寻址 （11个）。
• B ：8位，专门为乘除法而设置的寄存器
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9
常用寄存器（PSW、SP、DPTR）
• PSW：程序状态字，8位，存放指令执行后 的有关状态。（见P17）
• SP：堆栈指针，8位，专门存放堆栈的栈顶 位置。遵循“先进后出”的原则。 注意：禁 止用传送指令存放数据。
• DPTR：数据地址指针，16位，存放程序存 储器的地址和外部数据存储器的地址。
• （ 2 ）冯·诺依曼型结构：冯·诺依曼型结构 是对程序存储器和数据存储器不作逻辑上的 区分，共用一个存储器。
h
13
第三节 80C51存储器配置
• 存储空间：物理空间(4) 、逻辑空间(3)
• 片内/片外程序存储器64K （0000~0FFFFH）P22
• 128B的片内数据存储器（00~7FH）
h
17
（ 3 ）堆栈和数据缓冲区
• 堆栈是开辟在存储器中的具有“先
进后出”特点的一段缓冲区。 80C51 的
堆栈开辟在内部 RAM 的 08H~7FH 的区
域，考虑工作寄存器区和位寻址区，一
般设在 30H~7FH 范围内。复位后 SP 的
初始值为 07H 。
内部 RAM 低 128B 中，除了作为工
h
15
寄存器区的使用
• 内部RAM的00~1FH分为4个区，每个区 有8个单元，分别用R0~R7来表示。
RS1~RS2=00时： R0~R7=00H~07H的地址 RS1~RS2=01时： R0~R7=08H~0FH的地址 RS1~RS2=10时： R0~R7=10H~17H的地址 RS1~RS2=11时： R0~R7=18H~1FH的地址
可 分DPH和DPL两个独立8位寄存器使用。
h
10
程序执行前，PSW中的F0=1，RS0RS1=00 问执行下列指令后PSW中的各位的状态？
• MOV A，#0FH ADD A，#0F8H 00001111
（+） 11111000 —————— 100000111
• CY=1，AC=1，P=1
• OV=CP异或CS=1异 或1=0
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16
（ 2 ）位寻址区
• 80C51 位寻址区包括两个部分。 ① 内部 RAM 的 20H ～ 2FH ，共有 16 个 RAM 单元，计 128 位，每一位都赋予一个位 地址，位地址范围 00H ～ 7FH 。 ② 特殊功能寄存器中地址能被 8 整除的单元， 位地址范围 80H ～ FFH ，共 128 位（实际使 用 93 位） 。 80C51 单片机具有布尔处理功能，布尔处理机 的存储空间就是指位寻址区。
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单片机的工作方式
• 复位工作方式 • 正常工作方式 • 编程工作方式:89C51Flash • 低功耗工作方式:
待机方式（PCON的IDL=‘1’等中断） 掉电方式（PCON的PD=‘1’保护内RAM）
• 复位工作方式 • 正常工作方式 • 编程工作方式:89C51Flash • 低功耗工作方式:
待机方式（PCON的IDL=‘1’等中断） 掉电方式（PCON的PD=‘1’保护内RAM）
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复位电路
• RST引脚保持两个机器周期以上的高电平 • 复位电路
– 上电复位电路 – 外部复位电路 – 外部上电复位电路 – 抗干扰复位电路
• 128B特殊功能寄存器SFR（80~0FFH离散 分布）
• 位寻址区（20H~2FH）
• 片外数据存储器64K（0000~0FFFFH）
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（ 1 ）工作寄存器区
• 工作寄存器区的编址从 00H ～ 1FH ，共 分为四组寄存器。每个组都是 8 个单元， 各组都以 R0~R7 作为寄存器单元编号。 使用时， CPU 只能使用其中一组工作寄 存器，由程序状态字 PSW 中的 RS1 ~ RS0 两位的状态组合来进行选择。
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3、片外数据存储器 RAM
• 在某些应用时，需要存储大量数据， 可扩展片外数据存储器（片外 RAM ）。
•
80C51 单片机可扩展 64KB 的片外数
据存储器。其扩展的外部数据存储器与扩
展的外部I/O 口统一编址，都在同一个地
址空间内，采用相同的寻址方式，使用相
同的指令 MOVX 。
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第四节单片机的工作方式
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第二节80C51的结构
一、引脚功能
• 逻辑符号图 • 片外三总线
– AB：P0口经地址锁存后提供低8位地址，P2 口直接提供高8位地址
– DB：P0口提供8位数据 – CB：EA，ALE，PSEN ，RD，WR，RST等
第二章 单片机的基本结构与工作原理
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主要掌握
• 基本组成（内部资源） • 存储器的配置 • 时序及电路 • 工作方式 • I/O口的应用功能(第四章)
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第一节 80C51系列单片机的结构
（以80C51为代表）讲解： 基本组成 内部结构 特殊功能寄存器
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基本组成框图
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第二节80C51的引脚功能
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时序电路及时序
• 时钟电路 – 内部方式 – 外部方式
• 时序：注意ALE的地址锁存 – T机器=12T时钟（6个状态12拍） – 取指令 – 执行指令
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第三节 80C51存储器配置
• 计算机结构分类
• （ 1 ）哈佛（ Harvard ）型结构：哈佛 （ Harvard ）型结构是将程序存储器与数据 存储器分开。一般单片机采用这种结构。
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80C51的内部结构
二 、80C51的内部结构（见图P13） • 算术逻辑部件ALU • 定时控制部件 • 寄存器组
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80C51CPU的结构和特点
• PC：程序地址寄存器，16位，执行指令 后自动加一，常将PC值设置成程序第一 条指令的内存地址。访问范围： 0000H~0FFFFH
• ACC：累加器，8位，特殊用途的寄存器， 专门存放操作数或运算结果。
作寄存器、位寻址和堆栈区以外的单元
都可以作为数据缓冲器使用。
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2 ．片内高 128 字节数据存储器 RAM
• 片内高 128 字节 RAM 中离散分布着21 （26）个特殊功能寄存器 SFR 。 如累加器 A 、寄存器 B 、程序状态字寄存 器 PSW 等。 SFR 的地址能被8整除时，可以位寻址 （11个）。
• B ：8位，专门为乘除法而设置的寄存器
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常用寄存器（PSW、SP、DPTR）
• PSW：程序状态字，8位，存放指令执行后 的有关状态。（见P17）
• SP：堆栈指针，8位，专门存放堆栈的栈顶 位置。遵循“先进后出”的原则。 注意：禁 止用传送指令存放数据。
• DPTR：数据地址指针，16位，存放程序存 储器的地址和外部数据存储器的地址。
• （ 2 ）冯·诺依曼型结构：冯·诺依曼型结构 是对程序存储器和数据存储器不作逻辑上的 区分，共用一个存储器。
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第三节 80C51存储器配置
• 存储空间：物理空间(4) 、逻辑空间(3)
• 片内/片外程序存储器64K （0000~0FFFFH）P22
• 128B的片内数据存储器（00~7FH）
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（ 3 ）堆栈和数据缓冲区
• 堆栈是开辟在存储器中的具有“先
进后出”特点的一段缓冲区。 80C51 的
堆栈开辟在内部 RAM 的 08H~7FH 的区
域，考虑工作寄存器区和位寻址区，一
般设在 30H~7FH 范围内。复位后 SP 的
初始值为 07H 。
内部 RAM 低 128B 中，除了作为工
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寄存器区的使用
• 内部RAM的00~1FH分为4个区，每个区 有8个单元，分别用R0~R7来表示。
RS1~RS2=00时： R0~R7=00H~07H的地址 RS1~RS2=01时： R0~R7=08H~0FH的地址 RS1~RS2=10时： R0~R7=10H~17H的地址 RS1~RS2=11时： R0~R7=18H~1FH的地址
可 分DPH和DPL两个独立8位寄存器使用。
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程序执行前，PSW中的F0=1，RS0RS1=00 问执行下列指令后PSW中的各位的状态？
• MOV A，#0FH ADD A，#0F8H 00001111
（+） 11111000 —————— 100000111
• CY=1，AC=1，P=1
• OV=CP异或CS=1异 或1=0
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（ 2 ）位寻址区
• 80C51 位寻址区包括两个部分。 ① 内部 RAM 的 20H ～ 2FH ，共有 16 个 RAM 单元，计 128 位，每一位都赋予一个位 地址，位地址范围 00H ～ 7FH 。 ② 特殊功能寄存器中地址能被 8 整除的单元， 位地址范围 80H ～ FFH ，共 128 位（实际使 用 93 位） 。 80C51 单片机具有布尔处理功能，布尔处理机 的存储空间就是指位寻址区。
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单片机的工作方式
• 复位工作方式 • 正常工作方式 • 编程工作方式:89C51Flash • 低功耗工作方式:
待机方式（PCON的IDL=‘1’等中断） 掉电方式（PCON的PD=‘1’保护内RAM）
• 复位工作方式 • 正常工作方式 • 编程工作方式:89C51Flash • 低功耗工作方式:
待机方式（PCON的IDL=‘1’等中断） 掉电方式（PCON的PD=‘1’保护内RAM）
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复位电路
• RST引脚保持两个机器周期以上的高电平 • 复位电路
– 上电复位电路 – 外部复位电路 – 外部上电复位电路 – 抗干扰复位电路
• 128B特殊功能寄存器SFR（80~0FFH离散 分布）
• 位寻址区（20H~2FH）
• 片外数据存储器64K（0000~0FFFFH）
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（ 1 ）工作寄存器区
• 工作寄存器区的编址从 00H ～ 1FH ，共 分为四组寄存器。每个组都是 8 个单元， 各组都以 R0~R7 作为寄存器单元编号。 使用时， CPU 只能使用其中一组工作寄 存器，由程序状态字 PSW 中的 RS1 ~ RS0 两位的状态组合来进行选择。
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3、片外数据存储器 RAM
• 在某些应用时，需要存储大量数据， 可扩展片外数据存储器（片外 RAM ）。
•
80C51 单片机可扩展 64KB 的片外数
据存储器。其扩展的外部数据存储器与扩
展的外部I/O 口统一编址，都在同一个地
址空间内，采用相同的寻址方式，使用相
同的指令 MOVX 。
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第四节单片机的工作方式