80C51單片機(jī)原理

1、80C51單片機(jī)原理表2-1 P3口各引腳與第二功能表 PSW的各位定義見表PSW位地址PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位標(biāo)志 CY ACF0RS1RS0OVF1P 80C51 P0P3接口功能簡見 大多數(shù)口線都有雙重功能，介紹如下： 1、P0口具有雙重功能： （1） 作為通用I/O，外接I/O設(shè)備。 （2） 作為地址/數(shù)據(jù)總線。在有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng) 中，低8位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時(shí)傳送。 2、P1口是唯一的單功能口： 作為輸入/輸出口，P1口的每一位都可作為輸入/輸出口。 3、P2口具有雙重功能： （1） 作為輸入/輸出口。 （2） 作為高

2、8位地址總線。在有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng) 中，高8位地址由P2口傳送。 4、P3口具有雙重功能： （1）作第一功能使用時(shí)，其功能為輸入/輸出口。 （2）作第二功能使用時(shí)，每一位功能定義如表2.1所示。 80C51單片機(jī)的4個(gè)I/O口都是8位雙向口，這些口在結(jié)構(gòu)和特性上是基本相同的，但又各具特點(diǎn)，以下將分別介紹之。圖2-9 P0口某位的結(jié)構(gòu)圖2-10 P1口某位的結(jié)構(gòu)圖2-11 P2口某位的結(jié)構(gòu)圖2-12 P3口某位的結(jié)構(gòu)P0P3口使用時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng) 1、如果80C51單片機(jī)內(nèi)部程序存貯器ROM夠用，不需要擴(kuò)展外部存貯器和I/O接口，80C51的四個(gè)口均可作I/O口使用。 2、四個(gè)口在作輸入口使用時(shí)

3、，均應(yīng)先對(duì)其寫“1”，以避免誤讀。 3、P0口作I/O口使用時(shí)應(yīng)外接10K的上拉電阻，其它口則可不必。 4、P2可某幾根線作地址使用時(shí)，剩下的線不能作I/O口線使用。5、P3口的某些口線作第二功能時(shí)，剩下的口線可以單獨(dú)作I/O口線使用。P1.0+5VLED12、加驅(qū)動(dòng)電路：1、接成灌電流形式：+5VP1.0LEDD時(shí)鐘電路 80C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作時(shí)間基準(zhǔn)。80C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種電路形式：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。 1、內(nèi)部振蕩方式在引腳 XTAL1和 XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振）如圖所示XTAL1XTAL2GND80C51C1C2 電容器C

4、1、C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。電容值一般為 530PF（常用30PF）。晶振的振蕩頻率范圍在1.2MHZ12MHZ(一般取12MHZ或6MHZ)。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益運(yùn)算放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。外部振蕩方式 是把已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)。這種方式適宜用于使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持一致。外部振蕩方式如圖2-15所示。對(duì)HMOS的單片機(jī)（8051）外部時(shí)鐘信號(hào)由XTAL2引入，對(duì)于CHMOS的單片機(jī)（80C51），外部時(shí)鐘由XTAL1引入。外部時(shí)鐘信號(hào)為高電平持續(xù)時(shí)間要大于20ns，且頻率低于12MHz的方波。 外部時(shí)鐘XTAL1XTAL2GN

5、D80C51懸空外部時(shí)鐘XTAL1XTAL2GND懸空CHMOSHMOS8051時(shí)序 80C51的時(shí)序就是80C51在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序。80C51單片機(jī)的時(shí)序定時(shí)單位從小到大依次為：時(shí)鐘周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期。1、時(shí)鐘周期 把晶振周期定義為節(jié)拍（用P表示）。晶振脈沖經(jīng)過二分頻后，就是單片機(jī)的時(shí)鐘周期（即一個(gè)時(shí)鐘周期是晶振周期的2倍），時(shí)鐘周期也稱為狀態(tài)（用S表示）。 這樣，一個(gè)狀態(tài)就包含兩個(gè)節(jié)拍，具前半周期對(duì)應(yīng)的拍節(jié)叫節(jié)拍1（P1），后半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍叫節(jié)拍2(P2）。2、狀態(tài)周期 狀態(tài)周期(或狀態(tài)S)是晶振周期的兩倍，它分為P1節(jié)拍和P2節(jié)拍。3、機(jī)器周期 80C

6、51采用定時(shí)控制方式, 因此它有固定的機(jī)器周期。規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期的寬度為6個(gè)狀態(tài)，并依次表示為S1S6。由于一個(gè)狀態(tài)又包括兩個(gè)節(jié)拍，因此，一個(gè)機(jī)器周期總共有12個(gè)節(jié)拍，分別記作S1P1、S1P2、S6P2。由于一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)晶振周期, 因此機(jī)器周期就是晶振脈沖的十二分頻。 當(dāng)晶振脈沖頻率為12 MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為1s；當(dāng)晶振脈沖頻率為6 MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為2s。4、指令周期 指令周期是最大的時(shí)序定時(shí)單位, 執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期。它一般由若干個(gè)機(jī)器周期組成。不同的指令，所需要的機(jī)器周期數(shù)也不相同。通常，包含一個(gè)機(jī)器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個(gè)機(jī)器周期的指

7、令稱為雙周期指令。 指令的運(yùn)算速度與指令所包含的機(jī)器周期有關(guān)，機(jī)器周期數(shù)越少的指令執(zhí)行速度越快。80C51單片機(jī)通?？梢苑譃閱沃芷谥噶?、雙周期指令和四周期指令等三種。四周期指令只有乘法和除法指令兩條，其余均為單周期和雙周期指令。圖 80C51的典型時(shí)序80C51單片機(jī)的時(shí)序小結(jié) 晶振周期：晶振的振蕩周期，又稱時(shí)鐘周期，為最小的時(shí)序單位。 狀態(tài)周期：振蕩頻率經(jīng)單片機(jī)內(nèi)的二分頻器分頻后提供給片內(nèi)CPU的時(shí)鐘周期。因此，一個(gè)狀態(tài)周期包含2個(gè)晶振周期。 機(jī)器周期（MC）：1個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周期及12個(gè)晶振周期組成。是計(jì)算機(jī)執(zhí)行一種基本操作的時(shí)間單位。 指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。一個(gè)指令周期

8、由14個(gè)機(jī)器周期組成，依據(jù)指令不同而不同。 4種時(shí)序單位中，晶振周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計(jì)算其他時(shí)間值（例如，波特率、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間等）的基本時(shí)序單位。晶振周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us 狀態(tài)周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us機(jī)器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us 指令周期=(14)機(jī)器周期=14us 。80C51復(fù)位電路 80C51單片機(jī)復(fù)位的目的是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC=0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。 80C51單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST端（9腳）加上持

9、續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)晶振周期）的高電平。例如，若時(shí)鐘頻率為12 MHz，每機(jī)器周期為1s，則只需2s以上時(shí)間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。單片機(jī)常見的復(fù)位電路如圖2-17（a）、（b）所示。 圖2-17（a）為上電復(fù)位電路，它是利用電容充電來實(shí)現(xiàn)的。在接電瞬間，RST端的電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RST的電位逐漸下降。只要保證RST為高電平的時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期，便能正常復(fù)位。圖2-17（b）為按鍵復(fù)位電路。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖2-17（b）中的RESET鍵，此時(shí)電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RESET端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。電路中通常選擇：C=10mf ,R=10KW。（a）上電自動(dòng)復(fù)位 (b) 按鍵手動(dòng)復(fù)位 80C51單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài) 80C51單片機(jī)的復(fù)位功能是把PC初始化為0000H，使CPU從0000H單元開始執(zhí)行程序；復(fù)位操作同時(shí)使SFR寄存器進(jìn)入初始化，但內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)是不變的。 幾個(gè)主要特殊功能寄存器復(fù)位狀態(tài)歸納如表2-6。對(duì)個(gè)別特殊功能寄存器作如下說明： PC=0000H: 程序計(jì)數(shù)器為零表明單片機(jī)復(fù)位后程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。 A=00H: 表明累加器已被清零。 PSW=00H: 表明選寄存器0組為工作寄存器組。 SP=07H: