80C51的結(jié)構(gòu)和原理綜述

1、2022-3-271第第2 2章章 80C5180C51的結(jié)構(gòu)和原理的結(jié)構(gòu)和原理80C51系列系列概述概述2.180C51的的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)與與應用模式應用模式2.280C51典型典型資源配置資源配置與與引腳封裝引腳封裝2.380C51單片機的單片機的CPU2.480C51的的存儲器存儲器組織組織2.580C51的的并行口結(jié)構(gòu)并行口結(jié)構(gòu)與與操作操作2.62022-3-2722.1 80C51系列概述系列概述2.1.1 MCS-512.1.1 MCS-51系列系列v 8051/8751/80318051/8751/8031v 8052/8752/8032 8052/8752/8032v 80

2、80C C51/8751/87C C51/8051/80C C3131v 80 80C C52/8752/87C C52/8052/80C C3232等等 v MCS-51MCS-51是是IntelIntel公司生產(chǎn)的一個單片機系公司生產(chǎn)的一個單片機系列名稱。這一系列的單片機有多種，如：列名稱。這一系列的單片機有多種，如：2022-3-273v 生產(chǎn)工藝有兩種：生產(chǎn)工藝有兩種：8787C C5151。v 一是一是HMOSHMOS工藝（高密度短溝道工藝（高密度短溝道MOSMOS工藝）。工藝）。v 二是二是C CHMOSHMOS工藝（互補金屬氧化物的工藝（互補金屬氧化物的HMOSHMOS工藝）。工

3、藝）。2022-3-274v 功能上，有基本型和增強型功能上，有基本型和增強型2 2大類：大類：v 增強型增強型：8052/8752/80328052/8752/803280C52/87C52/80C3280C52/87C52/80C32v 基本型基本型：8051/8751/80318051/8751/803180C51/87C51/80C3180C51/87C51/80C312022-3-275v 在片內(nèi)程序存儲器配置上，有在片內(nèi)程序存儲器配置上，有3 3種形式，種形式， 即即掩膜掩膜ROMROM、EPROMEPROM和和ROMLessROMLess。如：。如：v 80C80C5 51 1有

4、有4K4K字節(jié)的字節(jié)的掩膜掩膜ROMROMv 8 87 7C51C51有有4K4K字節(jié)的字節(jié)的EPROMEPROM v 80C80C3 31 1在芯片內(nèi)在芯片內(nèi)無程序存儲器無程序存儲器。2022-3-2762.1.2 80C512.1.2 80C51系列系列 各廠商各廠商以以80518051為基核為基核開發(fā)出的開發(fā)出的CMOSCMOS單片機統(tǒng)稱為單片機統(tǒng)稱為80C5180C51系列。常用系列。常用產(chǎn)品有：產(chǎn)品有：v IntelIntel：80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51，80C3280C32、80C5280C52、87C5287C52等；等；v ATMELATM

5、EL：89C5189C51、89C5289C52、89C205189C2051等；等；v PhilipsPhilips、華邦華邦、DallasDallas、SiemensSiemens等公司的等公司的許多產(chǎn)品許多產(chǎn)品 。2022-3-2772.2 80C51的基本結(jié)構(gòu)與應用模式的基本結(jié)構(gòu)與應用模式2.2.1 80C512.2.1 80C51的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)2022-3-2782.2.2 80C512.2.2 80C51的應用模式的應用模式v 帶總線擴展引腳的產(chǎn)品帶總線擴展引腳的產(chǎn)品擴展總線的應用模式擴展總線的應用模式 不擴展總線的應用模式不擴展總線的應用模式 2022-3-279v 沒有總

6、線擴展引腳的產(chǎn)品沒有總線擴展引腳的產(chǎn)品 引腳數(shù)減少、體積減小。對于不需進行并行外引腳數(shù)減少、體積減小。對于不需進行并行外圍擴展，裝置的體積要求苛刻且程序量不大的系圍擴展，裝置的體積要求苛刻且程序量不大的系統(tǒng)極其適合。統(tǒng)極其適合。2022-3-27102.3 80C51典型產(chǎn)品資源配置與引腳封裝典型產(chǎn)品資源配置與引腳封裝2.3.1 80C512.3.1 80C51典型產(chǎn)品資源配置典型產(chǎn)品資源配置2022-3-2711v 由表可見：由表可見： 增強型與基本型的幾點不同：增強型與基本型的幾點不同：v 片內(nèi)片內(nèi)ROMROM：從：從4K4K增加到增加到8K8Kv 片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM：從：從128128

7、增加到增加到256256v 定時定時/ /計數(shù)器：從計數(shù)器：從2 2個增加到個增加到3 3個個v 中斷源：從中斷源：從5 5個增加到個增加到6 6個。個。 2022-3-2712v 無無ROM型，要在片外擴展程序存儲器；型，要在片外擴展程序存儲器；v 掩膜掩膜ROM型，程序由芯片生產(chǎn)廠寫入；型，程序由芯片生產(chǎn)廠寫入；v EPROM型，程序通過寫入裝置寫入；型，程序通過寫入裝置寫入；v FlashROM型，程序可電寫入（常用）。型，程序可電寫入（常用）。 片內(nèi)片內(nèi)ROMROM的配置形式：的配置形式：。2022-3-27132.3.2 80C512.3.2 80C51的引腳封裝的引腳封裝2022-

8、3-2714二、引腳分類：二、引腳分類：1 1、主電源引腳、主電源引腳 VssVss、VccVcc2 2、外接晶振引腳、外接晶振引腳 XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL22022-3-27153、控制或復位引腳 、RST / VPD RST / VPD 復位 /備用電源 當出現(xiàn)兩個機器周期高電平時，單片機復位 。 復位后，P0 P0 P3P3 輸出高電平；SPSP寄存器為07H07H；其它寄存器全部清0 0；不影響RAMRAM狀態(tài)。、ALE / PROG 地址鎖存控制端/編程脈沖輸入端 ALE:提供1/6 fosc振蕩頻率； PROG:為其內(nèi)部的EPROM輸入編程脈沖、 外部程序存儲器的

9、讀選通信號端 當執(zhí)行MOVC指令時， =0PSENPSEN2022-3-2716 0 時，只訪問外部程序存儲器時，只訪問外部程序存儲器,即外即外ROM1 時，先訪問內(nèi)部時，先訪問內(nèi)部ROM,再訪問外部再訪問外部ROM 、 內(nèi)、外內(nèi)、外ROM選擇端選擇端/編程電壓輸入端編程電壓輸入端4、輸入、輸入/輸出引腳輸出引腳 P0.0 P0.7； P1.0 P1.7 ； P2.0 P2.7 ；P3.0 P3.7 四個四個I / O口，每口八條線，共口，每口八條線，共32腳；還兼作地址腳；還兼作地址/數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)線。EA=EAPPVEAVPP:對于對于8751(EPROM)單片機編程時，該端施加編程電單片機

10、編程時，該端施加編程電壓壓21.5V2022-3-27172.4 80C51的的CPU2022-3-27181 1、中央處理單元中央處理單元CPU（8位）位） 用于數(shù)據(jù)處理、位操作（位測試、置位、復位）用于數(shù)據(jù)處理、位操作（位測試、置位、復位）2 2、只讀存儲器只讀存儲器ROM（4KB或或8KB） 用于永久性存儲應用程序，掩膜用于永久性存儲應用程序，掩膜ROM、EPROM、EEPROM3 3、隨機存取存儲器隨機存取存儲器RAM（256B） 用于程序運行中存儲工作變量和數(shù)據(jù)用于程序運行中存儲工作變量和數(shù)據(jù)4 4、并行輸入并行輸入/輸出口輸出口 I / O（32線）線） 用作系統(tǒng)總線、擴展外存、用

11、作系統(tǒng)總線、擴展外存、I / O接口芯片接口芯片80C5180C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一、總體結(jié)構(gòu)一、總體結(jié)構(gòu)2022-3-27195、串行輸入串行輸入/輸出口輸出口 UART （二線（二線,借用）借用） 串行通信、擴展串行通信、擴展 I / O接口芯片接口芯片6 6、定時定時/計數(shù)器計數(shù)器 T（16位增量可編程）位增量可編程） 它與它與CPU之間各自獨立工作，當它計數(shù)滿時向之間各自獨立工作，當它計數(shù)滿時向CPU中斷中斷7 7、時鐘電路時鐘電路 fosc 分為內(nèi)部振蕩器、外接振蕩電路分為內(nèi)部振蕩器、外接振蕩電路8 8、中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) 五個中斷源、兩個優(yōu)先級，可編程進行控制。五個中斷源、兩個

12、優(yōu)先級，可編程進行控制。2022-3-2720 二、具體介紹二、具體介紹1、80C51的微處理器（的微處理器（CPU）（1）運算器）運算器累加器累加器ACC ；寄存器寄存器B ；程序狀態(tài)字寄存器程序狀態(tài)字寄存器PSW 。（2）控制器）控制器程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC ；指令寄存器指令寄存器IR ；數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針DPTR。2022-3-27212、80C51的片內(nèi)存儲器的片內(nèi)存儲器 在物理上設(shè)計成在物理上設(shè)計成程序存儲器程序存儲器和和數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器兩兩個個獨立的空間獨立的空間（稱為（稱為哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)）：）： 內(nèi)部內(nèi)部ROM容量容量4K字節(jié)字節(jié) 范圍是：范圍是：000H0FFFH 內(nèi)部內(nèi)

13、部RAM容量容量128字節(jié)字節(jié) 范圍是：范圍是：00H7FH2022-3-27223、80C51的的I/O口及功能單元口及功能單元v四個四個8位的并行口，即位的并行口，即P0P3。它們均為雙。它們均為雙向口，既可作為輸入，又可作為輸出。每個口各向口，既可作為輸入，又可作為輸出。每個口各有有8條條I/O線。線。 v有一個全雙工的串行口有一個全雙工的串行口（利用（利用P3口的兩個引口的兩個引腳腳P3.0和和P3.1）；）；v有有2個個16位的定時位的定時/計數(shù)器計數(shù)器 ；v有有1套完善的中斷系統(tǒng)。套完善的中斷系統(tǒng)。 2022-3-27234 4、80C5180C51的特殊功能寄存器（的特殊功能寄存

14、器（SFRSFR）v內(nèi)部有內(nèi)部有SPSP，DPTRDPTR（可分成（可分成DPHDPH、DPLDPL兩個兩個8 8位寄存位寄存器），器），PCONPCON，IEIE，IPIP等等2121個特殊功能寄存器單個特殊功能寄存器單元，元，它們同內(nèi)部它們同內(nèi)部RAMRAM的的128128個字節(jié)統(tǒng)一編址，地址范個字節(jié)統(tǒng)一編址，地址范圍是圍是80H80HFFHFFH。這些。這些SFRSFR只用到了只用到了80H80HFFH128FFH128個存?zhèn)€存儲單元中的儲單元中的2121個字節(jié)單元，且這些單元是離散分布個字節(jié)單元，且這些單元是離散分布的。的。增強型單片機的增強型單片機的SFRSFR有有2626個字節(jié)單元

15、，所增加的個字節(jié)單元，所增加的5 5個個單元均與定時單元均與定時/ /計數(shù)器計數(shù)器2 2相關(guān)。相關(guān)。2022-3-2724寄存器及其存儲器映射如下圖：寄存器及其存儲器映射如下圖：2022-3-27252.4.2 80C512.4.2 80C51的時鐘與時序的時鐘與時序v 時鐘產(chǎn)生方式時鐘產(chǎn)生方式內(nèi)部時鐘方式內(nèi)部時鐘方式 外部時鐘方式外部時鐘方式 2022-3-2726v 80C5180C51的時鐘信號的時鐘信號2022-3-272780C51的典型時序的典型時序時序時序：各條指令執(zhí)行時各部份電路工作的先后次序。各條指令執(zhí)行時各部份電路工作的先后次序。 單片機的時序以單片機的時序以XTAC2的振

16、蕩信號為參考的振蕩信號為參考(fOSC)時序單位時序單位:1、晶振周期、晶振周期即振蕩頻率周期，單片機的基本時序單位即振蕩頻率周期，單片機的基本時序單位2、時鐘周期、時鐘周期由兩個由兩個晶振周期晶振周期組成，也稱為組成，也稱為S狀態(tài)，狀態(tài)，分為分為P1和和P2。2022-3-27283、機器周期、機器周期 由六個狀態(tài)組成由六個狀態(tài)組成,每個狀態(tài)每個狀態(tài)S為分兩個時相為分兩個時相P1、P2.每個時相為一個振蕩周期每個時相為一個振蕩周期,因此一個機器周期因此一個機器周期為為12個晶振周期個晶振周期. MCS51單片機的典型的指令周期為一個機器周期單片機的典型的指令周期為一個機器周期.4、指令周期、

17、指令周期執(zhí)行一條指令所需的時間為指令周期執(zhí)行一條指令所需的時間為指令周期。2022-3-2729v 80C51 80C51的典型時序的典型時序 單字節(jié)指令單字節(jié)指令 雙字節(jié)指令雙字節(jié)指令 v 單周期指令單周期指令2022-3-2730v 雙周期指令雙周期指令2022-3-2731v 訪問外部訪問外部RAM的雙周期指令時序的雙周期指令時序 2022-3-27322.4.3 80C512.4.3 80C51單片機的復位單片機的復位復位復位可使單片機可使單片機或或系統(tǒng)部件處于確定的系統(tǒng)部件處于確定的初始狀態(tài)初始狀態(tài)。 v 復位電路復位電路 上電復位電路上電復位電路 按鍵與上電復位按鍵與上電復位 20

18、22-3-2733單片機復位后的狀態(tài)單片機復位后的狀態(tài)PC=0000H，所以程序從，所以程序從0000H地址單元開始執(zhí)行地址單元開始執(zhí)行；啟動后，片內(nèi)啟動后，片內(nèi)RAM為隨機值，運行中的復位操作不改變片內(nèi)為隨機值，運行中的復位操作不改變片內(nèi)RAM的內(nèi)容的內(nèi)容 ；特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)是確定的特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)是確定的 ：vP0P3=FFH，各口可用于輸出，也可用于輸入；，各口可用于輸出，也可用于輸入；vSP=07H，第一個入棧內(nèi)容將寫入，第一個入棧內(nèi)容將寫入08H單元；單元；vIP、IE和和PCON的的有效位為有效位為0，各中斷源處于低優(yōu)先級且，各中斷源處于低優(yōu)先級且均被關(guān)斷、串行

19、通訊的波特率不加倍；均被關(guān)斷、串行通訊的波特率不加倍；vPSW=00H，當前工作寄存器為，當前工作寄存器為0組。組。2022-3-27342.5 80C51的存儲器組織的存儲器組織80C5180C51存儲器可以分成兩大類：存儲器可以分成兩大類：v RAMRAM，CPUCPU在運行時能隨時進行數(shù)據(jù)的寫入和讀在運行時能隨時進行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，但在關(guān)閉電源時，其所存儲的信息將丟失。出，但在關(guān)閉電源時，其所存儲的信息將丟失。用用來存放暫時性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運算的來存放暫時性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運算的中間結(jié)果中間結(jié)果或或用作用作堆棧堆棧。v ROMROM，寫入信息后不易改寫的存儲器。斷電后，寫入信息后不易

20、改寫的存儲器。斷電后，其中的信息保留不變。其中的信息保留不變。用來存放用來存放固定的程序或數(shù)據(jù)固定的程序或數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表格等。如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表格等。 2022-3-2735MCS-51單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)0 0F FF FF FF FH H0 0F FF FF FH H0ROMEA外部1ROMEA 內(nèi)部H0000 程序存儲器程序存儲器1 10 00 00 0H HH00000 00 08 80 0H HRAM內(nèi)內(nèi)部部0 00 0F FF FH H能寄存器特殊功0 0F FF FF FF FH H）（外部外部K64RAM 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器H00000 00

21、 07 7F FH H2022-3-2736物理上分為：物理上分為：兩大部分兩大部分四四大塊，大塊，即即ROMRAM片內(nèi)片內(nèi)片外片外片內(nèi)片內(nèi)片外片外邏輯上分為邏輯上分為: 3個空間，個空間， 即程序內(nèi)存（片內(nèi)、外）統(tǒng)一編址即程序內(nèi)存（片內(nèi)、外）統(tǒng)一編址 MOVC 數(shù)據(jù)存儲器（片內(nèi)）數(shù)據(jù)存儲器（片內(nèi)） MOV 數(shù)據(jù)存儲器（片外）數(shù)據(jù)存儲器（片外） MOVX2022-3-27372.5.1 80C512.5.1 80C51單片機的程序存儲器配置單片機的程序存儲器配置v片片內(nèi)內(nèi)與片與片外外程序存儲器的選擇程序存儲器的選擇 v EAEA引腳接高電平引腳接高電平-片內(nèi)片內(nèi)2022-3-2738v EAE

22、A引腳接高地引腳接高地-片外片外2022-3-2739程序存儲器程序存儲器尋址范圍：尋址范圍：0000H FFFFH 容量容量64KB，即，即地址長度：地址長度：16位位 1EA ，尋址內(nèi)部尋址內(nèi)部ROM；0EA ，尋址外部尋址外部ROM。 當當PC值超過片內(nèi)值超過片內(nèi)ROM容量時會自動轉(zhuǎn)向容量時會自動轉(zhuǎn)向 外部存儲外部存儲器空間。器空間。EA8031單片機單片機接低電平。接低電平。作作 用：用： 存放程序及程序運行時所需的常數(shù)。存放程序及程序運行時所需的常數(shù)。2022-3-2740七個具有特殊含義的單元是：七個具有特殊含義的單元是： 0000H 系統(tǒng)復位，系統(tǒng)復位，PC指向此處；指向此處；

23、0003H 外部中斷外部中斷0入口入口 000BH T0溢出中斷入口溢出中斷入口 0013H 外中斷外中斷1入口入口 001BH T1溢出中斷入口溢出中斷入口 0023H 串口中斷入口串口中斷入口 002BH T2溢出中斷入口溢出中斷入口 2022-3-2741v 程序存儲器低端的幾個特殊單元程序存儲器低端的幾個特殊單元 2022-3-2742v 程序存儲器中的指令代碼及其觀察程序存儲器中的指令代碼及其觀察 2022-3-27432.5.2 80C512.5.2 80C51單片機數(shù)據(jù)存儲器配置單片機數(shù)據(jù)存儲器配置v片片內(nèi)、內(nèi)、片片外外數(shù)據(jù)存儲器概況數(shù)據(jù)存儲器概況 片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM及及SFR

24、 SFR 片外片外RAM RAM 2022-3-2744v工作寄存器區(qū)（含寄存器組工作寄存器區(qū)（含寄存器組0 0 3 3） v 寄存器組寄存器組0 0：地址：地址00H00H07H07H v 寄存器組寄存器組1 1：地址：地址08H08H0FH0FHv 寄存器組寄存器組2 2：地址：地址10H10H17H17Hv 寄存器組寄存器組3 3：地址：地址18H18H1FH1FH當前工作寄存器組當前工作寄存器組選擇選擇 v PSWPSW寄存器中：寄存器中： 2022-3-2745片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM詳圖詳圖 2022-3-2746數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（堆棧區(qū)）（堆棧區(qū)）位尋址區(qū)（位尋址區(qū)（007F）3

25、組組2組組1組組0組組7FH2FH1FH0FH30H20H10H18H17H08H07H00HR7R0R7R0R7R0R7R0位地址位地址128位位數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)緩沖區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)位位尋址區(qū)尋址區(qū)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器：2022-3-2747v例如：若前面指令中的例如：若前面指令中的R0若指的是若指的是2區(qū)的區(qū)的R0，則在該指令前應加上則在該指令前應加上v MOV PSW ，#10H v若無該指令，系統(tǒng)默認為若無該指令，系統(tǒng)默認為0區(qū)，（因為復位或開區(qū)，（因為復位或開機時機時PSW為為00H見見P15）00001000D7D4 D3D0PSW2022-3-2748字節(jié)地址：字

26、節(jié)地址： 20H2FH 共共16字節(jié)字節(jié)位地址：位地址： 00H7FH 共共8X16=128位位 作用：位尋址區(qū)的每一位都可以視作軟件觸發(fā)器，由作用：位尋址區(qū)的每一位都可以視作軟件觸發(fā)器，由程序趨勢進行位處理（位尋址，位操作），通常把各種程程序趨勢進行位處理（位尋址，位操作），通常把各種程序狀態(tài)標志，位控制變量設(shè)在位尋址區(qū)序狀態(tài)標志，位控制變量設(shè)在位尋址區(qū).例如例如 MOV C， 06H ；或；或 MOV C ，20H.6 MOV p1.0 ， C 。位尋址區(qū)：位尋址區(qū)：2022-3-2749v位尋址區(qū)位尋址區(qū) 字節(jié)字節(jié)地址地址位地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05

27、H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5C

28、H5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2022-3-2750v通用通用RAMRAM區(qū)區(qū) v 30H30H7FH7FH，共，共8080字節(jié)字節(jié) v 數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖 v 堆棧堆棧 SPSP指示棧頂指示棧頂 復位時復位時SPSP= =0707H H 系統(tǒng)初始化通常系統(tǒng)初始化通常重新設(shè)置重新設(shè)置2022-3-2751RAMRAM內(nèi)容查看內(nèi)容查看 2022-3-27522.5.3 80C512.5.3

29、 80C51單片機的特殊功能寄存器（單片機的特殊功能寄存器（SFRSFR）基本型單片機有基本型單片機有2121個個SFRSFR離散地分布在離散地分布在80H80HFFHFFH空間?？臻g。 v與運算器相關(guān)與運算器相關(guān)3 3個個 v ACCACCv B Bv PSWPSWv與定時與定時/ /計數(shù)器相關(guān)計數(shù)器相關(guān)6 6個個 v TH0,TL0TH0,TL0v TH1,TL1TH1,TL1v TMODTMODv TCON TCONv指針類指針類3 3個個 v SPSPv DPH,DPLDPH,DPLv與與I/OI/O口相關(guān)口相關(guān)7 7個個 v P0,P1,P2,P3P0,P1,P2,P3v SBUFS

30、BUFv SCON SCONv PCONPCONv與中斷相關(guān)與中斷相關(guān)2 2個個 v IEIEv IPIP2022-3-2753v 專用功能寄存器分散分布在片內(nèi)專用功能寄存器分散分布在片內(nèi)RAM高高128字節(jié)字節(jié)（80HFFH）范圍內(nèi)（共）范圍內(nèi)（共27個（見表個（見表2-5），加），加PC共共28個），個），51系列有系列有22個（其中個（其中PC不可尋址）不可尋址）v 各個專用功能寄存器的地址不連續(xù)，若訪問到該區(qū)非專用各個專用功能寄存器的地址不連續(xù)，若訪問到該區(qū)非專用功能寄存器的存儲單元，機器將給出一個隨機數(shù)，可能造功能寄存器的存儲單元，機器將給出一個隨機數(shù)，可能造成功能紊亂（痛毒）或死機

31、，因此要避免。成功能紊亂（痛毒）或死機，因此要避免。v 27個專用功能寄存器中，有的已經(jīng)介紹，如個專用功能寄存器中，有的已經(jīng)介紹，如P0P3口，口，PC程序計數(shù)器，有的大家已經(jīng)比較熟悉，如棧指針程序計數(shù)器，有的大家已經(jīng)比較熟悉，如棧指針SP，其功能與操作與微機原理中很相似，有的在這里三、兩句其功能與操作與微機原理中很相似，有的在這里三、兩句也說不清楚，將隨后結(jié)合有關(guān)部份進行介紹，這里只介紹也說不清楚，將隨后結(jié)合有關(guān)部份進行介紹，這里只介紹簡單的，常見的幾個。簡單的，常見的幾個。2022-3-2754一、與運算器相關(guān)的寄存器（一、與運算器相關(guān)的寄存器（3個）個）1、累加器、累加器ACC（常寫作（

32、常寫作A），相當于微機中），相當于微機中的的AX，大部份單操作數(shù)指令的操作數(shù)取，大部份單操作數(shù)指令的操作數(shù)取自自A，很多雙操作數(shù)指令的一個也取自，很多雙操作數(shù)指令的一個也取自A操作數(shù)。操作數(shù)。+，-，*，/算術(shù)運算指令的結(jié)算術(shù)運算指令的結(jié)果都有在果都有在A或或A，B寄存器對中。寄存器對中。2、B寄存器。寄存器。v 乘法指令中，兩個取自乘法指令中，兩個取自A和和B，而結(jié)，而結(jié)果的低果的低8位存位存A，高，高8位存位存B。除法指令中，。除法指令中，A為被除數(shù)，為被除數(shù)，B為除數(shù)，商存為除數(shù)，商存A（整數(shù)），（整數(shù)），余數(shù)存余數(shù)存B。v在其他指令中，在其他指令中，B還可作為一般還可作為一般RAM用用

33、（較少）（較少）BAXAB商商余余數(shù)數(shù)ABXAB高高8位位低低8位位積積2022-3-2755POVRS0RS1F0ACCYD7D6D5D4D3D2D1D0進位標志輔助進位標志方向標志工作寄存器區(qū)選擇控制位奇偶校驗標志謚出標志3、程序狀態(tài)字寄存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW，8位。位。2022-3-2756v其各位含義為：其各位含義為：v CY：進位、借位標志。有進位、借位時：進位、借位標志。有進位、借位時 CY=1，否則，否則CY=0；v AC：輔助進位、借位標志；：輔助進位、借位標志；v F0：用戶標志位，由用戶自己定義；：用戶標志位，由用戶自己定義；v RS1、RS0：當前工作寄存器組選擇位

34、；：當前工作寄存器組選擇位；v OV：溢出標志位。有溢出時：溢出標志位。有溢出時OV=1，否則，否則 OV=0；v P：奇偶標志位。：奇偶標志位。ACC中結(jié)果有奇數(shù)個中結(jié)果有奇數(shù)個1時時 P=1，否則，否則 P=0。2022-3-2757謚出：謚出：v 兩個無符號數(shù)運算結(jié)果超出了計算機的字長（兩個無符號數(shù)運算結(jié)果超出了計算機的字長（CPU位位數(shù)），如乘法中，數(shù)），如乘法中，B 0，則，則OV=1兩個有符號數(shù)運算結(jié)果出錯：兩個有符號數(shù)運算結(jié)果出錯：767676CCCCCCOV特點：相同則特點：相同則”0”,相異則相異則”1”,即當位即當位6向位向位7有進位有進位( )而位而位7向向Cy無進位無進

35、位( )或當位或當位6向位向位7無進位無進位( )而位而位7向向Cy有進位有進位( ) 反映位反映位6向位向位7的進位情況的進位情況, 表示有進位表示有進位, 表示無進位表示無進位 反映位反映位7向向Cy 的進位情況的進位情況, 表示有進位表示有進位, 表示無進位表示無進位1C60C70C61C77C1C60C61C70C76C2022-3-275801000001101011001011001077 兩個正數(shù)相加得負數(shù)兩個正數(shù)相加得負數(shù),肯定不對肯定不對55 原因原因: , ,所以所以130(-126)1C60C71CCOV76例例2：例例1：101110101010100111100100

36、1-109 兩個負數(shù)相加得正數(shù)兩個負數(shù)相加得正數(shù),也不對也不對-54-163 原因原因: , , 所以所以O(shè)V=1(93)CY06C1C72022-3-27597617591C70010100111111011110100011D3有進位 , AC=11C6OV=0Cy=1例3：2022-3-2760指針類寄存器（指針類寄存器（3個）個）1、堆棧指針堆棧指針SP，8位。它總是指向棧頂。位。它總是指向棧頂。 堆棧操作遵循堆棧操作遵循“后進先出后進先出”的原則，入棧操作時，的原則，入棧操作時，SP先加先加1，數(shù)據(jù)再壓入，數(shù)據(jù)再壓入SP指向的單元。出棧操作時，指向的單元。出棧操作時， 先將先將SP指

37、向的單元的數(shù)據(jù)彈出，然后，指向的單元的數(shù)據(jù)彈出，然后，SP再減再減1，這時，這時SP指向的單指向的單元是新的棧頂。可見，元是新的棧頂?？梢姡?0C51單片機的堆棧區(qū)是向地址增大單片機的堆棧區(qū)是向地址增大的方向生成的。的方向生成的。 堆堆棧指針棧指針SP是一個是一個8位專用寄存器。它指示出堆棧頂部位專用寄存器。它指示出堆棧頂部在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中的位置。系統(tǒng)復位后，在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中的位置。系統(tǒng)復位后，SP初始化為初始化為07H，使得堆棧向上由使得堆棧向上由08H單元開始。考慮到單元開始。考慮到08H1FH單元屬于單元屬于工作寄存器區(qū)，若程序設(shè)計中要用到這些區(qū)，最好把工作寄存器區(qū)，若程序設(shè)計中要用

38、到這些區(qū)，最好把SP的值的值置為置為30H或更大一些，一般將堆棧開辟在或更大一些，一般將堆棧開辟在30H7FH區(qū)域中。區(qū)域中。SP的值越小，堆棧深度就越深，但最大為的值越小，堆棧深度就越深，但最大為128字節(jié)。字節(jié)。 2022-3-27612、數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針DPTR，16位。位。 DPTR由兩個由兩個8位寄存器位寄存器DPH和和DPL拼裝而成，其中拼裝而成，其中DPH為為DPTR的高的高8位，位，DPL為為DPTR的低的低8位。它既可作為一個位。它既可作為一個16位寄存器來使用，位寄存器來使用，也可作為也可作為2個獨立的個獨立的8位寄存器（位寄存器（DPH和和DPL）來使用。）來使用。DPT

39、R通常用來存放通常用來存放16位地址。既可訪問外部位地址。既可訪問外部RAM，也可訪問，也可訪問ROM例如：例如：vMOVDPTR，#2000HvMOVX A，DPTR ；將片外；將片外RAM 2000H單元內(nèi)容單元內(nèi)容AMOVC A， A+DPTR ；訪問；訪問ROM指令指令 v DPTR與與PC的作用類似的作用類似,區(qū)別：區(qū)別： DPTR可尋址，可用指令改變基內(nèi)容，而PC不行。 DPTR可作16位的寄存器，也可作兩個8位的寄存器（DPH和DPL）處理2022-3-2762與接口相關(guān)的寄存器（與接口相關(guān)的寄存器（7個）個）v并行并行I/O口口P0、P1、P2、P3，均為，均為8位；位；v串行

40、口數(shù)據(jù)緩沖器串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF； 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON； 串行通訊波特率倍增寄存器串行通訊波特率倍增寄存器PCON（一些位還與電（一些位還與電源控制相關(guān)，所以又稱為電源控制寄存器）。源控制相關(guān)，所以又稱為電源控制寄存器）。2022-3-2763與中斷相關(guān)的寄存器（與中斷相關(guān)的寄存器（2個）個）v中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器IE；v中斷優(yōu)先級控制寄存器中斷優(yōu)先級控制寄存器IP。2022-3-2764與定時器與定時器/計數(shù)器相關(guān)的寄存器（計數(shù)器相關(guān)的寄存器（6個）個）v定時定時/計數(shù)器計數(shù)器T0的兩個的兩個8位計數(shù)初值寄存器位計數(shù)初值寄存器TH0、TL0，它們可以

41、構(gòu)成它們可以構(gòu)成16位的計數(shù)器，位的計數(shù)器，TH0存放高存放高8位，位，TL0存存放低放低8位；位；v定時定時/計數(shù)器計數(shù)器T1的兩個的兩個8位計數(shù)初值寄存器位計數(shù)初值寄存器TH1、TL1，它們可以構(gòu)成它們可以構(gòu)成16位的計數(shù)器，位的計數(shù)器，TH1存放高存放高8位，位，TL1存存放低放低8位；位；定時定時/計數(shù)器的工作方式寄存器計數(shù)器的工作方式寄存器TMOD；定時定時/計數(shù)器的控制寄存器計數(shù)器的控制寄存器TCON。2022-3-27652.6 80C51的并行口結(jié)構(gòu)與操作的并行口結(jié)構(gòu)與操作 端口功能：端口功能： P0口口： a、一般并行、一般并行I/O口；口；b、地址、地址/數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線

42、（PC低低8位位/DPL）P3口口： a、一般并行、一般并行I/O口；口； b、第二功能見表、第二功能見表 P2口口： a、一般并行、一般并行I/O口；口； b、地址總線（、地址總線（PC高高8位位/DPH）P1口口： a、一般并行、一般并行I/O口口2022-3-27662.6 80C51的并行口結(jié)構(gòu)與操作的并行口結(jié)構(gòu)與操作P0P0口結(jié)構(gòu)口結(jié)構(gòu) v P0P0作通用作通用I/OI/O口口（當（當EA=1EA=1或或“MOVMOV”傳送時傳送時C=0C=0）輸輸出出時時2.6.1 P02.6.1 P0、P2P2口的結(jié)構(gòu)口的結(jié)構(gòu)2022-3-2767輸輸入入時時v 讀鎖存器（讀鎖存器（“讀讀- -

43、修改修改- -寫寫”類指令，如類指令，如ANL P0,AANL P0,A） v 讀引腳（讀引腳（“MOVMOV”類指令，如類指令，如MOV A, P0MOV A, P0）, ,要先寫要先寫“1 1” 1 10 0P0P0作通用作通用I/OI/O時為：時為：準雙向口準雙向口！v準雙向口就是做輸入用的時候要有向鎖存器寫1的這個準備動作，所以叫準雙向口。 v雙向口不需要任何預操作可直接讀入讀出。2022-3-2768v P0P0作地址數(shù)據(jù)總線（作地址數(shù)據(jù)總線（當當EA=1EA=1或或“MOVXMOVX”類傳送時類傳送時C=1C=1） v 輸輸出出時，時，地址地址/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信信息分時出現(xiàn)在息分時出

44、現(xiàn)在輸出引腳輸出引腳。v 輸輸入入時，時，先輸出地址，先輸出地址，然后然后自動向鎖自動向鎖存器寫存器寫1 1，再，再讀引腳。此時讀引腳。此時為為真正雙向口真正雙向口。2022-3-2769v 結(jié)論結(jié)論 P0口既可作地址口既可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，又可作通用數(shù)據(jù)總線使用，又可作通用I/O口用。當口用。當P0口作地址數(shù)據(jù)總線使用時，就不能再把它口作地址數(shù)據(jù)總線使用時，就不能再把它當通用當通用I/O口使用了?？谑褂昧?。 作通用輸出口時，輸出級屬漏極開路，在驅(qū)動作通用輸出口時，輸出級屬漏極開路，在驅(qū)動CMOS電路時應外接上拉電阻。電路時應外接上拉電阻。 作通用輸入口使用時，應區(qū)分讀引腳和讀鎖存器。作通

45、用輸入口使用時，應區(qū)分讀引腳和讀鎖存器。讀引腳時，應先向鎖存器寫讀引腳時，應先向鎖存器寫“”，這時輸出級個，這時輸出級個 場場效應管截止，可用作高阻抗輸入。效應管截止，可用作高阻抗輸入。 2022-3-2770P2P2口結(jié)構(gòu)口結(jié)構(gòu) v P2P2作通用作通用I/OI/O口口（未擴片外存儲器，或雖擴（未擴片外存儲器，或雖擴RAMRAM但采用但采用“MOVX RiMOVX Ri”傳送時傳送時C=0C=0）P2P2作通用作通用I/OI/O時為：時為：準雙向口準雙向口！v P2P2作作地址總線地址總線高高8 8位位（C=1C=1）2022-3-27711 1、 P2P2用作通用用作通用I/OI/O口口

46、當不在單片機芯片外部擴展程序存儲器，只擴展當不在單片機芯片外部擴展程序存儲器，只擴展256B的片外的片外RAM時，僅用到了地址線的低時，僅用到了地址線的低8位，位，P2口仍可以作為通用口仍可以作為通用I/O口使用口使用。 執(zhí)行輸出指令時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在執(zhí)行輸出指令時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器寫鎖存器”信號的作用下由信號的作用下由D端進入鎖存器，經(jīng)反相器后送至場效應管端進入鎖存器，經(jīng)反相器后送至場效應管T，再經(jīng)，再經(jīng)T反相，反相，在在P2.X引腳出現(xiàn)的數(shù)據(jù)正好是內(nèi)部總線的引腳出現(xiàn)的數(shù)據(jù)正好是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。 P2口用作輸入時，數(shù)據(jù)可以讀自口的鎖存器，也可以口用作輸入時，數(shù)據(jù)可以讀

47、自口的鎖存器，也可以讀自口的引腳。這要根據(jù)輸入操作采用的是讀自口的引腳。這要根據(jù)輸入操作采用的是“讀鎖存器讀鎖存器”指令還是指令還是“讀引腳讀引腳”指令來決定。指令來決定。2022-3-2772 執(zhí)行執(zhí)行“讀讀修改修改寫寫”類輸入指令時內(nèi)部產(chǎn)類輸入指令時內(nèi)部產(chǎn)生的生的“讀鎖存器讀鎖存器”操作信號使鎖存器操作信號使鎖存器Q端數(shù)據(jù)進入端數(shù)據(jù)進入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，在與累加器內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，在與累加器A進行邏輯運算之后，進行邏輯運算之后，結(jié)果又送回結(jié)果又送回P2的口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。的口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。 執(zhí)行執(zhí)行“MOV”類輸入指令時，內(nèi)部產(chǎn)生的類輸入指令時，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是操作信號是“讀引腳讀引

48、腳”。應在執(zhí)行輸入指令前要。應在執(zhí)行輸入指令前要把鎖存器寫入把鎖存器寫入“1”，從而使引腳處高阻抗輸入狀，從而使引腳處高阻抗輸入狀態(tài)。態(tài)。 P2口在作為通用口在作為通用I/O口時，屬于準雙向口口時，屬于準雙向口。 2022-3-27732 2、P2P2用作地址總線用作地址總線 當需要在單片機芯片外部擴展程序存儲當需要在單片機芯片外部擴展程序存儲器或擴展的器或擴展的RAM容量超過容量超過256字節(jié)時字節(jié)時，單，單片機內(nèi)硬件自動使控制片機內(nèi)硬件自動使控制C=1，MUX開關(guān)接開關(guān)接向地址線，這時向地址線，這時P2.X引腳的狀態(tài)正好與地引腳的狀態(tài)正好與地址線的信息相同址線的信息相同。2022-3-2774P1P1口結(jié)構(gòu)口結(jié)構(gòu) P1P1僅能為通用的僅能為通用的準雙向口準雙向口！2.6.2 P12.6.2 P1、P3P3口的結(jié)構(gòu)口的結(jié)構(gòu)2022-3-2775 P1口由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入口由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動電路組成。輸出驅(qū)動電路緩沖器和輸出驅(qū)動電路組成。輸出驅(qū)動電路與與P2口相同，內(nèi)部設(shè)有上拉電阻。口相同，內(nèi)部設(shè)有上拉電阻。 P1口是通用的準雙向口是通用的準雙向I/O口。輸出高電口。輸出高電