《片機芯片的結構》PPT課件

主要內容： ? 80C51系列單片機的分類 ? 80C51的內部結構 ? 80C51的引腳功能 ? 80C51 的I/O端口 ? CPU時序及工作方式 學習目標： ? 了解單片機的分類，各引腳功能，輸入/ 輸出口作用 ? 熟悉單片機存儲器組織 ? 80C51系列單片機是Intel公司于1980年推出的8 位機，因其優秀的性能價格比，獲得了廣泛的 應用 ? 80C51是80C51系列單片機中CHMOS工藝的一 個 典 型 品 種 。 一 般 以 8 0 5 1 為 基 核 開 發 出 的 CHMOS工藝單片機產品統稱為80C51系列單片 機 ? 80C51可分為51和52個子系列，主要有四種型 號，分別是：80C31/80C32、80C51/80C52、 87C51/87C52、89C51/89C52。 ? 不同型號MCS-51單片機CPU處理能力和指令 系統完全兼容，只是存儲器和I/O接口的配置有 所不同。 硬件配置基本配置： 1. 8位CPU 2. 片內ROM/EPROM、RAM 3. 片內并行 I/O接口 4. 片內16位定時器/計數器 5. 片內中斷處理系統 6. 片內全雙工串行I/O口 n 資源配置 ? 52系列較51系列功能上有所增強，如片內ROM 及RAM都增加一倍，定時/計數器個數由2個增 加到3個，中斷源由5個增加到6個等。 ROM RAM CPU 定時器/ I/O接口 計數器 電路 時 鐘 ? 微處理器CPU ? 存儲器 ? 外部輸入/輸出接口電路（I/O接口） ? 中斷系統 ? 時鐘電路 ? 系統總線 80C51單片機結構框圖 80C51單片機芯片內部邏輯結構框圖 n 80C51的微處理器 它由運算器、控制器等部件組成 u 運算器由算術邏輯運算單元ALU、累加器 ACC、寄存器B、暫存寄存器和程序狀態字寄 存器PSW組成。它所完成的任務是實現算術 與邏輯運算、位變量處理和數據傳送等操作。 u 控制器由指令寄存器、指令譯碼器、定時及控 制邏輯電路和程序計數器PC等組成。 n 80C51的存儲器 u內部數據存儲器 80C51芯片中共有256個RAM單元，但其中后128 單元被專用寄存器占用，供用戶使用的只是前 128單元，用于存放可讀寫的數據。 u內部程序存儲器 內部程序存儲器是指ROM(4KB×8)。80C51共有 4 KB掩膜ROM，用存放程序和原始數據,因此稱 之為程序存儲器，簡稱“內部 ROM”。 n I/O接口電路 80C51單片機共有 ? 4個8位的I／0口(P0-P3)，以實現數據的并行輸 入輸出。 ? 還有一個可編程全雙工的串行口，它功能強大， 可做異步通信收發器使用，也可用作同步移位 器使用。 n 中斷系統 80C51單片機的中斷功能較強，以滿足控制應用 的需要。 u 80C51共有5個中斷源： ? 外部中斷2個 ? 定時／計數中斷2個 ? 串行中斷1個 ? 全部中斷分為高優先級和低優先級共兩級。 n 時鐘電路 ? 80C51單片機的內部具有時鐘電路，但石英晶 體振蕩器和微調電容需外接。 n 總線 ? 上述這些部件都是通過總線連接起來，才能構 成一個完整的單片機系統。總線結構減少了單 片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。 80C51系列單片機采用40引 腳的雙列直插式封裝芯片 40引腳共可分為四個部分 1. 電源2個 2. 外接晶體振蕩器2個 3. 控制信號引腳4個 4. I/O引腳32個 n 主電源引腳Vss和Vcc ? Vss（20腳）：接地 ? Vcc（40腳）：正常操作、對EPROM編程和 驗證時為+5V電源。 n 外接晶振引腳XTALl和XTAL2 ? XTALl（19腳）：內部振蕩電路反相放大器的 輸入端，是外接晶體的一個引腳。使用外部時 鐘時，對于HMOS單片機，該引腳必須接地； 對于CHMOS單片機，該引腳作為驅動端。 ? XTAL2（18腳）：內部振蕩電路反相放大器的 輸出端，是外接晶體的另一端。若使用外部時 鐘時，對于HMOS單片機，該引腳輸入外部時 鐘脈沖；對于CHMOS單片機，此引腳應懸浮。 n 控制和其它電源復用引腳 u RST／VPD（9腳）：雙功能引腳 ? 復位信號RST引腳，輸入 ? 啟動時，需要復位，使CPU各部件處于確定的 初始狀態。 ? 正常工作狀態（振蕩器穩定），該引腳上出現 持續24個振蕩周期（即兩個機器周期）以上的 高電平，單片機就可完成系統復位操作 。 ? 備用電源VPD引腳，輸入 當無VCC時使用，給內部RAM供電以實現掉電 保護。 ? 地址鎖存允許信號ALE，輸出 ? 當訪問外部存儲器時，ALE的輸出用于鎖存地 址的低位字節。 ? 即使不訪問外部存儲器，ALE仍以不變的頻率 周期性的出現正脈沖信號，頻率為振蕩器頻率 的1/6。 ? 編程脈沖引腳PROG，輸入 ? 在對8751片內EPROM編程時，編程脈沖由此 輸入 ? 訪外允許EA ? 當EA端保持高電平時，訪問內部程序存儲器， 當PC值超過0FFFH時，將自動轉向，執行外部 程序存儲器的程序 ? 當EA保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器， 不管是否有內部程序存儲器。 ? 8031中EA必須接地 ? 對8751片內EPROM編程時，此腳接編程電 壓,（+21V～+25V） u PSEN（29腳）：外部程序存儲器讀選通信號 ? 在由外部程序存儲器取指令期間，每個機器周 期兩次PSEN有效。 n 并行I／O口引腳(32個，分成4個8位口) u P0.0～P0.7： ? 一般I／O口引腳或數據／低位地址總線復用引 腳； u P1.0～P1.7： ? 一般I／O口引腳； u P2.0～P2.7： ? 一般I／O口引腳或高位地址總線引腳； u P3.0～P3.7： ? 一般I／O口引腳或第二功能引腳。 n P3口的第二功能 ? P3.0：RXD 串行數據接收 ? P3.1：TXD 串行數據接收 ? P3.2：INT0# 外部中斷0申請 ? P3.3：INT1# 外部中斷1申請 ? P3.4：T0 定時器／計數器0計數輸入 ? P3.5：T1定時器／計數器1計數輸入 ? P3.6：WR# 外部RAM寫選通 ? P3.7：RD# 外部RAM讀選通 ? 對于各種型號的芯片，其引腳的第一功能信號 是相同的，所不同的只在引腳的第二功能信號 上。 ? 對于9、30和31各引腳，由于第一功能信號與 第二功能信號是單片機在不同工作方式下的信 號，因此不會發生使用上的矛盾。 ? P3口線的情況卻有所不同，它的第二功能信 號都是單片機的重要控制信號。因此在實際使 用時，總是先按需要優先選用它的第二功能， 剩下不用的才作為口線使用。 2.4.1 80C51單片機系統的存儲器結構特點 n 80C51單片機的存儲器結構與常見的微型計算 機的配置方式不同，它把程序存儲器（ROM） 和數據存儲器（RAM）分開，計成兩個獨立 的空間，稱為哈佛結構。 n ROM和RAM安排在同一空間的不同范圍，稱 為普林斯頓結構。 n 80C51單片機的內部數據存儲器(內部RAM）共 256字節，在物理上分為兩個區： u 低128字節單元，單元地址：00H～7FH ? 低128字節單元的RAM常稱為片內RAM u 高128字節單元，單元地址：80H～FFH ? 高128字節單元又稱特殊功能寄存器區（SFR） u 80C51片內RAM的128 B單元又分成：工作寄存 器區、位尋址區、通用用戶區。 n 片內RAM（00～7FH） ? 工作寄存器區：（32B） ? 字節地址：00H～1FH ? 位尋址區：（16B） ? 字節地址：20H～2FH ? 位地址為：00H～7FH ? 一般數據區：（80B） ? 字節地址：00H～7FH ? 一般使用：30H～7FH ? 工作寄存器區 p 80C51單片機片內RAM低端的00H～1FH共32B 分成4個工作寄存器組，每組占8個單元。 ? 寄存器0組：地址00H～07H ? 寄存器1組：地址08H～0FH ? 寄存器2組：地址10H～17H ? 寄存器3組：地址18H～1FH p 當前工作寄存器組的選擇 ? 當前工作寄存器組的選擇由特殊功能寄存器中 的程序狀態字寄存器PSW的RSl、RS0位來選定 ? RSl、RS0與工作寄存器組的關系地址如表所示 ? 位尋址區 ? 內部RAM的20H～2FH單元，既可作為一般 RAM單元使用，進行字節操作，也可以對單元 中每一位進行位操作，因此把該區稱之為位尋 址區。 ? 位尋址區共有16個RAM單元，共計128位，地 址為00H～7FH。 ? 一般（用戶）RAM區 ? 在內部RAM低128單元中，通用寄存器占32個 單元，位尋址區占去16個單元，剩余80個單元 就是供用戶使用的一般RAM區，其單元地址為 30H～7FH。 ? 用戶RAM區只能以存儲單元的形式來使用，其 他沒有任何規定或限制。 ? 在一般應用中常把堆棧開辟在30H～7FH區中 2.4.3 SFR區 ? 80C51單片機內的鎖存器、定時器、串行口數 據緩沖器以及各種控制寄存器和狀態寄存器等 （共21個）都是以特殊功能寄存器（SFR）的 形式出現 ? 它們分散地分布在內部RAM高128字節地址單 元中，可尋址； ? 程序計數器PC不屬于此范疇，因為它不可尋址 n 累加器Acc ? 最常用的特殊功能寄存器，大部分單操作數指 令的操作取自累加器Acc。很多雙操作數指令的 一個操作數取自累加器Acc。 n 寄存器B ? 乘除法指令中常用的寄存器。乘法指令的兩個 操作數分別取自A和B，其結果存放在A、B寄 存器對中。 n 程序狀態字PSW p 程序狀態字PSW是一個8位寄存器，它包含了 程序狀態信息。此寄存器各位的含義如表所示。 其中PSW．1未用。 PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 CY AC F0 RS1 RS0 OV / P PSW．1未用 p 程序狀態字PSW 各位定義 ? CY(PSW.7)進位標志 ? AC(PSW.6)輔助進位標志 ? F0(PSW.5)用戶標志 ? RSl、RS0(PSW.4、PSW.3)寄存器區選擇控制 ? OV(PSW.2)溢出標志 ? P(PSW.0)奇偶標志 u 進位標志CY(PSW.7 ： ? 算術邏輯指令時，最高位D7有進（借）位，則 CY=1，否則CY=0； ? 在布爾處理器中，它起著“位累加器”的作用 ，17條布爾處理指令多數是針對CY來完成的。 程序中寫成C。 u 輔助進位標志AC(PSW.6) ? 加（減）法運算時，如果低半字節的最高位D3 有進（借）位，則AC=1，否則AC=0； ? AC在作BCD碼運算而進行二～十進制調整時有 用。 u 用戶標志 ? 是用戶定義的一個狀態標志。可通過軟件對它 置位、清零； ? 在編程時，也常測試其狀態進行程序分支。 u 溢出標志OV(PSW.2) ? 作有符號數加法、減法時由硬件置位或清除， 以指示運算結果是否溢出。 u 奇偶標志P(PSW.0) ? 每執行一條指令，單片機都能根據A中1的個數的 奇偶自動令P置位或清零； ? 奇為1，偶為0。 u 工作寄存器區選擇位RSl、RS0(PSW.4、 PSW.3) ? 可借軟件置位或清零，以選定4個工作寄存器區 中的一個區投入工作。 n 棧指針SP ? 棧指針SP是一個8位特殊功能寄存器，它指示 出堆棧頂部在內部RAM中的位置 ? 系統復位后，SP初始化為07H，使得堆棧的存 放事實上由08H單元開始。 n 數據指針DPTR p 數據指針DPTR是一個16位特殊功能寄存器 l 可以作為一個16位寄存器DPTR來使用 l 也可作為兩個8位寄存器使用 ? 高位字節寄存器用DPH表示 ? 低位字節寄存器用DPL表示 u 與接口相關的寄存器 ? 并行I／O接口P0、P1、P2、P3，均為8位 ? 串行接口數據緩沖器SBUF ? 串行接口控制寄存器SCON ? 電源控制寄存器PCON u 與中斷相關的寄存器 ? 中斷允許控制寄存器IE ? 中斷優先級控制寄存器lP u 與定時/計數器相關的寄存器 ? 定時／計數器的工作方式寄存器TMOD ? 定時／計數器的控制寄存器TCON u 特殊寄存器的字節尋址 ? 可尋址的特殊寄存器及地址 寄存器符號 寄存器地址 寄存器名稱 Acc 0E0H 累加器 B 0F0H B寄存器 PSW 0D0H 程序狀態字 SP 81H 堆棧指針 DPL 82H 數據指針低8位 DPH 83H 數據指針高8位 IE 0A8H 中斷允許控制寄存器 IP 0B8H 中斷優先控制寄存器 寄存器符號 寄存器地址 寄存器名稱 P0 80H I/O口0 P1 90H I/O口1 P2 0A0H I/O口2 P3 0B0H I/O口3 PCON 87H 電源控制及波特率選擇寄存器 SCON 98H 串行口控制寄存器 SBUF 99H 串行數據緩沖寄存器 TCON 88H 定時控制寄存器 TMOD 89H 定時器方式選擇寄存器 TL0 8AH 定時器0低8位 TL1 8BH 定時器0高8位 TH0 8CH 定時器1低8位 TH1 8DH 定時器1高8位 u 特殊寄存器的位尋址（共11個） 寄存器 位地址 位名稱 符號 MSB→ / → LSB B 0F7H 0F6H 0F5H 0F4H 0F3H 0F2H 0F1H 0F0H A 0E7H 0E6H 0E5H 0E4H 0E3H 0E2H 0E1H 0E0H 0D7H 0D6H 0D5H 0D4H 0D3H 0D2H 0D1H 0D0H PSW CY AC F0 RS1 RS0 OV / P 0BFH 0BEH 0BDH 0BCH 0BBH 0BAH 0B9H 0B8H IP / / / PS PT1 PX1 PT0 PX0 0B7H 0B6H 0B5H 0B4H 0B3H 0B2H 0B1H 0B0H P3 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 0AFH 0AEH 0ADH 0ACH 0ABH 0AAH 0A9H 0A8H IE EA / / ES ET1 EX1 ET0 EX0 寄存器 位地址 位名稱 符號 MSB→ / → LSB 0A7H 0A6H 0A5H 0A4H 0A3H 0A2H 0A1H 0A0H P2 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 97H 96H 95H 94H 93H 92H 91H 90H P1 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 9AH 89H 88H TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 87H 86H 85H 84H 83H 82H 81H 80H P0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 n 堆棧 ? 堆棧是在片內RAM中開辟的暫存區 ? 功能有兩個：保護斷點和保護現場 ? 特點：先進后出，后進先出 n 堆棧的操作 堆棧共有兩種操作： ? 數據進棧，指令：PUSH ? 數據出棧，指令：POP n 堆棧指針SP ? SP實際為一個8位寄存器，它的內容是棧頂存 儲單元的地址； ? 數據的進棧或出棧皆是對堆棧的棧頂單元進行 的； ? SP始終指向堆棧最后壓入或即將彈出的數據單 元，即指向棧頂。 n 堆棧使用方式 ? 堆棧的使用有兩種方式： ? 自動方式，執行子程序、中斷響應時 ? 指令方式，執行指令 ：PUSH、POP n 關于堆棧區的劃定 ? 為保護足夠的寄存器內容，需要堆棧有一定的 深度，即有足夠的容量。 ? 原則上堆棧區可以是片內RAM任意區域，但通 常SP設在30H以后，即在用戶RAM（30H～ 7FH）之間開辟堆棧區。 ? 具體應用時棧區設置應和RAM的分配統一考慮 ，工作寄存器和位尋址區域分配好后再指定堆 棧區域。 ? 系統復位后，SP＝07H，則實際堆棧從08H單 元開始。 例 MOV SP ，＃3FH 即 40H～7FH單元為堆棧區 n 程序存儲器用來 存放程序和表格 常數 n 程序存儲器以程 序計數器PC作地 址指針，通過16 位地址總線，可 尋址的地址空間 為64KB n 程序存儲器使用時情況 ? 在80C51／87C51片內帶有4KB ROM／ EPROM程序存儲器(內部程序存儲器) ? 4KB可存儲約兩千多條指令 ? 若開發的單片機系統較復雜，片內程序存儲器 存儲空間不夠用時，可外擴展片外程序存儲器 ? 程序存儲器的總容量為64KB ? 片內、片外統一編址 ? 64KB總容量減去內部4KB即為外部能擴展的最 大容量 。 n 中斷入口地址區 ? 在程序存儲器中有一個固定的中斷入口地址區 ，這些入口地址不得被其他程序指令占用。 ? 80C51的5個中斷入口地址為： ? 0003H：外部中斷0的中斷服務程序入口地址 ? 000BH：定時器／計數器0溢出中斷服務程序入 口地址 ? 0013H：外部中斷1的中斷服務程序入口地址 ? 001BH：定時器／計數器1溢出中斷服務程序入 口地址 ? 0023H：串行接口中斷服務程序入口地址 n 根據作用分類： ? 程序存儲器ROM ? 數據存儲器RAM n 根據位置分類： ? 片內存儲器 ? 片外存儲器 n 物理上構成了4個結構獨立的存儲器空間 ? 片內數據存儲器、片外數據存儲器 ? 片內程序存儲器、片外程序存儲器 p 片內程序存儲器（片內ROM） ? 8051、8751有4KB的片內ROM ? 地址：0000H~0FFFH p 片內數據存儲器（片內RAM）共有256B ? 低128B片內RAM，地址：00～7FH ? 高128B片內RAM，地址：80H～FFH，特殊功 能寄存器（SFR）區（占21B） p 片外ROM擴展（最多64K） ? 地址為0000H～FFFFH或者1000H～FFFFH ? 注：8051、8751芯片根據EA狀態 p 片外RAM擴展 ? 地址：0000H～FFFFH n 邏輯上劃分的3個存儲器地址空間 p 片內外統一編址的程序存儲器地址空間(64KB) ? 片內片外的程序存貯器在同一邏輯空間中，地 址從0000H～FFFFH，共有64K字節范圍 p 片內數據存儲地址空間(256B) ? 片內數據存貯器地址范圍：00H～FFH p 片外的數據存儲器地址空間(64KB) ? 片外數據存貯器地址范圍：0000H～FFFFH n 區分四個獨立空間的方法 ? 使用MOV、MOVX、MOVC三個不同的指令 分別區分片內RAM、片外RAM和ROM ? 片外ROM使用控制信號PSEN 片外RAM使用控制信號RD、WR ? EA引腳接地，從片外ROM開始 0000H～0FFFH 位于片外ROM EA引腳接高電平，從片內ROM開始 0000H～ 0FFFH位于片內ROM ? ROM和片外RAM一定要用16位地址 片內RAM 和SFR，只能使用8位地址 p 80C51單片機有4個8位的并行接口P0、P1、P2 和P3，共32根I/O線（32個引腳）; p 4個端口都是雙向的; p 各接口都由接口鎖存器、輸出驅動器和輸入緩 沖器組成; p 各接口除可以作為字節輸入/輸出外，它們的每 一條接口線也可以單獨地用作位輸入/輸出線; p 各接口編址于特殊功能寄存器中。 P1口內部結構圖示 n P1口的內部結構 ? P1口由1個輸出鎖存器、2個三態輸入緩沖器和 輸出驅動電路組成 ? 輸出驅動電路內部設有上拉電阻。 ? 接口結構中鎖存器起輸出鎖存作用，8位鎖存 器組成特殊功能寄存器P1。 n 接口功能 ? P1口只有一種功能：通用輸入輸出接口 ? P1口作輸出口時：外電路無需加上拉電阻 ? P1口作輸入口時：先向鎖存器寫“1”使“FET”截 止 P2口內部結構圖示 n P2口的內部結構 ? P2由1個輸出鎖存器、1個轉換MUX、2個三態 輸入緩沖器、輸出驅動電路和1個反相器組成 n 接口功能 P2具有雙重功能：通用I/O口和高8位地址總線 u 地址總線 ? 單片機擴展時，“控制”信號使 MUX 打向 右邊，內部的地址線經反相器與輸出驅動器相 連，于是內部“地址”信號可以由P2口引腳輸 出，此地址信號為高8位地址。 u 通用I/O接口 ? 作為通用I/O口時，“控制”信號使MUX打向 左邊，這時P2口電路結構與P1口相同，其功 能和用法亦與P1口相同，負載能力也相同。 P3口內部結構圖示 n P3口的內部結構 ? P3口由1個輸出鎖存器、3個輸入緩沖器（其中 2個為三態）、輸出驅動電路和1個與非門組成 ? 輸出驅動電路與P2接口和P1接口相同，內部設 有上拉電阻。 ? 與P1口相比多了一個與非門和一個輸入緩沖器， 所以它除了可作為一般I/O口外，還具有第二 功能。 n 接口功能 u 通用I/O接口 ? 作為通用I/O接口時，“第二功能輸出”線為 “1”，接口的電路結構與P1口相同，所以功能 和用法均與P1相同。 u 第二功能 ? 當P3口作為第二功能使用時些信號為輸出，有 些信號為輸入，為使第二功能信號能順暢的輸 入或輸出，該口鎖存器的狀態必須為“1”。 P0口的內部結構圖 n P0口的內部結構 ? P0接口由一個輸入鎖存器、兩個三態緩沖器、 一個輸出驅動電路和一個輸出鎖存器； ? 輸出鎖存器為D觸發器； ? 出驅動電路由一對場效應管T1、T2組成； ? 輸出控制電路由一個與門、一個反相器和一個 模擬轉換開關MUX組成。 n 接口功能 P0口可作為通用I/O接口，也可作為地址/數據總 線口。 u 地址/數據總線 ? 這時“控制”信號為1，多路開關MUX向上，地 址/數據信號反相后經多路開關送到下一個場 效應管的柵極。 ? 如果地址/數據信號為1，則下一個場效應管截 止，上一個場效應管導通，引腳為高電平； ? 若地址/數據信號為0，則下一個場效應管導通， 上一個場效應管截止，引腳為低電平，即地址 /數據信號可順利的到達引腳。 u 通用I/O接口 ? 此時“控制”信號為“0”，多路開關MUX向下， 輸出驅動器處于開漏狀態，故需外接上拉電阻， 這種情況下，電路結構與P1相同，所以也是一 個準雙向口 ? 當要作為輸入時，必須先向口鎖存器寫“1”。 1. 按功能劃分 ? P0口：地址低8位與數據線分時使用端口； ? P1口：按位可編址的輸入輸出口； ? P2口：地址高8位輸出口； ? P3口：雙功能口。若不用第二功能，可作通用 I/O口。 2. 按雙向口劃分 ? 在4個口中只有P0口是真正的雙向口，而其余 的3個口都是準雙向口。 ? 為此就要求P0口的輸出緩沖器是一個三態門。 ? 在P0中輸出三態門是由兩個場效應管(FET)組 成的，所以說它是一個真正的雙向口。 ? 其它3個口中，上拉電阻代替了P0口中的場效 應管，輸出緩沖器不是三態的，因此不是真正 的雙向口，而只稱其為準雙向口。 3. 按三總線劃分 ? 地址線：P0、P2口分別輸出地址的低8位和高8 位； ? 數據線：P0口輸入輸出8位數據； ? 控制線：P3口的8位加上PSEN、ALE共同完成 4. 按負載能力劃分 ? 4個I/O口的輸入和輸出電平與CMOS電平和 TTL電平均兼容。 ? P0接口的每一位可驅動8個LSTTL負載。 ? P1、P2、P3接口的每一位可驅動4個LSTTL負 載 ? 單片機的工作過程是：取一條指令、譯碼、進 行操作，再取一條指令……，這樣自動地、一 步一步地依序完成相應指令規定的功能。 ? 各指令的操作在時間上有嚴格的次序，這種操 作的時間次序稱作時序。 ? 單片機的時鐘信號用來為單片機芯片內部各種 操作提供時間基準。 ? 80C51單片機的時鐘信號通常有兩種方式產生： 一是內部時鐘方式，二是外部時鐘方式 n 內部時鐘方式 ? XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶 振），就構成了自激振蕩器并在單片機內部產 生時鐘脈沖信號。 ? 圖中電容器C1和C2的作 用是穩定頻率和快速起振 ? 電容值在5—30pF，典型 值為30 pF ? 晶振的振蕩頻率范圍在 1.2—12MHz間選擇，典 型值為12MHz和6MHz。 n 外部時鐘方式 ? 把外部已有的時鐘信號引入到單片機內。此方 式常用于多片80C51單片機同時工作，以便于 各單片機的同步。 ? 一般要求外部信號高電 平的持續時間大于20ns， 且為頻率低于12MHz 的方波 ? 對于CHMOS工藝的單 片機，外部時鐘要由 XTAL1端引入，而 XTAL2引腳應懸空。 u 晶振周期（或外部時鐘信號周期）為最小的時 序單位 u 節拍：一個晶振周期定義叫“節拍”（用“P” 表示） u 狀態：晶振脈沖經二分頻后成為時鐘信號，將 時鐘周期定義為“狀態”（用“S”表示）。 ? 一個狀態等于兩個節拍，即 S＝2P ? 前一個節拍稱作節拍1（P1） ? 后一個節拍稱作節拍2（P2） u 機器周期：晶振信號12分頻后形成 ? 一個機器周期包含12個晶振周期 ? 一個機器周期包含6個狀態，依次記作S1～S6 ? 一個機器周期包含12個節拍，依次記作S1 P1、 S1 P2、 S2 P1、 S2 P2、…、 S6 P2 u 指令周期：執行一條指令所需要的時間。指令 周期是最大的時序定時單位, 它一般由若干個機 器周期組成。 ? 80C51單片機的指令按執行時間可以分為三類： 單周期指令、雙周期指令和四周期指令（四周 期指令只有乘、除兩條指令）。 例： 設單片機工作在晶振頻率為12M，則 時鐘周期為：1/12微秒 一個機器周期＝12×1/12＝1微秒 若單片機工作在晶振頻率為6M，則 時鐘周期為：1/6微秒 一個機器周期＝12×1/6＝2微秒 n 80C51單片機的指令時序 ? 單周期單字節指令 ? 單周期雙字節指令 ? 雙周期單字節指令 ? 訪問外部RAM周期單字節指令 n 復位是使單片或系統中的其他部件處于某種確 定的初始狀態，單片機的工作是從復位開始的 n 復位電路 ? 當在80C51單片機的RST引腳引入高電平并保 持2個機器周期時，單片機內部就執行復位操 作（若該引腳持續保持高電平，單片機就處于 循環復位狀態）。 ? 實際應用中，復位操作有兩種基本形式：一種 是上電復位。另一種是上電與按鍵均有效的復 位。 n 上電復位 ? 上電復位要求接通電源后，單片機自動實現復 位操作。常用的上電復位電路圖如圖所示。 ? 它是利用電容充電來實現的 ? 在接電瞬間，RESET端的電 位與VCC相同，隨著充電電 流的減少，RESET的電位逐 漸下降。 ? 只要保證RESET為高電平的 時間大于兩個機器周期，便 能正常復位。 n 上電與按鍵均有效的復位 ? 上電復位原理與上相同 ? 另外在單片機運行期間， 還可以利用按鍵完成復 位操作; ? 此時電源VCC經電阻R1、 R2分壓，在RESET端產 生一個復位高電平; ? 晶振為6MHz時，R2為 200Ω。 復位后，內部各專用寄存器狀態表 特殊功能寄存器 初始狀態 特殊功能寄存器 初始狀態 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 0××00000B PCON 0×××0000 n 80C51有兩種低功耗方式，即待機方式和掉電 保護方式。 n 待機方式和掉電方式都是由專用寄存器PCON （電源控制寄存器）的有關位來控制 n PCON寄存器格式 位序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符號 SMOD / / / GF1 GF0 PD IDL ? SMOD：波特率倍增位，在串行通信時才使用 ? GF1， GF0 ， 通用標志位 ? PD：掉電方式位， PD =1，則進入掉電方式 ? IDL：待機方式位，IDL=1，則進入待機方式 n 待機方式 ? 使用指令使PCON寄存器IDL位置1，則80C51 即進入待機方式 ? 這時振蕩器仍然工作，并向中斷邏輯、串行口 和定時器/計數器電路提供時鐘 ? 但向CPU提供時鐘的電路被阻斷，因此CPU 不能工作，與CPU有關的如SP、PC、PWS、 ACC以及全部通用寄存器也都被“凍結”在原 狀態。 n 掉電保護方式 ? PCON寄存器的PD位控制單片機進入掉電保護 方式 ? 80C