第二章 80C51单片机的基础知识
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stc80c51单片机基础知识,汇编,c51方面的
例：某运算结果是78H（01111000），显然1的个数为偶数，所以P=0。
4、DPTR（DPH、DPL）：数据指针，能用它来访问外部数据存储器中的任一单元，如果不用，也能作为通用寄存器来用，由我们自已决定如何使用。16位，由两个8位寄存器DPH、DPL组成。主要用于存放一个16位地址，作为访问外部存储器（外RAM和ROM）的地址指针。
00H/0
\n
换行符(LF)
0AH/10
\r
回车符(CR)
0DH/13
\t
水平制表符(HT)
09H/9
\b
退格符(BS)
08H/8
\f
换页符(FF)
0CH/12
\'
单引号
27H/39
\"
双引号
22H/34
\\
反ห้องสมุดไป่ตู้杠
5CH/92
表5－1常用转义字符表
常量可用在不必改变值的场合，如固定的数据表，字库等。常量的定义方式有几种,下
下面我们逐一介绍sfr各位的用途
（1）CY：进位标志。用于表示Acc.7有否向更高位进位。8051中的运算器是一种8位的运算器，我们知道，8位运算器只能表示到0-255，如果做加法的话，两数相加可能会超过255，这样最高位就会丢失，造成运算的错误，怎么办？最高位就进到这里来。这样就没事了。
例：78H+97H（01111000+10010111）
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。
4、DPTR（DPH、DPL）：数据指针，能用它来访问外部数据存储器中的任一单元，如果不用，也能作为通用寄存器来用，由我们自已决定如何使用。16位，由两个8位寄存器DPH、DPL组成。主要用于存放一个16位地址，作为访问外部存储器（外RAM和ROM）的地址指针。
00H/0
\n
换行符(LF)
0AH/10
\r
回车符(CR)
0DH/13
\t
水平制表符(HT)
09H/9
\b
退格符(BS)
08H/8
\f
换页符(FF)
0CH/12
\'
单引号
27H/39
\"
双引号
22H/34
\\
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5CH/92
表5－1常用转义字符表
常量可用在不必改变值的场合，如固定的数据表，字库等。常量的定义方式有几种,下
下面我们逐一介绍sfr各位的用途
（1）CY：进位标志。用于表示Acc.7有否向更高位进位。8051中的运算器是一种8位的运算器，我们知道，8位运算器只能表示到0-255，如果做加法的话，两数相加可能会超过255，这样最高位就会丢失，造成运算的错误，怎么办？最高位就进到这里来。这样就没事了。
例：78H+97H（01111000+10010111）
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。
2-80C51单片机的基本结构和工作原理
完整的微型计算机。
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图2－2 80C51的内部结构图
2.2.2. 中央处理器（CPU）
中央处理器是单片机内部的核心部件，它决定了单 片机的主要功能特性。中央处理器从功能上可分为运算器、 控制器两部分。
（1）运算器
运算器由运算逻辑单元ALU、累加器ACC（A）、暂 存寄存器、B寄存器、程序状态标志寄存器PSW以及BCD 码运算修正电路等组成。
（5）中断
80C51共有5个中断源，即外部中断2个，定时器/计数 器中断2个，串行口中断1个，全部中断源分为两个优先级， 优先级的高低可通过编程实现。
（6）定时器/计数器
80C51共有2个16位的定时器/计数器，以实现精确的
定时202或1/8/2对外部事件的计数功能。
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从以上内容可以看出，单片机突破了常规的按逻辑
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图2－1 80C51单片机的基本组成框图
①程序存储器（ROM）
程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。常
用的有片内掩膜ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除 可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程型ROM （E2PROM）
8031片内没有程序存储器
8051内部设有4KB的掩模ROM程序存储器
2元ALU
算术逻辑单元ALU的结构如图2－3所示。ALU功能 十分强大，不仅可以对8位变量进行逻辑“与”、“或”、 “异或”、循环求补、清零等基本操作，还可以进行加、 减、乘、除等基本运算，并具有数据传输、程序转移等功 能。为了乘除运算的需要，设置了B寄存器。
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2 80C51单片机的基本结构 和工作原理
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80C51单片机的硬件结构之CPU与存储器
2.1 80C51系列单片机结构
2.1.1 内部结构框图
1．1个8位的CPU 2．1个片内振荡器和时钟电路 3．程序存储器 4 KB的掩膜ROM，用于存放程序、原始数 据或表格。 4．数据存储器 5．64KB总线扩展控制器 6．4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3）
7．1个全双工串行接口
堆栈指针SP：存放栈顶的地址，内容可软件设置初值，单片机 复位时SP = 07H。CPU每往堆栈中存放一个数，SP都会先自动 加1，CPU每从堆栈中取走一个数，SP都会自动减1，SP始终指向 堆栈最顶部的数据的地址。
（5）数据指针DPTR
分成DPL（低8位）和DPH（高8位）两个寄存器，用来存放16 位地址值。
P0.4 84H
P0.3 83H
P0.2 82H
P0.1 81H
P0.0 80H
（1）累加器Acc
最常用的寄存器，所有的运算类指令都要使用它。累加器 在指令中的助记符为A，自身带有全零标志Z，若A＝0则Z＝1； 若A≠0则Z＝0。该标志常用作程序分支转移的判断条件。
（2）B寄存器
80C51中，在做乘、除法时必须使用B寄存器，不做乘、除法 时，可作为一般的寄存器使用。
① 掩膜ROM。 ② 可编程的只读存储器（PROM）。 ③ 可改写的只读存储器EPROM。 ④ 可电改写只读存储器（EEPROM）。
随机存取存储器（RAM）
① 静态SRAM。 ② 动态DRAM。
可现场改写的非易失性存储器
① 快擦写存储器（FLASH）。 ② 铁电存储器FRAM。
2．存储单元和存储单元地址
1．80C51片内数据存储空间（低128B）
（1）工作寄存器区（00H～1FH） 作用：有专用于工作寄存器操作的指令，读写速度比一般内 RAM要快，指令字节比一般直接寻址指令要短，还具有间 址功能，能给编程和应用带来方便。 工作寄存器区分为4个区：0区、1区、2区、3区。每区有8 个寄存器：R0～R7，寄存器名称相同。但是，当前工作的 寄存器区只能有一个，由PSW中的D4、D3位决定。
单片机 第二章 80C51系列单片机内部结构与工作原理
主要内容：介绍51系列单片机主要功能特点；然
后从硬件设计和程序设计的角度来分析单片机的基本 组成、工作原理；引脚功能和结构框图，并详细介绍 80C51的CPU及CPU外围电路结构和应用原理；存储器结 构和地址空间；位处理器；单片机的工作方式等。
要求： 1、掌握51系列单片机的主要功能特点； 2、熟悉51系列单片机的内部结构； 3、掌握各引脚功能；
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
图2-1 80C51单片机内部结构
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
1、CPU系统(核心)
组成：包括CPU、时钟系统、总线控制逻辑。
(1)CPU：是专门为面向测控对象、嵌入式应用特 点而设计的，有突出控制功能的指令系统。 (2)时钟系统：主要满足CPU及片内各单元电路对 时钟的要求，对80C51单片机还要满足功耗管理对时钟 系统电路的可控要求。 (3)总线控制逻辑：主要用于管理外部并行总线的 时序以及系统复位控制。
说明： 1、Intel公司将MCS-51系列单片机实行技术开放 政策后，许多公司，如Philips、Dallas、Siemens、 ATMEL、华邦、LG等都以MCS-51中的基础结构8051为
2.1 80C51系列单片机简介
基核推出了许多各具特色、各具优越性能的单片机。
2、该课件后面提到的80C51不是专指MaskROM供货 状态的型号，而是泛指80C51系列中的基础结构。 80C51系列则是在8051基础结构通过不同资源配置而推 出的一系列CHMOS单片机。
内部寄存器 ACC B PSW
初始状态 00H 00H 00H
内部寄存器 TCON TMOD TH0
初始状态 00H 00H 00H
SP
第2章《单片机原理与C51基础》赵丽清(课后习题及答案)
思考题：【2-1】80C51单片机由哪几部分组成，试说明ROM和RAM的功能分别是什么?【2-2】在程序运行中，PC的值是。
（）A）当前正在执行指令的前一条指令的地址B）当前正在执行指令的地址C）当前正在执行指令的下一条指令的首地址D）控制器中指令寄存器的地址【2-3】判断下列说法是否正确。
（1）PC可以存放一个16位二进制数，因此其寻址范围为0000H~7FFFH。
（）（2）单片机系统复位时PC的内容为0000H，因此CPU从程序存储器0000H地址单元取指令，开始执行程序。
（）（3）PC可以看成是程序计时器（）（4）PC可以看成是程序存储器的地址指针。
（）【2-4】试计算当振荡频率为12 MHz和6 MHz时，一个机器周期的长度？试辨析振荡周期、状态周期、机器周期、指令周期之间的关系。
【2-5】单片机的ROM必须具有掉电存储功能，这句话是否正确？【2-6】单片机对RAM的根本要求是快，但掉电可丢失数据，这个表述正确吗？【2-7】试说出80C51的两种时钟电路模式，如果是只有一个单片机工作常使用的是哪一种？如果是两个以上的单片机工作使用哪一种？【2-8】80C51单片机的EA信号有何功能？在使用8031时，EA信号引脚应如何处理？现在使用的80C51系列单片机内部一般均含有ROM，其EA引脚应该怎么接？【2-9】80C51系列单片机的三总线结构包括哪三种？其中作地址总线指的是？作数据总线指的是？属于控制总线的有？P0口的分时复用功能需要依靠锁存器的锁存功能，试举1种常用的低功耗锁存器并将其与单片机正确连接？【2-10】片内RAM低128单元一般划分为哪三个主要部分？对应的字节地址空间是？内部RAM中，可作为工作寄存器区的单元地址为（）H～（）H。
【2-11】80C51单片机任何一个时间4组通用工作寄存器中只能有一组工作，具体哪一组工作由什么来决定？如何设置才能选用0组通用寄存器？【2-12】80C51单片机具有很强的位（布尔）处理功能，内部RAM中共有多少单元可以位寻址，试写出其字节范围和位地址范围？【2-13】位地址00H与字节地址00H在内存中的位置有什么区别？片内字节地址为2AH单元最低位的位地址是（）；片内字节地址为88H单元的最低位的位地址为（）。
第2章 80C51系列单片机基本结构及原理
串行通信、扩展I/O接口芯片 定时、计数作用。与CPU之间各自独立工作，当它计数满时向CPU中断。
五个中断源、两级优先，可编程进行控制。
各部分通过内部总线相连。
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2.1 80C51系列单片机的内部结构
本节内容
2.1.1 80C51系列单片机的CPU
2.1.2 程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)的区别
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2.1 80C51系列单片机的内部结构
本节内容
2.1.1 80C51系列单片机的CPU
2.1.2 程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)的区别
2.1.3 单片机时序及有关概念
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2.1 80C51系列单片机的内部结构
2.1.2 程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）的区别
程序存储器是用来存放指令代码的，即用来存放汇编语言 或C语言程序编译后的二进制程序代码； 数据存储器是用来存放程序运行中产生的运算结果或随机
2.1.3 单片机时序及有关概念
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2.1 80C51系列单片机的内部结构
2.1.1 80C51系列单片机的CPU
CPU的作用：读入和分析每条指令，根据每条指令的功能要求，
控制各个部件执行相应的操作。 80C51系列单片机的CPU是由运算器和控制器构成的。
运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑和位运算。 控制器的主要任务是识别指令，并根据指令的性质控制单片机各
环移位操作，位操作等功能。此外，还要
通过对运算结果的判断，影响程序状态标 志寄存器的有关位。
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2.1 80C51系列单片机的内部结构
控制器 指令寄存器 指令译码器
时钟发生器、定时控制逻辑、 程序计数器PC、 程序地址寄存器、 数据指针寄存器DPTR、 堆栈指针SP
02第二章 80C51单片机的硬件
北华航天工业学院
程序计数器PC 程序计数器PC
16位寄存器,用于存放将要执行的指令的地址, 16位寄存器,用于存放将要执行的指令的地址,
可寻址64K范围.PC在物理结构上相对独立,不 可寻址64K范围.PC在物理结构上相对独立,不 属于SFR,如将要执行的指令为多字节指令,则 属于SFR,如将要执行的指令为多字节指令,则 PC存放指令的第一个字节的地址. PC存放指令的第一个字节的地址. PC的功能: PC的功能: 复位功能 计数功能 直接置位功能
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表2-5 RS1,RS0与寄存器区的关系 , 与寄存器区的关系
RS1 RS0 当前区号(组 当前区号 组) R0～R7地址 ～ 地址
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 2 3
00H～07H ～ 08H～0FH ～ 10H～17H ～ 18H～1FH ～
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(2).位寻址区
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2,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ部数据存储器 ,
由于MCS-51子系列单片机内部数据存储器只有128个
字节,往往不够用,这就需要扩展外部数据存储器, 外部数据存储器最多可扩至64KB. 访问外部存储器需要利用外部总线进行地址和数据的 传输,此时用P0,P2口 P0 P2 访问外部数据存储器只能用间接寻址,两种方式: DPTR和Ri(i=0,1),并有专用指令
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2.3 MCS-51单片机的引脚功能 MCS-51单片机的引脚功能
MCS-51 单片机共有40 个引脚. MCS-51单片机共有 40个引脚 .
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2.4 MCS-51单片机存储器 MCS-51单片机存储器
单片机 80C51单片机的软件基础_2
单片机 80C51单片机的软件基础_2在现代电子技术领域，单片机扮演着至关重要的角色。
80C51 单片机作为其中的经典代表，其软件基础是我们深入理解和应用它的关键。
首先，让我们来了解一下 80C51 单片机的指令系统。
指令是单片机能够执行的基本操作命令，就如同我们日常做事的具体步骤。
80C51单片机的指令系统丰富多样，包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、控制转移指令等等。
数据传送指令用于在单片机内部的寄存器、存储器之间进行数据的移动。
比如说，将一个数值从一个寄存器传送到另一个寄存器，或者将存储单元中的数据读取到寄存器中。
算术运算指令则能实现加法、减法、乘法、除法等基本的数学运算。
这在处理各种数据计算的任务中是必不可少的。
逻辑运算指令用于对数据进行逻辑与、或、异或等操作，帮助我们实现对数据的逻辑判断和处理。
控制转移指令则决定了程序的执行流程。
它可以让程序根据特定的条件跳转到指定的地址继续执行，从而实现分支和循环等功能。
接下来，我们说一说 80C51 单片机的编程语言。
常见的编程语言有机器语言、汇编语言和高级语言。
机器语言是单片机能够直接识别和执行的二进制代码。
它由一连串的 0 和 1 组成，虽然执行效率高，但编写和阅读都非常困难。
汇编语言是一种符号化的机器语言，使用助记符来代替机器指令的操作码，用地址符号或标号来代替地址码。
相比机器语言，汇编语言更易于理解和编写，但仍然需要对单片机的硬件结构有较深入的了解。
高级语言，如 C 语言，具有更高的可读性和可维护性。
它能够让开发者更专注于解决问题的逻辑，而不必过多地关注单片机的底层硬件细节。
使用高级语言编写的程序，经过编译后可以在 80C51 单片机上运行。
在软件开发过程中，编程工具也是不可或缺的。
Keil 就是一款常用的 80C51 单片机编程软件。
它提供了方便的代码编辑、编译、调试环境，能够大大提高开发效率。
编写好程序后，我们需要将其下载到单片机中。
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一、80C51单片机存贮器结构特点 二、程序存贮器 三、内部数据存贮器 四、外部数据存储器
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一、80C51单片机存贮器结构特点
程序存贮器和数据存贮器的地址空间严格分 开，用不同的地址指针、寻址方式和控制信号将 这两种存储空间分开。
存在4个物理上相互独立的存贮器空间： 片内、外程序存贮器
片内、外数据存贮器
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
3．控制信号线
RST/VPD：复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端
复位 复位电路：
上电复位电路
上电复位和开关复位组合电路
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上电复位电路
(80C51)
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上电复位和开关复位组合电路
(80C51)
(80C51)
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
3．控制信号线 RST/VPD：复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端
二、80C51单片机的引脚及其功能
一、80C51单片机的构成及结构特点
1．80C51构成 8位CPU、128字节RAM存储器、21个专用寄存器 （亦称特殊功能寄存器SFR）、4K字节ROM存储器、 4个8位并行口、1个全双工的串行口、2个16位的定 时器/计数器、一个处理能力较强的中断系统。 80C51内部结构框图如下：
2．外接晶体引脚 80C51单片机的振荡器有内部和外部两种方式。
外部方式振荡电路
二、 80C51单片机的引脚及其功能
3．控制信号线
RST/VPD：复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端
复位 复位信号：时钟电路工作后，该引脚上出现持续
24个振荡周期（即两个机器周期）以上的高电平， 单片机就可完成复位操作 。
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一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★扩展能力强，当片内的存储器或I/O 口不够用时，可以很方便地通过片内并 行口（这时作为总线口）进行扩展，最 大可扩展至64K字节程序存储器和64K 数据存储器。
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一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
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二、控制器
3．布尔处理机 布尔处理机是单片机 CPU 中运算器的一个重 要组成部分。它有相应的指令系统，可提供17条 位操作指令，硬件有自己的“累加器”（进位位 C）和自己的位寻址RAM和I/O空间，所以是一个 独立的位处理机。
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三、80C51单片机的低功耗工作方式
80C51有两种低功耗方式：待机方式和掉 电方式。它们比正常运行方式的功耗大大降低， 下表列出80C31单片机三种工作方式下的功耗。
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一、运算器
以算术逻辑单元 ALU为核心，含累加器 ACC、暂存器、程序状 态字PSW、B寄存器等 许多部件。
如右图所示:
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一、运算器
1、算术逻辑单元
能完成带进位位加法、不带进位位加法、带 借位位减法、加1、减1、逻辑与、逻辑或、逻辑 异或、循环移位以及数据传送、程序转移等操作。
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一、运算器
① 80C31中EA必须接地。
② 80C51/87C51中
EA＝1，单片机使用片内ROM/EPROM； EA＝0，单片机片内程序存储器失效，而使用片外程 序存储器。 ③ 对片内EPROM编程时，此脚接编程电压。
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§2.2 80C51单片机的微处理器
微处理器又称CPU，由运算器和控制器两大部分组成。 一、运算器 二、控制器
3、程序状态字 Cy AC FO RS1 RS0 OV P
⑥奇偶标志P:
每执行一条指令，单片机都能根据A中1的 个数的奇偶自动令P置位或清零：奇为1，偶为0。 此标志对串行通信的数据传输非常有用，通过奇 偶校验可检验数据传输的正确与否。
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二、控制器
1．控制器的结构
控制器是 CPU 的大脑中枢，它以定时控制逻辑 为中心，还包括指令寄存器、译码器、数据指示器 DPTR 、程序计数器 PC、堆栈指针 SP、以及RAM 地 址寄存器、16位地址缓冲器等。
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
①进位标志Cy： 加法（减法）时最高位D7有进（借）位，则 Cy=1，否则Cy=0；位处理时，它起着“位累加 器”的作用。
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
②辅助进位标志AC： 加（减）法运算时，如果低半字节的最高 位D3有进（借）位，则AC=1，否则AC=0；AC 在作BCD码运算而进行二～十进制调整时有用。
复位 复位状态:
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80C51复位后内部寄存器状态
特殊功能寄存器 初始状态 特殊功能寄存器 初始状态
ACC B PSW SP DPL DPH P0～P3
00H 00H 00H 07H 00H 00H 0FFH
XXX00000B 0XX00000B
TCON TH0 TL0 TH1 TL1 SCON SBUF
2、累加器ACC和寄存器B 累加器ACC是最常用的专用寄存器。进入ALU 作算术操作和逻辑操作的操作数很多来自ACC，
操作的结果也常送回ACC。
寄存器 B 在乘、除指令中作为一个操作数寄 存器，其它情况下，可作为一个通用寄存器用。
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一、运算器
3、程序状态字
程序状态字PSW是一个8位寄存器，它包含 了许多程序状态信息，其各位的含义如图所示： Cy AC FO RS1 RS0 OV P
三、80C51单片机的低功耗工作方式
低功耗单片机的内部结构如下图所示：
80C51 低功耗方式的内部结构
三、80C51单片机的低功耗工作方式
低功耗方式是由电源控制寄存器PCON控制的。 PCON格式如下：
SMOD GF1 GF0 PD IDL
1，进入待机方式 1，进入掉电方式 1，波特率加倍 通用标志位0 通用标志位1
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二、控制器Байду номын сангаас
2．CPU操作时序
时序概念：80C51 单片机每个机器周期包含 6 个状态 周期，每个状态周期包含两个振荡周期（ 2个节 拍 P1、P2），若采用 6MHz 的晶体振荡器，则每 个机器周期为2μs。
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二、控制器
2．CPU操作时序
时序概念： 一条指令执行的时间称为指令周期， 80C51单片机的指令周期为1～4个机器周期。 下面介绍几种典型指令的取指/执行时序
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二、80C51单片机的引脚及其功能
80C51系列单 片机有40个引 脚，用 CHMOS 工艺制造，芯 片采用双列直 插式封装。
80C51单片机芯片引脚图
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
1．主电源引脚
VCC：接＋5V电源正端 VSS：接＋5V电源地端 一般VCC和VSS之间应接高频和低频滤波电容。
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
2．外接晶体引脚
XTAL1：芯片内部振荡电路（单级反相放大器）
输入端
XTAL2：芯片内部振荡电路（单级反相放大器） 输出端
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
2．外接晶体引脚 80C51单片机的振荡器有内部和外部两种方式。
内部方式振荡电路
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
③用户标志FO： 是用户定义的一个状态标志。可通过软件 对它置位、清零；在编程时，也常测试其状态进 行程序分支。
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
④工作寄存器区选择位RS1、RS0: 可借软件置位或清零，以选定4个工作寄存 器区中的一个区投入工作。
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二、控制器
1．控制器的结构 PC： 16位的地址指针，专门用来控制程序运 行的顺序，其中的内容总是下一条要执行的 指令的地址。 复位时，PC=0000H，使程序从0单元开 始执行。 通常单片机每取一个字节机器码，PC就 自动加1，从而保证了指令的顺序执行。 转移指令可强行改变PC的内容。
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二、控制器
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一、80C51单片机存贮器结构特点
从逻辑上看，存在三个独立的空间：
● 片内片外的程序存贮器，地址从0000H～FFFFH，
一、80C51单片机的构成及结构特点
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一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★片内RAM的低端开辟了一个工作寄存 器区，共有4组，每组有8个8位的工作 寄存器，还有21个专用寄存器，使CPU 控制灵活、编程方便。
一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★把程序存储器与数据存储器在空间上 严格分开：采用不同的寻址方式；使用 不同的控制信号；使用两个不同的地址 指针，用PC指向程序存储器，用DPTR 指向数据存储器。
一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★片内I/O口多，有4个8位多功能且可 按位控制的并行口和一个全双工的串行 口，串行口有多种工作方式，可实现多 机通讯，易构成集中分布式的控制系统。
第二章 80C51单片机的基础知识
§2.1 80C51单片机的内部结构与引脚功能
§2.2 80C51单片机的微处理器
§2.3 80C51单片机的存储器配置
§2.4 80C51单片机的寻址方式
§2.5 80C51单片机的指令系统 思考与练习
§2.1 80C51单片机的内部结构与引脚功能
一、80C51单片机的构成及结构特点
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一、运算器
3、程序状态字 Cy AC FO RS1 RS0 OV P
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一、80C51单片机存贮器结构特点
程序存贮器和数据存贮器的地址空间严格分 开，用不同的地址指针、寻址方式和控制信号将 这两种存储空间分开。
存在4个物理上相互独立的存贮器空间： 片内、外程序存贮器
片内、外数据存贮器
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
3．控制信号线
RST/VPD：复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端
复位 复位电路：
上电复位电路
上电复位和开关复位组合电路
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上电复位电路
(80C51)
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上电复位和开关复位组合电路
(80C51)
(80C51)
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
3．控制信号线 RST/VPD：复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端
二、80C51单片机的引脚及其功能
一、80C51单片机的构成及结构特点
1．80C51构成 8位CPU、128字节RAM存储器、21个专用寄存器 （亦称特殊功能寄存器SFR）、4K字节ROM存储器、 4个8位并行口、1个全双工的串行口、2个16位的定 时器/计数器、一个处理能力较强的中断系统。 80C51内部结构框图如下：
2．外接晶体引脚 80C51单片机的振荡器有内部和外部两种方式。
外部方式振荡电路
二、 80C51单片机的引脚及其功能
3．控制信号线
RST/VPD：复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端
复位 复位信号：时钟电路工作后，该引脚上出现持续
24个振荡周期（即两个机器周期）以上的高电平， 单片机就可完成复位操作 。
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一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★扩展能力强，当片内的存储器或I/O 口不够用时，可以很方便地通过片内并 行口（这时作为总线口）进行扩展，最 大可扩展至64K字节程序存储器和64K 数据存储器。
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一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
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二、控制器
3．布尔处理机 布尔处理机是单片机 CPU 中运算器的一个重 要组成部分。它有相应的指令系统，可提供17条 位操作指令，硬件有自己的“累加器”（进位位 C）和自己的位寻址RAM和I/O空间，所以是一个 独立的位处理机。
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三、80C51单片机的低功耗工作方式
80C51有两种低功耗方式：待机方式和掉 电方式。它们比正常运行方式的功耗大大降低， 下表列出80C31单片机三种工作方式下的功耗。
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一、运算器
以算术逻辑单元 ALU为核心，含累加器 ACC、暂存器、程序状 态字PSW、B寄存器等 许多部件。
如右图所示:
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一、运算器
1、算术逻辑单元
能完成带进位位加法、不带进位位加法、带 借位位减法、加1、减1、逻辑与、逻辑或、逻辑 异或、循环移位以及数据传送、程序转移等操作。
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一、运算器
① 80C31中EA必须接地。
② 80C51/87C51中
EA＝1，单片机使用片内ROM/EPROM； EA＝0，单片机片内程序存储器失效，而使用片外程 序存储器。 ③ 对片内EPROM编程时，此脚接编程电压。
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§2.2 80C51单片机的微处理器
微处理器又称CPU，由运算器和控制器两大部分组成。 一、运算器 二、控制器
3、程序状态字 Cy AC FO RS1 RS0 OV P
⑥奇偶标志P:
每执行一条指令，单片机都能根据A中1的 个数的奇偶自动令P置位或清零：奇为1，偶为0。 此标志对串行通信的数据传输非常有用，通过奇 偶校验可检验数据传输的正确与否。
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二、控制器
1．控制器的结构
控制器是 CPU 的大脑中枢，它以定时控制逻辑 为中心，还包括指令寄存器、译码器、数据指示器 DPTR 、程序计数器 PC、堆栈指针 SP、以及RAM 地 址寄存器、16位地址缓冲器等。
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
①进位标志Cy： 加法（减法）时最高位D7有进（借）位，则 Cy=1，否则Cy=0；位处理时，它起着“位累加 器”的作用。
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
②辅助进位标志AC： 加（减）法运算时，如果低半字节的最高 位D3有进（借）位，则AC=1，否则AC=0；AC 在作BCD码运算而进行二～十进制调整时有用。
复位 复位状态:
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80C51复位后内部寄存器状态
特殊功能寄存器 初始状态 特殊功能寄存器 初始状态
ACC B PSW SP DPL DPH P0～P3
00H 00H 00H 07H 00H 00H 0FFH
XXX00000B 0XX00000B
TCON TH0 TL0 TH1 TL1 SCON SBUF
2、累加器ACC和寄存器B 累加器ACC是最常用的专用寄存器。进入ALU 作算术操作和逻辑操作的操作数很多来自ACC，
操作的结果也常送回ACC。
寄存器 B 在乘、除指令中作为一个操作数寄 存器，其它情况下，可作为一个通用寄存器用。
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一、运算器
3、程序状态字
程序状态字PSW是一个8位寄存器，它包含 了许多程序状态信息，其各位的含义如图所示： Cy AC FO RS1 RS0 OV P
三、80C51单片机的低功耗工作方式
低功耗单片机的内部结构如下图所示：
80C51 低功耗方式的内部结构
三、80C51单片机的低功耗工作方式
低功耗方式是由电源控制寄存器PCON控制的。 PCON格式如下：
SMOD GF1 GF0 PD IDL
1，进入待机方式 1，进入掉电方式 1，波特率加倍 通用标志位0 通用标志位1
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二、控制器Байду номын сангаас
2．CPU操作时序
时序概念：80C51 单片机每个机器周期包含 6 个状态 周期，每个状态周期包含两个振荡周期（ 2个节 拍 P1、P2），若采用 6MHz 的晶体振荡器，则每 个机器周期为2μs。
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二、控制器
2．CPU操作时序
时序概念： 一条指令执行的时间称为指令周期， 80C51单片机的指令周期为1～4个机器周期。 下面介绍几种典型指令的取指/执行时序
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二、80C51单片机的引脚及其功能
80C51系列单 片机有40个引 脚，用 CHMOS 工艺制造，芯 片采用双列直 插式封装。
80C51单片机芯片引脚图
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
1．主电源引脚
VCC：接＋5V电源正端 VSS：接＋5V电源地端 一般VCC和VSS之间应接高频和低频滤波电容。
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
2．外接晶体引脚
XTAL1：芯片内部振荡电路（单级反相放大器）
输入端
XTAL2：芯片内部振荡电路（单级反相放大器） 输出端
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
2．外接晶体引脚 80C51单片机的振荡器有内部和外部两种方式。
内部方式振荡电路
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二、 80C51单片机的引脚及其功能
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
③用户标志FO： 是用户定义的一个状态标志。可通过软件 对它置位、清零；在编程时，也常测试其状态进 行程序分支。
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一、运算器
3、程序状态字
Cy AC FO RS1 RS0 OV P
④工作寄存器区选择位RS1、RS0: 可借软件置位或清零，以选定4个工作寄存 器区中的一个区投入工作。
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二、控制器
1．控制器的结构 PC： 16位的地址指针，专门用来控制程序运 行的顺序，其中的内容总是下一条要执行的 指令的地址。 复位时，PC=0000H，使程序从0单元开 始执行。 通常单片机每取一个字节机器码，PC就 自动加1，从而保证了指令的顺序执行。 转移指令可强行改变PC的内容。
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二、控制器
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一、80C51单片机存贮器结构特点
从逻辑上看，存在三个独立的空间：
● 片内片外的程序存贮器，地址从0000H～FFFFH，
一、80C51单片机的构成及结构特点
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一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★片内RAM的低端开辟了一个工作寄存 器区，共有4组，每组有8个8位的工作 寄存器，还有21个专用寄存器，使CPU 控制灵活、编程方便。
一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★把程序存储器与数据存储器在空间上 严格分开：采用不同的寻址方式；使用 不同的控制信号；使用两个不同的地址 指针，用PC指向程序存储器，用DPTR 指向数据存储器。
一、80C51单片机的构成及结构特点
2． 80C51单片机的结构特点
★片内I/O口多，有4个8位多功能且可 按位控制的并行口和一个全双工的串行 口，串行口有多种工作方式，可实现多 机通讯，易构成集中分布式的控制系统。
第二章 80C51单片机的基础知识
§2.1 80C51单片机的内部结构与引脚功能
§2.2 80C51单片机的微处理器
§2.3 80C51单片机的存储器配置
§2.4 80C51单片机的寻址方式
§2.5 80C51单片机的指令系统 思考与练习
§2.1 80C51单片机的内部结构与引脚功能
一、80C51单片机的构成及结构特点
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一、运算器
3、程序状态字 Cy AC FO RS1 RS0 OV P