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第二章 单片机的基本结构与工作原理1. 单片机的基本组成(知道) 2. 80C51的引脚功能(记忆)和结构框图 3. 80C51 CPU的结构和特点(重点) 4. 存储器结构和地址空间(重点、难点) 5. 布尔处理器(知道) 6. 80C51 单片机的工作方式(了解)

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§2.1单片机的基本组成一、 80C51系列典型产品配置

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由表可见： (1)增强型与基本型在以下几点不同： ﹡片内ROM字节数：从4K增加到8K; ﹡片内RAM字节数：从128增加到256; ﹡定时/计数器从2个增加到3个； ﹡中断源由5个增加到6个。

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(2)片内ROM的配置形式： ﹡无ROM(即ROMLess)型，应用时要在片外 扩展程序存储器； ﹡掩膜ROM(即MaskROM)型，用户程序由 芯片生产厂写入； ﹡ EPROM型，用户程序通过写入装置写入，通 过紫外线照射擦除； ﹡ FlashROM型，用户程序可以电写入或擦除 (当前常用方式)。 还有OTPROM型(一次性编程写入ROM) 产 品，具有较高的环境适应性和可靠性。

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二、80C51的基本结构外时钟源

外部事件计数

振荡器和 时序电路

程序存储器 (4K)

数据存储器 (256B)

两个16位 定时器/计数器

80C51 CPU

中断 控制外部中断

内 部 中 断

总线扩展 控制器控制线

并行可编程 I/O(4个)P0 P1 P2 P3

可编程 串行口RXD TXD

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一个8位CPU; 128byte(256byte)数据存储器； 21(26)个特殊功能寄存器； (SFR【Special Function Register】) 4Kbyte(8K)程序存储器 四个8-bit并行I/O端口； 一个可编程串行接口； 两(3)个16位定时/计数器； 一个时钟、时序电路； 控制部件 64Kbyte扩展总线控制电路； 两优先级，五(6-7)个中断源的中断控制器。

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1. 中央处理器CPU CPU即中央处理器的简称，是单片机的核心 部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算 器和控制器两部分电路组成。 单片机的CPU和通用微处理器基本相同，只是增 设了“面向控制”的处理功能，例如：位处理， 查表，增强了实时性。

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2. 存储器 80C51系列单片机的存储器包括数据存储器 和程序存储器，其主要特点是程序存储器和数据 存储器的寻址空间是相互独立的，物理结构也不 相同。 (1)128个字节的片内数据存储器RAM,其片外数 据存储器的寻址范围64K,用于存放可读写的数 据，如运算的中间结果或最终结果。 (2)4KB的片内程序只读存储器ROM或EPROM。 其片外可寻址范围为64KB,用于存放已编制的 程序，也可以存放一些原始数据和表格。

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(3) 21【18】个SFR(128字节) 它用于控制和管理片内算术逻辑部件、 并行I/O口、串行I/O口、定时器/计数器、中 断系统等功能模块的工作。 3. 并行I/O口 80C51单

片机共有4个8位的I/O口(P0、 P1、P2和P3),每一条I/O线都能独立地 用作输入或输出。P0口为三态双向口，能 带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双 向口，负载能力为4个TTL门电路。

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4. 串行I/O口 80C51单片机具有一个采用通用异步工 作方式的全双工串行通信接口【单工、半 双工、全双工】,可以同时发送和接收数 据。 5. 定时器/计数器 80C51单片机片内有两个16位的定时/ 计数器，即定时器0和定时器1。它们可以 用于定时控制、延时以及对外部事件的计 数和检测等。

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6. 中断控制器 80C51共有5个中断源，即外部中断2个， 定时/计数中断2个，串行中断1个。常用于 实时控制、故障自动处理、计算机与外设 间传送数据及人-机对话等。 7. 总线 以上所有组成部分都是通过总线连接起 来，从而构成一个完整的单片机。系统的 地址信号、数据信号和控制信号都是通过 总线传送的，总线结构减少了单片机的连 线和引脚，提高了集成度和可靠性。

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§2.2 80C51的引脚功能和结构框图一、80c51封装形式总线型P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD XTAL2 XTAL1 VSS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0

非总线型RST P3.0/RXD P3.1/TXD XTAL2 XTAL1 P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 VCC P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1/AIN1 P1.0/AIN0 P3.7

80C51/89C51

注：类似的还有Philips公司的 87LPC64,20引脚 8XC748/750/(751),24引脚 8X749(752),28引脚 8XC754,28引脚 等等

DIP(Dual In-line Package)

89C2051

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80C51的引脚封装

QFP(Quad Flat Package)

LCC(Leaded Chip Carrier)

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二、单片机外部引脚说明

1. 主电源引脚Vcc和Vss VCC(40脚): 接+5 V电源正端; VSS(20脚): 接+5 V电源地端。 2. 外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1(19脚): 接外部石英晶体的一端。在单片机 内部, 它是一个反相放大器的输入端, 这个放大器构 成了片内振荡器。当采用外部时钟时, 对于HMOS单 片机, 该引脚接地; 对于CHMOS单片机，该引脚作 为外部振荡信号的输入端。 XTAL2(18脚): 接外部晶体的另一端。在单片机 内部, 接至片内振荡器的反相放大器的输出端。 当 采用外部时钟时, 对于HMOS单片机, 该引脚作为外 部振荡信号的输入端; 对于CHMOS芯片, 该引脚悬 空不接。

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3. 控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与其它电源复用引脚有RST/VPD、 ALE/PROG*、PSEN*、和 EA*/ VPP 等。 (1) RST/ VPD(9脚): RST即为RE

SET, VPD为备用电源, 所以该引脚为单片机的上电复位 或掉电保护端。 当单片机振荡器工作时，该引脚 出现持续两个机器周期的高电平，就可以实现复 位功能。 (2) ALE/PROG* (30脚): 当访问外部存储 器时, ALE(允许地址锁存信号)以每机器周期两 次的信号输出, 用于锁存出现在P0口的低8位地址。 对于片内含有EPROM的单片机，在EPROM编程 期间，该引脚作为编程脉冲PROG*的输入端。