（补）单片机原理及应用学习笔记（四）

第二章：单片机结构和工作原理
第一部分：80C51系列单片机结构
（1）一个8位微处理器CPU
（2）内部数据存储器RAM（128B）和特殊功能寄存器SFR（21个）
（3）4kb的内部程序存储器ROM（广义ROM，包含EPROM\Flash\ROM等）
（4）2个定时、计数器，可对外部事件进行计数，也可以作为定时器
（5）4个8位可编程的io并行端口，每个端口可以作为输入，也可以作为输出
（6）1个串行端口，用于数据的串行通信
（7）功能较为完善的中断控制系统：5个中断源，具有两个中断优先级
（8）内部振荡器和时钟电路

第二部分：80C51系列单片机的引脚功能
（1）电源及时钟引脚：VCC,VSS,XTAL1，XTAL2
电源引脚：
（1）VCC（40脚）：+5V电源
（2）VSS（20脚）：接地
时钟引脚：
（1）XTAL1（19脚）：内部晶体震荡电路的反相输入端
（2）XTAL2（18脚）：内部晶体震荡电路的反相输出端

（2）控制引脚：—— —— ——
PSEN、EA/VPP、ALE/PROG、RST/VPD
控制引脚：
（1）RST/VPD（9脚）：单片机上电复位、掉电保护端。在单片机振荡器工 作后，该引脚出现不少于两个机器周期的高电平，就可实现复位操作使单片机回到初始状态，当VCC发生故障，下降到低于规定值时，该引脚可接上备用电源 ( )为内部 供电 以保 可接上备用电源VPD(+5V)为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。
——
（2）ALE/PROG（30脚）：地址锁存有效信号输出端，通常,ALE在每个机器周期内输出两个脉冲。在访问片外程序存储器期间，下降沿用于控制锁存P0输出的低8位地址；在不访问片外存储器期间， 存P0输出的低8位地址；在不访问片外存储器期间，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。在访问片外数据存储器期间 ALE脉冲下降沿仍 在访问片外数据存储器期间，ALE脉冲下降沿仍用于锁存P0输出的低8位地址，但会跳空一个ALE。对于片内含有EPROM的机型（如8751），在编程期间，此引脚为编程脉冲输入端。
——
（3）PSEN（29脚）：片外存储器读选通信号输出端，低电平有效。当外部数据存储器读取指令或常数期间，每个机器周期该信号两次有效，
以通过数据总线P0口读回指令或者常数。
——
（4） EA/VPP:（31脚）片外程序存储选用端。该引脚低电平时有效，只选用片外程序存储器；该引脚高电平时，选用片内程序存储器，但当程序计数器PC值超过0FFFH时，将自动转向外部程序存储器。对于片内含有EPROM的机型，在编程期间，此引脚作为21V的编程电源VPP的输入端

**（3）**IO口引脚：P0,P1,P2，P3（4个8位的IO口）
输入输出端口：
（1）P0（39-32脚）：在不接片外存储器与不扩展I/O口时，为漏极开路输 需外接上拉电 作为准向输输 输出,需外接上拉电阻,以作为准双向输入 /输出口使用。在接有片外存储器或扩展I/O口时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线(此时P0口具有三态输出特点)。
（2）P1口（1-8脚）：可作为双向IO口使用（内部带上拉电阻）
（3）P2口（21-28脚）：可作为准双向IO口使用（内部带上拉电阻），在访问外部存储器的时候，P2口输出高8位地址
（4）P3口（10-17脚）：可作为准双向IO口使用（内部带上拉电阻），还可以将每一位用于第二功能。

第三部分：80C51的时钟电路与时序
（一）时钟电路与机器周期
（1）：时钟电路

（2）：机器周期和指令周期
（1）振荡周期：振荡源振荡一次产生的信号占据的时间宽度。
（2）状态周期：每个状态周期S为振荡周期的2倍, 每个S又分两个节拍P1和P2。
（3）机器周期: 一个机器周期包含6 个状态周期 S1?S6, 也就是 12 个振荡周期。 在一个机器周期内 CPU可以完成一个独立的操作 内, CPU可以完成 个独立的操作。
（4）指令周期：完成一条指令规定的操作所需的全部时间(包含取指和执指两个过程）。

（二）：CPU的取指/执指时序
（1）指令执行过程
80C51指令的代码存放在程序存储器中。程序计数器PC始终指向即将执行的下一字节的程序代码 数器PC始终指向即将执行的下一字节的程序代码。执行指令时，
首先将PC所指向的当前字节的程序代码读入指令寄存器中 然后送指令译码器进行译码 代码读入指令寄存器中，然后送指令译码器进行译码，CPU根据译码结果
进行相应的操作。一般而言，每读完一字节程序代码后 PC值自动加1(指向下一字节的 完 字节程序代码后，PC值自动加1(指向下字节的程序代码)
（2）指令分类
单字节指令，双字节指令，三字节指令
单机器周期指令，双机器周期指令，四机器周期指令

第四部分：80C51的并行输入输出口
（1）预备知识

（2）具体介绍