单片机原理及应用辅导资料二
主 题：课件第二章80C51的结构和原理第1-3节——80C51系列概述、80C51的基本结构与应用模式、80C51典型产品资源配置与引脚封装 学习时间：2013年10月7日－10月13日
内 容：
我们这周主要学习第二章80C51的结构和原理第1-3节的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对80C51相关知识的理解。
一、学习要求
1．熟悉80C51单片机的结构和应用模式； 2．掌握80C51单片机的资源配置与引脚封装。
二、主要内容
1．80C51系列概述 （1）MCS-51系列
① MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如：
8051/8751/8031 8052/8752/8032 80C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C32 ②该系列生产工艺有两种：
HMOS工艺（高密度短沟道MOS工艺）
CHMOS工艺（互补金属氧化物的HMOS工艺）
③在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类： 基本型： 8051/8751/8031 80C51/87C51/80C31 增强型： 8052/8752/8032 80C52/87C52/80C32
④在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式： 掩膜ROM EPROM
ROMLess(无片内程序存储器)
如：80C51有4K字节的掩膜ROM；87C51有4K字节的EPROM；80C31在芯片内无程序存储器。
（2）80C51系列
80C51是MCS-51系列中CHMOS工艺的一个典型品种；其他厂商以8051为基核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为80C51系列。当前常用的80C51系列单片机主要产品有：
Intel公司的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等 ATMEL公司的：C51、C52、C2051等
Philips、华邦、Dallas、Siemens等公司的许多产品 2．80C51的基本结构与应用模式
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（1）80C51的基本结构
80C51单片机的基本结构如下：
图1 80C51单片机基本结构
由图1可见，80C51单片机主要由以下几部分组成： ①CPU系统：
8位CPU，含布尔处理器 时钟电路 总线控制逻辑 ②存储器系统：
4K字节的程序存储器（ROM / EPROM / Flash，可外扩至KB） 128字节的数据存储器（RAM，可再外扩KB） 特殊功能寄存器SFR ③I/O和其他功能单元： 4个并行I/O口
2个16位定时/计数器 1个全双工异步串行口
中断系统（5个中断源、2个优先级） （2）80C51的应用模式 ①总线型单片机应用模式
总线型应用的“三总线”模式 非总线型应用的“多I/O”模式
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图2 总线型应用的“三总线”模式
图3 非总线型应用的“多I/O”模式
②非总线型单片机应用模式
非总线型单片机已经将用于外部总线扩展用的I/O口线和控制功能线去掉，从而使单片机的引脚数减少、体积减小。对于不需进行并行外围扩展，装置的体积要求苛刻且程序量不大的系统极其适合。非总线型单片机典型产品如ATC2051/ATC4051。
3．80C51典型产品资源配置与引脚封装 （1）80C51典型产品资源配置
80C51系列单片机基本组成虽然相同，但不同型号的产品在某些方面仍会有一些差异。典型的单片机产品资源配置如表1所示。表中加黑的ATMEL公司AT系列产品应用方便，应优先选用。
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表1 80C51系列典型产品资源配置
①增强型与基本型的不同点：
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 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）
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
（2）80C51单片机的封装和引脚
80C51系列单片机采用双列直插式（DIP）、QFP44（quad flat pack）和LCC（leaded chip carrier）形式封装。这里仅介绍常用的总线型DIP40封装，如图4所示。
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图4 80C51单片机总线型引脚封装
电源及时钟引脚（4个） ①VCC ：电源接入引脚； ②VSS ：接地引脚；
③XTAL1：晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）； ④XTAL2：晶体振荡器接入的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端）。
控制线引脚（4个）
1）RST/VPD：复位信号输入，高电平有效。
①在单片机上电开始工作时，必须通过外部在此引脚上有一个两个时钟周期的高电平使单片机复位（外复位电路）。
②另外当单片机掉电时，此引脚可以接入备用电源向单片机内部的RAM供电，以防止RAM中的数据丢失。 2）ALE/PROG：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入信号； ①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址；
②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。
3）EA/VPP:内外存储器选择引脚/片内EPROM（或FlashROM）编程电压输入引脚。
①EA功能：内外ROM选择端。
80C51单片机ROM寻址范围为KB，其中4KB在片内，60KB在片外(80C31芯片无内ROM，全部在片外)。
当EA=1时，单片机访问片内ROM，当PC(程序计数器)值超过4KB(0FFFH)时，
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将自动转向执行外ROM中的程序。
当EA=0时，单片机只访问片外ROM，不管芯片内有否内ROM。对80C31芯片，片内无ROM，因此EA必须接地。
②VPP功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源VPP。 4）PSEN: 外部程序存储器选通信号输出引脚。
当单片机使用外部程序存储器时，此脚在一个机器周期内产生两次负脉冲（访问外部数据存储器时，此信号无效）。 并行I/O引脚（32个，分成4个8位口）
80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
P0.0～P0.7：一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚； P1.0～P1.7：一般I/O口引脚；
P2.0～P2.7：一般I/O口引脚或高位地址总线引脚； P3.0～P3.7：一般I/O口引脚或第二功能引脚。 P3口的第二功能：
P3.0 —— RXD：串行口输入端； P3.1 —— TXD：串行口输出端；
P3.2 —— INT0：外部中断0请求输入端； P3.3 —— INT1：外部中断1请求输入端；
P3.4 —— T0：定时/计数器0外部信号输入端； P3.5 —— T1：定时/计数器1外部信号输入端； P3.6 —— WR：外RAM写选通信号输出端； P3.7 —— RD：外RAM读选通信号输出端。
三、习题 （一）单选题
1.以下关于80C51说法正确的是（ ）。
A.基本型，HMOS工艺 B.增强型，HMOS工艺 C.基本型，CHMOS工艺 D.增强型，CHMOS工艺 答案：C
2.以下关于80C51单片机的基本结构说法错误的是（ ）。 A.4个并行I/O口 B.3个16位定时/计数器 C.128字节的数据存储器 D.4K字节的程序存储器 答案：B
3.以下关于80C51单片机的引脚功能说法错误的是（ ）。 A.ALE用来输出地址锁存允许信号
B.EA为内外程序存储器选择引脚 C.RST为复位信号输入引脚
D.P3口只能用作一般I/O口引脚 答案：D
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（二）简答题
1．80C51单片机的P0-P3口在结构上有何不同？在使用上有何特点？ 答：80C51单片机各口均由接口锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成，但是结构存在差异：P0、P1口有转换开关MUX，P2、P3口没有；P1-P3口都有上来电阻，但是P0没有。
4个I/O口的使用特点：
（1）P0：P0口是一个多功能的8位口，可按字节访问也可以按位访问。用做通用的I/O口，相当于一个真正的双向口：输出锁存，输入缓冲，但输入是须先将口置1；每根口线可以定义输入或输出。用作地址/数据复用总线：作数据总线用时，输入/输出8位数据D0-D7；作地址总线用时，输出低8位地址A0-A7。
（2）P1：P1口惟一的单功能口，仅能用作通用的I/O口。可按字节访问也可以按位访问，输入时需先输出1，将该口设为输入状态。
（3）P2：P2口是一个多功能8位口，可按字节访问也可以按位访问。在单片机采用并行扩展方式时，P2口作为地址总线的高8位D8-D15。
（4）P3：P3口是一个双功能8位口，可按字节访问也可以按位访问。除作I/O口使用（位准双向口）外，每一条接口线还具有不同的第二功能：
P3.0：RXD（串行口输入）； P3.1：TXD（串行口的输出）； P3.2：INT0’（外部中断0输入）； P3.3：INT1’（外部中断0输入）； P3.4：T0（定时/计数器0的外部输入）； P3.5：T1（定时/计数器1的外部输入）； P3.6：WR’（片外数据存储器“写”选通控制输出，输出，低电平有效）； P3.7：RD’（ 片外数据存储器“读”选通控制输出，输出，低电平有效）。
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