内蒙古农业大学：《单片机原理及应用》课程教学课件（讲稿）第二章 80C51单片机的硬件结构及原理

第二章80C51单片机硬件结构及原理 本章重点： 1.80C51单片机的硬件结构，引脚的名称和功能，引 脚的复合功能。 2.80C51单片机时钟电路，时序定时单位，典型时序。 3.80C51单片机的复位。 4.80C51单片机存储空间配置与功能。 5.80C51单片机并行输入输出口特点和应用。 6.80C51单片机最小系统的硬件构成。 内蒙古农业大学机电工程学院

第二章 80C51单片机硬件结构及原理 本章重点： 1 1. 80C51单片机的硬件结构，引脚的名称和功能，引 脚的复合功能。 2. 80C51单片机时钟电路，时序定时单位，典型时序。 3. 80C51单片机的复位。 4. 80C51单片机存储空间配置与功能。 5. 80C51单片机并行输入/输出口特点和应用。 6. 80C51单片机最小系统的硬件构成

第一节80C51单片机片内结构及典型产品的资源配置 80C51单片机片内结构 外时钟源 外部事件计数 振荡器和时序 程序存储器 数据存储器 2×16位 osc 4KB ROM 256B RAM/SFR 定时/计数器 80C51 CPU 0 0 内中断 64G总线 可编程I/0口 可编程全双工 扩展控制器 串行口 0 外中断 控制 并行口 串行通信 内蒙古农业大学机电工程学院

第一节 80C51单片机片内结构及典型产品的资源配置 一、80C51单片机片内结构 2

MCS-51单片机基本特性 ◆8位的CPU,片内有振荡器和时钟电路，工作频率为1.2~12MHz ◆片内有128/256字节RAM ◆片内有0K/4K/8K字节程序存储器ROM ◆可寻址片外64K字节数据存储器RAM ◆可寻址片外64K字节程序存储器R0M ◆片内21/26个特殊功能寄存器（SFR) ◆4个8位的并行I/0口(PI0) ◆1个全双工串行口(SI0/UART) ◆2/3个16位定时器/计数器(TIMER/COUNTER) ◆可处理5/6个中断源，两级中断优先级 ◆内置1个布尔处理器和1个布尔累加器（Cy) ◆MCS-51指令集含111条指令 内蒙古农业大学机电工程学院

8位的CPU，片内有振荡器和时钟电路,工作频率为1.2～12MHz 片内有128/256字节RAM 片内有0K/4K/8K字节程序存储器ROM 可寻址片外64K字节数据存储器RAM 可寻址片外64K字节程序存储器ROM 片内21/26个特殊功能寄存器（SFR） 4个8位的并行I/O口（PIO） 1个全双工串行口（SIO/UART） 2/3个16位定时器/计数器（TIMER/COUNTER） 可处理5/6个中断源，两级中断优先级 内置1个布尔处理器和1个布尔累加器（Cy） MCS-51指令集含111条指令 MCS-51单片机基本特性 3

MCS-51系列单片机配置一览表 片内存储器（字节） 定时器 并行 串行 中 系列 片内ROM 片内 计数器 I/0 I/0 断 无 有ROM 有EPROM RAM 源 Intel 80C31 80C51 87C51 128 MCS-51 2x16 4x8位 5 子系列 (4K字节) (4K字节) 字节 Intel MCS-52 80C32 80C52 87C52 256 3x16 4x8位 6 (8K字节) (8K字节) 字节 子系列 1051(1K)/ 2051(2K)/4051(4K) ATEML 128 2 (20条引脚DIP封装) 2个 1个 5 89C系列 89C51(4K)/89C52(8K) (常用型) 128/ 256 2/3 4个 1个 5/6 (40条引脚DIP封装) 金 内蒙古农业大学机电工程学院

MCS-51系列单片机配置一览表 系列 片内存储器（字节） 定时器 计数器 并行 I/O 串行 I/O 中 断 源 片内ROM 片内 无 有ROM 有EPROM RAM Intel MCS-51 子系列 80C31 80C51 (4K字节) 87C51 (4K字节) 128 字节 2x16 4x8位 1 5 Intel MCS-52 子系列 80C32 80C52 (8K字节) 87C52 (8K字节) 256 字节 3x16 4x8位 1 6 ATEML 89C系列 (常用型) 1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K) （20条引脚DIP封装） 128 2 2个 1个 5 89C51(4K)/ 89C52(8K) （40条引脚DIP封装） 128/ 256 2/3 4个 1个 5/6 4

Intel公司将80C51内核使用权以专利互换或出售 形式转让给世界许多著名C制造厂商，在保持与 80C51单片机兼容的基础上，这些公司融入了自身的 优势，扩展了针对满足不同测控对象要求的外围电路， 如使用方便且价廉的Flash ROM、模拟量输入转换的 AD、满足伺服驱动的PWM、满足串行扩展要求的 串行扩展总线PC或SPI、保证程序可靠运行的“看门 狗”WDT等，开发出功能各异的新品种。 80C51单片机变成了有众多芯片制造厂商支持的 大家族，被统称为80C51系列单片机，简称为C51系 列单片机或51单片机。在我国目前应用最广泛的仍然 是80C51系列单片机。 内蒙古农业大学机电工程学院

Intel公司将80C51内核使用权以专利互换或出售 形式转让给世界许多著名IC制造厂商，在保持与 80C51单片机兼容的基础上，这些公司融入了自身的 优势，扩展了针对满足不同测控对象要求的外围电路， 如使用方便且价廉的Flash ROM、模拟量输入转换的 A/D、满足伺服驱动的PWM、满足串行扩展要求的 串行扩展总线I 2C或SPI、保证程序可靠运行的“看门 狗”WDT等，开发出功能各异的新品种。 80C51单片机变成了有众多芯片制造厂商支持的 大家族，被统称为80C51系列单片机，简称为C51系 列单片机或51单片机。在我国目前应用最广泛的仍然 是80C51系列单片机。 5

目前，在我国国内，应用最广泛的是具有 Flash ROM并与80C51兼容的C51单片机，实际使 用的芯片主要有：Atme公司的AT89系列和宏晶 公司的STC系列单片机芯片。 AT89系列单片机是一种8位Flash单片机，可 以分为标准型、低档型和高档型三大类，标准型 以AT89C51为代表，低档型以AT892051为代表， 高档型以AT89SX×系列(ISP,在系统编程)和 AT89LV××系列（低电压）为代表，如表所示为 AT89系列单片机片内功能配置情况。 内蒙古农业大学机电工程学院

目前，在我国国内，应用最广泛的是具有 Flash ROM并与80C51兼容的C51单片机，实际使 用的芯片主要有：Atmel公司的AT89系列和宏晶 公司的STC系列单片机芯片。 AT89系列单片机是一种8位Flash单片机，可 以分为标准型、低档型和高档型三大类，标准型 以AT89C51为代表，低档型以AT892051为代表， 高档型以AT89S××系列（ISP，在系统编程）和 AT89LV××系列（低电压）为代表，如表所示为 AT89系列单片机片内功能配置情况。 6

表 AT89系列单片机片内功能配置 型号 EPR 片内 片内 I/O 串 定时/ 中断 在系统 内部 OM Flash ROM RAM 引脚 口 计数器 源 编程 看门狗 AT89C51 无 4KB 128B 32 2 5 无 无 AT89C52 无 8KB 256B 32 3 6 无 无 AT89C53 无 12KB 256B 32 3 6 无 无 AT89C55 无 20KB 256B 32 3 8 无 无 AT89S2051 无 2KB 128B 15 2 5 AT89S4051 无 4KB 128B 15 2 5 AT89S51 无 4KB 128B 32 2 5 AT89S52 无 8KB 256B 32 3 6 AT89S53 无 12KB 256B 32 3 6 AT89S8252 2KB 8KB 256B 32 3 9 AT89LV51 无 4KB 128B 32 2 6 无 无 AT89LV52 8KB 256B 32 3 8 无 无

型号 E 2 PR OM 片内 Flash ROM 片内 RAM I/O 引脚 串 口 定时/ 计数器 中断 源 在系统 编程 内部 看门狗 AT89C51 无 4KB 128B 32 1 2 5 无 无 AT89C52 无 8KB 256B 32 1 3 6 无 无 AT89C53 无 12KB 256B 32 1 3 6 无 无 AT89C55 无 20KB 256B 32 1 3 8 无 无 AT89S2051 无 2KB 128B 15 1 2 5 √ √ AT89S4051 无 4KB 128B 15 1 2 5 √ √ AT89S51 无 4KB 128B 32 1 2 5 √ √ AT89S52 无 8KB 256B 32 1 3 6 √ √ AT89S53 无 12KB 256B 32 1 3 6 √ √ AT89S8252 2KB 8KB 256B 32 1 3 9 √ √ AT89LV51 无 4KB 128B 32 1 2 6 无 无 AT89LV52 无 8KB 256B 32 1 3 8 无 无 表 AT89系列单片机片内功能配置

ATMEL单片机型号由前缀、型号和后缀3个部分 组成，其型号含义如图2-2所示。例如，AT89C××× ×X××,其中“AT”是前缀，“89CxxX×”是型号，型 号之后的“xxxx”是后缀。“AT”表示公司代码， “C”为CMOS工艺产品，“LV”表示低电压，“S” 表示该器件含在系统编程功能(ISP)。 A工82×××-￥￥￥￥ ATMEL. 处理工艺 8位Flash产品 温度范围 C:CMOS C:商业级 L:低电压 封装形式：工业级 S:可下载Flash P:DIP A:汽车级 S:SOIC M:军品级 器件型号数 速度：12/16/20/24Q:PQFP A:TQFP 内蒙古农业大学机电工程学院

ATMEL单片机型号由前缀、型号和后缀3个部分 组成，其型号含义如图2-2所示。例如，AT89C- ，其中“AT”是前缀，“89C”是型号，型 号之后的“”是后缀。“AT”表示公司代码， “C”为CMOS工艺产品，“LV”表示低电压，“S” 表示该器件含在系统编程功能（ISP）。 8

宏晶公司的STC系列单片机品种繁多，性能 优越，限于篇幅，不详细展开，若需选用，可查 阅有关技术资料，表为STC89系列单片机片内功 能配置。 生李 内蒙古农业大学机电三程学院

宏晶公司的STC系列单片机品种繁多，性能 优越，限于篇幅，不详细展开，若需选用，可查 阅有关技术资料，表为STC89系列单片机片内功 能配置。 9

表 STC89系列单片机片内功能配置 最高 片内存储器 定 时钟 型号 频率 Flash E'PRO 数 内部看 RAM 口 在应用编 A/D /MH ROM M 计数 指针 在系统编 低电磁辐射 双倍速 /KB B Z /KB 狗 STC89C51RC 45 4 2 512 3 2 STC89C52RC 45 8 2 512 3 STC89C53RC 45 14 512 3 2 STC89C54RD+ 45 16 16 1280 3 STC89C55RD+ 45 16 16 1280 3 2 STC89C58RD+ 45 32 16 1280 3 STC89C516RD+ 45 63 1280 3 2 STC89LE516RD+ 90 64 512 3 STC89LE516X2 90 64 512 3 内蒙古农业大学机电工程学院 10

型号 最高 时钟 频率 /MH Z 片内存储器 定 时/ 计 数 器 P4 口 数 据 指 针 在 系 统 编 程 在 应 用 编 程 内 部 看 门 狗 A/D 降 低 电 磁 辐 射 双 倍 速 Flash ROM /KB E 2 PRO M /KB RAM /B STC89C51RC 45 4 2 + 512 3 √ 2 √ √ √ — √ √ STC89C52RC 45 8 2 + 512 3 √ 2 √ √ √ — √ √ STC89C53RC 45 14 — 512 3 √ 2 √ √ √ — √ √ STC89C54RD+ 45 16 16+ 1280 3 √ 2 √ √ √ — √ √ STC89C55RD+ 45 16 16+ 1280 3 √ 2 √ √ √ — √ √ STC89C58RD+ 45 32 16+ 1280 3 √ 2 √ √ √ — √ √ STC89C516RD+ 45 63 — 1280 3 √ 2 √ √ √ — √ √ STC89LE516RD+ 90 64 — 512 3 √ 2 √ — — √ √ — STC89LE516X2 90 64 — 512 3 √ 2 √ — — √ √ √ 表 STC89系列单片机片内功能配置 10