background image

Other brands and names are the property of their respective owners

Information in this document is provided in connection with Intel products Intel assumes no liability whatsoever including infringement of any patent or

copyright for sale and use of Intel products except as provided in Intel’s Terms and Conditions of Sale for such products Intel retains the right to make

changes to these specifications at any time without notice Microcomputer Products may have minor variations to this specification known as errata

April 1996

COPYRIGHT

INTEL CORPORATION 1996

Order Number 272322-004

8XC51FX

CHMOS SINGLE-CHIP 8-BIT MICROCONTROLLERS

Commercial Express

87C51FA 83C51FA 80C51FA 87C51FB 83C51FB 87C51FC 83C51FC

See Table 1 for Proliferation Options

Y

High Performance CHMOS

EPROM ROM CPU

Y

12 24 33 MHz Operation

Y

Three 16-Bit Timer Counters

Y

Programmable Counter Array with

High Speed Output

Compare Capture

Pulse Width Modulator

Watchdog Timer Capabilities

Y

Up Down Timer Counter

Y

Three Level Program Lock System

Y

8K 16K 32K On-Chip Program Memory

Y

256 Bytes of On-Chip Data RAM

Y

Improved Quick Pulse Programming

Algorithm

Y

Boolean Processor

Y

32 Programmable I O Lines

Y

7 Interrupt Sources

Y

Four Level Interrupt Priority

Y

Programmable Serial Channel with

Framing Error Detection

Automatic Address Recognition

Y

TTL Compatible Logic Levels

Y

64K External Program Memory Space

Y

64K External Data Memory Space

Y

MCS

51 Controller Compatible

Instruction Set

Y

Power Saving Idle and Power Down

Modes

Y

ONCE (On-Circuit Emulation) Mode

Y

Extended Temperature Range Except

for 33 MHz Offering (

b

40 C to

a

85 C)

MEMORY ORGANIZATION

Device

ROM

Version

EPROM

ROMLESS

Version

ROM

Bytes

RAM

EPROM

Bytes

83C51FA

87C51FA

80C51FA

8K

256

83C51FB

87C51FB

80C51FA

16K

256

83C51FC

87C51FC

80C51FA

32K

256

These devices can address up to 64 Kbytes of external program data memory

The Intel 87C51FA 8XC51FB 8XC51FC is a single-chip control oriented microcontroller which is fabricated on

Intel’s reliable CHMOS III-E technology The Intel 83C51FA 80C51FA is fabricated on CHMOS III technology

Being a member of the MCS

51 controller family the 8XC51FA 8XC51FB 8XC51FC uses the same powerful

instruction set has the same architecture and is pin-for-pin compatible with the existing MCS 51 controller

products The 8XC51FA 8XC51FB 8XC51FC is an enhanced version of the 8XC52 8XC54 8XC58 Its added

features make it an even more powerful microcontroller for applications that require Pulse Width Modulation

High Speed I O and up down counting capabilities such as motor control

For the remainder of this document the 8XC51FA 8XC51FB 8XC51FC will be referred to as the 8XC51FX

unless information applies to a specific device

background image

8XC51FX

Table 1 Proliferation Options

Standard

1

-1

-2

-24

-33

80C51FA

X

X

X

X

X

83C51FA

X

X

X

X

X

87C51FA

X

X

X

X

X

83C51FB

X

X

X

X

X

87C51FB

X

X

X

X

X

83C51FC

X

X

X

X

X

87C51FC

X

X

X

X

X

NOTES

1

3 5 MHz to 12 MHz 5V

g

20%

-1

3 5 MHz to 16 MHz 5V

g

20%

-2

0 5 MHz to 12 MHz 5V

g

20%

-24

3 5 MHz to 24 MHz 5V

g

20%

-33

3 5 MHz to 33 MHz 5V

g

10%

272322 – 1

Figure 1 8XC51FX Block Diagram

2

background image

8XC51FX

PROCESS INFORMATION

The 87C51FA 8XC51FB 8XC51FC is manufactured

on P629 0 a CHMOS III-E process Additional pro-

cess and reliability information is available in Intel’s

Components Quality and Reliability Handbook

Or-

der No 210997

PACKAGES

Part

Prefix

Package Type

8XC51FX

P

40-Pin Plastic DIP

D

40-Pin CERDIP

N

44-Pin PLCC

S

44-Pin QFP

272322 – 2

DIP

272322 – 23

PLCC

272322 – 24

Do not connect Reserved Pins

QFP

Figure 2 Pin Connections

3

background image

8XC51FX

PIN DESCRIPTIONS

V

CC

Supply voltage

V

SS

Circuit ground

V

SS1

Secondary ground (not on DIP devices or any

83C51FA 80C51FA device)

Provided to reduce

ground bounce and improve power supply by-pass-

ing

NOTE

This pin is not a substitution for the V

SS

pin (Con-

nection not necessary for proper operation )

Port 0

Port 0 is an 8-bit open drain bidirectional

I O port As an output port each pin can sink several

LS TTL inputs Port 0 pins that have 1’s written to

them float and in that state can be used as high-im-

pedance inputs

Port 0 is also the multiplexed low-order address and

data bus during accesses to external Program and

Data Memory In this application it uses strong inter-

nal pullups when emitting 1’s and can source and

sink several LS TTL inputs

Port 0 also receives the code bytes during EPROM

programming and outputs the code bytes during

program verification External pullup resistors are re-

quired during program verification

Port 1

Port 1 is an 8-bit bidirectional I O port with

internal pullups The Port 1 output buffers can drive

LS TTL inputs Port 1 pins that have 1’s written to

them are pulled high by the internal pullups and in

that state can be used as inputs As inputs Port 1

pins that are externally pulled low will source current

(I

IL

on the data sheet) because of the internal pull-

ups

In addition Port 1 serves the functions of the follow-

ing special features of the 8XC51FX

Port Pin

Alternate Function

P1 0

T2 (External Count Input to Timer

Counter 2) Clock Out

P1 1

T2EX (Timer Counter 2 Capture

Reload Trigger and Direction Control)

P1 2

ECI (External Count Input to the PCA)

P1 3

CEX0 (External I O for Compare

Capture Module 0)

P1 4

CEX1 (External I O for Compare

Capture Module 1)

P1 5

CEX2 (External I O for Compare

Capture Module 2)

P1 6

CEX3 (External I O for Compare

Capture Module 3)

P1 7

CEX4 (External I O for Compare

Capture Module 4)

Port 1 receives the low-order address bytes during

EPROM programming and verifying

Port 2

Port 2 is an 8-bit bidirectional I O port with

internal pullups The Port 2 output buffers can drive

LS TTL inputs Port 2 pins that have 1’s written to

them are pulled high by the internal pullups and in

that state can be used as inputs As inputs Port 2

pins that are externally pulled low will source current

(I

IL

on the data sheet) because of the internal pull-

ups

Port 2 emits the high-order address byte during

fetches from external Program Memory and during

accesses to external Data Memory that use 16-bit

addresses (MOVX

DPTR) In this application it

uses strong internal pullups when emitting 1’s Dur-

ing accesses to external Data Memory that use 8-bit

addresses (MOVX

Ri) Port 2 emits the contents of

the P2 Special Function Register

Some Port 2 pins receive the high-order address bits

during EPROM programming and program verifica-

tion

Port 3

Port 3 is an 8-bit bidirectional I O port with

internal pullups The Port 3 output buffers can drive

LS TTL inputs Port 3 pins that have 1’s written to

them are pulled high by the internal pullups and in

that state can be used as inputs As inputs Port 3

pins that are externally pulled low will source current

(I

IL

on the data sheet) because of the pullups

4

background image

8XC51FX

Port 3 also serves the functions of various special

features of the MCS-51 Family as listed below

Port Pin

Alternate Function

P3 0

RXD (serial input port)

P3 1

TXD (serial output port)

P3 2

INT0 (external interrupt 0)

P3 3

INT1 (external interrupt 1)

P3 4

T0 (Timer 0 external input)

P3 5

T1 (Timer 1 external input)

P3 6

WR (external data memory write strobe)

P3 7

RD (external data memory read strobe)

RST

Reset input A high on this pin for two machine

cycles while the oscillator is running resets the de-

vice The port pins will be driven to their reset condi-

tion when a minimum V

IH1

voltage is applied wheth-

er the oscillator is running or not An internal pull-

down resistor permits a power-on reset with only a

capacitor connected to V

CC

ALE

Address Latch Enable output pulse for latching

the low byte of the address during accesses to ex-

ternal memory This pin (ALE PROG) is also the

program pulse input during EPROM programming for

the 87C51FX

In normal operation ALE is emitted at a constant

rate of

the oscillator frequency and may be used

for external timing or clocking purposes Note how-

ever that one ALE pulse is skipped during each ac-

cess to external Data Memory

If desired ALE operation can be disabled by setting

bit 0 of SFR location 8EH With this bit set the pin is

weakly pulled high However the ALE disable fea-

ture will be suspended during a MOVX or MOVC in-

struction idle mode power down mode and ICE

mode The ALE disable feature will be terminated by

reset When the ALE disable feature is suspended or

terminated the ALE pin will no longer be pulled up

weakly Setting the ALE-disable bit has no affect if

the microcontroller is in external execution mode

Throughout the remainder of this data sheet ALE

will refer to the signal coming out of the ALE PROG

pin and the pin will be referred to as the ALE PROG

pin

PSEN

Program Store Enable is the read strobe to

external Program Memory

When the 8XC51FX is executing code from external

Program Memory PSEN is activated twice each ma-

chine cycle except that two PSEN activations are

skipped during each access to external Data Memo-

ry

EA V

PP

External Access enable

EA must be

strapped to VSS in order to enable the device to

fetch code from external Program Memory locations

0000H to 0FFFH Note however that if either of the

Program Lock bits are programmed EA will be inter-

nally latched on reset

EA should be strapped to V

CC

for internal program

executions

This pin also receives the programming supply volt-

age (V

PP

) during EPROM programming

XTAL1

Input to the inverting oscillator amplifier

XTAL2

Output from the inverting oscillator amplifi-

er

OSCILLATOR CHARACTERISTICS

XTAL1 and XTAL2 are the input and output respec-

tively of a inverting amplifier which can be config-

ured for use as an on-chip oscillator as shown in

Figure 3 Either a quartz crystal or ceramic resonator

may be used More detailed information concerning

the use of the on-chip oscillator is available in Appli-

cation Note AP-155 ‘‘Oscillators for Microcontrol-

lers ’’

To drive the device from an external clock source

XTAL1 should be driven while XTAL2 floats as

shown in Figure 4 There are no requirements on the

duty cycle of the external clock signal since the in-

put to the internal clocking circuitry is through a

divide-by-two flip-flop but minimum and maximum

high and low times specified on the data sheet must

be observed

An external oscillator may encounter as much as a

100 pF load at XTAL1 when it starts up This is due

to interaction between the amplifier and its feedback

capacitance Once the external signal meets the V

IL

and V

IH

specifications the capacitance will not ex-

ceed 20 pF

5

background image

8XC51FX

272322 – 3

C1 C2

e

30 pF

g

10 pF for Crystals

For Ceramic Resonators contact resonator manufacturer

Figure 3 Oscillator Connections

272322 – 4

Figure 4 External Clock Drive Configuration

IDLE MODE

The user’s software can invoke the Idle Mode When

the microcontroller is in this mode power consump-

tion is reduced The Special Function Registers and

the onboard RAM retain their values during Idle but

the processor stops executing instructions

Idle

Mode will be exited if the chip is reset or if an en-

abled interrupt occurs The PCA timer counter can

optionally be left running or paused during Idle

Mode

POWER DOWN MODE

To save even more power a Power Down mode can

be invoked by software In this mode the oscillator

is stopped and the instruction that invoked Power

Down is the last instruction executed The on-chip

RAM and Special Function Registers retain their val-

ues until the Power Down mode is terminated

On the 8XC51FX either hardware reset or external

interrupt can cause an exit from Power Down Reset

redefines all the SFRs but does not change the on-

chip RAM An external interrupt allows both the

SFRs and the on-chip RAM to retain their values

To properly terminate Power Down the reset or ex-

ternal interrupt should not be executed before V

CC

is

restored to its normal operating level and must be

held active long enough for the oscillator to restart

and stabilize (normally less than 10 ms)

With an external interrupt INT0 or INT1 must be en-

abled and configured as level-sensitive Holding the

pin low restarts the oscillator but bringing the pin

back high completes the exit Once the interrupt is

serviced the next instruction to be executed after

RETI will be the one following the instruction that put

the device into Power Down

DESIGN CONSIDERATION



Ambient light is known to affect the internal RAM

contents during operation If the 87C51FX appli-

cation requires the part to be run under ambient

lighting an opaque label should be placed over

the window to exclude light



When the idle mode is terminated by a hardware

reset the device normally resumes program exe-

cution from where it left off up to two machine

cycles before the internal reset algorithm takes

control On-chip hardware inhibits access to inter-

nal RAM in this event but access to the port pins

is not inhibited To eliminate the possibility of an

unexpected write when Idle is terminated by re-

set the instruction following the one that invokes

Idle should not be one that writes to a port pin or

to external memory

Table 2 Status of the External Pins during Idle and Power Down

Mode

Program

ALE

PSEN

PORT0

PORT1

PORT2

PORT3

Memory

Idle

Internal

1

1

Data

Data

Data

Data

Idle

External

1

1

Float

Data

Address

Data

Power Down

Internal

0

0

Data

Data

Data

Data

Power Down

External

0

0

Float

Data

Data

Data

NOTE

For more detailed information on the reduced power modes refer to current Embedded Microcontrollers and Processors

Handbook Volume I and Application Note AP-252 (Embedded Applications Handbook) ‘‘Designing with the 80C51BH ’’

6

background image

8XC51FX

ONCE MODE

The ONCE (‘‘On-Circuit Emulation’’) Mode facilitates

testing

and

debugging

of

systems

using

the

8XC51FX without the 8XC51FX having to be re-

moved from the circuit The ONCE Mode is invoked

by

1) Pull ALE low while the device is in reset and

PSEN is high

2) Hold ALE low as RST is deactivated

While the device is in ONCE Mode the Port 0 pins

float and the other port pins and ALE and PSEN are

weakly pulled high The oscillator circuit remains ac-

tive While the 8XC51FX is in this mode an emulator

or test CPU can be used to drive the circuit Normal

operation is restored when a normal reset is applied

8XC51FX EXPRESS

The Intel EXPRESS system offers enhancements to

the operational specifications of the MCS-51 family

of microcontrollers These EXPRESS products are

designed to meet the needs of those applications

whose operating requirements exceed commercial

standards

The EXPRESS program includes the commercial

standard temperature range with burn-in and an ex-

tended temperature range with or without burn-in

With the commercial standard temperature range

operational characteristics are guaranteed over the

temperature range of 0 C to 70 C With the extend-

ed temperature range option operational character-

istics are guaranteed over the range of

b

40 C to

a

85 C

The optional burn-in is dynamic for a minimum time

of 168 hours at 125 C with V

CC

e

6 9V

g

0 25V

following guidelines in MlL-STD-883 Method 1015

Package types and EXPRESS versions are identified

by a one- or two-letter prefix to the part number The

prefixes are listed in Table 3

For the extended temperature range option this

data sheet specifies the parameters which deviate

from their commercial temperature range limits

NOTE

Intel offers Express Temperature specifica-

tions for all 8XC51FX speed options except

for 33 MHz

Table 3 Prefix Identification

Prefix

Package Type

Temperature Range

Burn-In

D

Cerdip

Commercial

No

N

PLCC

Commercial

No

P

Plastic

Commercial

No

S

QFP

Commercial

No

LD

Cerdip

Extended

Yes

LN

PLCC

Extended

Yes

LP

Plastic

Extended

Yes

LS

QFP

Extended

Yes

TD

Cerdip

Extended

No

TN

PLCC

Extended

No

TP

Plastic

Extended

No

TS

QFP

Extended

No

NOTE

Contact distributor or local sales office to match EXPRESS prefix with proper device

EXAMPLES

P87C51FC indicates 87C51FC in a plastic package and specified for commercial temperature range without burn-in

LD87C51FC indicates 87C51FC in a cerdip package and specified for extended temperature range with burn-in

7

background image

8XC51FX

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

Ambient Temperature Under Bias

b

40 C to

a

85 C

Storage Temperature

b

65 C to

a

150 C

Voltage on EA V

PP

Pin to V

SS

0V to

a

13 0V

Voltage on Any Other Pin to V

SS

b

0 5V to

a

6 5V

I

OL

per I O Pin

15 mA

Power Dissipation

1 5W

(based on PACKAGE heat transfer limitations not

device power consumption)

NOTICE This data sheet contains preliminary infor-

mation on new products in production It is valid for

the devices indicated in the revision history The

specifications are subject to change without notice

WARNING Stressing the device beyond the ‘‘Absolute

Maximum Ratings’’ may cause permanent damage

These are stress ratings only Operation beyond the

‘‘Operating Conditions’’ is not recommended and ex-

tended exposure beyond the ‘‘Operating Conditions’’

may affect device reliability

OPERATING CONDITIONS

Symbol

Description

Min

Max

Units

T

A

Ambient Temperature Under Bias

Commercial

0

a

70

C

Express

b

40

a

85

V

CC

Supply Voltage

8XC51FX-33

4 5

5 5

V

All Others

4 0

6 0

f

OSC

Oscillator Frequency

8XC51FX

3 5

12

8XC51FX-1

3 5

16

MHz

8XC51FX-2

0 5

12

8XC51FX-24

3 5

24

8XC51FX-33

3 5

33

DC CHARACTERISTICS

(Over Operating Conditions)

All parameter values apply to all devices unless otherwise indicated

Symbol

Parameter

Min

Typical

Max

Units

Test Conditions

(Note 4)

V

IL

Input Low Voltage

b

0 5

0 2 V

CC

b

0 1

V

V

IL1

Input Low Voltage EA

0

0 2 V

CC

b

0 3

V

V

IH

Input High Voltage

0 2 V

CC

a

0 9

V

CC

a

0 5

V

(Except XTAL1 RST)

V

IH1

Input High Voltage

0 7 V

CC

V

CC

a

0 5

V

(XTAL1 RST)

V

OL

Output Low Voltage (Note 5)

0 3

I

OL

e

100 mA

(Ports 1 2 and 3)

0 45

V

I

OL

e

1 6 mA (Note 1)

1 0

I

OL

e

3 5 mA

V

OL1

Output Low Voltage (Note 5)

0 3

I

OL

e

200 mA

(Port 0 ALE PROG PSEN)

0 45

V

I

OL

e

3 2 mA (Note 1)

1 0

I

OL

e

7 0 mA

V

OH

Output High Voltage

V

CC

b

0 3

I

OH

e b

10 mA

(Ports 1 2 and 3

V

CC

b

0 7

V

I

OH

e b

30 mA (Note 2)

ALE PROG and PSEN)

V

CC

b

1 5

I

OH

e b

60 mA

V

OH1

Output High Voltage

V

CC

b

0 3

I

OH

e b

200 mA

(Port 0 in External Bus Mode)

V

CC

b

0 7

V

I

OH

e b

3 2 mA (Note 2)

V

CC

b

1 5

I

OH

e b

7 0 mA

83C51FA 80C51FA (Express)

I

OH

e b

6 0 mA

I

IL

Logical 0 Input Current

b

50

m

A

V

IN

e

0 45V

(Ports 1 2 and 3)

8

background image

8XC51FX

DC CHARACTERISTICS

(Over Operating Conditions)

All parameter values apply to all devices unless otherwise indicated (Continued)

Symbol

Parameter

Min

Typical

Max

Units

Test Conditions

(Note 4)

I

LI

Input leakage Current (Port 0)

g

10

m

A

V

IN

e

V

IL

or V

IH

I

TL

Logical 1 to 0 Transition Current

V

IN

e

2V

(Ports 1 2 and 3)

Express

b

750

m

A

Commercial

b

650

RRST

RST Pulldown Resistor

40

225

KX

CIO

Pin Capacitance

10

pF

1MHz 25 C

I

CC

Power Supply Current

(Note 3)

Active Mode

At 12 MHz (Figure 5)

15

30

mA

At 16 MHz

20

38

mA

At 24 MHz

28

56

mA

At 33 MHz

35

56

mA

Idle Mode

At 12 MHz (Figure 5)

5

7 5

mA

At 16 MHz

6

9 5

mA

At 24 MHz

7

13 5

mA

At 33 MHz

7

15

mA

Power Down Mode

5

75

m

A

NOTES

1 Capacitive loading on Ports 0 and 2 may cause noise pulses above 0 4V to be superimposed on the V

OL

s of ALE and

Ports 1 2 and 3 The noise is due to external bus capacitance discharging into the Port 0 and Port 2 pins when these pins

change from 1 to 0 In applications where capacitance loading exceeds 100 pF the noise pulses on these signals may

exceed 0 8V It may be desirable to qualify ALE or other signals with a Schmitt Trigger or CMOS-level input logic

2 Capacitive loading on Ports 0 and 2 cause the V

OH

on ALE and PSEN to drop below the 0 9 V

CC

specification when the

address lines are stabilizing

3 See Figures 6 – 9 for test conditions Minimum V

CC

for power down is 2V

4 Typicals are based on limited number of samples and are not guaranteed The values listed are at room temperature and 5V

5 Under steady state (non-transient) conditions I

OL

must be externally limited as follows

Maximum I

OL

per port pin

10 mA

Maximum I

OL

per 8-bit port -

Port 0

26 mA

Ports 1 2 and 3

15 mA

Maximum total I

OL

for all output pins

71 mA

If I

OL

exceeds the test condition V

OL

may exceed the related specification Pins are not guaranteed to sink current greater

than the listed test conditions

272322 – 5

Note

I

CC

max at 33 MHz is at 5V

g

10% V

CC

while I

CC

max at 24 MHz and below is at 5V

g

20% V

CC

Figure 5 8XC51FA FB FC I

CC

vs Frequency

9

background image

8XC51FX

272322 – 6

All other pins disconnected

TCLCH

e

TCHCL

e

5 ns

Figure 6 I

CC

Test Condition Active Mode

272322 – 7

All other pins disconnected

TCLCH

e

TCHCL

e

5 ns

Figure 7 I

CC

Test Condition Idle Mode

272322 – 8

All other pins disconnected

Figure 8 I

CC

Test Condition Power Down Mode

V

CC

e

2 0V to 6 0V

272322 – 19

Figure 9 Clock Signal Waveform for I

CC

Tests in Active and Idle Modes TCLCH

e

TCHCL

e

5 ns

10

background image

8XC51FX

EXPLANATION OF THE AC SYMBOLS

Each timing symbol has 5 characters The first char-

acter is always a ‘T’ (stands for time) The other

characters depending on their positions stand for

the name of a signal or the logical status of that

signal The following is a list of all the characters and

what they stand for

A Address

C Clock

D Input Data

H Logic level HIGH

I Instruction (program memory contents)

L Logic level LOW or ALE

P PSEN

Q Output Data

R RD signal

T Time

V Valid

W WR signal

X No longer a valid logic level

Z Float

For example

TAVLL

e

Time from Address Valid to ALE Low

TLLPL

e

Time from ALE Low to PSEN Low

AC CHARACTERISTICS

(Over Operating Conditions Load Capacitance for Port 0 ALE PROG and

PSEN

e

100 pF Load Capacitance for All Other Outputs

e

80 pF)

EXTERNAL MEMORY CHARACTERISTICS

All parameter values apply to all devices unless otherwise indicated In this table 8XC51FX refers to

8XC51FX 8XC51FX-1 and 8XC51FX-2

Symbol

Parameter

Oscillator

Units

12 MHz

24 MHz

33 MHz

Variable

Min Max Min Max Min Max

Min

Max

1 TCLCL Oscillator Frequency

MHz

8XC51FX

3 5

12

8XC51FX-1

3 5

16

8XC51FX-2

0 5

12

8XC51FX-24

3 5

24

8XC51FX-33

3 5

33

TLHLL

ALE Pulse Width

127

43

21

2TCLCL

b

40

ns

TAVLL

Address Valid to ALE Low

8XC51FX

43

TCLCL

b

40

ns

8XC51FX-24

12

TCLCL

b

30

ns

8XC51FX-33

5

TCLCL

b

25

ns

TLLAX

Address Hold After ALE Low

8XC51FX -24

53

12

TCLCL

b

30

ns

8XC51FX-33

5

TCLCL

b

25

ns

TLLIV

ALE Low to Valid Instr In

8XC51FX

234

4TCLCL

b

100

ns

8XC51FX-24

91

4TCLCL

b

75

ns

8XC51FX-33

56

4TCLCL

b

65

ns

TLLPL

ALE Low to PSEN Low

8XC51FX -24

53

12

TCLCL

b

30

ns

8XC51FX-33

5

TCLCL

b

25

ns

TPLPH

PSEN Pulse Width

205

80

46

3TCLCL

b

45

TPLIV

PSEN Low to Valid Instr In

8XC51FX

145

3TCLCL

b

105

ns

8XC51FX-24

35

3TCLCL

b

90

ns

8XC51FX-33

35

3TCLCL

b

55

ns

TPXIX

Input Instr Hold after PSEN

0

0

0

0

ns

11

background image

8XC51FX

EXTERNAL MEMORY CHARACTERISTICS

(Continued)

All parameter values apply to all devices unless otherwise indicated

Symbol

Parameter

Oscillator

Units

12 MHz

24 MHz

33 MHz

Variable

Min Max Min Max Min Max

Min

Max

TPXIZ

Input Instr Float After PSEN

8XC51FX

59

TCLCL-25

ns

8XC51FX-24

21

TCLCL-20

ns

8XC51FX-33

5

TCLCL-25

ns

TAVIV

Address to Valid Instr In

8XC51FX -24

312

103

5TCLCL

b

105

ns

8XC51FX-33

71

5TCLCL

b

80

ns

TPLAZ

PSEN Low to Address Float

10

10

10

10

ns

TRLRH RD Pulse Width

400

150

82

6TCLCL

b

100

ns

TWLWH WR Pulse Width

400

150

82

6TCLCL

b

100

ns

TRLDV RD Low to Valid Data In

8XC51FX

252

5TCLCL

b

165

ns

8XC51FX-24

113

5TCLCL

b

95

ns

8XC51FX-33

61

5TCLCL

b

90

ns

TRHDX Data Hold After RD

0

0

0

0

ns

TRHDZ Data Float After RD

8XC51FX 24

107

23

2TCLCL

b

60

ns

8XC51FX-33

35

2TCLCL

b

25

ns

TLLDV

ALE Low to Valid Data In

8XC51FX

517

8TCLCL

b

150

ns

8XC51FX-24 33

243

150

8TCLCL

b

90

ns

TAVDV Address to Valid Data In

8XC51FX

585

9TCLCL

b

165

ns

8XC51FX-24 33

285

180

9TCLCL

b

90

ns

TLLWL

ALE Low to RD or WR Low

200 300

75

175

41

140

3TCLCL

b

50

3TCLCL

a

50

ns

TAVWL Address to RD or WR Low

8XC51FX

203

4TCLCL

b

130

ns

8XC51FX-24

77

4TCLCL

b

90

ns

8XC51FX-33

46

4TCLCL

b

75

ns

TQVWX Data Valid to WR Transition

8XC51FX

33

TCLCL

b

50

ns

8XC51FX-24 33

12

0

TCLCL

b

30

ns

TWHQX Data Hold After WR

8XC51FX

33

TCLCL

b

50

ns

8XC51FX-24

7

TCLCL

b

35

ns

8XC51FX-33

3

TCLCL

b

27

ns

TQVWH Data Valid to WR High

8XC51FX

433

7TCLCL

b

150

ns

8XC51FX-24 33

222

142

7TCLCL

b

70

ns

TRLAZ

RD Low to Address Float

0

0

0

0

ns

TWHLH RD or WR High to ALE High

8XC51FX

43

123

TCLCL

b

40

TCLCL

a

40

ns

8XC51FX-24

12

71

TCLCL

b

30

TCLCL

a

30

ns

8XC51FX-33

5

55

TCLCL

b

25

TCLCL

a

25

ns

12

background image

8XC51FX

EXTERNAL PROGRAM MEMORY READ CYCLE

272322 – 9

EXTERNAL DATA MEMORY READ CYCLE

272322 – 10

EXTERNAL DATA MEMORY WRITE CYCLE

272322 – 11

13

background image

8XC51FX

SERIAL PORT TIMING

SHIFT REGISTER MODE

Test Conditions

Over Operating Conditions Load Capacitance

e

80 pF

Symbol

Parameter

Oscillator

Units

12 MHz

24 MHz

33 MHz

Variable

Min

Max

Min

Max

Min

Max

Min

Max

TXLXL

Serial Port

1

0 50

0 36

12TCLCL

m

s

Clock

Cycle Time

TQVXH

Output Data

700

284

167

10TCLCL

b

133

ns

Setup to Clock

Rising Edge

TXHQX

Output Data

Hold After Clock

Rising Edge

8XC51FX

50

2TCLCL

b

117

ns

8XC51FX-24 33

34

10

2TCLCL

b

50

ns

TXHDX

Input Data Hold

0

0

0

0

ns

After Clock

Rising Edge

TXHDV

Clock Rising

700

283

167

10TCLCL

b

133

ns

Edge to Input

Data Valid

SHIFT REGISTER MODE TIMING WAVEFORMS

272322 – 12

14

background image

8XC51FX

EXTERNAL CLOCK DRIVE

Symbol

Parameter

Min

Max

Units

1 TCLCL

Oscillator Frequency

MHz

8XC51FX

3 5

12

MHz

8XC51FX-1

3 5

16

MHz

8XC51FX-2

0 5

12

MHz

8XC51FX-24

3 5

24

MHz

8XC51FX-33

3 5

33

MHz

TCHCX

High Time

20

ns

8XC51FX-24 33

0 35 T

OSC

0 65 T

OSC

ns

TCLCX

Low Time

20

ns

8XC51FX-24 33

0 35 T

OSC

0 65 T

OSC

ns

TCLCH

Rise Time

20

ns

8XC51FX-24

10

ns

8XC51FX-33

5

ns

TCHCL

Fall Time

20

ns

8XC51FX-24

10

ns

8XC51FX-33

5

ns

EXTERNAL CLOCK DRIVE WAVEFORM

272322 – 13

AC TESTING INPUT OUTPUT WAVEFORMS

272322 – 14

AC Inputs during testing are driven at V

CC

b

0 5V for a Logic ‘‘1’’

and 0 45V for a Logic ‘‘0’’ Timing measurements are made at V

IH

min for a Logic ‘‘1’’ and V

OL

max for a Logic ‘‘0’’

FLOAT WAVEFORMS

272322 – 15

For timing purposes a port pin is no longer floating when a

100 mV change from load voltage occurs and begins to float

when a 100 mV change from the loaded V

OH

V

OL

level occurs

I

OL

I

OH

e

g

20 mA

15

background image

8XC51FX

PROGRAMMING THE EPROM OTP

To be programmed the part must be running with a

4 to 6 MHz oscillator (The reason the oscillator

needs to be running is that the internal bus is being

used to transfer address and program data to appro-

priate internal EPROM locations ) The address of an

EPROM location to be programmed is applied to

Port 1 and pins P2 0 - P2 4 of Port 2 while the code

byte to be programmed into that location is applied

to Port 0 The other Port 2 and 3 pins RST PSEN

and EA V

PP

should be held at the ‘‘Program’’ levels

indicated in Table 4 ALE PROG is pulsed low to

program the code byte into the addressed EPROM

location The setup is shown in Figure 10

Normally EA V

PP

is held at logic high until just be-

fore ALE PROG is to be pulsed Then EA V

PP

is

raised to V

PP

ALE PROG is pulsed low and then

EA V

PP

is returned to a valid high voltage The volt-

age on the EA V

PP

pin must be at the valid EA V

PP

high level before a verify is attempted Waveforms

and detailed timing specifications are shown in later

sections of this data sheet

NOTE



EA V

PP

pin must not be allowed to go above the

maximum specified V

PP

level for any amount of

time Even a narrow glitch above that voltage lev-

el can cause permanent damage to the device

The V

PP

source should be well regulated and free

of glitches

Table 4 EPROM Programming Modes

Mode

RST

PSEN

ALE

EA

P2 6

P2 7

P3 3

P3 6

P3 7

PROG

V

PP

Program Code Data

H

L

12 75V

L

H

H

H

H

Verify Code Data

H

L

H

H

L

L

L

H

H

Program Encryption

H

L

12 75V

L

H

H

L

H

Array Address 0 – 3FH

Program Lock

Bit 1

H

L

12 75V

H

H

H

H

H

Bits

Bit 2

H

L

12 75V

H

H

H

L

L

Bit 3

H

L

12 75V

H

L

H

H

L

Read Signature Byte

H

L

H

H

L

L

L

L

L

272322 – 20

See Table 4 for proper input on these pins

Figure 10 Programming the EPROM

16

background image

8XC51FX

PROGRAMMING ALGORITHM

Refer to Table 4 and Figures 10 and 11 for address

data and control signals set up To program the

87C51FX the following sequence must be exercised

1 Input the valid address on the address lines

2 Input the appropriate data byte on the data

lines

3 Activate the correct combination of control sig-

nals

4 Raise EA V

PP

from V

CC

to 12 75V

g

0 25V

5 Pulse ALE PROG 5 times for the EPROM ar-

ray and 25 times for the encryption table and

the lock bits

Repeat 1 through 5 changing the address and data

for the entire array or until the end of the object file is

reached

PROGRAM VERIFY

Program verify may be done after each byte or block

of bytes is programmed In either case a complete

verify of the programmed array will ensure reliable

programming of the 87C51FX

The lock bits cannot be directly verified Verification

of the lock bits is done by observing that their fea-

tures are enabled

272322 – 21

Figure 11 Programming Signals Waveforms

ROM and EPROM Lock System

The 87C51FX program lock system

when pro-

grammed protects the onboard program against

software piracy

The 83C51FX has a one-level program lock system

and a 64-byte encryption table See line 2 of Table

5 If program protection is desired the user submits

the encryption table with their code and both the

lock-bit and encryption array are programmed by the

factory The encryption array is not available without

the lock bit For the lock bit to be programmed the

user must submit an encryption table The 83C51FA

does not have protection features

The 87C51FX has a 3-level program lock system

and a 64-byte encryption array Since this is an

EPROM device all locations are user-programma-

ble See Table 5

Table 5 Program Lock Bits and the Features

Program Lock Bits

ProtectIon Type

LB1

LB2

LB3

1

U

U

U

No Program Lock features enabled (Code verify will still be encrypted by the

Encryption Array if programmed )

2

P

U

U

MOVC instructions executed from external program memory are disabled from

fetching code bytes from internal memory EA is sampled and latched on Reset and

further programming of the EPROM is disabled

3

P

P

U

Same as 2 also verify is disabled

4

P

P

P

Same as 3 also external execution is disabled

Any other combination of the lock bits is not defined

17

background image

8XC51FX

Encryption Array

Within the EPROM array are 64 bytes of Encryption

Array that are initially unprogrammed (all 1’s) Every

time that a byte is addressed during a verify 6 ad-

dress lines are used to select a byte of the Encryp-

tion Array

This byte is then exclusive-NOR’ed

(XNOR) with the code byte creating an Encryption

Verify byte The algorithm with the array in the un-

programmed state (all 1’s) will return the code in its

original unmodified form For programming the En-

cryption Array refer to Table 4 (Programming the

EPROM)

When using the encryption array one important fac-

tor needs to be considered If a code byte has the

value 0FFH verifying the byte will produce the en-

cryption byte value lf a large block (

l

64 bytes) of

code is left unprogrammed a verification routine will

display the contents of the encryption array For this

reason all unused code bytes should be pro-

grammed with some value other than 0FFH and not

all of them the same value This will ensure maxi-

mum program protection

Program Lock Bits

The 87C51FX has 3 programmable lock bits that

when programmed according to Table 5 will provide

different levels of protection for the on-chip code

and data

Erasing the EPROM also erases the encryption ar-

ray and the program lock bits returning the part to

full functionality

Reading the Signature Bytes

The 87C51FX has 3 signature bytes in locations

30H 31H and 60H The 83C51FA has 2 signature

bytes in locations 30H and 31H To read these bytes

follow the procedure for EPROM verify but activate

the control lines provided in Table 4 for Read Signa-

ture Byte

Location

Device

Contents

30H

All

89H

31H

All

58H

60H

83C51FA

7AH FAH

87C51FA

FAH

83C51FB

7BH FBH

87C51FB

FBH

83C51FC

7CH FCH

87C51FC

FCH

Erasure Characteristics (Windowed

Packages Only)

Erasure of the EPROM begins to occur when the

chip is exposed to light with wavelength shorter than

approximately 4 000 Angstroms Since sunlight and

fluorescent lighting have wavelengths in this range

exposure to these light sources over an extended

time (about 1 week in sunlight or 3 years in room-

level fluorescent lighting) could cause inadvertent

erasure If an application subjects the device to this

type of exposure it is suggested that an opaque la-

bel be placed over the window

The recommended erasure procedure is exposure

to ultraviolet light (at 2537 Angstroms) to an integrat-

ed dose of at least 15 W-sec cm Exposing the

EPROM to an ultraviolet lamp of 12 000 mW cm rat-

ing for 30 minutes at a distance of about 1 inch

should be sufficient

Erasure leaves all the EPROM Cells in a 1’s state

18

background image

8XC51FX

EPROM PROGRAMMING AND VERIFICATION CHARACTERISTICS

(T

A

e

21 C to 27 C V

CC

e

5V

g

20% V

SS

e

0V)

Symbol

Parameter

Min

Max

Units

V

PP

Programming Supply Voltage

12 5

13 0

V

I

PP

Programming Supply Current

75

mA

1 TCLCL

Oscillator Frequency

4

6

MHz

TAVGL

Address Setup to PROG Low

48TCLCL

TGHAX

Address Hold after PROG

48TCLCL

TDVGL

Data Setup to PROG Low

48TCLCL

TGHDX

Data Hold after PROG

48TCLCL

TEHSH

P2 7 (ENABLE) High to V

PP

48TCLCL

TSHGL

V

PP

Setup to PROG Low

10

m

s

TGHSL

V

PP

Hold after PROG

10

m

s

TGLGH

PROG Width

90

110

m

s

TAVQV

Address to Data Valid

48TCLCL

TELQV

ENABLE Low to Data Valid

48TCLCL

TEHQZ

Data Float after ENABLE

0

48TCLCL

TGHGL

PROG High to PROG Low

10

m

s

EPROM PROGRAMMING AND VERIFICATION WAVEFORMS

272322 – 18

NOTE

5 pulses for the EPROM array 25 pulses for the encryption table and lock bits

19

background image

8XC51FX

Thermal Impedance

All thermal impedance data is approximate for static

air conditions at 1W of power dissipation Values will

change depending on operating conditions and ap-

plications See the Intel Packaging Handbook (Order

No 240800) for a description of Intel’s thermal im-

pedance test methodology

Package

i

JA

i

JC

Device

P

45 C W 16 C W All

D

36 C W 13 C W 80C51FA 83C51FA

8XC51FC

45 C W 15 C W 87C51FA 8XC51FB

N

46 C W 16 C W All

S

97 C W 24 C W FA

96 C W 24 C W FB

87 C W 18 C W FC

DATA SHEET REVISION HISTORY

Data sheets are changed as new device information becomes available Verify with your local Intel sales office

that you have the latest version before finalizing a design or ordering devices

The following differences exist between this datasheet (272322-003) and the previous version (272322-002)

1 Removed 8XC51FX-3 and 8XC51FX-20 replaced with 8XC51FX-24

2 Included 8XC51FX-24 and 8XC51FX-33 devices

3 80C51FA and 83C51FA now have the same features as 87C51FA 8XC51FB and 8XC51FC same DC spec

used for all devices

The following differences exist between the ‘‘-002’’ and ‘‘-001’’ version of 8XC51FX datasheet

1 Removed 8XC51FX-L from datasheet

2 Include V

OH1

for 83C51FA (Express) 80C51FA (Express)

This 8XC51FX datasheet (272322-001) replaces the following datasheets

87C51FA 83C51FA 80C51FA

270258-007

83C51FA 80C51FA EXPRESS

270620-001

87C51FA EXPRESS

270619-001

87C51FA-20 -3

272081-002

87C51FB 83C51FB

270563-005

87C51FB-20 -3 83C51FB-20 -3

272080-002

87C51FB 83C51FB EXPRESS

270767-002

87C51FC 83C51FC

270789-004

87C51FC 83C51FC EXPRESS

270903-001

87C51FC-20 -3 83C51FC-20 -3

272028-002

20