第2章 AT89S51单片机 硬件结构
1 第2章 AT89S51单片机 硬件结构
第2章目录 2.1AT89S51单片机的硬件组成 2.2AT89S51的引脚功能 2.2.1电源及时钟引脚 2.2.2控制引脚 2.2.3并行/O口引脚 2.3AT89S51的CPU 2.3.1运算器 2.3.2控制器 2.4AT89S51存储器的结构 2.4.1程序存储器空间 2
2 第2章 目录 2.1 AT89S51单片机的硬件组成 2.2 AT89S51的引脚功能 2.2.1 电源及时钟引脚 2.2.2 控制引脚 2.2.3 并行I/O口引脚 2.3 AT89S51的CPU 2.3.1 运算器 2.3.2 控制器 2.4 AT89S51存储器的结构 2.4.1 程序存储器空间
2.4.2数据存储器空间 2.4.3特殊功能寄存器(SFR) 2.4.4位地址空间 2.5AT89S51的并行VO端口 2.5.1P0☐ 2.5.2P1☐ 2.5.3P2☐ 2.5.4P3☐ 2.5.5P1≈P3口驱动LED发光二极管 3
3 2.4.2 数据存储器空间 2.4.3 特殊功能寄存器（SFR） 2.4.4 位地址空间 2.5 AT89S51的并行I/O端口 2.5.1 P0口 2.5.2 P1口 2.5.3 P2口 2.5.4 P3口 2.5.5 P1～P3口驱动LED发光二极管
2.6时钟电路与时序 2.6.1时钟电路设计 2.6.2机器周期、指令周期与指令时序 2.7复位操作和复位电路 2.7.1复位操作 2.72复位电路设计 2.8低功耗节电模式 2.8.1空闲模式 2.8.2掉电运行模式 2.8.3掉电和空闲模式下的WDT 4
4 2.6 时钟电路与时序 2.6.1 时钟电路设计 2.6.2 机器周期、指令周期与指令时序 2.7 复位操作和复位电路 2.7.1 复位操作 2.7.2 复位电路设计 2.8 低功耗节电模式 2.8.1 空闲模式 2.8.2 掉电运行模式 2.8.3 掉电和空闲模式下的WDT
2.1AT89S51单片机的硬件组成 片内硬件组成结构如图2-1所示。把作为控制应用所必需的基 本功能部件都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。 有如下功能部件和特性： (1)8位微处理器(CPU); (2)数据存储器（128BRAM)； (3)程序存储器（4 KB Flash ROM); (4)4个8位可编程并行1/O口(P0口、P1口、P2口和P3口) (5)1个全双工的异步串行口： (6)2个可编程的16位定时器/计数器 5
5 2.1 AT89S51单片机的硬件组成 片内硬件组成结构如图2-1所示。把作为控制应用所必需的基 本功能部件都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。 有如下功能部件和特性： （1）8位微处理器（CPU）； （2）数据存储器（128B RAM）； （3）程序存储器（4KB Flash ROM）； （4）4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口和P3口） ； （5）1个全双工的异步串行口； （6）2个可编程的16位定时器/计数器；
数据存储器 PO P2 程序存储器 RAM 4KB Flash ROM CPU 特殊功能 (运算器) 寄存器 (控制器) 定时器/计数器 中断 (SFR) XTALI 时器 串行口 16位2个 系统 XTAL2 P3 AT89S51 ALE EA PSEN RESET 图2-1AT89S51单片机片内结构 6
6 图2-1 AT89S51单片机片内结构
P1.0g1 40 ▣Vcc 2.2.1电源及时钟引脚 P1.1□2 39 ▣P0.0 P1.2□3 38 ▣P0.1 Vcc(40脚)：+5V电源。 P1.3☐4 37 ▣P0.2 Vss（20脚)：数字地。 P1.4▣5 36▣P0.3 MOS/P1.5▣6 35▣P0.4 EA MISO/P1.6□7 34▣P0.5 SCK/P1.7▣8 XLAT1、XLAT2 33▣P0.6 RST▣9 32▣P0.7 P3 RX①/P3.0▣10 AT89S51 31▣EA/VP TX①/P3.1□11 30 ▣ALE/PROG NT0/P3.2口12 29 PSEN NT1/P3.3▣13 28 ▣P2.7 T0/P3.4□14 27▣2.6 T1/P3.5▣15 26▣P2.5 W丞/P3.6□16 25▣P2.4 RD/P3.7□17 24▣P2.3 XTAL2口18 23 口2.2 XTAL1▣19 22 ▣P2.1 Vss□20 21 ▣P2.0 图2-2AT89S51双列直插封装方式的引脚
7 2.2.1 电源及时钟引脚 VCC（40脚）：+5V电源。 VSS（20脚）：数字地。 EA XLAT1、XLAT2 P3 7 图2-2 AT89S51双列直插封装方式的引脚
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 DO PSW Cy Ac FO RS1 RSO Ov 力 DOH 表2-2 RS1、RS0与4组工作寄存器区的对应关系 RS1 RSO 所选的4组寄存器 0 0 0区（内部RAM地址00H~-07H) 0 1 1区（内部RAM地址08H0FH) 1 0 2区（内部RAM地址10H-17H) 1 1 3区（内部RAM地址18H~1FH) 程序计数器PC: 是一个独立的16位计数器，不可访问。单片机复位时， PC中内容为0000H,从程序存储器0000H单元取指令，开 始执行程序。 8
8 是一个独立的16位计数器，不可访问。单片机复位时， PC中内容为0000H，从程序存储器0000H单元取指令，开 始执行程序。 程序计数器PC:
P℃中内容变化轨迹决定程序流程。当顺序执行程序时自动 加1；执行转移程序或子程序、中断子程序调用时，自动 将其内容更改成所要转移的目的地址。 PC的计数宽度决定了程序存储器的地址范围。PC为16位， 故可对64KB(=21B)寻址。 2.4AT89S51存储器的结构 存储器的结构特点之一是将程序存储器和数据存储器分开（ 哈佛结构)，并有各自的访问指令。 存储器空间可分为4类。 9
9 PC中内容变化轨迹决定程序流程。当顺序执行程序时自动 加1；执行转移程序或子程序、中断子程序调用时，自动 将其内容更改成所要转移的目的地址。 PC的计数宽度决定了程序存储器的地址范围。PC为16位， 故可对64KB（=216B）寻址。 2.4 AT89S51存储器的结构 存储器的结构特点之一是将程序存储器和数据存储器分开（ 哈佛结构），并有各自的访问指令。 存储器空间可分为4类。 9
2.4.1程序存储器空间 片内和片外两部分。 (1)片内8 KB Flash,编程和擦除完全是电气实现。可用通 用编程器对其编程，也可在线编程。 当片内8 KB Flash存储器不够用时，可片外扩展，最多可扩展 至64KB程序存储器。 存放程序和表格之类的固定常数。片内为8KB的Flash,地址 为0000H~1FFFH。16位地址线，可外扩的程序存储器空间 最大为64KB,地址为2000H~FFFFH。使用时应注意以下问 题： 10
10 2.4.1 程序存储器空间 片内和片外两部分。 （1）片内8KB Flash ，编程和擦除完全是电气实现。可用通 用编程器对其编程，也可在线编程。 当片内8KB Flash 存储器不够用时，可片外扩展，最多可扩展 至64KB程序存储器。 存放程序和表格之类的固定常数。片内为8KB的 Flash ，地址 为0000H～1FFFH。16位地址线，可外扩的程序存储器空间 最大为64KB，地址为2000H～FFFFH。使用时应注意以下问 题： 10