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1、第第2 2章章 89C5189C51单片机单片机的硬件结构单片机单片机的硬件结构2.1 89C512.1 89C51单片机的片内结构单片机的片内结构片内结构片内结构如图如图2-12-1所示所示: :图图2-1 89C512-1 89C51单片机的片内结构单片机的片内结构由如下功能部件组成：对图由如下功能部件组成：对图2-12-1中的片内各部件做简单介中的片内各部件做简单介绍。绍。 1.CPU1.CPU（微处理器）（微处理器）2.2.数据存储器（数据存储器（RAMRAM） 片内为片内为128128个字节（个字节（5252子系列的为子系列的为256256个字节）个字节）3.3.程序存储器（程序存储
2、器（ROM/EPROMROM/EPROM） 8031:8031:无此部件；无此部件； 8051:8051:4K4K字节字节ROMROM； 8751:8751:4K4K字节字节EPROM EPROM ； 89C51/89C52/89C55:89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 4K/8K/20K 字节闪存。字节闪存。4. 4. 4 4个个并行可编程的并行可编程的8 8位位I/OI/O口口 P1P1口、口、P2P2口、口、P3P3口、口、P0P0口口5. 5. 串行口串行口 1 1个个全双工全双工的异步串行口，具有的异步串行口，具有四种四种工作方式工作方式。 6. 6. 定时器定
3、时器/ /计数器计数器7. 7. 中断系统中断系统8. 8. 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR） 共有共有2121个个，是一个具有特殊功能的，是一个具有特殊功能的RAMRAM区。区。CPUCPU对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFRSFR，Special Function RegisterSpecial Function Register）的集中控制方式。）的集中控制方式。 MCS-51MCS-51系列单片机配置一览表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RAM无有ROM有E
4、PROMIntelMCS-51子系列803180C31805180C51(4K字节)875187C51(4K字节)128字节2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字节)875287C52(8K字节)256字节3x164x8位16ATEMLATEML89C89C系列系列( (常用型常用型) )1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K)1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K)（2020条引脚条引脚DIPDIP封装）封装）1281282 215151 15 589C51(4K)/ 89C52(8K)89C51(4K)/
5、 89C52(8K)（4040条引脚条引脚DIPDIP封装）封装）128/128/2562562/32/332321 15/65/6图图2-2 89C512-2 89C51的引脚的引脚 2.2 89C512.2 89C51的引脚的引脚 4040只引脚只引脚双列直插封装双列直插封装（DIPDIP）。）。从一片集成电路的角度去认识单片机80C5180C51：4040个引脚双排直插个引脚双排直插DIPDIP封装封装, ,大致可分为大致可分为3 3类：类：电源及时钟、控制和电源及时钟、控制和I/OI/O引脚。引脚。80C5180C51：4040个引脚双排直插个引脚双排直插DIPDIP封装封装, ,大致
6、可分为大致可分为3 3类：类：电源及时钟、控制和电源及时钟、控制和I/OI/O引脚。引脚。4040只引脚只引脚按功能分为按功能分为3 3类类： （ 1 1 ） 电 源 及 时 钟 引 脚） 电 源 及 时 钟 引 脚 : : VccVcc、VssVss；XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2。 （2 2）控制引脚：）控制引脚： PSENPSEN* *、EAEA* * 、ALEALE、RESET RESET （即（即RSTRST）。）。 （3 3）I/OI/O口引脚：口引脚：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，为，为4 4个个8 8位位I/OI/O口的口的外部引脚外部引脚1 1电源引脚电
7、源引脚 （1 1）VccVcc（4040脚）脚）：+5V+5V电源；电源； （2 2）VssVss（2020脚）脚）：接地。：接地。2 2时钟引脚时钟引脚 （1 1）XTAL1XTAL1（1919脚）脚）：接外部晶体，如果采用外接：接外部晶体，如果采用外接振荡器时，振荡器时，振荡器的输出振荡器的输出应接到此引脚上。应接到此引脚上。 （2 2）XTAL2XTAL2（1818脚）脚）：接外部晶体的另一端或采用：接外部晶体的另一端或采用外接振荡器时悬空。外接振荡器时悬空。2.2.1 2.2.1 电源及时钟引脚电源及时钟引脚151545pf45pfx2x21 112MHz12MHz（MCS-51MCS
8、-51） 0 024MHz24MHz（Atmel-89CAtmel-89C）XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2也可以由也可以由 XTAL1XTAL1端接端接入外部时钟，此时应入外部时钟，此时应将将 XTAL2XTAL2接地：接地：XTAL2XTAL2XTAL1XTAL1外部时钟外部时钟通常通常外接一个外接一个晶振两个电容晶振两个电容2.2.2 2.2.2 控制引脚控制引脚 提供控制信号，有的引脚还具有提供控制信号，有的引脚还具有复用复用功能。功能。 (1) (1) RST/VPD(9RST/VPD(9脚脚) )：复位与备用电源。：复位与备用电源。 (2) (2) EAEA* */VPP(
9、Enable Address/Voltage Pulse of /VPP(Enable Address/Voltage Pulse of ProgRamingProgRaming，3131脚脚) ) EA EA* *：为内外程序存储器选择控制端。为内外程序存储器选择控制端。 EAEA* *=1=1，访问访问片内片内程序存储器，但在程序存储器，但在PCPC（程序计数器）（程序计数器）值超过值超过0FFFH0FFFH（对于（对于80518051、87518751）时，即超出片内程序存）时，即超出片内程序存储器的储器的4K4K字节地址范围时，将自动转向执行外部程序存字节地址范围时，将自动转向执行外部
10、程序存储器内的程序。储器内的程序。 EAEA* *=0=0，单片机则单片机则只只访问访问外部外部程序存储器。不管芯片内程序存储器。不管芯片内有否内有否内ROMROM。对。对80C3180C31芯片，芯片，片内无片内无ROMROM，因此，因此EAEA必须接地。必须接地。VPPVPP：本引脚的第二功能。用于施加编程电压（例如：本引脚的第二功能。用于施加编程电压（例如+21V+21V或或+12V+12V）。对）。对89C5189C51，加在，加在VPPVPP脚的编程电压为脚的编程电压为+12V+12V或或+5V+5V。(3) ALE/PROG(3) ALE/PROG* *（3030脚）：脚）：地址锁
11、存允许地址锁存允许/ /片内片内EPROMEPROM编程脉冲编程脉冲 第一功能第一功能: :ALEALE为地址锁存允许，用来锁存为地址锁存允许，用来锁存P0P0口口送出的低送出的低8 8位地址位地址, ,可驱动可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 第二功能第二功能: :PROGPROG* *为编程脉冲输入端为编程脉冲输入端, ,片内有片内有EPROMEPROM的芯片，在的芯片，在EPROMEPROM编程期间，此引脚输入编程编程期间，此引脚输入编程脉冲。脉冲。 (4) PSEN(4) PSEN* * （2929脚）：脚）：外部程序存储器的外部程序存储器的读选通读选通信信号号( (
12、外外ROMROM读选通信号读选通信号) )。或称：。或称：寻址外部程序存储寻址外部程序存储器时选通外部器时选通外部EPROMEPROM的的读控制端（读控制端（OEOE）低有效低有效, ,可可驱驱动动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。单片机单片机锁存器锁存器74LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECEEPROMEPROM 89C51 89C51共有共有4 4个个8 8位位并行并行I/OI/O端口端口：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3口，口，共共3232个引脚。个引脚。P3P3口还具有第二功能，用于特殊
13、信号输入输口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。出和控制信号（属控制总线）。 2.2.3 I/O2.2.3 I/O口引脚口引脚(1) (1) P0P0口口：当当89C5189C51扩展外部存储器及扩展外部存储器及I/OI/O接口芯片时，接口芯片时，P0P0口作口作为为地址总线（低地址总线（低8 8位）位）及数据总线的分时复用端口。为及数据总线的分时复用端口。为双向双向I/OI/O口。口。 也可作为通用的也可作为通用的I/OI/O口使用，但需加上拉电阻，这时为口使用，但需加上拉电阻，这时为准双准双向口向口。当作为普通的。当作为普通的I/OI/O输入时，应先向端口的输出锁
14、存器输入时，应先向端口的输出锁存器写入写入1 1。P0P0口可驱动口可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。(2) (2) P1P1口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口，具有内部口，具有内部上拉电阻，上拉电阻，可驱动可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。(3) (3) P2P2口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口，与地址总线（高口，与地址总线（高8 8位）复用，具位）复用，具有内部有内部上拉电阻，上拉电阻，可驱动可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。(4) (4) P3P3口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口口，双功能复用口，双功能复用
15、口，具有内部具有内部上拉电上拉电阻，可驱动阻，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。P3P3口还可提供第二功能，定口还可提供第二功能，定义如表义如表2-12-1所列，应熟记。所列，应熟记。注意注意: :准双向口与双向三态口的差别准双向口与双向三态口的差别。（1 1）当）当3 3个准双向个准双向I/OI/O口作口作输入口使用输入口使用时，要向该口时，要向该口先写先写“1 1”。（2 2）准双向）准双向I/OI/O口口无高阻无高阻 “浮空浮空”状态。状态。2.3 89C512.3 89C51的的CPUCPU 由由运算器运算器和和控制器控制器所构成所构成2.3.1 2.3.1 运算器运
16、算器 1 1算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元ALUALU 进行进行算术、逻辑运算算术、逻辑运算，还具有，还具有位操作位操作功能功能 2 2累加器累加器A A 使用最频繁的寄存器，使用最频繁的寄存器，可写为可写为AccAcc。 累加器累加器A A的作用的作用：（1 1）是）是ALUALU的输入之一，又是运算结果的存放单元。的输入之一，又是运算结果的存放单元。（2 2）数据传送大多都通过累加器）数据传送大多都通过累加器A A。MCS-51MCS-51增加了一部增加了一部分可以不经过累加器的传送指令，即可加快数据的传分可以不经过累加器的传送指令，即可加快数据的传送速度，又减少送速度，又减少A A的的“瓶颈堵塞瓶颈堵塞”现象。现象。 A A的进位标志的进位标志CyCy同时又是位处理机的位累加器。同时又是位处理机的位累加器。3 3程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSWPSW PSWPSW也称为标志寄存器，存放各有关标志。其结构和也称为标志寄存器，存放各有关标志。其结构和定义定义如如图图2-32-3：（1 1）CyCy（PSW.7PSW.7）进位标志位，进位标志位，用于表示用于表示Acc.7Acc
