第二章 AT89s52单片机的结构
单片机原理及应用之AT89S52
单片机原理及应用之AT89S52AT89S52是一款由Atmel公司生产的8位单片机，采用CMOS工艺制造，并且内部集成了丰富的功能模块和外设接口。
它具有较高的性能和良好的稳定性，广泛应用于各种电子设备中。
AT89S52单片机的基本原理是通过控制器对内部资源进行配置和控制，从而实现各种功能。
它的主要构成部分包括中央处理器(CPU)，存储器(RAM和ROM)，输入/输出接口(IO)，定时/计数器(Timer/Counter)和串行通信接口等。
首先，AT89S52单片机的CPU是其心脏部件，它采用基于8051内核的结构，具有8位数据总线和16位地址总线。
CPU负责执行程序指令，以及对数据进行运算和处理。
其次，AT89S52内部集成了包括RAM、ROM和EEPROM等多种存储器。
其中，RAM用于临时存储数据和程序，ROM用于存储程序代码，EEPROM可用于存储非易失性数据。
AT89S52还具有强大的输入/输出接口，用于与外部设备进行通信。
它具有多个I/O引脚，可以用于连接传感器、显示器、键盘等外部设备，并通过程序控制实现数据的输入和输出。
除此之外，AT89S52还内置了多个定时/计数器模块，用于生成精确的时间延迟和计算时间。
这些定时/计数器可以用于测量时间、产生脉冲信号、控制外设设备等。
此外，AT89S52还支持多种串行通信接口，如UART、SPI和I2C等。
这些接口可以与其他设备进行数据传输和通信，实现单片机与外部设备的数据交互。
AT89S52单片机应用广泛。
它既可以作为独立的控制芯片，也可以作为其他数字电路和模拟电路的核心控制部分。
在家电、电子仪器、工业自动化和电子玩具等领域，AT89S52都有着重要的应用。
具体来说，AT89S52可以用于控制家电设备，如洗衣机、空调、微波炉等。
它通过连接传感器和执行器，实现对温度、光照强度等参数的检测和控制。
此外，AT89S52还可以用于仪器设备的控制。
例如，可以将其用作控制面板上的核心处理器，实现对仪器设备的各种参数监测和控制。
《单片机原理与应用》AT89s52
片内 8KB Flash ROM EA=1
1FFFH 0000H EA=0
程序存储器 ROM
64KB RAM ( I/O)
0000H
片内
专用 FFH 寄存器 80H
内部 7FH
RAM 00H
数据存储器 RAM
¼Ä÷
❖1、程序存储器
AT89S52单片机片内程序存储器 ROM有8K字节， 其地址为0000H～1FFFH；片外可接扩展程序存储 器ROM，最大达64 k字节，地址为0000H～FFFFH， 片内外统一编址。CPU访问片内、片外程序存储器 ROM时用MOVC指令。
表1-2 程序状态寄存器PSW功能表
地址
D0H
寄存器 名称
程序状态寄存器PSW
位地址
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
位名称
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
F1
P
位意义
进/借
辅进
用户标志
寄存器组选择
溢出
用户标志
奇/偶
CY（PSW.7）：进/借位标志位。在执行加法（或减法）运 算指令时，如果运算结果的最高位（D7位）向前有进位（ 或借位），则CY位由硬件自动置为1（CY=1）；如果运算 结果的最高位无进位（或借位），则CY位被清0（CY=0） 。
AT89S52
AT89S52单片机的基本组成
AT89S52 单片机内部结构框图如图1-2所示：
AT89S52 单片机内部包括：
❖ 一个8位89S52微处理器（CPU），是单片机的运算和指 挥中心。
❖ 片内8K字节程序存储器 （ROM），用于存放程序、原始 数据及表格。
AT89S52芯片详细介绍
上集成了中央处理单元CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时器/计数器和多种输入/输出（I/O），如并行I/O、串行I/O和A/D转换器等。
就其组成而言一块单片机就是一台计算机。
典型的结构如图1-1所示。
由于它具有许多适用于控制的指令和硬件支持而广泛应用于工业控制、仪器仪表、外设控制、顺序控制器中，所以又称为微控制单元（MCU）。
MCS-51系列单片机，是Intel公司继MCS-48系列单片机之后，在1980年推出的高档8位单片机。
当时MCS-51系列产品有8051、8031、8751、80C51、80C31等型号。
它们的结构基本相同，其主要差别反映在寄存器的配置上有所不同。
8051内部没有4K字节的掩膜ROM程序存储器，8031片内没有程序存储器，而8751是将8051片内的ROM换成EPROM。
ATMEL89系列单片机是ATMEL公司的以8031核构成的8位Flash单片机系列。
这个系列单片机的最大特点就是在片内含有Flash存储器，AT89S52单片机是一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，内置8KB可在线编程闪存。
该器件采用Atmel 公司的高密度非易失性存储技术生产，其指令与工业标准的80C51指令集兼容。
片内程序存储器允许重复在线编程，允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。
通过把通用的8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上，AT89S52便成为一个高效的微型计算机。
它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。
其结构框图如图1-2所示。
1．2 特性AT89S52的主要特性如下：兼容MCS51产品8K字节可擦写1000次的在线可编程ISP 闪存4.0V到5.5V的工作电源范围全静态工作：0Hz ～24MHz3级程序存储器加密256字节内部RAM32条可编程I/O线3个16位定时器/计数器8个中断源UART串行通道低功耗空闲方式和掉电方式通过中断终止掉电方式看门狗定时器双数据指针灵活的在线编程（字节和页模式）1．3 引脚功能与封装按照功能，AT89S52的引脚可分为主电源、外接晶体振荡或振荡器、多功能I/O口、控制和复位等。
单片机概述
◆单板机 CPU芯片 存储器芯片、I/O接口芯片 芯片、 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片 和简单的I/O设备 小键盘、LED显示器 设备（ 显示器） 和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等 装配在一块印刷电路板上， 装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序 固化在ROM中），就构成了一台单板微型 （固化在ROM中），就构成了一台单板微型 计算机（简称单板机）。 计算机（简称单板机）。
2010-122010-12-2 12
1.3.2 单片机产品近况
◆ 80C51系列单片机产品繁多，主流地位已 80C51系列单片机产品繁多 系列单片机产品繁多，
经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产 80C51兼容的主要产 经形成，近年来推出的与80C51 品有： 品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； 公司融入Flash存储器技术的AT89系列 Philips公司的80C51、80C552系列 公司的80C51 系列； ﹡Philips公司的80C51、80C552系列； 华邦公司的W78C51 W77C51高速低价系列 W78C51、 高速低价系列； ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列 公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； LG公司的GMS90/97低压高速系列 公司的GMS90/97低压高速系列； ﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列； Maxim公司的DS89C420高速 50MIPS）系列； 公司的DS89C420高速（ ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机 公司的C8051F系列高速SOC单片机。 ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。
单片机AT89S52介绍知识讲解
AT89S52简介AT89S52是一个8位单片机，片内ROM全部采用FLASH ROM技术，与MCS-51系列完全兼容，它能以3V的超低电压工作，晶振时钟最高可达24MHz。
AT89S52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O 端口，分别记作P0、P1、P2、P3。
第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第9引脚是复位引脚，要接一个上电手动复位电路；第40脚为电源端VCC，接+5V电源，第20引脚为接地端VSS，通常在VCC和VSS引脚之间接0.1μF高频滤波电容。
第18、19脚之间接上一个12MHz的晶振为单片机提供时钟信号。
AT89S52单片机说明如下:此芯片是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器，它提供下列标准特征：8K字节的程序存储器，256字节的RAM,32条I/O线，2个16位定时器/计数器, 一个5中断源两个优先级的中断结构，一个双工的串行口, 片上震荡器和时钟电路。
引脚说明：·V CC：电源电压·GND:地·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，作为输出口用时，每个引脚能驱动8个TTL逻辑门电路。
当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。
当P0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。
在这种模式下，P0口具有内部上拉电阻。
在EPROM编程时，P0口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时。
程序校验时需要外接上拉电阻。
·P1口：P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P1口的输出缓冲能接受或输出4个TTL逻辑门电路。
当对P1口写1时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。
当作为输入端使用时，P1口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（I IL）。
·P2口：P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。
认识at89s52单片机
课题序号101 教学班级教学课时 1 教学形式多媒体教学课题名称音乐彩灯--认识AT89S52单片机使用教具课件，多媒体教学了解AT89S52单片机的硬件结构及其作用，能够在任务教学目的中加以应用教学重点单片机的组成及引脚功能教学难点单片机各部分电路及引脚功能更新、补充、无删节内容课前准备制作课件，整理任务指导书课外作业浏览各个单片机学习网站，培养兴趣，拓宽视野，提高板书设计一、认识AT89S52单片机（一）AT89S52的内部结构（二）引脚功能介绍教学自主学习能力感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式课程导入（以启发式引入本课的主要内容）讲授新课（讲解本课的主要内容）我们知道，一台能够工作的计算机要有这样几个部分构成：CPU、存储器、I/O接口和定时与中断系统。
在个人计算机上这些部分被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。
当这些部分全部被做到一块集成电路芯片中了，就称为单片（单芯片）机。
单片机在家电产品以及控制领域中运用越来越广泛，从现在开始我们就进入单片机的学习。
一、认识AT89S52单片机（一）AT89S52的内部结构1.CPU（Central Processing Unit，中央处理器）是AT89S52内部的字长为8位的中央启发式（引导学生思考问题，引出课程内容）实物展示（单片机实物展示）讲授法（结合课件及实物，讲解单片机的基本结构，处理单元，它由运算器和控制器两部分组成。
CPU是单片机的核心。
（1）运算器运算器以ALU（Arithmetic Logic Unit，算术逻辑单元）为核心，包括累加器A （Accumulator）、PSW（Program Status Word，程序状态字寄存器）、B寄存器、两个8位暂存器TMP1和TMP2等部件。
其中，ALU的运算功能很强，可以运行加、减、乘、除、加1、减1、BCD数十进制数调整、比较等算术运算，也可以进行与、或、非、异或等逻辑运算，同时还能完成循环移位、判断和程序转移等控制功能。
第2章 AT89S52单片机的片内硬件结构(2)存储器结构
pop
A
pop
B
pop
PSW
这样的指令顺序对不对？
30
2．寄存器B
为执行乘法和除法而设。
在不执行乘、除法操作的情况下，可把它当作一个 普通寄存器来使用。
乘数 A × 乘数 B
高8位 B 低8位 A
商 A 余数 B 除数 B 被除数 A
31
4. 数据指针DPTR0和DPTR1
双数据指针寄存器，便于访问数据存储器。 DPTR数据指针是唯一一个既可以当16位寄存器来用，
MOV 21H，ACC ；21H为字节地址
MOV 21H，P1.2 ；21H为位地址
17
２.数据存储器空间
AT89S52与AT89S51 片内数据存储器相比 ，片内数据存储器增 加了128B，对应的字 节地址为80H～FFH 。
这高128B的RAM单元 地址与特殊功能寄存 器区的字节地址重合 ，但它们是两个不同 的物理区域。
② 主要功能：保护断点和保护现场，为程序的正确返 回作准备。
③ 堆栈保护内容：累加器ACC，工作寄存器内容，寄 存器B，程序状态字PSW等。
27
④ 设立目的：为子程序调用和中断操作设立。 ⑤ 区域范围：由用户自己设置，通常设在30H-7FH的范围
内， SP值改置为60H 。 注意，设为堆栈的区域不能再用作普通RAM区。 单片机复位后，（SP）=07H，所以，必须在初始化时改变
18
２.数据存储器空间
对这两个具有相同地址区
域进行访问时，是由不同
的指令寻址方式（将在指
令系统一章中介绍）来区
分，对地址为80H～FFH
的RAM区，只能采用间
接寻址方式访问，而对地
址为80H～FFH的特殊功
第2章 AT89S52单片机基本结构
AT89S52单片机内部结构
本章详细介绍的内容，要求同学们熟练掌 握：
1、AT89S52的主要性能与基本组成 2、引脚功能及总线结构 3、AT89S52中央处理器 4、复位电路及复位状态 5、时钟电路与CPU时序
2.1
1. 2. 3. 4. 5.
AT89S52 的主要性能特点
8位CPU CPU工作频率：0~33MHz 内部FLASH可编程ROM容量： 8KB 内部数据存贮器（RAM）容量： 256B 输入/输出线（I/O端口）: P0口～P3口 （共32位） 6 . 3个16位定时器/计数器 7 . 全双工的串行接口 8 . 4个通用工作寄存器区 (共32个寄存器）
执行MUL指令时： 积>255 执行DIV指令时： 除数=0
P (PSW﹒0) ——奇偶标志 P——在每个指令周期中，根据累加器 中内容的奇偶性，由硬件来置位或清零。 如果A中结果值有奇数个“1”，则置P=1， 否则P清零； 在串行传送中常用奇偶校验的办法来检 验数据传送是否出错，通常在TX端可根据P 的值，对数据的奇偶位进行置位或清零。 如：通信协议规定奇校验，当P=0 时，应 对数据的奇偶位置位，否则清零。 PSW﹒１----保留位。
当EA保持低电平时，只访问外部 ROM，有无内部ROM都不访问； 在FLASH编程期间，此引脚用于施加 5V/12V的编程电压（Vpp)
2.4 AT89S52中央处理器
AT89S52单片机的核心部件是一个字长 为8位的高性能中央处理器（CPU),它是由运 算器和控制器组成的。
所谓中央处理器就是单片机的指挥控制 中心和执行机构。 其作用是读取和分析指令的功能，并根 据指令的功能要求，指挥和控制单片机的有 关部件具体、有序地执行规定的操作，完成 指令所要求的功能。
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2.3 存储器和I/O接口电路
2. I/O接口电路 CPU和外围设备进行信息交换都要通过接口 电路来进行 AT89S52单片机内部集成4个可编程的并行 I/O口（P0~P3） 每个输出接口电路都具有锁存器和驱动器， 输入接口电路都具有三态门控制
第四章 AT89S52指令系统
M OSI/P1.5 M ISO/P1.6 SCK/P1.7 RST RXD/P3.0 NC TXD/P3.1
INT 0 /P3.2 INT 1/P3.3
T0/P3.4 T1/P3.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
AT89S52
33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23
INT1 /P3.3
INT 0 /P3.2 T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6
1. 多功能I/O口引 脚P0~P3口 2. 复位、控制和 选通引脚 3. 外部晶振引脚
RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 GND
第四章 AT89S52指令系统
22
引脚说明
第四章 AT89S52指令系统
23
400Ω
f osc
Q
P1 P2 状态时钟
÷ 2
Q
& C2
XTAL2
PD
Rf
时钟发生器
÷ 3 ÷ 6
ALE 机器周期
振荡器
第四章 AT89S52指令系统
32
2.6.2 AT89S52的时序
1. 时序的定时单位 2. 单片机的指令执行过程 3. 单字节单周期指令时序 4. 双字节单周期指令的时序 5. 单字节双周期指令的时序
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
AT89S52
P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP NC ALE/P ROG
PSEN P2.7 P2.6 P2.5
TQFP封装
P1.4 P1.3 P1.2 P1.1/T2EX P1.0/T2 NC VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34
第四章 AT89S52指令系统
28
2. 复位电路
复位操作有手动复位和上电自动复位
＋ 5V 10KΩ RST 10μF 8.2KΩ R GND S 10μF R RST 74LS04 C GND IN4148
VCC
C
(a)
(b)
第四章 AT89S52指令系统
29
2.6 振荡器、时钟电路及时序
2.6.1 振荡器 2.6.2 AT89S52的时序
第四章 AT89S52指令系统
9
4. 寄存器B
执行乘法和除法指令时，使用寄存器B。
第四章 AT89S52指令系统
10
5.程序状态字寄存器PSW
格式：
PSW 位地址 CY D7H AC D6H F0 D5H RS1 D4H RS0 D3H OV D2H — D1H P D0H 字节地址 D0H
第四章 AT89S52指令系统
第四章 AT89S52指令系统
33
1. 时序的定时单位
AT89S52的时序定时单位有4个：节拍、状态、 机器周期和指令周期
机器周期 机器周期 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 OSC
第四章 AT89S52指令系统
17
5. 双数据指针寄存器DPTR0和 DPTR1
通过软件对特殊功能寄存器SFR的辅助寄存器 AUXR1进行设置，便可以选择DPTR0或DPTR1。 AUXR1是一个不可进行位寻址的特殊功能寄 存器，其复位值＝XXXX XXX0B，地址＝0A2H。
第四章 AT89S52指令系统
第四章 AT89S52指令系统
16
5. 双数据指针寄存器DPTR0和 DPTR1
在AT89S52单片机中，内含2个16位的数据指 针寄存器DPTR0和DPTR1。 数据指针寄存器DPTR0和DPTR1是两个独特 的16位寄存器 即可以用做16位的数据指针使用，也可分开 以 8 位的 寄存器 单独使 用 （ DP0L、DP0H、 DP1L、DP1H）。
引脚说明
第四章 A.2 PLCC和 TQFP封 装的 AT89S52 单片机 引脚及 功能
6 5 4 3 2 1 44 43 42 41 40
39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29
P1.4 P1.3 P1.2 P1.1/T2EX P1.0/T2 NC VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3
第二章 AT89S52单片机的基 本结构
2.1 AT89S52单片机的主要特性 2.2 AT89S52单片机的CPU 2.3 存储器和I/O接口电路 2.4 AT89S52单片机的封装及引脚功能 2.5 复位操作和复位电路 2.6 振荡器、时钟电路及时序 2.7 AT89S52的低功耗工作方式
第四章 AT89S52指令系统
第四章 AT89S52指令系统
14
3. 指令译码器ID
指令译码器的功能是根据送来的指令代码的 性质，通过定时逻辑和条件转移逻辑电路产 生执行此指令所需要的控制信号。
第四章 AT89S52指令系统
15
4. 堆栈指针SP
堆栈是一组编有地址的特殊的存储单元 其栈顶的地址由堆栈指针SP 指示 堆栈指针SP是一个8位的增量寄存器，所能够 指示的深度为0~255个存储单元 堆栈操作按照“先进后出”原则进行
算术/逻辑运算单元ALU是运算器的核心部件 用来完成基本的算术运算、逻辑运算和位 处理操作。
第四章 AT89S52指令系统
7
2. 暂存器TMP1和TMP2
运算器中包括的两个暂存器TMP1和TMP2 作为ALU的两个输入 暂时存放参加运算的数据。
第四章 AT89S52指令系统
8
3. 累加器ACC
累加器ACC是一个8位寄存器 是CPU工作过程中使用频度最高的寄存器。
TMP2
TM P1
ALU
PSEN ALE/PROG EA / VPP
RST
定时 与 控制
指 令 寄 存 器 看门狗
PSW
中断、串行 定 时 /计 数 器 端口模块
P3口 锁存器
P1口 锁存器
ISP口
编程逻辑
振荡器 XTAL1 XTAL2
P3口 驱 动 器
P1口 驱 动 器
P3.0~3.7
P1.0~1.7
11
2.2.2 控制器
控制器是控制读取指令、识别指令并根据指 令的性质协调、控制单片机各组成部件有序 工作的重要部件 是CPU乃至整个单片机的中枢神经。 控制器由指令寄存器IR、指令译码器ID、程序 计数器PC、堆栈指针SP、双数据指针 DPTR0 和DPTR1、定时及控制逻辑电路等组成。
第四章 AT89S52指令系统
1
2.1 AT89S52单片机的主要特性
8位字长的CPU； 可在线ISP编程的8KB片内Flash存储器； 256B的片内数据存储器； 可编程的32根I/O口线（P0~P3）； 4.0V~5.5V电压操作范围 3个可编程定时器； 双数据指针DPTR0和DPTR1； 具有8个中断源、6个中断矢量、2级优先权的中断 系统；
• PLCC封装
第四章 AT89S52指令系统
25
WR / P3.6 RD / P3.7
XTAL2 XTAL1 GND NC P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
M OSI/P1.5 M ISO/P1.6 SCK/P1.7 RST RXD/P3.0 NC TXD/P3.1 INT 0 3.2 /P INT 1 3.3 /P T0/P3.4 T1/P3.5
P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
EA / VPP
NC
ALE/ PROG PSEN
P2.7 P2.6 P2.5
WR / P3.6
RD / P3.7
第四章 AT89S52指令系统
XTAL2 XTAL1 GND NC P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
20
2.4 AT89S52单片机的封装及引 脚功能
2.4.1 PDIP封装的AT89S52单片机引脚及 功能 2.4.2 PLCC和TQFP封装的AT89S52单片 机引脚及功能
第四章 AT89S52指令系统
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2.4.1 PDIP封装的AT89S52单片机引 脚及功能
T2/P1.0 T2EX/P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 MOSI/P1.5 MISO/P1.6 SCK/P1.7 RST RXD/P3.0 TXD/P3.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15 17 18 19 20 AT89S52 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7/A15 P2.6/A14 P2.5/A13 P2.4/A12 P2.3/A11 P2.2/A10 P2.1/A9 P2.0/A8
第四章 AT89S52指令系统
5
2.2.1 AT89S52单片机CPU的运 算器