AT89C51单片机的结构《单片机》汇编
at89c51单片机的组成
at89c51单片机的组成AT89C51单片机是一种基于MCS-51架构的8位微控制器，由Atmel公司生产。
它是一种高性能、低功耗、易于编程和使用的单片机，广泛应用于各种嵌入式系统中。
AT89C51单片机的组成主要包括以下几个方面：1.中央处理器（CPU）：AT89C51单片机采用MCS-51架构的CPU，包括一个8位的累加器、一个16位的程序计数器、8个8位的通用寄存器、一个8位的状态寄存器和一些特殊功能寄存器。
CPU可以执行各种指令，包括算术、逻辑、移位、跳转、循环等指令，以实现各种功能。
2.存储器：AT89C51单片机包括ROM、RAM和EEPROM三种存储器。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和临时变量，EEPROM用于存储非易失性数据。
其中，AT89C51单片机的ROM容量为32KB，RAM容量为1KB，EEPROM容量为128B。
3.定时器/计数器：AT89C51单片机包括两个16位的定时器/计数器，可以用于计时、计数、PWM输出等功能。
其中，定时器0和定时器1可以分别工作在13种不同的模式下，具有较高的灵活性和可编程性。
4.串行通信接口（UART）：AT89C51单片机包括一个串行通信接口，可以用于与其他设备进行数据通信。
UART支持多种波特率和数据格式，具有较高的可靠性和稳定性。
5.并行输入/输出口（PIO）：AT89C51单片机包括32个并行输入/输出口，可以用于连接各种外设和传感器。
PIO具有较高的驱动能力和灵活性，可以实现多种输入/输出模式。
6.中断控制器：AT89C51单片机包括一个中断控制器，可以用于处理各种中断事件。
中断控制器具有较高的优先级和可编程性，可以实现多种中断处理方式。
总之，AT89C51单片机具有较高的性能、灵活性和可编程性，可以广泛应用于各种嵌入式系统中。
它的组成包括CPU、存储器、定时器/计数器、串行通信接口、并行输入/输出口和中断控制器等部分，每个部分都具有特定的功能和优点。
AT89C51单片机的基本结构和工作原理
AT89C51单片机的基本结构和工作原理AT89C51是一种低功耗、高性能的8位单片机，由美国公司Intel （现已被英特尔收购）开发。
它采用CMOS技术制造，在各种工业、汽车和家用电器等领域广泛应用。
AT89C51的基本结构和工作原理如下：一、基本结构：1.中央处理单元（CPU）：中央处理单元是AT89C51单片机的控制中心，负责执行程序指令、算术运算和逻辑操作等。
它包括一个8位的累加寄存器ACC、一个8位的指令寄存器IR和一个8位的程序计数器PC。
2.存储器：AT89C51单片机包括4KB的内部闪存ROM用于存储程序代码，并具有可擦写和可编程的特性。
此外，还有128字节的RAM用于存储各种变量和中间结果。
3.输入输出端口（IO）：AT89C51单片机有四个8位的IO口（P0、P1、P2和P3），可分别用作输入和输出。
每个IO口都可以设置为输入或输出模式，并且可以具有内部上拉电阻。
4. 定时器/计数器：AT89C51单片机包含两个定时器/计数器（Timer 0和Timer 1），用于产生定时和延时功能。
这两个定时器/计数器都可以工作在8位或16位模式下，并可以设置为定时、计数和波形发生器等不同功能。
5.串行数据通信接口（控制模式）：AT89C51单片机具有一个可编程的串行数据通信接口，支持全双工和半双工模式。
它可以与其他外部设备如传感器、LCD显示器和电脑等进行通信。
二、工作原理：1.程序执行过程：首先，AT89C51单片机将程序代码从ROM存储器中读取到指令寄存器IR中。
然后，指令寄存器将指令传输给中央处理单元CPU。
CPU根据指令类型执行不同的操作，如算术运算、逻辑判断、数据读写等。
执行完一条指令后，程序计数器PC将自动递增，指向下一条指令的地址，继续执行。
2.IO交互：AT89C51单片机的IO口可以用作输入和输出。
在输入模式下，IO口可以接收来自外部设备的信号，并传输给中央处理单元CPU。
(完整)AT89C51单片机的概述
AT89C51单片机的概述（1）AT89C51单片机的结构AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM)和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大［3]。
AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
上图为AT89C51单片机的基本组成功能方块图.由图可见,在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分,其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。
下面介绍几个主要部分。
外时钟源外部事件计数外中断控制并行口串行通信AT89C51 功能方块图（2）AT89C51的管脚说明ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器.采用40引脚双列直插封装形式。
AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。
VCC：供电电压.GND：接地.P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入.P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FLASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FLASH进行校验时,P0输出原码，此时P0外部必须被拉高.P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高，可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流,这是由于内部上拉的缘故.在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流,当P2口被写1时,其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
AT89C51单片机结构和原理
AT89C51单片机结构和原理一、结构1.CPUAT89C51采用了MCS-51指令集架构。
它拥有一个8位的累加器(A)和一个8位的状态字寄存器（PSW），以及一组8位的通用寄存器（R0～R7）。
它还包含若干片内部特殊功能寄存器（SFR），用于控制和通信。
2.存储器（1）程序存储器：程序存储器用于存储用户编写的程序代码，它的容量为64KB，可以存储16位的指令。
程序存储器采用闪存技术，可擦写和重新编程。
（2）数据存储器：数据存储器用于存储程序运行中的各种数据，包括RAM和ROM两种类型。
- RAM(Random Access Memory)：AT89C51具有128字节的RAM空间，用于存储临时变量和数据。
- ROM(Read Only Memory)：AT89C51拥有4KB的ROM空间，用于存储常量和只读数据。
3.计时/计数器4.I/O口二、原理1.时钟2.中断AT89C51单片机支持两种类型的中断：外部中断和定时器/计数器中断。
外部中断可以由外部设备触发，如按键等；定时器/计数器中断可以由定时器溢出或计数到达指定值时触发。
中断允许在程序执行的任何时候跳转到一个中断服务程序并执行完后返回。
3.I/O口4.程序执行（1）取指令：CPU从程序存储器中读取指令，并将其存储在指令寄存器IR中。
（2）译码：CPU根据IR中的指令，识别出需要执行的操作，并将该操作传递给相应的功能单元。
（3）执行：根据译码结果，通过ALU（算术逻辑单元）对数据进行运算和逻辑操作。
（4）更新：将执行结果存储在目标寄存器或内存中，并更新状态字寄存器PSW。
总结：AT89C51单片机是一种经典的8位单片机，它的结构主要包括CPU、存储器、计时/计数器和I/O口。
它采用闪存技术的程序存储器、RAM和ROM的数据存储器，具有时钟、中断、I/O口和程序执行的原理。
AT89C51单片机广泛应用于各种嵌入式系统中，具有强大的功能和灵活的扩展性。
AT89C51的内部结构和功能
AT89C51的内部结构和功能AT89C51单片机内部主要有以下部件：8031CPU、振荡电路、总线控制部件、中断控制部件、片内Flash存储器、片内RAM、并行I/O接口、定时器和串行I/O接口。
AT89C51单片机内部由CPU、4KB的FPEROM ，128B的RAM，两个16位的定时/计数器T0和T1，4个8位的I/O端P0、P1、P2、P3等组成。
在内部含有4KB或8KB可重复编程的Flash存储器，可进行1000次擦写操作。
全静态工作为0-24MHZ，有3级程序锁存器，内部含有128-256字节的RAM，有32条可编程I/O口线，2-3个16位定时/计数器，6-8个中断源，通用的串行接口，低电压空闲及电源下降方式。
单片微机内部最核心的部分是CPU。
CPU主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输入/输出端口的数据传输、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等，CPU按其功能可分为运算器和控制器两部分。
控制器由程序计数器PC、指令储存器、指令译码器、实时控制与条件转移逻辑电路等组成。
它的功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过实时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的操作。
运算器由算术逻辑器部件ALU、累加器ACC、暂存器、程序状态字寄存器PSW，BCD码运算调整电路等组成。
为了提高数据处理和位操作功能，片内增加了一个通用寄存器B和一些专用寄存器，还增加了位处理逻辑电路的功能。
其内部结构如图2-2所示。
图2-2 AT89C51单片机的内部结构图AT89C51的主要性能包括：AT89C51与MCS—51控制器系列产品兼容，片内有4K可在线重复编程闪速电擦除存储器（Flash Memory），存储器可循环写入/擦除1000次；存储器数据保存时间可达10年；工作电压范围宽：Vcc可由2.7V到6V；全静态工作可由0Hz到16MHz；程序存储器具有3级锁存保护；128*8位内部RAM；32条可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；中断结构具有5个中断源和2个中断优先级；可编程全双工串行通信；空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。
AT89C51单片机的基本结构和工作原理
AT89C51单片机的基本结构和工作原理1.基本结构：-CPU：中央处理单元是AT89C51的核心部分，负责运算和控制。
它包括一个8位累加器和一组寄存器，用于存储指令和数据。
CPU能够执行各种指令，包括算术逻辑运算、条件分支、循环等。
-存储器：AT89C51具有两个存储器，即程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
ROM存储程序代码，RAM存储数据和临时变量。
存储器的容量可以根据芯片型号而有所不同。
-输入输出（I/O）口：AT89C51具有一组可编程的I/O引脚，用于与外部设备进行数据交换。
这些引脚可以配置为输入或输出，以满足不同的应用需求。
-定时器/计数器：AT89C51具有可编程的定时器和计数器，用于产生精确的时间延迟和计数操作。
定时器可以用于生成周期性的中断信号，计数器可以用于计数外部事件的频率。
-串行通信接口（UART）：AT89C51具有一个UART模块，支持异步串行通信协议。
它可以用于与其他设备（如计算机或外部传感器）进行数据交换。
2.工作原理：-程序加载：首先，程序代码被加载到ROM中。
程序的执行从存储器的固定地址开始，CPU按照指令的顺序逐条执行。
-指令执行：CPU从ROM中读取指令，并将其存储在指令寄存器中。
然后，CPU根据指令类型执行相应的操作。
这可能涉及算术逻辑运算、数据传输、条件判断等。
-I/O操作：当需要与外部设备交换数据时，CPU通过I/O口与之连接。
通过设置引脚的状态（输入或输出），CPU可以读取传感器数据或向外部设备发送控制信号。
-定时器和计数器操作：定时器和计数器可用于生成精确的时间延迟或计数特定事件的频率。
CPU可以通过配置定时器参数来实现所需的延迟或频率。
-中断处理：AT89C51支持中断机制，允许外部设备向CPU发送中断请求。
当中断信号触发时，CPU会立即停止当前工作，转而执行中断服务程序。
一旦中断服务程序执行完毕，CPU会返回到原来的工作状态。
总之，AT89C51是一种功能强大的8位微控制器，它的基本结构包括CPU、存储器、I/O口、定时器/计数器和UART等。
经典：AT89C51单片机硬件结构
INT1/P3.3 T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6
RD/P3.7 XTAL2
17XTAL1 VSS
1
40
2
39
3
38
4
37
5
36
6
35
7
34
8
33
9 8051 32
10
31
11
30
12
29
13
28
14
27
15
26
16
25
17
24
18
23
19
22
20
21
VCC P0.0
1.电源引脚2根 2.时钟引脚2根 3.控制引脚4根 4.I/O引脚32根 AT89C51单片机是高性能的单片机，受到引脚数目 的限制，采用引脚复用技术，部分引脚具有第二功能10。
(二) 引脚图及功能
VSS VCC RST/VPD
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD/P3.0 TXD/P3.1
AT89C51单片机的硬件结构
主要单片机简介 总体结构 存储器配置 并行I/O口 时钟电路和复位电路
主要单片机简介
一、MicroChip公司的PIC系列单片机
主要产品是PIC12F、PIC16F、PIC17F等系列8位单片机， CPU采用RISC结构，分别仅有33、35、58条指令，采用 Harvard双总线结构，运行速度快，工作电压低，低功耗，有较 大的输入/输出直接驱动能力，可靠性高。
MCS-51单片机系列分为51和52子系列，并以芯片 型号的末位数字加以标识。其中，51子系列是基本型， 而52子系列是增强型。
第2章 AT89C51单片机片内硬件结构
（2）XTAL2（18脚）：接外部晶体，采用外接振荡器时悬空。
2.2.2 控制引脚
提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。
(1) RST/VPD (9脚)：复位/备用电源（“1”电平令CPU硬件复位） (2) EA/VPP (Enable Address/Voltage Pulse of ProgRam-ing，31脚)
输出，此频率约为时钟振荡器频率fosc的1/6。
第二功能:PROG 为编程脉冲输入端。 (4) PSEN （29脚）：外部程序存储器的读选通信号。在单片机读 外部程序存储器时，此引脚输出脉冲的负跳沿作为读外部程序存
2.2.3
并行I/O口引脚 （简介）
P0口： 8位准双向I/O口，可驱动8个LS型TTL负载。
接电源 地端 ①复位信号
VSS RST/VDD
输入。 EA/VPP 1、访问外 ②接备用电 串行口接收 部程序存储 PSEN 源。 器控制信号； ALE/PROG 串行口发送 2、 编程电 源VPP。 RXD 1、ALE 地址锁存允许。 外部中断请求
AT89C51
TXD 2、编程脉冲由该引脚 INT0 P3口 定时/计数器外部计 INT1 引入。 数信号输入端 T0 T1 片外数据存储器 1、准双向I/O口 WR 2、第二功能 写选通 RD 片外数据存储器 读选通
由于两入口地址之间的存储空间有限，因此在 编程时，通常在这些入口地址开始的两三个地址单 元中，放入一条转移类指令，使相应的程序转到指 定的程序存储器区域中执行。
2、外部数据存储器
作用：用于存放随机读写的数据。 外部I/O口地址影像区。
FFFFH
包括两部分空间： 1、外部RAM 2、扩展的I/O口地址 64KB
内部ROM
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① RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 ⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ① EA功能：内外ROM选择端。 ② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加 编程电源Vpp。
P3.3 —— INT1：外部中断1请求输入端；
P3.4 —— T0：定时/计数器0外部信号输入端；
P3.5 —— T1：定时/计数器1外部信号输入端；
P3.6 —— WR：外RAM写选通信号输出端；
P3.7 —— RD：外RAM读选通信号输出端。
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P3口的第二功能表
表2-1 P3口的第二功能表
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引脚功能
40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。
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⒈ 电源: ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V； ⑵ VSS - 接地端；
⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒊ 控制线:控制线共有4根，
⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 ② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此
（1）运算器
运算器即算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Uint），是进行算术或逻 辑运算的部件，可以对半字节 （4位）和单字节 （8位）数据进行操作。例 如可实现加、减、乘、除等算术运算和与、或、异或、取反、移位等逻辑运 算。操作的结果一般送回累加器 ACC （Accumulator），而其状态信息送至 程序状态寄存器PSW（Program Status Word）。
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7．中断控制系统 AT89C51单片机有较强的中断系统，可以满足控制应用的需要。AT89C51 的中断系统有5个中断源，包括两个外中断、两个定时/计数中断和一个串 行口中断。
8．时钟电路 AT89C51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电 路为单片机产生时钟脉冲序列。
第2章 AT89C51单片机的结构
2.1 AT89C51单片机的基本结构 2.2 AT89C51单片机的存储器配置 2.3 AT89C51的时钟电路与CPU时序 2.4 AT89C51复位与复位电路 2.5 AT89C51单片机的最小系统
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2. 1 AT89C51单片机的基本结构
AT89C51是具有MCS-51内核、片内带有4KB的flash ROM的单片机，图2-1为AT89C51基本结构示意图。
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3．内部程序存储器 AT89C51共有4KB（地址为：0000H~0FFFH）的flash程序存储器，用于存 放程序、原始数据或表格常数。
4．定时/计数器 AT89C51共有两个16位的定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计 数方式，用于对外部事件进行计数；也可以设置成定时方式，并可以根据 计数或定时的结果实现对单片机运行的控制。
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2.1.2 AT89C51单片机的引脚功能
AT89C51单片机采用40脚双列直插式的DIP40封装，还提供较小尺寸表面 封装形式的PQFP/TQFP44，其引脚排列如图2-2所示。为使结构更加紧凑， 单片机的许多引脚具有双重功能。
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从图中可以看出，单片机有一条内部总线，各个功 能模块都挂在这条总线上，通过内部总线传送数据 信息和控制信息。AT89C51主要由以下部件组成。
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AT89C51单片机基本结构示意图
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AT89C51主要组成部件
1．CPU
CPU是单片机的核心部分，CPU包括两个基本部分：运算器和控制器。
端口
引脚（DIP40封装）
第二功能
P3.0
10
RXD（串行输入口）
P3.1
11
TXD（串行输出口）
P3.2
12
INT0（外部中断0输入）
P3.3
13
INT1（外部中断1输入）
P3.4
14
T0（定时/计数器0的外部计数输入）
P3.5
15
T1（定时/计数器1的外部计数输入）
P3.6
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WR（外部数据存储器写脉冲输出）
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5．并行I/O口 AT89C51共有4个8位的I/O口（P0、Pl、P2、P3）。每个8位的口，既可用 作输入口，也可用作输出口，每个口即可以8位同步读写，又可对每一位进 行单独的操作，十分的方便。
6．串行口 AT89C51单片机有一个全双工的串行接口，以实现单片机和其他设备之间 的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使 用，也可作为同步移位器使用。
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⒋ I/O线
80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口， 共32个引脚。P3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）。
P3.0 —— RXD：串行口输入端；
P3.1 —— TXD：串行口输出端；
P3.2 —— INT0：外部中断0请求输入端；
P3.7
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RD（外部数据存储器读脉冲输出）
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2.2 AT89C51单片机的存储器配置
一般微机通常是程序和数据共用一个存储空间，属 于“冯．诺依曼”（Von Neumann）结构。而单片 机的存储器组织结构则把程序存储空间和数据存储 空间严格区分开来，属于“哈佛”（Harvard）结 构。
（2）控制器
控制器是用来控制计算机工作的部件。控制器接收来自存储器的指令，进行 译码，并通过定时和控制电路，在规定时刻发出指令所需的各种控制信息和 CPU外部所需的各种控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的操作。
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2．内部数据存储器
2．内部数据存储器 AT89C51芯片内共有256B（地址为：00H~FFH）的数据存储器，其中高 128B（地址为：80H~FFH）被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用 的只是低128B（地址为：00H~7FH），用于存放可读写的数据，如程序执 行过程中的变量。