第四讲 AT89C51单片机的结构及引脚功能
AT89C51单片机简介
4.1 AT89C51 简介：AT89C51（如图2-10所示）是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89C51单片机示意图（4-2-1）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FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH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。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
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单片机的概述
AT89C51单片机的概述AT89C51是一款集成电路（IC），属于8051系列单片机。
它由Atmel公司设计和生产，并且在全球范围内广泛应用于各种电子设备中。
AT89C51具有强大的功能和灵活的设计，适用于各种不同的应用领域。
首先，AT89C51单片机采用了哈佛架构，也就是程序存储器和数据存储器是独立的，可以同时访问。
这种架构使得程序的执行更加高效，并且提供了更大的存储空间。
其次，AT89C51的特点在于它是一款低功耗的单片机，具有低电压操作能力。
它的工作电压范围是2.7V至5.5V，适应了不同电源的供电要求。
此外，它还具有强大的I/O引脚，并支持多种数据类型和数据操作。
AT89C51单片机的内部存储器包括4K字节的Flash存储器、128字节的RAM存储器和32字节的特殊功能寄存器（SFR）。
Flash存储器用于存储程序代码，RAM存储器用于存储数据和临时变量，SFR用于存储特殊功能寄存器。
然后，AT89C51单片机支持多种类型的外部存储器，包括静态RAM （SRAM）、动态RAM（DRAM）、并行和串行EEPROM以及闪存等。
这些外部存储器可以扩展单片机的存储容量，满足不同应用的需求。
最后，AT89C51单片机还具有电源管理功能。
它提供了多种节能模式，可以降低功耗并延长电池寿命。
此外，它还支持多种电源电压检测和复位功能，保证系统的稳定性和可靠性。
在总结AT89C51单片机的概述时，可以说它是一款功能强大且灵活的单片机，拥有广泛的应用领域。
它的架构、特点、内部存储器、外部存储器、时钟和计时器、串行通信、中断系统和电源管理等方面都具有卓越的性能，并能满足不同应用的需求。
51单片机每个引脚功能
.RST 复位输入用来完成单片机单片机的复位初始化操作ALE/ （ 30 引脚）：地址锁存控制信号（ALE ）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲PSEN ：外部程序存储器选通信号当AT89C51RC从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时，将不被激活。
EA：访问外部程序存储器控制信号XTAL1 （ 19 引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2 （ 18 引脚）：振荡器反相放大器的输入端。
锁存器 (Latch) 是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。
锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。
锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制其与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个I/O 口既能输出也能输入的问题。
单片机的下一个模块是步进电机驱动模块上位机是下载通信模块。
⒈电源 :⑴ VCC -芯片电源，接+5V；⑵VSS - 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，⑴ALE/PROG: 地址锁存允许 /片内 EPROM 编程脉冲ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。
⑵PSEN:外 ROM 读选通信号。
⑶RST/VPD: 复位 /备用电源。
RST（ Reset）功能：复位信号输入端。
VPD 功能：在Vcc 掉电情况下，接备用电源。
⑷EA/Vpp: 内外 ROM 选择 /片内 EPROM 编程电源。
EA 功能：内外ROM 选择端。
Vpp 功能：片内有EPROM 的芯片，在EPROM 编程期间，施加编程电源Vpp 。
XTAL1 ：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端；若使用外部时钟时，该引脚必须接地。
89C51单片机各接口
AT89C51单片机简介2．管脚说明VCC 供电电压。
GND 接地。
P0口 P0口为一个8 漏级开路 向I/O口， 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 储器，它可 被定义为数据/地址的第八 。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码， 时P0外部必须被拉高。
P1口 P1口是一个内部提供 拉电阻的8 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 拉为高，可用作输入，P1口被外部 拉为 电平时，将输出电流，这是由于内部 拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八 地址接收。
P2口 P2口为一个内部 拉电阻的8 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 拉电阻拉高，且作为输入。
并因 作为输入时，P2口的管脚被外部拉 ，将输出电流。
这是由于内部 拉的缘故。
P2口当用于外部程序 储器或16 地址外部数据 储器进行 取时，P2口输出地址的高八 。
在给出地址“1”时，它利用内部 拉优势，当对外部八 地址数据 储器进行读写时，P2口输出其特殊 能寄 器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八 地址信号和控制信号。
P3口 P3口管脚是8个带内部 拉电阻的 向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部 拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部 拉为 电平，P3口将输出电流 ILL 这是由于 拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊 能口，如 表所示口管脚备选 能P3.0 RXD 串行输入口P3.1 TXD 串行输出口P3.2 /INT0 外部中断0P3.3 /INT1 外部中断1P3.4 T0 记时器0外部输入P3.5 T1 记时器1外部输入P3.6 /WR 外部数据 储器写选通P3.7 /RD 外部数据 储器读选通P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
第2章89C51单片机硬件结构与原理
串行通信
一、组成
一个8位 的微处理器CPU。
返回
片内数据存储器(RAM128B/256B）:
用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结 果、最终结果以及欲显示的数据等。
返回
片内程序存储器Flash ROM （4KB/8KB）:
用以存放程序、一些原始数据和表格。但有 一些单片机内部不带ROM/EPROM，如8031、 8032、80C31等。
返回
（3）振荡器和定时电路
• 89C51单片机片内有振荡电路，只需 外接石英晶体和频率微调电容（2个 30pF左右），其频率范围为 1.2MHz~12MHz。该信号作为 89C51工作的基本节拍即时间的最小 单位。
返回
（二）、存储器
1、程序存储器（ROM） 2、数据存储器（RAM）
返回
1、程序存储器（ROM）
地址从0000H开始。 用于存放程序和表格常数。
返回
2、数据存储器（RAM）
地址为00H～7FH。 用于存放运算的中间结果、数据暂存以
及数据缓冲等。 片内还有21个特殊功能寄存器（SFR），
它们同128字节RAM统一编址，地址为 80H～FFH。
返回
（三）、I/O接口
89C51有四个8位并行I/O接口P0～ P3。
区.
2 sdcw@
教学内容
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5
§2.6 §2.7
89C51单片机的结构 89C51单片机引脚及其功能 89C51存储器配置 CPU时序 复位及复位电路
89C51单片机的低功耗工作方式 输出/输入端口结构
返回
§2.1 89C51单片机的结构 §2.1.1 89C51组成结构与性能
ATC的结构和原理PPT教学课件
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3．寄存器阵列
寄存器阵列是单片机内部的临时存储单元 或固定用途单元，包括通用寄存器组和专用寄 存器组。
通用寄存器组用来存放过渡性的数据和地 址，提高CPU的运行速度。
专用寄存器组主要用来指示当前要执行指 令的内存地址，存放特定的操作数，指示指令 运行的状态等。
④ 寄存器选择位RS1、RS0：AT89C51共 有四组，每组八个工作寄存器R0～R7。编 程时用于存放数据或地址。但每组工作寄 存器在内部RAM中的物理地址不同。RS1 和RS0的四种状态组合就是用来确定四组工 作寄存器的实际物理地址的。RS1、RS0状 态与工作寄存器R0～R7的物理地址关系如 表2.2 所示。
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1. 运算器
(1) 算术逻辑单元(ALU)：AT89C51中的ALU 由加法器和一个布尔处理器组成。
(2) 累加器(ACC)：用来存放参与算术运算 和逻辑运算的一个操作数或运算的结果。
(3) 暂存寄存器(TMP1、TMP2)：用来存放 参与算术运算和逻辑运算的另一个操作数，它 对用户不开放。
AT89C51单片机内部总线是单总线结构， 即数据总线和地址总线是公用的。
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2.2 AT89C51单片机引脚及其功能
AT89C51有40条引脚，与其他51系列 单片机引脚是兼容的。这40条引脚可分为 I/O端口线、电源线、控制线、外接晶体线 四部分。其封装形式有两种：双列直插封 装(DIP)形式和方形封装形式，如图2.2所 示。
— D1H
P D0H
① 进位标志位CY：表示累加器A在加减运算过程中其最高位 A7有无 进位或借位。
② 辅助进位位AC：表示累加器A在加减运算时低4位(A3)有无向高4 位(A4)进位或借位。
ATC单片机的硬件结构
2.3 AT89C51的CPU（续） 二、 控制器
任务：识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件， 从而保证单片机各部分能自动协调地工作。包括：
1．程序计数器PC（Program Counter） 16位计数器，不可访问。存放下一条要执行的指令的地址。 基本工作方式： （1）ROM按PC中存放的地址输出指令字节，PC自动加1 。 （2）执行有条件或无条件转移指令时，PC将被置入新的 数值，从而使程序的流向发生变化。 （3）执行子程序调用或中断调用时完成下列操作： ① PC的当前值入栈保护 ② 将子程序入口地址或中断向量的地址送入PC。 2．指令寄存器IR、指令译码器、定时及控制逻辑电路
几点注意：
※ 最多可外扩64K字节的RAM或I/O。 ※ 地址的重叠性 程序存储器与数据存储器全部64K字节地址空间重叠
※ 程序存储器与数据存储器在使用上严格区分。 ※ 位地址空间共有两个区域 ※ 片外与片内数据存储器由指令来区分 ※ 片外数据存储区中，RAM与I/O端口统一编址。
所有外围I/O端口的地址均占用RAM地址单元， 使用与访问外部数据存储器相同的传送指令。
3．程序状态字寄存器PSW
3．程序状态字寄存器PSW（续）
☆ ☆ ☆
PSW—Program Status Word
位于片内特殊功能寄存器区，字节地址为D0H。
包含了程序运行状态的信息，其中4位（Cy、Ac、 OV、P）保存当前指令执行后的状态，供程序查 询和判断。
PSW格式如下图所示。
图2-3 PSW的格式
P3.0~P3.7
RST VCC VSS
引脚逻辑图
2.2 AT89C51的引脚功能 （续） 引脚功能简介
一、电源及时钟引脚
（ 1 ） Vcc （ 40 脚）：接 +5V 电源。 电源 引脚 （2）Vss（20脚）：接数字地。 （1）XTAL1（19脚）：用片内振荡器时， 该脚接外部石英晶体和微调电容；使 用外部时钟源时，该脚接外部时钟振 时钟 荡器的信号。