单片机原理及C51应用设计-理论篇-第2章
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共26个，用于CPU对片内各功能部件进行管理、控制、监 视，即，片内各功能部件的控制、状态寄存器，是特殊功 能的RAM区。
§2.2 单片机的封装与引脚 §2.2.1 常用IC的封装形式
单片机一般采用的双列直插的DIP40封装形式，也存
在贴片形式的PLCC44和PQFP44封装形式，用于对尺寸要
求较高的产品中。封装形式如2.2所示。
§2.3.2 控制器
1．功能 识别指令，根据指令性质控制单片机各功能部件，执
行指令。 2．组成
包括程序计数器PC 、指令寄存器IR、指令译码器、 条件转移逻辑电路及定时与控制逻辑。程序计数器PC为不 可读不可写的16位特殊功能寄存器，用来存放下一条要执 行的指令在程序存储器中的地址，其位数决定了单片机对 ROM可直接寻址的范围，16位，216=64K。
4、中断系统 5、定时计数器 6、串行口 7、并行口
8、SFR
5个中断源（其中外部中断2个，定时计数器中断2 个，串行中断1个），2个优先级。 2个16位可编程定时器/计数器，具有4种工作方式， 对内部时钟定时，对外部事件计数。
1个全双工异步串行口，具有4种工作方式用来进行 串行通信、多机连接。
4个8位的并行I/O口。
§2.2 单片机的封装与引脚 §2.2.2 AT89S51单片机的引脚及功能
1、单片机引脚封装
图2.3 AT89S51单片机的引脚
§2.2 单片机的封装与引脚
2、引脚功能介绍（40引脚） （1）电源引脚，Vcc（40脚）接+5V，Vss（20脚）接地，单片机工作电源。 （2）时钟引脚，XTAL1、XTAL2，提供单片机时钟控制信号，接晶振。 （3）控制引脚 A、RST（9脚）复位信号输入端，高电平有效。（持续时间大于2个机器周期） 在单片机正常工作时，此引脚应为≤0.5V的低电平。 B、ALE/PROG（30脚）高电平时，输出地址锁存允许信号（可检测51的好坏） 低电平时，片内EPROM写信号脉冲，编程脉冲输入端。 C、PSEN（29脚）输出脉冲负跳沿作为外部ROM的选通信号，可检测单片机上电后 ，CPU能否正常与外部ROM读取指令。 D、EA/Vpp（31脚）EA接高电平时，PC访问内部ROM，PC>0FFFH，自动访问外部 ROM；接低电平时，不管是否有内部ROM，PC直接访问外部ROM。 Vpp编程电压，12V；8031应用时EA=0 ，因为其无ROM （4）I/O口引脚 P0口：双向8位三态I/O口，口输出位置是OD门，片内无上拉电阻，地址总线（低 8位）、数据总线复用，帯载能力强，可驱动8个LS型TTL； P1、P2、P3口：8位准双向I/O口，各口片内有上拉电阻，帯载能力差，可驱动4 个LS型TTL，作为输入时，要向该口先写1。 P2：做地址总线高8位 P3：双功能复用
（2）累加器A
8位，Acc，向ALU输入数据，即存放操作数，存放ALU运算结果，向CPU传送
数据、中转。其进位标志Cy，位处理器（位累加器）。
（3）PSW 8位 ，地址：D0H，位于SFR区
表2.1 PSW的位说明 各位定义为：（从高到低）
CY AC F0 RS1 RS0 OV — P
CY：进、借位标志。有进、借位时CY=1, 否则CY=0；可硬件或软件置1或清0；
DIP封装形式一般应用在开发板，要求芯片能够方便取下更 换的场合，也应用在对尺寸要求不高的消费类产品中，对于初学 者比较适合用DIP封装形式的芯片。PLCC44封装形式，也是应用 于方便更换芯片的场合，这种封装配以芯片座使用，这种封装形 式是芯片的管脚是向内弯曲的，属于表贴封装，更适合波峰焊机 焊接的场合，它与DIP封装相比，体积小了很多。PQFP44封装适 合于大批量生产且对产品尺寸要求较小的消费类产片中。这种封 装形式不适合经常更换芯片，它采用的是粘帖的方式焊接在电路 板上，对焊接工艺要求较高。这三种封装形式，PQFP形式的体积 是最小的。
(a) 芯片的 DIP 封装形式
(b) 芯片的 PLCC44 封装形式 图 2.2 单片机常用的封装形式
(c) 芯片的 PQFP44 封装形式
DIP (Dual In-line Package) 双列直插式封装
PQFP (Plastic Quad Flat Package) 塑料四方扁平封装
§2.2 单片机的封装与引脚
§2.3 AT89S51单片机的CPU §2.3.1 运算器
1、功能 主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。
2、组成 主要包括ALU、累加器A、位处理器C、程序状态字寄存器PSW、BCD码
修正电路等。
（1）算术逻辑运算单元ALU
8位变量：与、或、异或、循环、求补、清零，加减乘除；
1位变量：置位，清零，转移，求补，与、或、非。
第2章 单片机硬件结构及工作原理
2.1 单片机的片内结构 2.2 单片机的封装与引脚 2.3 AT89S51单片机的CPU 2.4 AT89S51单片机的最小系统 2.5 片内存储器结构
§2.1 单片机的片内结构
一、ATAT89S51单片机内部基本组成
图2.1 ATAT89S51单片机内部基本组成
AC：辅助进位、借位标志；BCD运算时，低4位向高4位有进、借位，硬件控制；
F0：用户标志位，由用户自己定义；
RS1、RS0：当前工作寄存器组选择位；
OV：溢出标志位。有溢出时OV=1，否则OV=0；
P：奇偶标志位。ACC中结果有奇数个1时P=1，否则，P=0。
§2.3 AT89S51单片机的CPU
§2.1 单片机的片内结构
1、中央处理器CPU
2、内部RAM 3、内部ROM
8位CPU，包括运算器和控制器两大部分，具有运 算控制功能，且有面向控制的处理功能，不仅可以 处理字节数据，还可以处理位变量，即可实现按位 操作。
共256个单元，用户使用前128个，用于存放数据（可读写）， 后128个单元被特殊功能寄存器占用，即26个SFR（special function register），片外最多可以扩展64KB。 片内4K，用于存放程序、原始数据和表格，片外最多可以扩展 到64KB。AT89S51单片机内部使用FLASH作为ROM使用， 提高了程序存储的灵活性，并支持更多次数的擦写。
§2.2 单片机的封装与引脚 §2.2.1 常用IC的封装形式
单片机一般采用的双列直插的DIP40封装形式，也存
在贴片形式的PLCC44和PQFP44封装形式，用于对尺寸要
求较高的产品中。封装形式如2.2所示。
§2.3.2 控制器
1．功能 识别指令，根据指令性质控制单片机各功能部件，执
行指令。 2．组成
包括程序计数器PC 、指令寄存器IR、指令译码器、 条件转移逻辑电路及定时与控制逻辑。程序计数器PC为不 可读不可写的16位特殊功能寄存器，用来存放下一条要执 行的指令在程序存储器中的地址，其位数决定了单片机对 ROM可直接寻址的范围，16位，216=64K。
4、中断系统 5、定时计数器 6、串行口 7、并行口
8、SFR
5个中断源（其中外部中断2个，定时计数器中断2 个，串行中断1个），2个优先级。 2个16位可编程定时器/计数器，具有4种工作方式， 对内部时钟定时，对外部事件计数。
1个全双工异步串行口，具有4种工作方式用来进行 串行通信、多机连接。
4个8位的并行I/O口。
§2.2 单片机的封装与引脚 §2.2.2 AT89S51单片机的引脚及功能
1、单片机引脚封装
图2.3 AT89S51单片机的引脚
§2.2 单片机的封装与引脚
2、引脚功能介绍（40引脚） （1）电源引脚，Vcc（40脚）接+5V，Vss（20脚）接地，单片机工作电源。 （2）时钟引脚，XTAL1、XTAL2，提供单片机时钟控制信号，接晶振。 （3）控制引脚 A、RST（9脚）复位信号输入端，高电平有效。（持续时间大于2个机器周期） 在单片机正常工作时，此引脚应为≤0.5V的低电平。 B、ALE/PROG（30脚）高电平时，输出地址锁存允许信号（可检测51的好坏） 低电平时，片内EPROM写信号脉冲，编程脉冲输入端。 C、PSEN（29脚）输出脉冲负跳沿作为外部ROM的选通信号，可检测单片机上电后 ，CPU能否正常与外部ROM读取指令。 D、EA/Vpp（31脚）EA接高电平时，PC访问内部ROM，PC>0FFFH，自动访问外部 ROM；接低电平时，不管是否有内部ROM，PC直接访问外部ROM。 Vpp编程电压，12V；8031应用时EA=0 ，因为其无ROM （4）I/O口引脚 P0口：双向8位三态I/O口，口输出位置是OD门，片内无上拉电阻，地址总线（低 8位）、数据总线复用，帯载能力强，可驱动8个LS型TTL； P1、P2、P3口：8位准双向I/O口，各口片内有上拉电阻，帯载能力差，可驱动4 个LS型TTL，作为输入时，要向该口先写1。 P2：做地址总线高8位 P3：双功能复用
（2）累加器A
8位，Acc，向ALU输入数据，即存放操作数，存放ALU运算结果，向CPU传送
数据、中转。其进位标志Cy，位处理器（位累加器）。
（3）PSW 8位 ，地址：D0H，位于SFR区
表2.1 PSW的位说明 各位定义为：（从高到低）
CY AC F0 RS1 RS0 OV — P
CY：进、借位标志。有进、借位时CY=1, 否则CY=0；可硬件或软件置1或清0；
DIP封装形式一般应用在开发板，要求芯片能够方便取下更 换的场合，也应用在对尺寸要求不高的消费类产品中，对于初学 者比较适合用DIP封装形式的芯片。PLCC44封装形式，也是应用 于方便更换芯片的场合，这种封装配以芯片座使用，这种封装形 式是芯片的管脚是向内弯曲的，属于表贴封装，更适合波峰焊机 焊接的场合，它与DIP封装相比，体积小了很多。PQFP44封装适 合于大批量生产且对产品尺寸要求较小的消费类产片中。这种封 装形式不适合经常更换芯片，它采用的是粘帖的方式焊接在电路 板上，对焊接工艺要求较高。这三种封装形式，PQFP形式的体积 是最小的。
(a) 芯片的 DIP 封装形式
(b) 芯片的 PLCC44 封装形式 图 2.2 单片机常用的封装形式
(c) 芯片的 PQFP44 封装形式
DIP (Dual In-line Package) 双列直插式封装
PQFP (Plastic Quad Flat Package) 塑料四方扁平封装
§2.2 单片机的封装与引脚
§2.3 AT89S51单片机的CPU §2.3.1 运算器
1、功能 主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。
2、组成 主要包括ALU、累加器A、位处理器C、程序状态字寄存器PSW、BCD码
修正电路等。
（1）算术逻辑运算单元ALU
8位变量：与、或、异或、循环、求补、清零，加减乘除；
1位变量：置位，清零，转移，求补，与、或、非。
第2章 单片机硬件结构及工作原理
2.1 单片机的片内结构 2.2 单片机的封装与引脚 2.3 AT89S51单片机的CPU 2.4 AT89S51单片机的最小系统 2.5 片内存储器结构
§2.1 单片机的片内结构
一、ATAT89S51单片机内部基本组成
图2.1 ATAT89S51单片机内部基本组成
AC：辅助进位、借位标志；BCD运算时，低4位向高4位有进、借位，硬件控制；
F0：用户标志位，由用户自己定义；
RS1、RS0：当前工作寄存器组选择位；
OV：溢出标志位。有溢出时OV=1，否则OV=0；
P：奇偶标志位。ACC中结果有奇数个1时P=1，否则，P=0。
§2.3 AT89S51单片机的CPU
§2.1 单片机的片内结构
1、中央处理器CPU
2、内部RAM 3、内部ROM
8位CPU，包括运算器和控制器两大部分，具有运 算控制功能，且有面向控制的处理功能，不仅可以 处理字节数据，还可以处理位变量，即可实现按位 操作。
共256个单元，用户使用前128个，用于存放数据（可读写）， 后128个单元被特殊功能寄存器占用，即26个SFR（special function register），片外最多可以扩展64KB。 片内4K，用于存放程序、原始数据和表格，片外最多可以扩展 到64KB。AT89S51单片机内部使用FLASH作为ROM使用， 提高了程序存储的灵活性，并支持更多次数的擦写。