第2章 硬件结构

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当看门狗定时器溢出输出时，该脚将输出长达96个时钟振荡 当看门狗定时器溢出输出时，该脚将输出长达96个时钟振荡 96 周期的高电平。 周期的高电平。 （2）EA*/VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programing，31脚 Programing，31脚) 引脚第一功能 外部程序存储器访问允许控制端。 第一功能： EA*：引脚第一功能：外部程序存储器访问允许控制端。 =1， PC值不超出0FFFH（即不超出片内4KB 值不超出0FFFH EA*=1，在PC值不超出0FFFH（即不超出片内4KB Flash存储器的地址范围） Flash存储器的地址范围）时，单片机读片内程序存储器 存储器的地址范围 单片机读片内程序存储器 即超出片内4KB （4KB）中的程序，但PC值超出0FFFH （即超出片内4KB 4KB）中的程序， PC值超出0FFFH 值超出 Flash地址范围） 自动转向读取片外60KB（1000H60KB Flash地址范围）时，将自动转向读取片外60KB（1000H地址范围 FFFFH）程序存储器空间中的程序。 FFFFH）程序存储器空间中的程序。
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AT89S51完全兼容AT89C51，在充分保留原来软、 AT89S51完全兼容AT89C51，在充分保留原来软、硬件条件下 完全兼容AT89C51 ，完全可以用AT89S51直接代换。 完全可以用AT89S51直接代换。 AT89S51直接代换 2.2 AT89S51的引脚功能 AT89S51的引脚功能 先了解引脚，牢记各引脚的功能。 先了解引脚，牢记各引脚的功能。 AT89S51与51系列中各种型号芯片的引脚互相兼容。 AT89S51与51系列中各种型号芯片的引脚互相兼容。目前 系列中各种型号芯片的引脚互相兼容 多采用40只引脚双列直插，如图2-2。此外，还有44引脚的 多采用40只引脚双列直插， 40 双列直插 此外，还有44引脚的 44 PLCC和TQFP封装方式的芯片。 PLCC和TQFP封装方式的芯片。 封装方式的芯片 引脚按其功能可分为如下3 引脚按其功能可分为如下3类： XTAL1、XTAL2。 （1）电源及时钟引脚—VCC、VSS；XTAL1、XTAL2。 电源及时钟引脚— RST（RESET） （2）控制引脚— PSEN*、ALE/PROG*、EA*/VPP、RST（RESET） 控制引脚— （3）I/O口引脚——P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口 I/O口引脚——P0、P1、P2、P3， 口引脚——P0 I/O口
=0，只读取外部的程序存储器中的内容， 外部的程序存储器中的内容 EA*=0，只读取外部的程序存储器中的内容，读取的地址 范围为0000H～FFFFH，片内的4KB 范围为0000H～FFFFH，片内的4KB Flash 程序存储器不起作 0000H 用。 引脚第二功能 对片内Flash编程， 编程电压。 第二功能， Flash编程 VPP：引脚第二功能，对片内Flash编程，接编程电压。 （3）ALE/PROG*（Address Latch Enable/PROGramming，30 Enable/PROGramming， 脚） ALE为CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器提供地 ALE为CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器提供地 访问外部程序存储器或外部数据存储器提供 址锁存信号， 址锁存信号，将低8位地址锁存在片外的地址锁存器中。 位地址锁存在片外的地址锁存器中。 锁存在片外的地址锁存器中
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（2）数据存储器（RAM） 数据存储器（RAM） 片内为128B（52子系列为256B），片外最多可扩64KB。 片内为128B（52子系列为256B），片外最多可扩64KB。 128B 子系列 ），片外最多可扩64KB （3）程序存储器（Flash ROM） 程序存储器（ ROM） 片内集成有4KB的Flash存储器（ 8KB； 片内集成有4KB的Flash存储器（AT89S52 则为8KB；AT89C55 4KB 存储器 片内20KB），如片内容量不够，片外可外扩至64KB。 片内20KB），如片内容量不够，片外可外扩至64KB。 20KB），如片内容量不够 64KB （4）中断系统 具有6 中断源， 级中断优先权。 具有6个中断源，2级中断优先权。 （5）定时器/计数器 定时器/ 2个16位定时器/计数器（52子系列有3个），4种工作方式。 16位定时器/计数器（52子系列有3 ），4 工作方式。 位定时器 子系列有
目的： AT89S51系统的应用设计打下基础。 目的：为AT89S51系统的应用设计打下基础。 系统的应用设计打下基础 在原理和结构上，单片机把微机的许多概念、 在原理和结构上，单片机把微机的许多概念、技术与特点都 继承下来。用学习微机的思路来学习单片机。 继承下来。用学习微机的思路来学习单片机。
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第2章
AT89S51单片机 硬件结构
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内容概要 AT89S51片内硬件基本结构、引脚功能、存储器结构、 AT89S51片内硬件基本结构、引脚功能、存储器结构、特 片内硬件基本结构 殊功能寄存器功能、 个并行I/O口的结构和特点， 殊功能寄存器功能、4个并行I/O口的结构和特点， I/O口的结构和特点 复位电路和时钟电路的设计,节电工作模式。 复位电路和时钟电路的设计,节电工作模式。
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（4）增加断电标志； 增加断电标志； 断电标志 （5）增加掉电状态下的中断恢复模式； 增加掉电状态下的中断恢复模式； 掉电状态下的中断恢复模式 片内的各功能部件通过片内单一总线连接而成（见图2 片内的各功能部件通过片内单一总线连接而成（见图2-1） ，基本结构依旧是CPU 加上外围芯片的传统微机结构。 基本结构依旧是CPU 加上外围芯片的传统微机结构。 依旧是 CPU对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR， CPU对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR， 对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器 Register）的集中控制方式。 Special Function Register）的集中控制方式。 介绍图 介绍图2-1中片内各功能部件。 片内各功能部件。 （1）CPU（微处理器） CPU（微处理器） 8位的CPU，与通用CPU基本相同，包括了运算器和控制器两 位的CPU，与通用CPU基本相同，包括了运算器和控制器两 CPU CPU基本相同 运算器 大部分，还有面向控制的位处理功能。 大部分，还有面向控制的位处理功能。 位处理功能
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图2-1 AT89S51单片机片内结构 单片机片内结构
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（7）1个看门狗定时器； 个看门狗定时器； （8）中断系统具有5个中断源、5个中断向量； 中断系统具有5个中断源、 个中断向量； （9）特殊功能寄存器（SFR）26个； 特殊功能寄存器（SFR）26个 空闲模式 （10）低功耗模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式 10）低功耗模式有空闲模式和掉电模式， 下的中断恢复模式； 下的中断恢复模式； （11）3个程序加密锁定位； 11） 个程序加密锁定位； 与AT89C51比，AT89S51更突出的优点 更突出的优点： 更突出的优点 （1）增加在线可编程功能ISP ISP（In System Program），字 ISP 字 页编程，现场程序调试和修改更加方便灵活； 节和页编程 页编程 （2）数据指针 数据指针增加到两个 两个，方便了对片外RAM的访问过程； 数据指针 两个 （3）增加 看门狗定时器 增加了看门狗定时器 增加 看门狗定时器，提高了系统的抗干扰能力；
Hale Waihona Puke .1AT89S51单片机的硬件组成 AT89S51单片机的硬件组成
片内结构如图2 所示。 片内结构如图2-1所示。把作为控制应用所必需的基本功能部 件都集成在一个集成电路芯片上。 件都集成在一个集成电路芯片上。 有如下功能部件和特性： 有如下功能部件和特性： 功能部件 （1）8位微处理器（CPU）； 位微处理器（CPU）； RAM）； （2）数据存储器（128B RAM）； 数据存储器（ ROM）； （3）程序存储器（4KB Flash ROM）； 程序存储器（ （4）4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）； 位可编程并行I/O口 P0口 P1口 P2口 P3口 I/O （5）1个全双工的异步串行口； 个全双工的异步串行口； （6）2个可编程的16位定时器/计数器； 个可编程的16位定时器/计数器； 16位定时器
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（6）1个看门狗定时器WDT 个看门狗定时器WDT 当CPU由于干扰使程序陷入死循环或跑飞时，WDT可使程序恢复 正常运行。 （7）串行口 1个全双工的异步串行口，4种工作方式。可进行串行通信，扩 展并行I/O口，还可与多个单片机构成多机系统。 P1口 P2口 P3口 （8） P0 、口P1口、P2口和P3口 4个8位并行I/O口。 （9）特殊功能寄存器（SFR） 特殊功能寄存器（SFR） 26个，对片内各功能部件管理、控制和监视。是各个功能部件 的控制寄存器 状态寄存器，映射在片内RAM区80H～FFH内 控制寄存器和状态寄存器，映射在片内 80H～FFH 控制寄存器 状态寄存器 80H 。
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此外，单片机正常运行时 ALE端一直有正脉冲信号输出， 此外，单片机正常运行时，ALE端一直有正脉冲信号输出，此 正常运行 频率为时钟振荡器频率fosc的1/6。可作外部定时或触发信 1/6。 号用。 号用。 注意，每当AT89S51访问外部RAM时 执行MOVX类指令），要 注意，每当AT89S51访问外部RAM时（执行MOVX类指令），要 AT89S51访问外部RAM MOVX类指令）， 丢失一个ALE脉冲。 丢失一个ALE脉冲。 ALE脉冲 如需要，可将特殊功能寄存器AUXR（地址为8EH，将在后面介 如需要，可将特殊功能寄存器AUXR（地址为8EH， 特殊功能寄存器AUXR 8EH 绍）的第0位（ALE禁止位）置1，来禁止ALE操作，但执行 ALE禁止位） 禁止位 禁止ALE操作， ALE操作 访问外部程序存储器或外部数据存储器指令“MOVC” 访问外部程序存储器或外部数据存储器指令“MOVC”或 “MOVX”时，ALE仍然有效。即ALE禁止位不影响对外部存 MOVX” ALE仍然有效。 ALE禁止位不影响对外部存 仍然有效 储器的访问。 储器的访问。 引脚第二功能 第二功能， Flash编程 编程， PROG*：引脚第二功能，对片内 Flash编程，为编程脉冲输入