基于AT8951单片机原理及应用
单片机AT89C51应用与结构功能
AT89C51单片机功能及应用和来源参考主要性能参数：与MCS-51产品指令系统完全兼容4K 字节可重檫写Flash 闪速存储器1000 次檫写周期全静态操作：0HZ-24MHZ三级加密程序存储器128*8 字节内部RAM32 个可编程I/O 口线2 个16 位定时/ 记数器6 个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式功能特性概述：AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash 闪速存储器，128 字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16 位定时/ 记数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/ 记数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作直到下一个硬件复位。
AT89C51是美国ATME公L 司生产的低电压，高性能CMOS位8单片机，片内含4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PERO）M和128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATME公L司的高密度、非易失性存储技术生产，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AT89C51 单片机可为您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。
AT89C51方框图引脚功能说明·Vcc：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，也即地址／数据总线复用口。
作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在FIash 编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
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。
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。
(单片机原理及应用)第8章AT89C51串行通信及其应用
目录
• at89c51简介 • at89c51串行通信原理 • at89c51串行通信应用实例 • at89c51串行通信编程 • at89c51串行通信常见问题及解决方案
01 at89c51简介
at89c51单片机简介
at89c51是一种基于CMOS技术 的8位微控制器，由Atmel公司
解决方案
针对信号干扰问题，可以采取增加信 号线屏蔽、优化电源滤波等措施；针 对通信协议不匹配问题，需要统一发 送和接收设备的通信协议；针对数据 校验不通过问题，可以在数据传输过 程中加入校验码，并在接收端进行校 验。
串行通信接口电路设计问题
总结词
接口电路设计不合理可能导致串行通信性能下降或通信失败。
波特率设置
波特率是数据传输的速率， 需要根据实际情况进行合理 设置，以保证数据传输的稳
定性和正确性。
数据校验
为了防止数据传输过程中出 现错误，需要进行数据校验 ，常用的校验方法有奇偶校
验和CRC校验等。
硬件流控制
当数据传输速率较高时，可 以采用硬件流控制来保证数 据传输的稳定性，常用的硬 件流控制方式有RTS/CTS流 控制和XON/XOFF流控制。
串行通信的基本概念
串行通信是一种数据传输方式，数据在单条线路上按顺序一位一位 地传输，具有线路简单、成本低等优点。
at89c51的串行通信接口
at89c51单片机内置一个全双工的串行通信接口，可以同时进行数 据的发送和接收。
串行通信协议
包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等，用于规定数据的传 输格式和顺序。
一个6向量两级中断结构。
片内振荡器和时钟电路。
单片机原理及接口技术AT89S51单片机系统的串行扩展
单片机原理及接口技术AT89S51单片机系统的串行扩展在单片机系统中，为了扩展其功能和使用，需要与其他外部设备进行通信。
串行通信是一种常见的通信方式，它通过将数据逐位地进行传输和接收。
AT89S51单片机具有多种功能引脚，可以用来实现串行扩展。
包括UART串口、SPI接口和I2C总线等。
UART串口是一种常用的串行通信接口，它使用两根引脚（TXD和RXD）进行数据传输。
在AT89S51单片机中，可以使用其内置的UART模块来实现串行扩展。
首先，需要设置串口的波特率、数据位、停止位和校验位等参数。
然后，在程序中通过读写串口数据寄存器来进行数据的传输和接收。
SPI接口是一种全双工的串行通信接口，它使用四根引脚（SCLK、MISO、MOSI和SS）进行数据的传输和接收。
在AT89S51单片机中，可以使用其内置的SPI模块来实现串行扩展。
首先，需要设置SPI的工作模式、数据位、时钟极性和相位等参数。
然后，在程序中通过读写SPI数据寄存器来进行数据的传输和接收。
I2C总线是一种双向的串行通信总线，它使用两根引脚（SDA和SCL）进行数据的传输和接收。
在AT89S51单片机中，可以通过软件实现I2C总线的功能。
首先，需要设置I2C的时钟频率和器件地址等参数。
然后，在程序中通过控制I2C总线的起始、停止、发送和接收来进行数据的传输和接收。
串行扩展可以实现单片机与其他外设的数据交互，包括和PC机的通信、与传感器的连接等。
通过串行扩展，单片机能够实现更复杂的功能和应用。
在编程过程中，需要合理地使用串口、SPI接口和I2C总线等技术，根据具体的应用需求选择合适的通信方式。
总之，单片机原理及接口技术是一种重要的扩展技术，可以极大地增强单片机的功能和使用。
在AT89S51单片机系统中，串行扩展是一种常见的技术。
通过合理地使用UART串口、SPI接口和I2C总线等技术，可以实现单片机与其他外设的数据交互，进而实现更复杂的功能和应用。
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。
at89c51超声波测距工作原理
at89c51超声波测距工作原理
基于AT89C51单片机的超声波测距系统采用脉冲回波方式，充分利用单片机的硬件和软件资源，自动实现超声波的发射与接收控制。
系统充分考虑了环境温度对超声波传播速度的影响，通过单片机中计数器所计超声波往返所经历的时间，通过公式换算就可以计算出超声波发射器与被测物之间的距离。
其原理是：超声波发射器发出的超声波在空气中以速度传播，在接触到被测物体时被反射返回，由接收器接收。
往返时间为t，由s=vt/2即可算出被
测物体的距离。
如需了解更多关于AT89C51超声波测距工作原理的信息，建议查阅
AT89C51单片机使用手册或咨询专业技术人员。
51单片机毕业论文
51单片机毕业论文随着科技的不断发展，51单片机作为一种嵌入式系统，已经在各个领域中得到广泛应用。
本论文旨在研究51单片机的工作原理、应用和未来发展趋势，并对其在毕业设计中的应用进行探讨。
一、51单片机的工作原理51单片机，也叫AT89系列单片机，是一种基于Harvard结构的8位微控制器。
它由MCU核心、RAM、ROM、IO口、定时器、串行通信接口等基本组成部分构成。
其工作原理是通过引脚控制和内部寄存器等，实现对外设的读写、控制和数据处理等功能。
具体而言，其运作过程包括指令的获取、解码和执行等步骤。
在51单片机中，MCU核心是最核心的部分，它负责将外部接口或者其他模块的信号进行处理和控制。
RAM和ROM分别用于存储数据和程序代码。
IO口通过输入和输出电缆与外部设备进行连接，实现与外界的交互。
同时，定时器和串行通信接口等模块则进一步提升了51单片机的功能和灵活性。
二、51单片机的应用领域51单片机的应用广泛涉及电子、通信、汽车、家电等诸多行业。
以下将详细介绍几个主要应用领域：1. 智能家居51单片机可以作为控制器用于智能家居系统的设计与搭建。
通过使用51单片机，可以实现对家电设备的远程控制和监测，提高家居安全性和便利性。
2. 工业自动化在工业自动化领域，51单片机被广泛应用于工控系统的设计。
它可以通过控制模拟信号的转换和数字输入输出等功能，实现对生产线的自动控制和监测。
3. 智能交通51单片机可以用于智能交通系统中的信号灯控制、车辆计数、车牌识别等方面。
通过对车辆和交通信号的实时监控，可以实现交通流量的优化和交通事故的减少。
4. 医疗器械51单片机在医疗设备中的应用也非常广泛，如血压计、血糖仪、心电监护仪等。
它可以实现对生命体征的监测和数据处理，为医生提供准确的诊断依据。
5. 智能农业在智能农业领域，通过使用51单片机，可以实现对温度、湿度、光照等环境因素的实时监测和控制，提高农作物的产量和质量。
第2章AT89S51单片机原理与基本应用系统
第2章AT89S51单⽚机原理与基本应⽤系统单⽚机实⽤教程第2章AT89S51单⽚机原理与基本应⽤系统本章主要内容1、单⽚机的内部结构与引脚功能2、单⽚机存储器空间配臵与功能3、汇编语⾔指令格式与内部RAM的操作指令4、单⽚机I/O输⼊输出端⼝结构及⼯作原理5、单⽚机基本应⽤系统⼀、AT89S51单⽚机内部结构（1）⼀个8位的CPU；（2）⼀个⽚内振荡器及时钟电路；（3）4KB的Flash ROM；（4）128B的内部RAM（5）可扩展64KB外部ROM和外部RAM的控制电路；（6）两个⼗六位的定时/计数器；（7）26个特殊功能寄存器（双数据指针）；（8）4个8位的并⾏⼝；（9）⼀个全双⼯的串⾏⼝；（10）5个中断源，两个外部中断，三个内部中断；（11）内部硬件看门狗电路；（12）⼀个SPI串⾏接⼝，⽤于芯⽚的在系统编程（ISP）。
1、电源VCC （P40）——芯⽚电源，接+5V 。
VSS （P20）——接电源地。
⼆、AT89S51单⽚机引脚功能2、时钟XTAL1（P19）——晶体振荡电路的反相器输⼊端XTAL2（P18）——晶体振荡电路的反相器输出端。
使⽤内部振荡电路时，该引脚外接⽯英晶体和补偿电容。
使⽤外部振荡输⼊时从XTAL2输⼊，此时XTAL1需接地。
3、控制控制引脚有4个，先学习其中的两个。
（1）RST/VPD——复位/备⽤电源RST复位功能是单⽚机正常⼯作必不可少的，因为复位可以使单⽚机从程序的开头运⾏，使单⽚机按照⼈们设计的程序运⾏，在单⽚机系统上电开始⼯作，或单⽚机系统由于外界⼲扰偏离正常运⾏，都需要复位。
AT89S51单⽚机是⾼电平复位，只要在该引脚上⼀段时间（两个机器周期以上）的⾼电平，单⽚机就复位。
在正常运⾏程序时该引脚为低电平。
VPD功能是在VCC掉电情况下，该引脚接备⽤电源，向⽚内的RAM供电，使RAM中的数据不丢失。
3、控制（2）EA/VPP——内外ROM选择/EPROM编程电源在通常的应⽤中EA功能是作为内部和外部ROM的选择端。
AT89S51单片机原理及应用技术第6章
为高优先级 定时器/计数 外部中断1 定时器/计数 外部中断0
器T1中断为 中断为高优 器T0中断为 中断为高优
高优先级 先级
高优先级 先级
图6-7 IP的格式
6.1 AT89S51单片机的中断系统及应用
3、中断嵌套的过程及规则
CPU 执行主程序
CPU 执行低级 中断服务程序
CPU 执行高级 中断服务程序
位。
先级控制位。控制位。 先级控制位。控制位。
PS=0，
PT1=0， PX1=0， PT0=0， PX0=0，
串行口中断 定时器/计数 外部中断1 定时器/计数 外部中断0
为低优先级 器T1中断为 中断为低优 器T0中断为 中断为低优
PS=1， 低优先级 先级
低优先级 先级
串行口中断 PT1=1， PX1=1， PT0=1， PX0=1，
图6-1 中断响应和处理过程
6.1 AT89S51单片机的中断系统及应用
6.1.1 单片机中断系统
图6-2 AT89S51中断系统结构图
6.1 AT89S51单片机的中断系统及应用
5个中断请求源，2个中断优先级，可以实现2级中断服务程序嵌套，
每一个中断源可以使用程序独立的控制为允许中断或者关闭中断；每一
（4）定时器/计数器T1计数溢出发出的中断请求，中断标志位为TF1。
（5）串行口中断请求，中断请求标志位为发送中断TI和接收中断RI。
6.1 AT89S51单片机的中断系统及应用
6.1.2 单片机的中断请求寄存器 1、定时器/计数器的控制寄存器 (TCON,88H)
D7 位地址
D6 D5 D4
D3
6.1 AT89S51单片机的中断系统及应用
AT89S51单片机原理及应用技术第4章
2．END(End of Assembly)汇编终止命令 END是源程序结束标志，终止源程序的汇编工作。整个源程序中只
能有一条END命令，且位于程序的最后。如果END出现在程序中间，其 后的源程序将不进行汇编处理。
4.1 AT89S51的汇编语言简介
4.1.3 汇编语言常用的伪指令 伪指令具有控制汇编程序的输入/输出、定义数据和符号、条件汇编
、分配存储空间等功能。下面介绍单片机汇编语言中常用的伪指令。
1．ORG（Origin）汇编起始地址命令 源程序或数据块的开始，用ORG伪指令规定程序的起始地址，指示
汇编程序开始对源程序进行汇编。如果不用ORG，则汇编得到的目标程 序将从0000H地址开始。例4-1中，规定标号START代表地址从2000H开 始，第1条指令及其后续指令汇编后的机器码都从2000H单元开始存放。
4.1 AT89S51的汇编语言简介
例4-1 结合一个汇编语言程序片段分析四分段格式，见表4-1。 表4-1 汇编语言程序片段
标号段 操作码段
操作数段
注释段
说明
ORG START： MOV
MOV MOV LOOP： ADD
2000H A，#00H R1，#5
；A←0 ；R1←5
R2，#00000010B ；R2←02H
4.1 AT89S51的汇编语言简介
用汇编语言编写的程序效率高，占用的内存单元和CPU资源少，执行 速度快；可直接调用和访问存储器、输入/输出接口以及扩展的各种芯片 ，能直接管理和控制硬件设备；能准确地掌控指令的执行时间，适用于实 时控制系统，也可以直接处理中断。 汇编语言依赖具体的机器硬件，属于低级语言范畴，程序通用性和可移植 性较差。 4.1.2 汇编语言语句及格式
at89c51的工作原理
at89c51的工作原理AT89C51是一款基于MCS-51体系结构的8位单片机，其工作原理如下：1. 存储器结构：AT89C51具有4KB的内部FLASH存储器，可用于存储程序和数据。
它还拥有128字节的RAM，用于存储变量和临时数据。
2. 中央处理单元（CPU）：AT89C51的CPU是一个8位的高性能单元，由一个ALU（算术逻辑单元）、寄存器组和控制单元组成。
它能够执行各种指令，包括算术和逻辑运算，以及控制和数据传输操作。
3. 输入/输出（I/O）口：AT89C51具有4个通用输入/输出端口，每个端口有8个引脚，可用于连接外部设备和传感器。
通过配置这些引脚，可以实现与外部环境的数据交换和控制。
4. 定时/计数器：AT89C51具有2个16位定时/计数器，可以用作计时和事件计数器。
这些定时器可以配置为不同的工作模式，例如计时延时、PWM生成和捕获模式等。
5. 串行通信接口：AT89C51集成了一个可配置的串行通信接口（UART），用于与其他设备进行串行数据传输。
它支持标准的异步串行通信协议，例如RS232。
6. 中断系统：AT89C51具有多种中断源和优先级控制，可以响应外部事件和内部发生的事件。
通过使用中断，可以实现实时响应和处理紧急事件。
7. 时钟和复位电路：AT89C51需要外部提供时钟信号来驱动其内部运行。
一个复位电路用于初始化和复位芯片的状态。
总之，AT89C51是一款多功能的单片机，通过集成的CPU、存储器、I/O口、定时/计数器、串行通信接口和中断系统等组件，实现了各种数据处理、控制和通信功能。
它被广泛应用于各种领域，如自动控制、仪器仪表、家电等。
基于AT8951单片机原理及应用
◎<习题一>◎<习题二>◎<习题三>◎<习题四>◎<习题五>◎<习题六>◎<习题七>◎<习题八>◎<习题九>◎<习题十>◎<总复习题>※<习题一>第一章习题答案一、选择题DCABD DACAC ACDBA BCCBA BB (ABE) B二、计算题1、将下列十进制数分别转换成二进制、十六进制和BCD码的形式（1）33D=00100001B=21H=00110011BCD（2）22 .37D=00010110.0101B=16.5H=00100010.00110111BCD 2、将下列二进制数分别转换成十进制、十六进制的形式。
（1）10101100 B=172D=ACH（2）1001．01 B= 9.25D=9.4H（3）11001100. 011B=CC.6H=204.375D3、将下列十六进制数分别转换成二进制、十进制的形式。
（1）7B H=01111011B=123D（2）0E7．2 H=231.125D=11100111.0010B（3）21A9H=8617D=0010000110101001B4、将下列BCD码转换成十进制数。
(1)10010010BCD=92D（2）01010010=52D（3）1000111. 0110=47.6D5、将下列带符号数分别用原码、反码、补码来表示。
（1）+39 原码、反码、补码为00100111B（2）－121 原码为11111001B，反码为10000110B，反码为10000111B三、填空题1、带符号数在机器中可用_原_码、_反_码和_补_码表示。
2、___运算器___和_控制器_____是计算机硬件的核心，称为中央处理器（CPU）。
3. CPU一次可处理的二进制数的位数称为___字长___。
4、字长为___8___的整数倍。
51单片机原理及应用
51单片机原理及应用51单片机（AT89C51）是一种高性能、低功耗的CMOS8位微控制器，它集成了CPU核心、ROM、RAM、I/O端口、定时器/计数器、串行通信接口等功能模块。
它是基于哈佛结构的架构，具有较高的运行速度和强大的功能。
1.CPU核心：51单片机采用了8051型CPU核心，其指令集丰富，包括基本的算数逻辑操作、数据传输操作、位操作以及控制操作等。
2.存储器：51单片机内部带有4KB的可编程ROM，用于存放程序代码；同时还有128字节的RAM用于存放数据。
3.I/O端口：51单片机共有四组I/O端口，分别为P0、P1、P2和P3，每个端口都是8位的双向口。
4. 定时器/计数器：51单片机内部带有两个独立定时器/计数器，分别为Timer 0和Timer 1，它们可以用于计时、定时和外部计数等操作。
5.串行通信接口：51单片机内部带有一个串行通信接口（UART），可以实现串行数据的收发操作。
1.嵌入式系统开发：51单片机具有强大的IO口和丰富的功能模块，可用于开发各种嵌入式系统，如家电控制、电子锁、智能家居等。
2.工业自动化：51单片机广泛应用于工业领域，可以实现各种传感器的数据采集、控制执行器动作、工业过程监控等功能。
3.车载电子：51单片机可以用于车辆电子系统的设计与控制，如车载仪表盘、车内电子设备控制、车载导航系统等。
4.家庭电子：51单片机可以用于各种家庭电子产品的设计与控制，如电视、音响、游戏机等。
5.学术研究：51单片机常用于电子、计算机等相关专业的教学与研究，学生可以通过对其原理及应用的学习，提高自己的电子设计与开发能力。
需要注意的是，由于51单片机已经推出多年，技术相对较老，目前市场逐渐被更先进的32位单片机所取代。
但由于其成熟可靠、易学易用的特点，仍然在一些特定领域得到广泛应用。
总之，51单片机具有强大的功能和广泛的应用领域，熟悉其原理及应用对于掌握嵌入式系统的设计和开发具有重要意义。
at89c51工作原理
at89c51工作原理
AT89C51是一种基于MCS-51架构的单片机，其工作原理主要包括时钟系统、CPU核心、存储器、输入输出口以及中断控制等部分。
1. 时钟系统：AT89C51采用外接的晶振或者外部时钟源来提供主时钟信号。
时钟信号驱动CPU核心的指令执行和各种操作，同时也用于控制器电路的工作。
2. CPU核心：AT89C51的CPU核心主要由控制单元（CU）和算术逻辑单元（ALU）组成。
控制单元解析指令，控制时序和数据传输，管理整个指令的执行过程。
算术逻辑单元执行算术运算和逻辑操作。
3. 存储器：AT89C51有各种类型的存储器，包括ROM、RAM和特殊功能寄存器。
ROM存储器用于存储程序代码，RAM存储器用于存储变量和临时数据，特殊功能寄存器提供了对特定硬件资源的访问。
4. 输入输出口：AT89C51的输入输出口用于与外部器件进行通信。
通过读取或写入端口，可以实现与外部设备的连接和数据传输。
5. 中断控制：AT89C51支持多种中断源，包括外部中断、定时器中断和串口中断等。
当发生中断事件时，CPU会立即中断当前的任务执行，转而去执行中断服务程序，处理中断源引发的事件。
总体来说，AT89C51的工作原理是通过时钟系统提供时序信号，驱动CPU核心执行指令，并通过存储器进行数据的存取与处理，同时通过输入输出口与外部设备进行交互，而中断控制则能对外部事件进行及时响应。
at89c51的工作原理
at89c51的工作原理AT89C51是一款基于8位单片机的芯片，它采用CMOS技术，具有51系列特有的功能和特点。
它由中央处理器单元(CPU)、存储器、计时器/计数器、输入/输出(I/O)端口等组成。
AT89C51的工作原理如下：1. 程序存储器(FLASH)：AT89C51具有4KB的程序存储器，用于存储程序指令和数据。
CPU从程序存储器中读取指令，并按照指令进行相应的操作。
2. 数据存储器(RAM)：AT89C51具有128字节的数据存储器，用于存储程序运行中的数据和临时变量。
3. 输入/输出(I/O)端口：AT89C51具有4个I/O端口(P0、P1、P2、P3)，可连接外部设备，如LED灯、按键、传感器等。
CPU通过I/O端口与这些外部设备进行数据的输入和输出。
4. 中央处理器单元(CPU)：AT89C51的CPU包括ALU(算术逻辑单元)、寄存器、控制单元等。
ALU用于执行算术和逻辑运算，寄存器用于存储运算结果和中间数据，控制单元用于控制和协调各个部件的工作。
5. 计时器/计数器：AT89C51具有两个16位定时器/计数器(T0、T1)，用于产生精确的时间延迟或进行计数。
它们可以用来测量时间、控制外设的工作等。
6. 时钟源：AT89C51需要外部提供时钟信号，以确定指令的执行速度。
它支持多种时钟源，如晶体振荡器、RC振荡器等。
在工作时，AT89C51首先从程序存储器中读取指令，然后根据指令执行相应的操作，如进行算术运算、逻辑判断、数据存储与读取等。
同时，它还可以通过I/O端口与外部设备进行数据交互，实现各种功能。
整个工作过程由时钟信号驱动，时钟信号的频率决定了指令的执行速度。
AT89C51单片机的基本结构和工作原理
AT89C51单片机的主要工作特性：·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次；·内含28字节的RAM；·具有32根可编程I/O线；·具有2个16位可编程定时器；·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构；·具有1个全双工的可编程串行通信接口；·具有一个数据指针DPTR;·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式；·具有可编程的3级程序锁定定位；AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz.AT89C51各部分的组成及功能：1.单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。
（1）运算器运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。
其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。
ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。
算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。
暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。
ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。
累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。
ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。
单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。
B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，另一个输入来自ACC。
运算结果存于AB寄存器中。
（2）控制器控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。
AT89C51单片机结构和原理
第2章 AT89C51单片机结构和原理
2.1.4 定时器/计数器 AT89C51内部有两个16位可编程定时器/计数器，简
称为定时器0(T0)和定时器1(T1)，T0和T1分别由两个8 位寄存器构成，其中T0由TH0(高8位)和TL0(低8位)构 成，T1由TH1(高8位)和TL1(低8位)构成。TH0、TL0、 TH1、TL1都是SFR中的特殊功能寄存器(见表2-4)。
低位，P0.7为高位。每条线的结构组成如图2-3所示。 它由一个输出锁存器，两个三态缓冲器，输出驱动电 路和输出控制电路组成。P0口是一个三态双向I/O口， 它有两种不同的功能，用于不同的工作环境。
第2章 AT89C51单片机结构和原理
读锁存器
地 址 /数 据 控 制
内部总线 写锁存器
D P0.XQ
D2H
D1H
D0H
第2章 AT89C51单片机结构和原理
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。
③ 用户标志位F0：是用户定义的一个状态标志位， 根据需要可以用软件来使它置位或清除。
第2章 AT89C51单片机结构和原理
(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(图中未具体画出)。
(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。
第2章 AT89C51单片机结构和原理
第2章 AT89C51单片机结构和原理
at89c51原理
at89c51原理AT89C51是一款经典的8位单片机，被广泛应用于各种嵌入式系统中。
它是由美国Atmel公司研发的，采用MCS-51指令集架构。
本文将从AT89C51的原理和特点进行阐述，介绍其在嵌入式系统中的应用。
AT89C51的核心是一块基于CMOS工艺的8位CPU，它拥有4KB 的Flash存储器、128B的RAM和32个I/O口。
该单片机还具备丰富的外设资源，包括定时器、串行通信接口、中断控制器等。
这些特点使得AT89C51成为一款功能强大且灵活可扩展的单片机。
AT89C51的工作原理是基于冯·诺依曼体系结构，它通过存储器中的指令来控制各个外设的操作。
当程序启动时，CPU从Flash存储器中读取指令并执行，从而实现各种功能。
在程序运行过程中，可以通过中断控制器来处理外部事件的响应，提高系统的实时性和可靠性。
AT89C51的编程方式灵活多样，可以通过编程器将程序下载到Flash存储器中。
编程器将程序存储在Flash存储器的不同地址中，CPU根据程序计数器读取指令并执行。
这种方式方便了程序的更新和维护，同时也提高了开发效率。
AT89C51的应用非常广泛，特别是在嵌入式系统中。
它可以用于家电控制、工业自动化、车载电子等领域。
在家电控制方面，AT89C51可以实现对电视、空调、洗衣机等设备的控制和管理；在工业自动化方面，AT89C51可以实现对生产线的控制和监控；在车载电子方面，AT89C51可以实现对车辆的控制和信息处理。
除了以上应用，AT89C51还可以用于物联网设备的开发。
物联网设备需要实现与互联网的通信和数据处理，而AT89C51正好具备串行通信接口和强大的计算能力。
通过与传感器、无线模块等外设的结合，AT89C51可以实现物联网设备的智能控制和数据传输。
AT89C51作为一款经典的8位单片机，具备强大的功能和灵活的编程方式。
它在嵌入式系统中的应用非常广泛，可以实现各种控制和数据处理的功能。
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◎<习题一>◎<习题二>◎<习题三>◎<习题四>◎<习题五>◎<习题六>◎<习题七>◎<习题八>◎<习题九>◎<习题十>◎<总复习题>※<习题一>第一章习题答案一、选择题DCABD DACAC ACDBA BCCBA BB (ABE) B二、计算题1、将下列十进制数分别转换成二进制、十六进制和BCD码的形式（1）33D=00100001B=21H=00110011BCD（2）22.37D=00010110.0101B=16.5H=00100010.00110111BCD 2、将下列二进制数分别转换成十进制、十六进制的形式。
（1） 10101100 B=172D=ACH（2） 1001．01 B= 9.25D=9.4H（3）11001100. 011B=CC.6H=204.375D3、将下列十六进制数分别转换成二进制、十进制的形式。
（1）7B H=01111011B=123D（2）0E7．2 H=231.125D=11100111.0010B（3）21A9H=8617D=0010000110101001B4、将下列BCD码转换成十进制数。
(1)10010010BCD=92D（2）01010010=52D（3）1000111. 0110=47.6D5、将下列带符号数分别用原码、反码、补码来表示。
（1）+39 原码、反码、补码为00100111B（2）－121 原码为11111001B，反码为10000110B，反码为10000111B三、填空题1、带符号数在机器中可用_原_码、_反_码和_补_码表示。
2、___运算器___和_控制器_____是计算机硬件的核心，称为中央处理器（CPU）。
3. CPU一次可处理的二进制数的位数称为___字长___。
4、字长为___8___的整数倍。
5、.MCS-51的最基本时间单位是_ 时钟___周期。
6、.8051的一个机器周期由___12___个时钟周期组成。
7、半导体存储器分为__ROM__和__RAM____。
8、根据信息传送的属性，总线可分为___地址总线___、_数据总线_____和__控制总线____。
四、问答题1、什么是字长？Intel公司的MCS-51系列单片机的字长是多少？答：字长是指计算机能一次处理二进制数码的位数，MCS—51系列单片机字长为8位，又称8位机。
2、简述半导体存储器的分类及各类存储器的功能。
答：（1）只读存储器（ROM） ROM在使用过程中，存储的信息只能被读出，而不能用通常的方法写入。
在系统断电时，ROM中的信息并不会丢失。
因此，这类存储器适用于存放各种固定的系统程序、应用程序和常数等。
ROM按制造工艺的不同可分为以下几种：A）掩膜ROM 存储在ROM中的信息是在生产过程中用“掩膜”工艺固化在ROM芯片中的，一旦做好，不能更改。
只适用于存储成熟的固定程序和数据，在大批量生产时，可降低成本。
B）可编程ROM（PROM） PROM中的信息是由用户写入，但只能写一次，写入后的信息以后不能更改。
C）可擦除ROM 允许用户对已写入的信息进行多次修改，但修改之前要先将原来的内容擦除掉，按擦除方法不同，又分为两种：紫外线擦除的ROM（EPROM）：在芯片上有一窗口，用紫外线擦抹器照射该窗口约20分钟后就可擦除，然后加规定的编程电压可重新写入程序。
电擦除的ROM（EEPROM）：它允许用户利用+5V的电压擦除已存入的信息，并可进行重新写入，擦除和写入过程可在线完成，不需将芯片从用户系统中取出。
（2）随机读写存储器（RAM）随机读写存储器中的内容可随时读出和写入，但在系统断电后，其中的内容将会丢失。
因此常用于存放程序运行所需要的各种数据，而这些数据往往是经常变化的。
RAM分为双极型和MOS型两种，前者读写速度快，但功耗大，集成度低，因此在微型机中几乎都用后者。
MOS型又可分为三类：A）静态RAM（SRAM）其存储电路以双稳态触发器为基础，状态稳定，只要不掉电，信息可一直保存，优点是不需刷新，缺点是集成度低。
适于不需要大存储容量的微型机中，如单片机。
B）动态RAM（DRAM）其存储单元以电容为基础，电路简单，集成度高，但会因为电容的电荷泄漏而造成信息的丢失，因此，需要每隔一定的时间利用刷新电路进行一次重写（刷新），这会增加系统硬件的投入。
适用于需要大存储容量的计算机中。
C）集成RAM（IRAM）它是一种能自动完成对存储在其中的信息进行周期性刷新的动态RAM存储器。
3、MCS-51系列单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？答：CPU、存储器、定时器／计数器和I／O接口等4、CPU由哪几个部分组成？各部分有何功能？答：微处理器CPU由运算器和控制器两部分组成：1、运算器是完成各种算术运算和逻辑运算的部件。
2、控制器是计算机的神经中枢，它指挥计算机的各个功能部件在程序的控制之下以一定的节拍有条不紊地进行工作。
5、如何简单判断MCS-51单片机在正常工作？答：ALE / 引脚，ALE为地址锁存允许信号。
在访问外部存储器时，ALE用于锁存P0口送出的低8位的地址信号；在不访问外部存储器时，ALE以时钟振荡频率的1／6的固定频率输出，用示波器观察ALE引脚上的脉冲信号是判断单片机芯片是否在正常工作的一种简便方法。
6、什么是指令周期、机器周期？假设f osc = 6MHZ，机器周期为多少？答：指令周期：一条指令从被读取到被执行的整个过程所需的时间机器周期：指CPU访问存储器一次所需的时间，它由12个时钟周期组成。
即机器周期 = 12 × 时钟周期[1/（6*106）]*12=2us7、单片机的复位方法有哪几种？复位后各寄存器的状态如何？答：(a)上电复位电路 (b)上电复位兼手动复位电路单片机内部的各寄存器的内容将被初始化，包括程序计数器PC和特殊功能寄存器，其中（PC）=0000H。
SFR名称初始状态SFR名称初始状态ACC00H TMOD00HB00H TCON00HPSW00H TH000HSP07H TL000HDPL00H TH100HDPH00H TL100HP0 ~ P3FFH SBUF不确定IPХХХ00000B SCON00HIE0ХХ00000B PCON0ХХХХХХХB8、在89C51单片机应用系统中/V PP引脚如何连接？为什么？答：①为访问程序存储器的控制信号。
当接高电平时，CPU访问程序存储器分两种情况：一，当要访问的地址在0000H～0FFFH范围时，CPU选择片内的程序存储器；当访问的地址超过0FFFH时，则选择外部程序存储器。
当接低电平时，CPU只访问外部程序存储器。
对于片内无程序存储器的如8031单片机，引脚必须接地。
②V PP为该引脚的第二功能，用作8751内部EPROM的21V编程电源的输入端。
9、什么是时钟周期？ 89C51 CPU机器周期与时钟周期是什么关系？如果晶振频率为12MHz，则一个机器周期是多少微秒？答：时钟周期：反映时钟信号的周期机器周期：指CPU访问存储器一次所需的时间，它由12个时钟周期组成。
指令周期：一条指令从被读取到被执行的整个过程所需的时间机器周期 = 12 × 时钟周期[1/（12*106）]*12=1us10、简述8051存储器的结构。
答：（1）一个8位的微处理器CPU；（2）4K字节的片内程序存储器（ROM）；（3）128字节的片内数据存储器和128字节的特殊功能寄存器；（4）四个8位并行I／O端口（P0～P3）；（5）两个16位的定时器/计数器；（6）允许两级嵌套的中断控制系统；（7）一个全双工串行口；（8）64K字节的外部程序和64K字节的外部数据存储器的扩展空间和控制电路；（9）一个片内振荡器和时钟发生电路；11、8051片内RAM分为哪几个功能区？地址范围各是多少？答：内部有256B的数据存储空间低128B为通用的数据存储器，地址为00H ～7FH；按其功能不同划分为三个区域（1）工作寄存器区 地址00H～1FH范围为工作寄存器区。
（2）位寻址区 地址20H～2FH范围为位寻址区（3）用户区 地址30H～7FH范围是供用户使用的一般数据缓冲区，堆栈区通常也设置在这个区域内。
高128B为特殊功能寄存器（简称SFR），地址为80H～FFH。
12、当前工作寄存器区可用什么方法选择？单片机复位后，将哪个区初始化为当前工作区？答：PSW寄存器中的RS1、RS0为工作寄存器区选择控制位 用户可通过对RS1、RS0两个位状态的设置来选择当前工作寄存器区。
RS1RS0选中的当前工作寄存器区000区（00H ~ 07H）011区（08H ~0FH）102区（10H ~ 17H）113区（18H ~ 1FH）13、8051内部有几个特殊功能寄存器（SFR）？哪些是可以位寻址的？答：8051有21个特殊功能寄存器在这些SFR中，有11个SFR的字节地址可被8整除（地址以0和8结尾），它们是既可字节寻址，又可位寻址的。
14、MCS-51存储器结构的主要特点是什么?程序存储器和数据存储器各有何不同?答：MCS—51存储器采用的是哈佛结构存储器分为两大存储空间；（一）程序存储器（ROM）空间由以下两部分组成；1、片内4KB 的程序存储器，其地址为0000H～0FFFH2、片外64KB的程序存储器，其地址为0000H～FFFFH（二）数据存储器（RAM）空间也由两部分组成：1、片内256B的数据存储器，00H～7FH为通用的数据存储区，80H～FFH为专用的特殊功能寄存器区2、片外64KB的数据存储器，其地址为0000H～FFFFH5※<习题二>第二章习题答案一、选择题1、执行如下指令后，累加器A中的内容是（B）MOV A，#11HMOV R1，#2AHADD A，R1A 11HB 3BHC 2AHD 19H2、如果当前的通用工作寄存器工作在0区，则PSW的RS1、RS0的值为（A）A 00B 01C 10D 113、下列指令不正确的是（C）A MOV A，22HB MOVR1，AC MOV R1，R4D MOVA，R14、下列指令中错误的是（CD）A、MOV A，R4B、MOV 20H，R4 C 、MOV R4，R3D、MOV﹫R4，R35、下列指令中不影响标志位CY的指令有（B）A、ADD A，20HB、CLR A C 、RRC AD、INC A6、LJMP跳转空间最大可达到（D）A、2KBB、256B C 、128B D、64KB7、设累加器A的内容为0C9 H，寄存器R2的内容为54H，CY=1，执行指令SUBB A，R2 后结果为（A）A、（A）=74HB、（R2）=74H C 、（A）=75HD、（R2）=75H8、设（A）=0C3 H，（R0）=0AA H，执行指令ANLA，R0后，结果（A）A、（A）=82HB、（A）=6CH C 、（R0）=82 D、（R0）=6CH9、8051单片机中，唯一一个用户不能直接使用的寄存器是（C）A、PSWB、DPTR C 、PC D、B10、8051单片机中，唯一一个用户可使用的16位寄存器是（B）A、PSWB、DPTR C 、ACC D、PC11、执行如下三条指令后，30H单元的内容是（C）MOV R1，＃30HMOV 40H，＃0EHMOV ﹫R1，40HA、40HB、30H C 、0EH D、FFH12、有如下程序段：MOV R 0，＃30HSETB CCLR AADDC A，＃00HMOV ﹫R0，A执行结果是（B）A、（30H）=00HB、（30H）=01H C 、（00H）=00HD、（00H）=01H13、如下程序段：CLR CMOV A，＃BCHADDC A，＃65H则其结果为（ABC）A、（A）=21HB、CY=1 C 、AC=1 D、CY=0 E、AC=014、对于DIV AB指令的执行结果，下列说法正确的是（ABE）A．商在A中 B．余数在B中 C．商在B中 D．余数在A中 E．如果除数为0，则溢出标志位置1。