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系列单片机介绍
3.1 AT89C51系列单片机介绍3.1.1 AT89C51系列基本组成及特性AT89C51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
而在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51更实用，也是一种高效微控制器，因为它不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器，用户可以用电的方式达到瞬间擦除、改写。
而这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。
AT89C51基本功能描述如下：AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，而且在其片种还有4k字节的在线可重复编程快擦快写程序存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。
它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。
AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积, 增加系统的可靠性，降低了系统成本。
只要程序长度小于4k, 四个I/O口全部提供给用户。
可用5V电压编程，而且写入时间仅10毫秒, 仅为8751/87C51 的擦除时间的百分之一，与8751/87C51的12V电压擦写相比, 不易损坏器件, 没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。
AT89C51 芯片提供三级程序存储器锁定加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段, 能完全保证程序或系统不被仿制。
另外,AT89C51 还具有MCS-51系列单片机的所有优点。
128×8 位内部RAM, 32 位双向输入输出线, 两个十六位定时器/计时器, 5个中断源, 两级中断优先级, 一个全双工异步串行口及时钟发生器等。
AT89C51有间歇、掉电两种工作模式。
间歇模式是由软件来设置的, 当外围器件仍然处于工作状态时, CPU可根据工作情况适时地进入睡眠状态, 内部RAM和所有特殊的寄存器值将保持不变。
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单片机简介
ATMEL89系列单片机是以8031核构成的，所以，它和8051系列单片机是兼容的系列。
这个系列对于以8051为基础的系统来说，是十分容易进行取代和构造的。
故而对于熟悉8051的用户来说，用ATMEL公司的89系列单片机进行取代8051的系统设计是轻而易举的事。
一、89系列单片机的优点89系列单片机对一地一般用户来说，存在下列很明显的优点：1.内部含Flash存储器因此在系统的开发过程中可以十分容易进行程序的修改，这就大大缩短了系统的开发周期。
同时，在系统工作过程中，能有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响到信息的保存。
2.和80C51插座兼容89系列单片机的引脚是和80C51一样的，所以，当用89系列单片机取代80C51时，可以直接进行代换。
这时，不管采用40引脚亦或44引脚的产品，只要用相同引脚的89系列单片机取代80C51的单片机即可。
3.静态时钟方式89系列单片机采用静态时钟方式，所以可以节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。
4.错误编程亦无废品产生一般的OTP产品，一旦错误编程就成了废品。
而89系列单片机内部采用了Flash存储器，所以，错误编程之后仍可以重新编程，直到正确为止，故不存在废品。
5.可进行反复系统试验用89系列单片机设计的系统，可以反复进行系统试验;每次试验可以编入不同的程序，这样可以保证用户的系统设计达到最优。
而且随用户的需要和发展，还可以进行修改，使系统不断能追随用户的最新要求。
二、89系列单片机内部结构89系列单片机的内部结构和80C51相近，它主要含有如下一些部件。
1.8031CPU2.振荡电路3.总线控制部件4.中断控制部件5.片内Flash存储器6.片内RAM7.并行I/O接口8.定时器9.串行I/O接口在89系列单片机中，AT89C1051的Flash存储器容量最小，只有1K;而AT89C52，LV52，S8252的Flash存储器容量最大，有8K。
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的结构和原理解析 ppt课件
1
单片机原理及应用
教学目标
通过本章教学，要求达到以下目标：
1. 总体了解AT89C51单片机内部结构。 2. 熟悉AT89C51单片机40个引脚及其功能。 3. 熟悉AT89C51三个不同存储空间配置及地址范
围，了解不同存储空间的操作指令和控制信号。 4. 熟悉AT89C51片内RAM低128B分区结构和作用。 5. 了解特殊功能寄存器地址分布范围，理解ACC、
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5
单片机原理及应用
温故知新检测
2号题
什么是BCD码和BCD数？ BCD数的加减运算有何特点？
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6
单片机原理及应用
温故知新检测
3号题
什么是原码、反码和补码？
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7
单片机原理及应用
温故知新检测
4号题
1101101.1011B =？H
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19
单片机原理及应用
1. 运算器
RS0 D3H
OV D2H
— 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。
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。
常用的SFR的状态。 12. 理解时钟电路组成、时钟和机器周期的概念。
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3
单片机原理及应用
第三章 AT89S51单片机的结构和原理
1 2 3 4 5 6 7 8 9 RESPACK-8 1K*8 P17 P16 P15 P14 P13 P12 P11 P10 P14 8 7 6 5 4 3 2 1
U1
P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P3.7/RD P3.6/WR P3.5/T1 P3.4/T0 P3.3/INT1 P3.2/INT0 P3.1/TXD P3.0/RXD P2.7/A15 P2.6/A14 P2.5/A13 P2.4/A12 P2.3/A11 P2.2/A10 P2.1/A9 P2.0/A8 P0.7/AD7 P0.6/AD6 P0.5/AD5 P0.4/AD4 P0.3/AD3 P0.2/AD2 P0.1/AD1 P0.0/AD0 17 16 15 14 13 12 11 10 28 27 26 25 24 23 22 21 32 33 34 35 36 37 38 39
读引脚
读引脚
图3-3 P0口的一位结构图
图3-4 P1口的一位结构图
单片机的引脚（P0口）
P0.0—P0.7: 双向I/O （内置场效应管上拉） 寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口 和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器 时可作为8位准双向I/O口使用。
读锁存器 2 地址/数据 控制 =0 0 3 0
5V K
22μF C1 RST
AT89S51
K R2 200Ω
R1 AT89S51 1KΩ
R2 1KΩ
22μF C1
R1 AT89S51 1KΩ
(a)上电复位电路
(b)按键电平复位电路 图3-14 复位电路
(c)按键脉冲复位电路
第五节 I/O口应用举例
AT89C51单片机的基本结构
单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。
（4）外围接口电路
AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。
当EA信号接地时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器，地址为0000H-FFFFH;当EA接VCC时，对ROM的读操作从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。在编程时，该引脚可接编程电压5V或12V。在编程校验时，该引脚可接VCC。
·PSEN 片外程序存储器读选通信号PSEN，低电平有效。在片外程序存储器取指期间，当PSEN有效时，程序存储器的内容被送至P0口；在访问外部RAM时，PSEN 无效。
(2)振荡电路的接法
AT89C51的工作原理：
1.引脚排列及功能
AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。
（1）I/O口线
·P0口 8位、漏极开路的双向I/O口。
当使用片外存储器及外扩I/O口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时，P0口可用于接收指令代码字节；程序校验时，可输出指令字节。P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉电阻。作为普通输入时，应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。
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。
at89c51单片机核心电路
at89c51单片机核心电路AT89C51单片机是一款常用的8位单片机，它具有强大的功能和广泛的应用领域。
本文将从AT89C51单片机的核心电路结构、工作原理、特点和应用等方面进行介绍。
一、核心电路结构AT89C51单片机的核心电路结构主要包括中央处理器单元(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)口和定时/计数器等组成部分。
1. 中央处理器单元(CPU)AT89C51单片机采用基于Harvard体系结构的8位CPU，具有高性能和低功耗的特点。
它包括指令执行单元(ALU)、程序计数器(PC)、累加器(A)、标志寄存器(F)等。
CPU是单片机的核心，负责指令的执行和数据的处理。
2. 存储器AT89C51单片机的存储器分为程序存储器和数据存储器两部分。
程序存储器用于存储程序的指令，常用的有Flash存储器；数据存储器用于存储数据，常用的有RAM和片内数据存储器。
3. 输入/输出(I/O)口AT89C51单片机具有多个输入/输出(I/O)口，用于与外部设备进行数据的输入和输出。
这些I/O口可以连接到LED灯、按键、液晶显示器等外部设备，实现单片机与外部环境的信息交互。
4. 定时/计数器AT89C51单片机内部集成了多个定时/计数器，用于产生精确的时间延迟和计数功能。
通过配置定时/计数器的工作模式和参数，可以实现定时、计数、PWM波形产生等功能。
二、工作原理AT89C51单片机的工作原理是基于指令的执行和数据的处理。
当单片机上电后，CPU会从程序存储器中读取第一条指令，然后按照指令的执行顺序逐条执行。
执行指令时，CPU会将指令操作数从数据存储器中读取出来，进行相应的运算或逻辑操作，然后将结果写回到数据存储器中。
在执行指令的过程中，单片机可以通过输入/输出口与外部设备进行数据的输入和输出。
例如，可以通过输入口读取按键的状态，然后根据按键的状态执行相应的操作；也可以通过输出口控制LED灯的亮灭，实现信息的输出。
第3章 89C51单片机 硬件结构和原理 89C51是Atmel公司在8051基础上发展的8位单片机。介绍它的硬件
INT0 外部中断0输入
INT1 外部中断1输入
T0 定时器0的外部输入（计数输入）
T1 定时器1的外部输入（计数输入）
WR 外部数据存储器写选通控制输出
RD 外部数据存储器读选通输出控制
4. 程序状态标志寄存器 PSW
D7
D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
CY AC F0 RS1 RS0 OV — P
MOVC A，@A+DPTR
MOVC A , @A+PC CPU读取片外ROM时，发出PSEN信号（程序存储允
许输出），作为读ROM的选通控制信号。
程序存储器中的保留单元
存储单元地址
保留用途
0000H—0002H 复位后初始化引导程序地址
0003H—000AH 外部中断0中断服务程序入口地址
000BH—0012H 定时器/计数器0溢出中断服务程序 入口地址
89C51单片机基本组成包括有:
一个8位的微处理器； 片内数据存储器RAM有128B，
21个特殊功能寄存器SFR； 片内程序存储器Flash ROM 有4KB；
可寻址片内外统一编址的64KB的ROM， 可寻址片外64KB的RAM； 4个8位并行I/O接口（P0—P3）； 一个全双工通用异步串行接口UART； 两个16位的定时器/计数器； 五个中断源、两个优先级的中断控制系统；
R0 — R7
18H — 0FH
R0 — R7
10H — 17H
R0 — R7
18H — 1FH
R0 — R7
⑵ 位寻址区
片内RAM的 20H—2FH这16 个字节，可以 用位寻址方式 访问各位。
这128位的位地 址00H-7FH。
有专门的位操 作指令,采用位
at89c51 工作原理
at89c51 工作原理AT89C51是一种单片机型号，下面将详细介绍其工作原理。
AT89C51是一款基于MCS-51体系结构的8位单片机。
它由一个中央处理器单元（CPU）、存储器、输入/输出端口以及定时/计数器等组成。
其工作原理如下：1. 程序存储器：AT89C51内部集成了4KB的闪存程序存储器，用于存储控制程序。
闪存存储器的内容可以通过编程来更改，使单片机适应不同的应用需求。
2. 数据存储器：AT89C51内部包含RAM和SFR特殊功能寄存器。
RAM用于存储变量和临时数据，SFR寄存器用于存储控制和状态信息。
3. I/O端口：AT89C51具有4个I/O端口（P0、P1、P2、P3），可用于连接外部设备。
每个端口都有8个引脚，每个引脚都可以配置为输入或输出，并具有上下拉电阻等功能。
4. 定时/计数器：AT89C51内部包含两个16位定时/计数器（Timer 0和Timer 1）。
它们可以用于测量时间间隔、生成延时、产生脉冲信号等。
定时/计数器可以配置为定时模式或计数模式，并可以通过软件或硬件触发启动。
5. 中断系统：AT89C51支持外部和内部中断。
它具有6个可屏蔽的外部中断源，可以连接到外部设备的引脚上。
同时，它还具有两个内部定时器中断（Timer 0和Timer 1的溢出中断）。
6. 控制单元：AT89C51的控制单元负责将程序存储器中的指令读取到指令缓冲器中，并执行这些指令。
控制单元还包含指令译码器，用于识别和执行各种指令操作。
AT89C51的工作原理是通过控制单元按照存储在程序存储器中的指令序列来实现的。
它可以实现多种功能，如数据处理、输入/输出控制、定时/计数、中断处理等。
在特定的应用场景中，可以通过编程来配置和控制AT89C51的工作方式，从而实现所需的功能。
AT89C51单片机的结构单片机资料
AT89C51单片机的结构单片机资料AT89C51是一种常用的8位单片机，具有可编程特性和丰富的外设接口，被广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍AT89C51单片机的结构和相关资料。
一、引言在现代电子产品中，单片机扮演着重要的角色，它能够实现复杂的功能，并且具有体积小、功耗低等优点。
AT89C51单片机是一种典型的8位单片机，具有高性能和可靠性，成为许多电子设计师的首选。
二、AT89C51单片机结构AT89C51单片机是基于CMOS技术的，并且采用了Harvard结构。
它由四个主要部分组成：中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（I/O）和定时/计数器。
1. 中央处理器（CPU）AT89C51单片机的CPU是一块高性能的8位微处理器，工作频率可达到最高12MHz。
它内部集成了ALU（算术逻辑单元）、寄存器、指令译码器和程序计数器等。
2. 存储器AT89C51单片机具有3种类型的存储器：Flash程序存储器、RAM 数据存储器和EEPROM数据存储器。
- Flash程序存储器用于存储程序代码，可通过编程器进行擦写和编程。
- RAM数据存储器用于临时存储数据，其容量为128字节。
- EEPROM数据存储器用于存储非易失性数据，其容量为4KB。
3. 输入/输出接口（I/O）AT89C51单片机具有4个I/O口，每个口可配置为输入或输出。
它们可与外围设备进行数据交换，如传感器、LED、LCD等。
4. 定时/计数器AT89C51单片机具有两个定时/计数器，可用于实现时间控制和计数功能。
它们可以设置不同的工作模式，并具有多种中断功能。
三、单片机资料为了更好地开发和应用AT89C51单片机，我们需要获取单片机的相关资料。
1. 数据手册单片机的数据手册是我们了解其内部结构和特性的重要参考资料。
它包含了单片机的详细规格、引脚图、寄存器说明、指令集等内容。
2. 开发工具在使用AT89C51单片机进行开发时，我们需要下载和安装相应的开发工具。
at89c51单片机基本结构
at89c51单片机基本结构AT89C51单片机的基本结构主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）口、定时器/计数器和串行通信接口等。
其中，中央处理器是单片机的核心部件，负责执行指令和控制系统的运行。
存储器用于存储程序代码和数据，包括闪存存储器和随机存储器（RAM）。
输入输出口用于与外部设备进行数据交互，可以连接各种传感器和执行器。
定时器/计数器用于产生定时和计数功能，提供精确的时序控制。
串行通信接口用于与其他设备进行数据传输，实现与外部设备的通信。
AT89C51单片机采用Harvard结构，指令存储器和数据存储器分开，可以同时进行指令的取指和数据的读写操作。
它具有4KB的闪存存储器和128字节的RAM存储器，可以存储大量的程序代码和数据。
AT89C51还具有32个输入输出引脚，可以实现丰富的外部设备连接。
AT89C51单片机的工作原理是通过中央处理器执行存储在闪存存储器中的指令来控制系统的运行。
首先，中央处理器从闪存存储器中取得指令，并根据指令的操作码执行相应的操作。
中央处理器还可以从RAM存储器中读取数据，并将结果存储到RAM或输出到外部设备。
定时器/计数器可以提供时钟信号，用于同步系统的各个部件。
串行通信接口可以实现与其他设备的数据传输，如与计算机进行通信。
AT89C51单片机具有丰富的指令集和强大的功能，可以实现各种应用需求。
它可以用于控制系统、自动化设备、仪器仪表等领域。
由于其低功耗和高性能的特点，AT89C51单片机被广泛应用于嵌入式系统中。
AT89C51单片机是一款功能强大的8位单片机，具有丰富的功能和灵活的应用性。
它的基本结构包括中央处理器、存储器、输入输出口、定时器/计数器和串行通信接口等。
通过执行存储在闪存存储器中的指令，AT89C51单片机可以实现各种应用需求，并在嵌入式系统中发挥重要作用。
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。
第五讲：AT89C51单片机存储器结构
存储单元地址，简称为地址。由于当单元数较多时，二进制位数较长， 不便于读、写、记，所以地址一般用十六进制表示。
地址位数与存储单元数之间的关系：设有2N个存储单元，则一定有 N位地址。如有4=22个单元需两位地址，00B、01B、10B、11B。反之 亦然。
第2章 AT89C51单片机结构和原理
FFFFH 外部
1000H
内部 EA =1
0FFFH 0000H
外部 EA =0
FFFFH
FFH 专用 寄存器
80H 7FH 内部
00H RAM
外部 0000H
(a)
(b)
图2-7 AT89C51存储器结构图 (a) 程序存储器地址分配；(b) 数据存储器地址分配
第2章 AT89C51单片机结构和原理
三、数据存储器（RAM）
作用：用于存放数据，运算的中间结果，待调试的程序 等等。断电信息丢失。
地址分配：RAM在物理和逻辑上都分为两个地址空间。 一个是片内256BRAM；另一个是片外最大可扩充 64KBRAM。为了区分片内、片外RAM，MCS-51采用 不同的指令访问。访问片内RAM使用MOV指令，访问 片外RAM使用MOVX指令（访问ROM使用MOVC指 令）。因此，片内、外RAM，片内、外ROM地址空间 可重叠。
第2章 AT89C51单片机结构和原理
第五讲：AT89C51单片机存储器结构
一、半导体存储器 二、存储器空间划分方法 三、数据存储器(RAM) 四、程序存储器(ROM) 五、MCS-51片外总线构
第2章 AT89C51单片机结构和原理
一、半导体存储器
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单片机是一种经典的8位微控制器，由美国公司Intel开发，现在由Atmel公司继续生产和推广。
它被广泛应用于嵌入式系统、自动控制、工业控制和通信等领域。
AT89C51单片机的基本结构和工作原理如下：基本结构：1.中央处理器单元(CPU)：AT89C51单片机采用MCS-51体系结构，内置一个8位的中央处理器，工作频率可达到12MHz。
其指令集包括大约100多种指令，支持各种数据操作和控制指令。
2. 存储器：AT89C51单片机集成了4KB的Flash程序存储器、128B的RAM数据存储器和128B的EEPROM数据存储器。
Flash存储器用于存储用户程序，RAM用于临时数据存储，EEPROM用于非易失性数据存储。
3.I/O端口：AT89C51单片机具有32个I/O端口，可以实现与外部设备的数据交换和控制。
这些端口可以配置为输入端口或输出端口，用于连接外部器件。
4. 定时器/计数器：AT89C51单片机集成了2个16位的定时器/计数器(Timer/Counter)，用于生成精确的时序信号和计数功能。
它们可以配置为定时器模式或计数器模式，支持各种定时操作。
6.中断系统：AT89C51单片机具有强大的中断系统，支持外部中断和定时器中断等多种中断源。
中断可以在程序执行过程中插入，用于实现实时响应和多任务处理。
7.电源管理：AT89C51单片机需要外部供电，工作电压一般为5V。
它可以通过内部的低功耗模式和掉电模式实现电源管理，在不需要工作时降低功耗。
工作原理：1.启动系统：当AT89C51单片机上电后，系统会初始化各个部件，包括设置定时器、I/O端口、中断系统等，并执行一段启动程序。
3.处理中断：当有外部中断或定时器中断发生时，CPU会暂停当前任务，保存现场状态，跳转到中断程序执行，处理完中断后再返回主程序继续执行。
4.数据交换：AT89C51单片机可以通过I/O端口与外部设备进行数据交换和控制，包括输入数据和输出数据。
AT89C51单片机硬件结构
片内Flash ROM (KB) 1 2 4 4 8 8 4 8
片内 RAM
(B) 128 128 128 128 256 256 128 256
I/O口线 （位）
15 15 32 32 32 32 32 32
定时器/ 中断 引脚 计数器 源 （条） （个） （个）
1
3
20
2
5
20
2
5
40
2
5
40
3
14
P3口第二功能
15
AT89C51单片机的硬件结构
Intel MCS系列单片机简介 总体结构 存储器配置 并行I/O口 时钟电路和复位电路
一、AT89C51的存储器结构
1.特点:AT89C51的存储器结构与常见的微型计算机的 配置方式不同，它把程序存储器和数据存储器分开， 有各自的寻址系统、控制信号和功能。
• 默认使用第0组
26
位寻址区
• 注意区分单元地址与位地址。
• 位地址可用多种方法表示。
【例】表示单元20H的第0位可用
00H
;直接位地址
20H.0 ;点操作符
ALARM BIT 20H.0 ;用户定义的符号名
27
堆栈
是RAM中一个专用的连续存储区，是一种单 端读写操作的存储结构。51单片机的堆栈在片内 RAM开辟。
P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5
P0.6 P0.7
EA/VPP ALE/ PROG
PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2
P2.1 P2.0
XTAL1 XTAL2 EA/VPP PSEN ALE/ PROG
P3 口
8051
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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。
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单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。
复位时PC的内容是0000H.
(3)存储器
单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。
AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。
（4）外围接口电路
AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。
AT89C51的工作原理：
1.引脚排列及功能
AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。
（1）I/O口线
·P0口8位、漏极开路的双向I/O口。
当使用片外存储器及外扩I/O口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。
在编程时，P0口可用于接收指令代码字节；程序校验时，可输出指令字节。
P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉电阻。
作为普通输入时，应输出锁存器配置1。
P0口可驱动8个TTL负载。
·P1口8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
P1口是为用户准备的I/O双向口。
在编程和校验时，可用作输入低8位地址。
用作输入时，应先将输出锁存器置1。
P1口可驱动4个TTL负载。
·P2 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
当使用外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。
在编程和校验时，P2口接收高字节地址和某些控制信号。
·P3 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
P3口可作为普通I/O口。
用作输入时，应先将输出锁存器置1。
在编程/校验时，P3口接收某些控制信号。
它可驱动4个TTL负载。
（2）控制信号线
·RST 复位输入信号，高电平有效。
在振荡器稳定工作时，在RST脚施加两个机器周期以上的高电平，将器件复位。
·EA/V PP 外部程序存储器访问允许信号EA.
当EA信号接地时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器，地址为0000H-FFFFH;当EA 接V CC时，对ROM的读操作从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。
在编程时，该引脚可接编程电压5V或12V。
在编程校验时，该引脚可接V CC。
·PSEN 片外程序存储器读选通信号PSEN，低电平有效。
在片外程序存储器取指期间，当PSEN有效时，程序存储器的内容被送至P0口；在访问外部RAM时，PSEN 无效。
·ALE/PROG 低字节锁存信号ALE.在系统扩展时，ALE的下降沿将P0口输出的低8位地址锁存在外接的地址锁存器中，以实现低字节地址和数据的分时传送。
此外，ALE端连续输出正脉冲，频率为晶振频率的1/6，可做外部定时脉冲使用。
（3）外部晶振引线
·XTAL1 片内振荡器反向放大器和时钟发生线路的输入端。
使用片内振荡器时，连接外部石英晶体和微调电容。
·XTAL2 片内振荡器反相放大器的输出端。
当使用片内振荡器时，外接石英晶体和
微调电容。
2.存储器组织和特殊功能寄存器
AT89C51的存储器将程序存储器和数据存储器分开，并有各自的存储空间和访问指令。
它有4个存储空间：片内存储器、片外存储器、片内数据存储器及片外存储器。
3.时钟电路和工作时序
（1）振荡器电路原理
(2)振荡电路的接法。