第2章 AT89S51单片机原理与基本应用系统(1)
at89s51工作原理
at89s51工作原理AT89S51是一种基于8051内核的单片机芯片，它采用了CMOS技术制造，具有低功耗、高速运算等特点。
下面是AT89S51的工作原理：1. 内核结构：AT89S51芯片的内核采用了典型的8051内核结构，包括中央处理器、内部存储器（包括RAM和ROM）、I/O系统、定时器/计数器等核心模块。
2. 程序存储器：AT89S51芯片具有4KB的内部Flash存储器，用于存储程序指令。
这些指令可以被读取和执行。
Flash存储器还具有可擦写和重新编程的能力，可以进行固件更新。
3. 数据存储器：AT89S51芯片具有64字节的RAM（随机访问存储器），用于存储程序中的变量和临时数据。
此外，芯片还具有可选的外部数据存储器接口（如外部RAM或ROM芯片）。
4. I/O系统：AT89S51芯片具有4个I/O口，可以用于与外部设备的通信和数据交换。
这些I/O口可以配置为输入或输出，并且具有电平转换功能。
5. 定时器/计数器：AT89S51芯片具有2个16位定时器/计数器。
这些定时器可以配置为计时、计数或作为PWM（脉宽调制）发生器使用，以满足不同的应用需求。
6. 中断系统：AT89S51芯片具有5个中断源，允许外部设备通过引脚触发中断事件。
中断优先级可以通过配置寄存器进行设置，以确保最高优先级的中断能够及时响应。
在工作过程中，AT89S51芯片根据程序存储器中的指令，通过中央处理器执行相应的操作。
通过与外部设备的通信和数据交换，在完成特定的任务和功能实现。
同时，芯片可以通过定时器、计数器和中断系统，实现定时控制和中断处理的功能。
第2章 AT89S51单片机系统结构和
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2.2.1 8051结构
如图所示为8031、8051、8751的内部总体结构，该结构按功能可划分为8个组成部 分，它们是通过片内单一总线连接起来的。 微处理器（CPU）； 数据存储器（RAM）； 程序存储器（ROM/EPROM）； 特殊功能寄存器（SFR）； I/O口； 串行口； 定时器/计数器及中断系统。
当AT89S51工作于节电模式时，CPU进入睡眠模式，但是 所有的端口仍然保持工作状态。节电模式能够通过软件 进入，在这个模式下，所有的内存数据和特殊功能寄存 器的值均保持不变。节电模式能够被任何使能的中断和 硬件复位所结束。 当节电模式是由于硬件复位结束时，程序将从其进入节 电模式的指令继续执行，为了避免在外部引脚有不可预 测的输出，最好不要将写外部端口操作和读取外部内存 放在节电模式指令后的下一步操作。
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2.2.4 特殊寄存器组（SFR）
AT89S51单片机中的特殊功能寄存器（SFR）是非常重要 的内存单元，对于单片机的工程技术人员来说，理解了 SFR也就基本掌握了AT89S51单片机。 AT89S51单片机的SFR包括内部的I/O口锁存器、累加器、 定时器、串行口、中断等各种控制寄存器和状态寄存器， 共26个SFR，它们离散地分布在80H~0FFH的SFR地址空间 内，其余空缺内存位置为保留空间，为将来单片机内核 升级使用，特殊功能寄存器名及对应的地址
SP是一个8为的SFR，它用来指示出堆栈顶部在内部RAM 块中的位置。系统复位后SP的值为07H，若不对SP设置 初值，则堆栈在08H开始的区域，为了不占用工作寄存 器R0～R7的地址，一般在编程时应设置SP的初值。 数据进入堆栈前，SP加1（成为压栈）；数据从堆栈中 取出（成为出栈）后，SP减1。
单片机原理及应用第2章习题解答
第2章思考题及习题21．在AT89S51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为。
答：2µs2．AT89S51单片机的机器周期等于个时钟振荡周期。
答：12个时钟振荡周期。
3．内部RAM中，位地址为40H、88H的位，该位所在字节的字节地址分别为和。
答：28H，88H4．片内字节地址为2AH单元最低位的位地址是；片内字节地址为88H单元的最低位的位地址为。
答：50H，88H5．若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为。
答：06．AT89S51单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为，因上电时PSW= 。
这时当前的工作寄存器区是组工作寄存器区。
答：04H，00H，0。
7．内部RAM中，可作为工作寄存器区的单元地址为 H～ H。
答：00H，1FH8．通过堆栈操作实现子程序调用时，首先要把的内容入栈，以进行断点保护。
调用子程序返回指令时，再进行出栈保护，把保护的断点送回到，先弹出的是原来中的内容。
答：PC, PC，PCH9．AT89S51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为AT89S51单片机的PC是16位的，因此其寻址的范围为 KB。
答：6410．判断下列说法是否正确？A．使用AT89S51单片机且引脚EA=1时，仍可外扩64KB的程序存储器。
B．区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端。
C．在AT89S51单片机中，为使准双向的I/O口工作在输入方式，必须事先预置为1。
D．PC可以看成是程序存储器的地址指针。
答：A．错；B．错；C．对；D．对11．判断下列说法是否正确？A．AT89S51单片机中特殊功能寄存器（SFR）占用片内RAM的部份地址。
B．片内RAM的位寻址区，只能供位寻址使用，而不能进行字节寻址。
C．AT89S51单片机共有26个特殊功能寄存器，它们的位都是可用软件设置的，因此，是可以进行位寻址的。
D．SP称之为堆栈指针，堆栈是单片机内部的一个特殊区域，与RAM无关。
单片机原理及应用第2章AT89s51单片机的 硬件结构
AD0 控制 地址/数据
BUF2
D
Q
锁存器
C
Q
1 0
多路开关
读引脚
P0R2
BUF1
图1、P0口内部结构
Vcc
P00
说明： 1、当控制信号为0时，P0口做双 输向出I/锁O口存，器为漏极开路（三态） 2、两控个制输信入号缓为冲1时器，(BUPF01口和为BU地F2)址/ 推数拉据式复I/用O驱总线动器
2.2.3 I/O口引脚 P0：双向8位三态口，A7~A0/D7~D0，开漏输出，
作为输出口时，须外加上拉电阻，可驱动8个 TTL负载。
P1，P2,P3：
8位准双向口，片内有上拉电阻，作输入口 时，须先写入“1”，可驱动4个TTL负载。
P1：通用I/O
P2：I/O口/A15~A8
P3：I/O口/第二功能
多路开关
1) 功能：用于控制选通I/O方式
3、还P是0R地1为址读/数锁据存输器出信方号式， 2) 方执式行控“制AN：L由P内0,部#0控FH制”信时号
产该生信号有效
4、P0R2为读引脚信号，执行 “MOV A,P0”时该信号有效
6、读引脚（端口）时，输出 锁存器应为“1”
P0口：
作输出口时，外须接上拉电阻，才能输出“1” P0~P3作为输入口使用时，必须先向其锁存器写入
2.4.3 特殊功能寄存器（SFR）
26个:80H~FFH, 有些SFR可以进行位寻址
这里简单介绍一些SFR 1．堆栈指针SP
①SP:8位, 指示栈顶
7FH 片内RAM
SP
XX
②向上生长型
PUSH后，(SP)+1SP POP后，(SP)-1SP
堆栈
学习任务一 51系列单片机(AT89S51)基础知识 《单片机应用技术》教学课件
（1）VCC（40脚）： +5 V电源。
（2）VSS（20脚）： 接地线。
二、51系列单片机（AT89S51）结构组成
2）时钟引脚 （1）XA1（19脚）。片内振荡器反相放大器和时钟发 生器的输入端。用片内振荡器时，该引脚接外部石英晶 体和微调电容。外接时钟源时，该引脚接外部时钟振荡 器的信号。 （2）XA2（18脚）。片内振荡器反相放大器的输出端。 当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调 电容。当使用外部时钟源时，该引脚悬空。
片内有1个全双工 异步串行口，具有4种 工作方式。可进行串 行通信，扩展并行I/O 端口，还可与多个单 片机构成多机系统。
片内有1个WD，当C PU由于干扰使程序陷 入死循环或跑飞状态 时，WD可使程序恢 复正常运行。
P1口、P2口、P3口、 P0口为4个8位并行I/O 端口。
二、51系列单片机（AT89S51）结构组成
二、51系列单片机（AT89S51）结构组成
3.单片机的外围电路
1）时钟电路及时序
（1）内部时钟方式。 AT89S51内部有一个用于构成 振荡器的高增益反相放大器，输入 端为芯片引脚XTAL1，输出端为引 脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶 体振荡器和微调电容，构成一个稳 定的自激振荡器， AT89S51内部时 钟方式的电路如图所示。
二、51系列单片机（AT89S51）结构组成
（2）外部时钟方式。使 用现成的外部振荡器产生脉冲 信号，常用于多片A89S51同 时工作，以便于多片单片机之 间的同步。外部时钟源直接接 到XA1端，XA2端悬空，外部 时钟方式的电路如图所示。
二、51系列单片机（AT89S51）结构组成
2）时钟周期、机器周期与指令周期
AT89S51单片机原理与基本应用系统
二、AT89S51单片机引脚功能
1、电源 VCC（P40）——芯片电源，接+5V。 VSS（P20） ——接电源地。
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。
a. 使用内部振荡电路时，X1、X2引脚外接石英晶体和补偿电容。
b. 使用外部振荡输入时，
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置与功能 3、汇编语言指令格式与内部RAM的操作
指令
4、单片机I/O端口结构及工作原理
5、单片机基本应用系统
关于51和52两个子系列
ROM RAM
• MCS-51系列单片机 • 51子系列-- 8031 8051 8751 HMOS 4KB 128B （基本型） 80C31 80C51 87C51 CHMOS
C/T 中断源 25
• 52子系列- 8032 8052 8752 HMOS 8KB 256B 3 6 （增强型） 80C32 80C52 87C52 CHMOS
无ROM 掩膜ROM EPROM
• AT89C51、 AT89C52--极限工作频率是24M
• AT89S51、 AT89S52--最高工作频率为33MHz , ISP在线编程功能 ,内部 集成看门狗计时器 、双数据指示器DPTR 、全新的加密算法 、向下完全 兼容51全部字系列产品 、烧写寿命更长
控制信号引脚
• RST/VPD
RST — 复位信号输入端(当出现两个机器周期高电平时，单片机复位) VPD— 内部备用电源的输入端(片内RAM）
• ALE/ PROG
单片机第2章89S51的结构和原理
间接寻址 直接寻址
访问
访问
FFH
片内RAM及SFR
0000H
外部RAM （或I/O）
64K
FFFFH
RD
WR
片外RAM
2020/7/26
32
寄存器及其存储器映射如下图：
00H
工作
0组 1组 2组 3组
1FH
寄存器区
位寻址区
30H
通用 RAM区
SFR区
7FH
直接寻址访问
工 作 寄 存 器
00H
07H 17H
2020/7/26
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内部时钟方式
2020/7/26
20
C1和C2的典型值通常选择为约30pF。电容大小会影响 振荡器的稳定性和起振速度。晶振频率范围通常是 1.2~12MHz。晶体频率越高，单片机速度就越快。速度快 对存储器的速度要求就高，对印制电路板的工艺要求也高， 即线间的寄生电容要小。晶体和电容应尽可能与单片机靠 近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定、可靠地工作。
80C51
CYS XTAL2
C1
18
振荡器
C2
19
XTAL1
内部时钟方式
80C51
外部 时钟 信号
悬空
XTAL2 18
19 XTAL1
外部时钟方式
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内部时钟方式 AT89S51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放
大器，输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这 两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定 的自激振荡器。
PSEN(29脚)：程序存储允许输出信号端。在访问 片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外 存储器的选通信号。
单片机原理与应用--基于AT89S51+Proteus仿真 第2版 习题参考答案
单片机原理与应用--基于AT89S51+Proteus仿真（第2版）习题参考答案第1章（习题与思考题1）一、判断题1. 单片机就是个芯片（对）2. 单片机内没有I/O接口（错）3. 单片机内有中断系统（对）4. 单片机都是8位的（错）5. 单片机的控制能力强（对）6. 单片机都是MCS-51内核（错）7. 单片机有多种封装形式（对）8. 单片机只有民用的（错）9. 单片机可嵌入通讯设备中（对）10. 单片机的环境适应性强（对）11. 应用单片机不需要开发工具（错）12. 没有实验板就不能实践单片机（错）13. 二进制数11000011的十六进制数是C3H（对）14. 67的压缩BCD码记为67H（对）15. 计算机的有符号数是用补码表示的（对）二、单项选择题1. 单片机的国际称谓叫微控制器，其英文缩写为__A____。
A.MCUB.CPUC.DPJD.SCM2. MCS-51内核单片机是__C____单片机。
A.1位B.4位C.8位D.16位3. 单片机的特点中不包括在内的是_C_____。
A.集成度高B.功耗低C.密封性强D.性价比高4. 单片机的发展趋势中不包括在内的是___B___。
A.高性能B.高价格C.低功耗D.高性价比5. 十六进制数93的二进制数是__A____。
A.10010011B.00100011C.11000011D.011100116. 二进制数11000011的十六进制数是__B____。
A. B3B.C3C.D3D.E37. 二进制数11001011的十进制无符号数是__B____。
A. 213B.203C.223D.2338. Keil uVision集成开发环境的功能不包括___D___。
A. 编译、链接B. 模拟调试C. 生成机器码程序D. 生成源程序9. Proteus软件由以下哪两个设计平台组成___C___。
A. ISIS和PPTB. ARES和CADC. ISIS和ARESD. ISIS和CAD10. ISIS模块的主要功能是___A___。
第2章 AT89S51单片机硬件结构
P3 P2
10
2. 2 AT89S51单片机的引脚与功能
11
2. 2 AT89S51单片机的引脚与功能
总结：外ROM占用单片机的三个控制脚
外RAM借用P3.6/WR P3.7/RD 做写读信号输出脚 逻辑符号
vcc vss P1 P3 晶振
P0 P2
DBUS/ABUS分时复用 ABUS高8位 （16地址线、8数据线）
25
2.4 AT89S51存储器的结构
三.区别四空间地址的三种方法 1.用/EA区别内外ROM /EA=0时（接地），CPU从外ROM取指执行（内ROM）不用 /EA=1时（接+5V），CPU从内ROM取指执行，但当地址>4KB 时，转而从外ROM取指执行（前4K浪费掉） 2.三种不同指令，使CPU分别指向（访问）四个不同的地址空 间之一 ①CPU—内RAM 使用MOV指令：使用8位地址码； 该指令不产生外部读写信号 ②CPU—外RAM 使用MOVX指令；一般使用16位地址码 该指令产生读/写信号之一 P3.6/WR—写外RAM P3.7/RD—读外RAM
控制器
振荡器
XTAL1 OSC C1 C2 XTAL2
P3口驱动器
P1口驱动器
P3口 锁存器
P1口 锁存器
I/O口
P3.0~P3.7 P1.0~P1.7
13
2. 3 AT89S51的CPU
中央处理器（CPU）
CPU由运算器和控制器组成，它是单片机的核心，完成 运算和控制操作。 一. 运算器 运算器：运算器的核心是ALU 另外三个：ACC.B.PSW 功能： 1.ALU可完成 + - * / —四则 与、或、非、异或—逻辑 其他：加1、减1、比较、移位
最新第2章《单片机原理与C51基础》赵丽清(课后习题及答案)
思考题：【2-1】80C51单片机由哪几部分组成，试说明ROM和RAM的功能分别是什么?【2-2】在程序运行中，PC的值是。
（）A）当前正在执行指令的前一条指令的地址B）当前正在执行指令的地址C）当前正在执行指令的下一条指令的首地址D）控制器中指令寄存器的地址【2-3】判断下列说法是否正确。
（1）PC可以存放一个16位二进制数，因此其寻址范围为0000H~7FFFH。
（）（2）单片机系统复位时PC的内容为0000H，因此CPU从程序存储器0000H地址单元取指令，开始执行程序。
（）（3）PC可以看成是程序计时器（）（4）PC可以看成是程序存储器的地址指针。
（）【2-4】试计算当振荡频率为12 MHz和6 MHz时，一个机器周期的长度？试辨析振荡周期、状态周期、机器周期、指令周期之间的关系。
【2-5】单片机的ROM必须具有掉电存储功能，这句话是否正确？【2-6】单片机对RAM的根本要求是快，但掉电可丢失数据，这个表述正确吗？【2-7】试说出80C51的两种时钟电路模式，如果是只有一个单片机工作常使用的是哪一种？如果是两个以上的单片机工作使用哪一种？【2-8】80C51单片机的EA信号有何功能？在使用8031时，EA信号引脚应如何处理？现在使用的80C51系列单片机内部一般均含有ROM，其EA引脚应该怎么接？【2-9】80C51系列单片机的三总线结构包括哪三种？其中作地址总线指的是？作数据总线指的是？属于控制总线的有？P0口的分时复用功能需要依靠锁存器的锁存功能，试举1种常用的低功耗锁存器并将其与单片机正确连接？【2-10】片内RAM低128单元一般划分为哪三个主要部分？对应的字节地址空间是？内部RAM中，可作为工作寄存器区的单元地址为（）H～（）H。
【2-11】80C51单片机任何一个时间4组通用工作寄存器中只能有一组工作，具体哪一组工作由什么来决定？如何设置才能选用0组通用寄存器？【2-12】80C51单片机具有很强的位（布尔）处理功能，内部RAM中共有多少单元可以位寻址，试写出其字节范围和位地址范围？【2-13】位地址00H与字节地址00H在内存中的位置有什么区别？片内字节地址为2AH单元最低位的位地址是（）；片内字节地址为88H单元的最低位的位地址为（）。
AT89S51单片机的定时器和计数器
各位的功能说明： TF1（TCON.7, 8FH位）----T1溢出标志位。 TF0（TCON.5, 8DH位）----T0溢出标志位。 TR1（TCON.6, 8EH位）----T1运行控制位。 0：关闭T1；1：启动T1运行。 TR0（TCON.4, 8CH位）----T0运行控制位。 0：关闭T0；1：启动T0运行。
4、方式3（M1M0=11）：
• • • • T0分成2个8位定时器：TL0定时/计数器和TH0定时器； TL0占用T0控制位：C/T，TR0，GATE； TH0占用T1控制位：TR1、TF1； T1不能使用方式3工作，常作串口的波特率发生器使用。
振荡器 fosc
T0处于方式3时， T1可定为方式0、方式1和方式2，用来作 为串行口的波特率发生器，或不需要中断的场合。
二、 定时器工作方式：
由方式选择位M1、M0设定。
1、方式0（M1M0=00）：
13位定时/计数器。THx8位和TLx低5位组成加1计数器。 计数外部脉冲个数：1～8192(213) 定时时间(若T=1s)：1s～8.19ms
fosc
T=12/fosc
2、方式1（M1M0=01）：
16位定时/计数器。 THx8位和TLx8位组成16位加1计数器。
T=12/fosc 计数外部脉冲个数：1～65536(216) 定时时间(若T=1s)：1s～(65536×T=65.54ms)
振荡器
fosc ÷12
（定时） C/T=0 C/T=1 （记数）启 控 动 制
Tx引脚 TRx GATE INTx 1 ≥1
D15 D8D7 D0 加1 THx TLx （8位） 溢出 脉冲 （8位）
；开Tx中断
；启动Tx定时器
AT89S51单片机的硬件结构
第二章 AT89S51 单片机的硬件结构第二章 AT89S51 单片机的硬件结构本章“从内到外”主要讲述关于AT89S51单片机的一些基础知识。
首先介绍AT89S51单片机的组成、CPU 、存储器组织以及特殊功能寄存器（SFR），然后，详细讲解了AT89S51的引脚分布及其功能；最后，讨论了使用AT89S51单片机时的时钟和复位电路。
2.1 AT89S51 单片机的组成如前所述，AT89S51单片机与MCS-51完全兼容，内部的结构如图2.1所示：从功能上分，它包括如下部件：一个8位中央处理器（CPU）；4K可在线编程Flash ；128字节RAM与特殊功能寄存器；2个16位定时/计数器；中断逻辑控制电路；一个全双工串行接口（UART）；32条可编程的I／O口线；另外，还包括一些寄存器如程序计数器PC 、程序状态寄存器PSW 、堆栈指针寄存器SP 、数据指针寄存器DPTR等部件。
2.2 AT89S51 单片机 CPU 的结构CPU是单片机的核心，它主要由运算器（ALU）、时序控制逻辑电路（控制器）以及各种寄存器等部件组成。
（ 1 ）运算器的功能是进行算术和逻辑运算。
它主要由算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）和寄存器组成，实现“加、减、乘、除、比较”等算术运算和“与、或、异或、求补、循环”等逻辑操作。
运算器中还包含一个布尔处理器，可以执行置位、清零、求补、取反、测试、逻辑与、逻辑或等操作，为单片机的应用提供了极大的便利。
（ 2 ）控制器的主要功能是产生各种控制信号和时序。
在CPU内部协调各寄存器之间的数据传送，完成ALU的各种算术或逻辑运算操作；在CPU访问外部存储器或端口时，提供地址锁存信号ALE、外部程序存贮器选通信号PSEN以及读（/RD）、写（/WR）等控制信号。
（ 3 ）寄存器。
CPU中还有一些寄存器，如累加器（ACC）、程序状态字（PSW）、B寄存器、程序计数器PC 、堆栈指针（SP）、指令寄存器（IR）等，这些寄存器有的在片内特殊功能寄存器空间有地址映像，它们既可看作CPU的寄存器，也可看作具有确定单元的存储单元。
AT89S51单片机原理及应用技术第2章
双功能引脚，ALE功能是输出端，PROG功能是输入端。 ALE功能：是为CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器时提供低 8位地址锁存信号输出，将低8位地址信号锁存在外部的低8位地址锁存器中 。ALE信号是下降沿有效。当单片机正常运行时，不包括访问外部数据存 储器操作，ALE引脚一直有周期性正脉冲信号输出，信号频率固定为单片 机时钟振荡器频率fosc的1/6，此信号可用作外部定时或触发信号；每当单片
AT89S51单片机的主要特性参数如下： 与MCS-51系列产品完全兼容。 4K字节在系统编程(ISP) Flash存储器，承受10000次擦写周期。 4.0-6.0V的工作电压范围。 全静态工作方式：0MHz-33 MHz。 3级程序加密位。 128×8位内部RAM。 32个可编程I/O端口线。 2个16位定时/计数器。 5个中断源。 全双工UART串行口。 低功耗空闲和掉电方式。 掉电方式的中断唤醒功能。
2.1 AT89S51的内部结构及外部引脚特性
通用I/O端口：没有第三态，为准双向I/O端口。P1口作为通用I/O端口 输入时，应先向端口锁存器写入1（FFH），然后再输入（读引脚）；作为 通用I/O端口输出时，P1口可驱动4个LS型TTL负载。
串行编程接口：引脚P1.5/MOSI、P1.6/MISO和P1.7/SCK（Serial Clock）可用于对片内Flash存储器串行编程和校验，分别是串行数据输入 、串行数据输出和串行移位脉冲（串行时钟）引脚。
另外，该引脚可接上备用电源，当主电源发生故障，降低到低电平 规定值或掉电时，该备用电源为片内RAM供电，以保证RAM中的数据不 会丢失。
第2章 AT89系列单片机的硬件体系结构(结构、引脚、存储器配置、专用寄存器、时钟与时序、工作方式)
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2.1 AT89系列单片机概述
2.1.1 AT89系列单片机简介
AT89系列单片机是与MCS—51系列单片机兼容 的低功耗高性能８位Flash单片机。它是在MCS-51 的技术内核为主导的基础上倾注了ATMEL公司优良 技术进行新的设计和开发，使之功能更强、更具特色， 尤其是AT89S系列单片机具有在系统可程序设计功能， 使生产维护更加方便灵活。
当CPU访问64KB的外部数据存储器时，就用
DPTR作地址指针，存放外部内存的地址；
当CPU访问64KB的程序存储器时，DPTR用作基
址寄存器。
CPU也可单独对DPH、DFra bibliotekL操作，即将DPTR分成
两个寄存器使用。
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2.3 AT89系列单片机的存储器
结构AT89系列单片机采用哈佛结构，有单独的程序存储器和
(2) 堆栈指针SP 堆栈指针SP（stack pointer）是一个8位特殊功能寄存器。
它指示出堆栈顶部在内部RAM中的位置。系统复位后，SP初 始化为07H，使得堆栈事实上由08H单元开始。考虑到08H ～1FH单元分属于工作寄存器区1～3，若程序设计中要用到 这些区，则最好把SP值改置为1FH或更大的值如60H。
处理情况。
例如：有一个单片机型号为“AT89C51—12PI”，
则表示意义为该单片机是 ATMEL公司的Flash单片
机，内部是CMOS结构，速度为12 MHz，封装为塑
封DIP，是工业用产品，按标准处理工艺生产。
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2.2 AT89系列单片机的结构原
2.2理.1 AT89系列单片机的基本组成
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单片机原理及应用第二版课后习题答案
单片机原理及应用（第二版）（参考答案）第1章单片机概述参考答案1.1 答：微控制器，嵌入式控制器1.2 答：CPU、存储器、I/O口、总线1.3 答：C1.4 答：B1.5 答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。
而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。
嵌入式处理器一般意义上讲，是指嵌入系统的单片机、DSP、嵌入式微处理器。
目前多把嵌入式处理器多指嵌入式微处理器，例如ARM7、ARM9等。
嵌入式微处理器相当于通用计算机中的CPU。
与单片机相比，单片机本身（或稍加扩展）就是一个小的计算机系统，可独立运行，具有完整的功能。
而嵌入式微处理器仅仅相当于单片机中的中央处理器。
为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。
1.6 答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别：8031、8051和8071。
它们的差别是在片内程序存储器上。
8031无片内程序存储器、8051片内有4K字节的程序存储器ROM，而8751片内有集成有4K字节的程序存储器EPROM。
1.7 答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。
1.8 答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。
1.9 单片机体积小、价格低且易于掌握和普及，很容易嵌入到各种通用目的的系统中，实现各种方式的检测和控制。
单片机在嵌入式处理器市场占有率最高，最大特点是价格低，体积小。
DSP是一种非常擅长于高速实现各种数字信号处理运算（如数字滤波、FFT、频谱分析等）的嵌入式处理器。
单片机原理及应用 AT89S51单片机课件
例子： 例子：一阶微分方程
d r (t ) + a0 r (t ) = b0 e(t ) dt
d d r (t ) + a0 r (t ) = b1 e(t ) dt dt
∑
e(t )
∫
a0
b0
b1
r (t )
∑
e(t )
∫
a0
r (t )
第一章 绪 论 二、系统模型的分类 从不同方法或角度，系统有不同的分类方法， 从不同方法或角度，系统有不同的分类方法，我们介绍 以下几种分类方法： 以下几种分类方法： 连续时间系统与离散时间系统 即时系统与动态系统 集总参数系统与分布参数系统 可逆系统和不可逆系统
R、L、C串联回路
微分方程
d 2i di de LC 2 + RC + i = C dt dt dt
3.系统的方框图表示 3.系统的方框图表示
基本运算单元相加、 基本运算单元相加、标乘和积分
f (t)
∫＋ຫໍສະໝຸດ ∫∞ f (τ ) d τ
t
f1(t) f2(t) f (t)
∑
＋
a1
f1(t)＋f2(t)
a 1 f (t)
2.系统模型的建立 2.系统模型的建立
C
根据元件的理想特性与KVL定理 根据元件的理想特性与KVL定理 KVL 建立方程 电容
L i(t) R
e(t)
+ -
电感
du c ic = c dt 1 t uc = ∫ ∞ i c dt c di uL = L dt 1 t iL = ∫ ∞ u L dt L
1.3 系统模型及其分类
分析系统的一般步骤： 分析系统的一般步骤： 建立数学模型 一、系统模型 1.定义 1.定义 所谓系统模型是系统物理特性的数学抽象， 所谓系统模型是系统物理特性的数学抽象，以数学表达 式或具有理想特性的符号组合图形来表征系统特性。 式或具有理想特性的符号组合图形来表征系统特性。 信号与系统课程中常用的系统模型有： 信号与系统课程中常用的系统模型有： 微分方程或差分方程 冲激响应 方框图 状态方程 频率响应 系统函数 数学方法求解 对所求结果赋予物理意义
第2章AT89S51单片机硬件结构
冯·诺依曼型
存储器
控A制LU部）件
中央处理器 CPU
输入/输出 部件
算逻部件 （ALU）
单片机体系结构
程序存储器
数据存储器
控制部件 中央处理器
CPU
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输入/输出 部件
哈佛型
23
AT89S51单片机存储器的结构
89S51存储器
程序存储器ROM 数据存储器RAM
片内程序存储器 片外程序存储器 片内数据存储器 片外数据存储器
每个口可以用作输入，也可以用作输出，还兼有其它复合功能。
两个可编程16位定时/计数器:
每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以 对 外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根 据计数或定时的结果 实现计算机控制。
一个看门狗定时器
5
一个全双工UART的串行I/O口:
可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信。 UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter， 通用异步接收/发送装置
EA=0 0000H
7FH
内部 RAM 128B
00H
0000H
程序存储器地址空间
数据存储器地址空间
பைடு நூலகம்26
程序存储器（ROM）
ROM用于存放程序及表格常数 ，读取 ROM的指令为 “MOVC”。
89C51片内有4KB的ROM，外部可用16位地址线扩展到 最大64KB的ROM空间。
片内ROM和外部扩展ROM是统一编址的。
由用户定义使用的标志位。用户可根据需要用软件方法置 位或复位。
16
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PSW（程序状态字）
RS1和RS0（PSW.4 和 PSW.3 ）—— 工作寄存器组选择位
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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置与功能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）。
二、AT89S51单片机引脚功能1、电源VCC（P40）——芯片电源，接+5V。
VSS（P20）——接电源地。
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。
当EA=1，CPU从芯片内部的ROM中取指令运行，但超过4KB范围的程序，也从外部扩展的ROM中取得。
反之当EA=0时，只从芯片外部扩展的ROM中取指令运行。
在绝大多数的应用中，4KB空间范围足够存放程序，一般都选择内部ROM，将EA接高电平。
VPP功能是在我们要把程序下载到内部ROM中才用到的功能，只有设计制造编程器时考虑，一般情况用不到。
4、I/O口AT89S51单片机有4个8位的并行口，分别称为P0口、P1口、P2口和P3口，共32个引脚。
单片机就是通过这些口线对外部电路进行控制和检测。
它们的详细结构原理和功能在本章第三节中介绍。
三、AT89S51单片机存储空间配置AT89S51单片机存储器结构采用的是哈佛型结构，程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）是分开的，有各自的寻址系统和控制信号，分别用不同的指令操作。
ROM用来存放我们编写的程序和常数表格。
数据存储器用来存放程序运行的数据和结果。
ROM和RAM都分为内部和外部。
内部ROM (4KB)EA=1外部ROM (4KB)EA=0外部ROM (60KB)内部RAM 128BSFR (21个)外部RAM (64KB)0000H 0000H 0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFHFFFFHFFH00H7FH80H MOVC 指令操作MOV 指令操作MOVX 指令操作ROM 地址空间RAM 地址空间1、程序存储器（ROM）不管是内部的还是外部的ROM，开头的0003H~002AH空间地址是中断源的入口地址区，是专用单元，一般情况下用户不能用来存放其它程序。
CPU是根据PC（程序计数器）值从ROM中取指令来执行的。
CPU每从ROM中读取一个字节，自动执行（PC）+1→PC，即PC指向下一个地址空间，一般情况下CPU是按ROM地址空间顺序从小到大依次执行。
只有执行的指令是转移类指令，才根据转移类指令所指示的新地址，调整PC值，然后根据新的PC值从对应的地址空间中取指令来执行。
当调用子程序或中断发生时，PC值也会改变。
2、内部数据存储器（内RAM ）AT89S51单片机内部有128B 字节划分为三部分：工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲区。
CyACF0RS1RS0OVF1P0区1区2区3区位寻址区数据缓冲区工作寄存器区8位整体操作位寻址区8位整体操作、位操作堆栈与数据缓冲区8位整体操作00~07H 08~0FH 10~17H18~1FH 20~2FH 位地址D7D0PSW07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00HD7D020H （字节地址）（R0~R7）30~7FH（1）工作寄存器区从00H~1FH共32个单元为工作寄存器区，每8个一组，分为4个区，依次为：0区（00H~07H）1区（08H~0FH）2区（10H~17H）3区（18H~1FH）在任一时刻只有一个区作为当前的工作寄存器区，相应的空间单元作为工作寄存器使用。
工作寄存器区的选择可通过程序状态字PSW中的D4、D3位实现。
不是当前工作寄存器区的可以作为一般的RAM空间使用。
操作方式：8位整体操作。
（2）位寻址区20H~2FH共计16个单元为位寻址区，每个单元的8位又位操作，有位的置1、清0、取反以及判断操作有自己的位地址。
位地址的范围：00~7FH。
（要注意和内RAM空间单元地址的区别）位寻址区空间单元操作的有两种方法，即可以象其它RAM空间一样进行8位整体操作，也可以通过位地址对这些空间单元的某一。
字节地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D02FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H 2EH77H76H75H74H73H72H71H70H 2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H 2CH67H66H65H64H63H62H61H60H 2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H 2AH57H56H55H54H53H52H51H50H 29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H 28H47H46H45H44H43H42H41H40H 27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H 26H37H36H35H34H33H32H31H30H 25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H 24H27H26H25H24H23H22H21H20H 23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H 22H17H16H15H14H13H12H11H10H 21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H 20H07H06H05H04H03H02H01H00H位寻址区的位地址映象表位寻址区的位地址形式有两种：位地址和位编号。
位地址07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00HD7D020H （字节地址）如20H 单元的8个位位地址为：00H~07H 位编号为：20H.0~20H.7它们的含义是一致的，都表示20H 单元的位地址，在应用中可以互换，位编号更便于记忆。
（3）堆栈与数据缓冲区30H~7FH为数据缓冲区，用于存放数据和中间结果，起到数据缓冲的作用，这些空间数据的操作是8位的整体操作。
3、特殊功能寄存器（SFR）51系列单片机的状态字、并行口、串行口、定时器和中断系统的寄存器等，是一些有专门用途的寄存器，称为特殊功能寄存器SFR，离散地分布在80H~FFH地址范围内。
SFR操作同内部RAM的操作，其中字节地址能被8整除的特殊功能器，它们的每一位也有自己的位地址，也可以进行位操作。
字节地址不能被8整除的特殊功能寄存器，只能8位的整体操作。
8位整体操作既可以对它们的字节地址操作，也可以对它们的符号（名称）操作。
几个常用的特殊功能寄存器：（1）累加器ACC累加器ACC是51系列单片机最常用的寄存器，许多指令都用到累加器，特别是算术运算都需要用到，在指令中ACC简写为A。
（2）寄存器B乘除法指令都要用到寄存器B，B也可以作为一般的寄存器使用。
（3）程序状态字寄存器PSW ，PSW反映的程序运行的状态，其结构和含义如下表所示。
位编号PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位地址D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H 位定义Cy AC F0RS1RS0OV F1P Cy——进位标志。
累加器A在执行加减法运算中，如果最高位有进位或借位，Cy置1，否则清0，用于无符号数运算。
另Cy还是位操作累加器，在指令中简写为C。
OV——溢出标志。
累加器A在执行加减法运算中，如果最高位和次高位只有一个进位或借位，OV置1，否则清0，用于有符号数的运算。
AC——进位标志辅助。
累加器执行加法运算时，低4位向高4位进位时置1，否则清0。
BCD码加法运算调整标志。
P——奇偶标志。
表示累加器A中“1”的个数的奇偶性。
如果A中“1”的个数为奇数，则P置1，否则清0 。
F0、F1——用户标志。
与位寻址区的位地址功能相同。
RS1、RS0——工作寄存器区选择位。
工作寄存器区有4个，每次只有一个区当作工作寄存器用，通过RS1、RS0可以选择它们中的一个。
RS1、RS0=00——0区（00H~07H）RS1、RS0=01——1区（08H~0FH）RS1、RS0=10——2区（10H~17H）RS1、RS0=11——3区（18H~1FH）[例2-1] 设A中有下面的加法运算，分析PSW中有关位的值，及其表示的含义。
0 1 1 0 0 1 1 1+ 0 0 1 0 1 0 0 11 0 0 1 0 0 0 0最高位没有向更高位进位，因此Cy=0，表明如果我们把这两个数看作无符号数，它们的和没有超过256。
次高位向最高位进位，最高位没有进位，因此OV=1，表明如果我们把这两个数看作有符号数，它们的和超出了范围，显然两个正数相加，不可能得到负数。
低4位向高4位进位，AC=1，表明如果把这两个数看作是BCD码表示的数，需要在低4位加6调整才能得到结果仍是BCD码的正确结果。
显然看作BCD码，两个分别是67和29，相加后得到96，低4位加6可得96的BCD码。
加法运算的结果是放在A中的，8位中共有2个“1”，因此P=0，表明此时累加器中的数据满足偶校验。
（4）数据指针DPTR0、DPTR1。
AT89S51单片机内部有两个数据指针（都是16位），但在某一时刻只能使用其中一个作为数据指针DPTR，由辅助寄存器1 （AUXR1）的DPS位控制，DPS=0，选择DPTR0的两个8位的寄存器构成数据指针，DPS=1，选择DPTR1的两个8位的寄存器构成数据指针。
统一用DPH 表示DPTR的高8 位，DPL表示低8位。
可以十六位整体操作，也可以分开按8位操作。