第4章-STC89C52单片机硬件结构
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16.封装形式有：LQFP-44、PDIP-40、PLCC-44、PQFP-44。由于LQFP-44具有体 积小、扩展了P4口、外部中断2和3及定时器T2的功能。PDIP-40的封装与传 统的89C52芯片兼容。
除此之外，STC89C52RC单片机自身还有很多独特的优点： 1.加密性强，无法解密。 2.超强抗干扰。主要表现在：高抗静电（ESD保护），可以轻松抗御2KV/4KV快
4.1 STC89C52单片机的内部组织结构及特点
STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片 机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周 期可以任意选择。HD版本和90C版本内部集成MAX810专用复位电路。 STC89C52RC单片机内部硬件结构框图如图4- 1所示。
4.3 STC89C52单片机存储器结构
STC89C52RC存储器的结构特点之一是将程序存储器和数据存储器分开（哈佛结 构），并有各自的访问指令。STC89C52RC系列单片机除可以访问片上Flash 存储器外，还可以访问64KB的外部程序存储器。STC89C52RC系列单片机内 部有512字节的数据存储器，其在物理和逻辑上都分为两个地址空间：内部 RAM（256字节）和内部扩展RAM(256字节），另外还可以访问在片外扩展 的64KB外部数据存储器。
4. P3口引脚
P3.0～P3.7：P3是一个带内部上拉电阻的
8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可 驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL
引脚号
输入。对端口写入1时，通过内部的上 拉电阻把端口拉到高电位，这时可用
P3.0
作输入口。P3做输入口使用时，因为 有内部的上拉电阻，那些被外部信号
P3.1
拉低的引脚会输入一个电流。P3口除 作为一般I/O口外，还有其他一些复用
STC89C52RC单片机有5个端口P0、P1、P2、P3、P4，其中P4端口在LQFP44、 PQFP44、PLCC44等封装形式中才有，其它有很多引脚和控制信号共用引脚。 下面就各引脚进行说明。
1. P0口引脚
P0.0～P0.7：P0口即可作为输入/输出口，也可作为地址/数据复用总线使用。 当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，上电复位后处于开漏模 式。P0口内部无上拉电阻，所以作I/O口必须外接10K～4.7K的上拉电阻。当 P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线[A0-A7]和数据线[D0-D7] 共用，此时无需外接上拉电阻。
STC89C52RC单片机的工作模式有如下几种：
1.掉电模式：RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一 个中断或硬件复位为止，中断返回后，继续执行原程序。典型功耗<0.1μA。
2.空闲模式：CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。 典型功耗2mA。
3.正常工作模式：单片机正常执行程序的工作模式，典型功耗4mA～7mA。
速脉冲干扰（EFT测试），宽电压、不怕电源抖动，宽温度范围为－40℃～ ＋85℃，I/O口经过特殊处理，单片机内部的电源供电系统、时钟电路、复位 电路及看门狗电路经过特殊处理。 3.采用三大降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施：禁止ALE输出；如选6时钟/ 机器周期，外部时钟频率可降一半；单片机时钟振荡器增益可设为1/2gain。 4.超低功耗：掉电模式，典型电流损耗<0.1μA；空闲模式，典型电流损耗为2mA； 正常工作模式，典型电流损耗4mA~7mA。
2. P1口引脚
P1.0～P1.7：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱 动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上 拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为 有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。
P2.0～P2.7：P2口内部带上拉电阻的8位双向I/O端口。即可作为输入/输出口， 也可作为高8位地址总线使用（A8-A15)。当P2口作为输入/输出口时，P2是 一个8位准双向口。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如 执行“MOVX @DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部 数据存储器（如执行“MOVX @R1”指令）时，P2口引脚上的内容就是专用 寄存器SFR区中的P2寄存器的内容，在整个访问期间不会改变。
4.3.1 STC89C52单片机程序存储器
单片机程序存储器存放程序和表格之类的固定常数。片内为8KB的Flash，地址为 0000H～1FFFH。16位地址线，可外扩的程序存储器空间最大为64KB，地址 为0000H～FFFFH。使用时应注意以下问题：
（1）分为片内和片外两部分，访问片内的还是片外的程序存储器，由 EA 引脚电 平确定。
90C版本的ALE/P4.5管脚既可作I/O口 P4.5使用，也可被复用作ALE引脚使用， 默认是作为ALE管脚。如需作为P4.5口使 用时，只能选择90C版本的单片机，且需 在烧录用户程序时在STC-ISP编程器中将 ALE pin选择为用作P4.5，在烧录用户程 序时在STC-ISP编程器中该管脚默认作ALE pin，具体设置如图4- 4所示。
表4- 3
程序 存储 器空 间的8 个中 断入 口地 址
中断源
T0
T1 UART T2
中断向量地址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH 0033H 003BH
EA=1时，CPU从片内0000H开始取指令，当PC值没有超出1FFFH时，只访问片 内Flash存储器，当PC值超出1FFFH自动转向读片外程序存储器空间2000H～ FFFFH内的程序。
EA=0时，只能执行片外程序存储器（0000H～FFFFH）中的程序，不理会片 内8KB Flash存储器。
（2）程序存储器某些固定单元用于各中断源中断服务程序入口。
STC89系列单片机大部分具有在系统可编程（ISP）特性，ISP的好处就是省去 购买通用编程器，单片机在用户系统上即可下载/烧录用户程序，而无须将单 片机从已生产好的产品上拆下，再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内 部。有些程序尚未定型的产品可以一边生产，一边完善，加快了产品进入市 场的速度，减小了新产品由于软件缺陷带来的风险。由于可以将程序直接下 载进单片机看运行结果也可以不用仿真器。STC单片机在线编程典型线路如图 4-2所示。
第四章 STC89C52单片机硬件结构
4.1 STC89C52单片机的内部组织结构及特点 4.2 STC89C52单片机的外部引脚及功能 4.3 STC89C52单片机存储器结构 4.4 STC89C52单片机I/O口 4.5 STC89C52单片机的时钟与复位 4.6 STC89C52单片机的省电工作模式
其中，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定 时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体参见表4- 1。
引脚号
功能特性
P1.0
T2（定时/计数器2外部计数输入），时钟输出
P1.1
T2EX（定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制）
3. P2口引脚
大部分STC89系列单片机在销售给用户之前已在单片机内部固化有ISP 系统引导程序，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单 片机内部，故无须编程器(速度比通用编程器快)。注意：不要用通用 编程器编程，否则有可能将单片机内部已固化的ISP系统引导程序擦 除，造成无法使用STC提供的ISP软件下载用户的程序代码。
8.ISP在系统可编程/IAP在应用可编程，无需专用编程器/仿真器，可通过串口 （RxD/P3.0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，8KB程序3s即可完成一片。
9.芯片内置EEPROM功能。
10.硬件看门狗（WDT）。
11.内部集成MAX810专用复位电路（HD版本和90C版本才有），外部晶体20M以 下时，可不需要外部复位电路。
可达48MHz。 5.用户应用程序空间：8KB片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上。 6.片上集成512B RAM数据存储器。
7.通用I/O口（35/39个），复位后为：P1、P2、P3、P4是准双向口/弱上拉（与 普通MCS-51传统I/O口功能一样）；P0口是开漏输出口，作为总线扩展时用， 不用加上拉电阻；P0口作为I/O口用时，需加上拉电阻。
时，该脚接外部石英晶体和微调电容。外接时钟源时，该脚接外部时钟振荡 器的信号。 （4） XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器，该脚连接 外部石英晶体和微调电容。当使用外部时钟源时，本脚悬空。 RST：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片 机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高 电平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。 DISRTO默认状态下，复位高电平为有效。
选用STC89C52系列单片机的一个主要原因:
由于这种单片机可以利用全双工异步串行口（P3.0/P3.1）进行在系统编程 （ISP），即无需专用编程器/仿真器，就可通过串口直接下载用户程序，因 此省却了每次编程必须插拔单片机到专用编程器上的麻烦，可以直接将STC单 片机固定焊接在PCB板上，进行程序的下载调试。
12.共3个16位定时器/计数器，兼容普通MCS-51单片机的定时器，其中定时器T0 还可以当成2个8位定时器使用。
13.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，掉电模式可由外部中断低电平 触发中断方式唤醒。
14.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。
15.工作温度范围：0℃～75℃（商业级）/－40℃～＋85℃（工业级）。
STC89C52RC单片机有如下功能部件和特性： 1.增强型6时钟/机器周期和12时钟/机器周期任意设置。 2.指令代码完全兼容传统8051 3.工作电压：5.5～3.4V（5V单片机）/2.0～3.8V（3V单片机）。 4.工作频率：0～40MHz，相当于普通8051单片机的0～80MHz，实际工作频率
4.2 STC89C52单片机的外部引脚及功能
STC89C52目前有LQFP44、PQFP44、PDIP40、PLCC44等封装形式，并且不 同版本的引脚也不同，图4- 3所示为各封装形式的HD版本和90C版本的引脚 图。
图4- 3（a）PDIP40的HD版本引脚图 图4-3（b）PDIP40的90C版本引脚 图
P3.2
功能，如表4- 2所示。
P3.3
P3.4
复用功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0 （外部中断0） INT1 （外部中断1） T0（定时器0的外部输入）
P3.5 T1（定时器1的源自文库部输入）
P3.6 WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 RD（外部数据存储器读选通）
6. 电源与时钟引脚 （1） VCC：电源正极 （2） Gnd：电源负极，接地 （3） XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路输入端。用片内振荡器
STC89C52复位后，程序存储器地址指针PC的内容为0000H，于是程序从程序存储器的 0000H开始执行，一般在这个单元存放一条跳转指令，跳向主程序的入口地址。
除此之外，64KB程序存储器空间中有8个特殊单元分别对应于8个中断源的中断入口地 址，见表4- 3。通常这8个中断入口地址处都放一条跳转指令跳向对应的中断服务子 程序，而不是直接存放中断服务子程序。因为两个中断入口间的间隔仅有8个单元， 一般不够存放中断服务子程序。
图4-3（c）LQFP44的HD版本引脚图 图4-3（d）LQFP44的90C版本引脚 图
图4-3（e）PLCC44的HD版本引脚图 图4-3（f）PLCC44的90C版本引脚图
STC89C52RC单片机的HD版本和90C版本 的区别是：
HD版本有ALE引脚，无P4.6/P4.5/P4.4 口。而90C版本无PSEN、EA管脚，有P4.4 和P4.6引脚；
除此之外，STC89C52RC单片机自身还有很多独特的优点： 1.加密性强，无法解密。 2.超强抗干扰。主要表现在：高抗静电（ESD保护），可以轻松抗御2KV/4KV快
4.1 STC89C52单片机的内部组织结构及特点
STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片 机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周 期可以任意选择。HD版本和90C版本内部集成MAX810专用复位电路。 STC89C52RC单片机内部硬件结构框图如图4- 1所示。
4.3 STC89C52单片机存储器结构
STC89C52RC存储器的结构特点之一是将程序存储器和数据存储器分开（哈佛结 构），并有各自的访问指令。STC89C52RC系列单片机除可以访问片上Flash 存储器外，还可以访问64KB的外部程序存储器。STC89C52RC系列单片机内 部有512字节的数据存储器，其在物理和逻辑上都分为两个地址空间：内部 RAM（256字节）和内部扩展RAM(256字节），另外还可以访问在片外扩展 的64KB外部数据存储器。
4. P3口引脚
P3.0～P3.7：P3是一个带内部上拉电阻的
8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可 驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL
引脚号
输入。对端口写入1时，通过内部的上 拉电阻把端口拉到高电位，这时可用
P3.0
作输入口。P3做输入口使用时，因为 有内部的上拉电阻，那些被外部信号
P3.1
拉低的引脚会输入一个电流。P3口除 作为一般I/O口外，还有其他一些复用
STC89C52RC单片机有5个端口P0、P1、P2、P3、P4，其中P4端口在LQFP44、 PQFP44、PLCC44等封装形式中才有，其它有很多引脚和控制信号共用引脚。 下面就各引脚进行说明。
1. P0口引脚
P0.0～P0.7：P0口即可作为输入/输出口，也可作为地址/数据复用总线使用。 当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，上电复位后处于开漏模 式。P0口内部无上拉电阻，所以作I/O口必须外接10K～4.7K的上拉电阻。当 P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线[A0-A7]和数据线[D0-D7] 共用，此时无需外接上拉电阻。
STC89C52RC单片机的工作模式有如下几种：
1.掉电模式：RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一 个中断或硬件复位为止，中断返回后，继续执行原程序。典型功耗<0.1μA。
2.空闲模式：CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。 典型功耗2mA。
3.正常工作模式：单片机正常执行程序的工作模式，典型功耗4mA～7mA。
速脉冲干扰（EFT测试），宽电压、不怕电源抖动，宽温度范围为－40℃～ ＋85℃，I/O口经过特殊处理，单片机内部的电源供电系统、时钟电路、复位 电路及看门狗电路经过特殊处理。 3.采用三大降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施：禁止ALE输出；如选6时钟/ 机器周期，外部时钟频率可降一半；单片机时钟振荡器增益可设为1/2gain。 4.超低功耗：掉电模式，典型电流损耗<0.1μA；空闲模式，典型电流损耗为2mA； 正常工作模式，典型电流损耗4mA~7mA。
2. P1口引脚
P1.0～P1.7：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱 动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上 拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为 有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。
P2.0～P2.7：P2口内部带上拉电阻的8位双向I/O端口。即可作为输入/输出口， 也可作为高8位地址总线使用（A8-A15)。当P2口作为输入/输出口时，P2是 一个8位准双向口。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如 执行“MOVX @DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部 数据存储器（如执行“MOVX @R1”指令）时，P2口引脚上的内容就是专用 寄存器SFR区中的P2寄存器的内容，在整个访问期间不会改变。
4.3.1 STC89C52单片机程序存储器
单片机程序存储器存放程序和表格之类的固定常数。片内为8KB的Flash，地址为 0000H～1FFFH。16位地址线，可外扩的程序存储器空间最大为64KB，地址 为0000H～FFFFH。使用时应注意以下问题：
（1）分为片内和片外两部分，访问片内的还是片外的程序存储器，由 EA 引脚电 平确定。
90C版本的ALE/P4.5管脚既可作I/O口 P4.5使用，也可被复用作ALE引脚使用， 默认是作为ALE管脚。如需作为P4.5口使 用时，只能选择90C版本的单片机，且需 在烧录用户程序时在STC-ISP编程器中将 ALE pin选择为用作P4.5，在烧录用户程 序时在STC-ISP编程器中该管脚默认作ALE pin，具体设置如图4- 4所示。
表4- 3
程序 存储 器空 间的8 个中 断入 口地 址
中断源
T0
T1 UART T2
中断向量地址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH 0033H 003BH
EA=1时，CPU从片内0000H开始取指令，当PC值没有超出1FFFH时，只访问片 内Flash存储器，当PC值超出1FFFH自动转向读片外程序存储器空间2000H～ FFFFH内的程序。
EA=0时，只能执行片外程序存储器（0000H～FFFFH）中的程序，不理会片 内8KB Flash存储器。
（2）程序存储器某些固定单元用于各中断源中断服务程序入口。
STC89系列单片机大部分具有在系统可编程（ISP）特性，ISP的好处就是省去 购买通用编程器，单片机在用户系统上即可下载/烧录用户程序，而无须将单 片机从已生产好的产品上拆下，再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内 部。有些程序尚未定型的产品可以一边生产，一边完善，加快了产品进入市 场的速度，减小了新产品由于软件缺陷带来的风险。由于可以将程序直接下 载进单片机看运行结果也可以不用仿真器。STC单片机在线编程典型线路如图 4-2所示。
第四章 STC89C52单片机硬件结构
4.1 STC89C52单片机的内部组织结构及特点 4.2 STC89C52单片机的外部引脚及功能 4.3 STC89C52单片机存储器结构 4.4 STC89C52单片机I/O口 4.5 STC89C52单片机的时钟与复位 4.6 STC89C52单片机的省电工作模式
其中，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定 时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体参见表4- 1。
引脚号
功能特性
P1.0
T2（定时/计数器2外部计数输入），时钟输出
P1.1
T2EX（定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制）
3. P2口引脚
大部分STC89系列单片机在销售给用户之前已在单片机内部固化有ISP 系统引导程序，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单 片机内部，故无须编程器(速度比通用编程器快)。注意：不要用通用 编程器编程，否则有可能将单片机内部已固化的ISP系统引导程序擦 除，造成无法使用STC提供的ISP软件下载用户的程序代码。
8.ISP在系统可编程/IAP在应用可编程，无需专用编程器/仿真器，可通过串口 （RxD/P3.0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，8KB程序3s即可完成一片。
9.芯片内置EEPROM功能。
10.硬件看门狗（WDT）。
11.内部集成MAX810专用复位电路（HD版本和90C版本才有），外部晶体20M以 下时，可不需要外部复位电路。
可达48MHz。 5.用户应用程序空间：8KB片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上。 6.片上集成512B RAM数据存储器。
7.通用I/O口（35/39个），复位后为：P1、P2、P3、P4是准双向口/弱上拉（与 普通MCS-51传统I/O口功能一样）；P0口是开漏输出口，作为总线扩展时用， 不用加上拉电阻；P0口作为I/O口用时，需加上拉电阻。
时，该脚接外部石英晶体和微调电容。外接时钟源时，该脚接外部时钟振荡 器的信号。 （4） XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器，该脚连接 外部石英晶体和微调电容。当使用外部时钟源时，本脚悬空。 RST：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片 机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高 电平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。 DISRTO默认状态下，复位高电平为有效。
选用STC89C52系列单片机的一个主要原因:
由于这种单片机可以利用全双工异步串行口（P3.0/P3.1）进行在系统编程 （ISP），即无需专用编程器/仿真器，就可通过串口直接下载用户程序，因 此省却了每次编程必须插拔单片机到专用编程器上的麻烦，可以直接将STC单 片机固定焊接在PCB板上，进行程序的下载调试。
12.共3个16位定时器/计数器，兼容普通MCS-51单片机的定时器，其中定时器T0 还可以当成2个8位定时器使用。
13.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，掉电模式可由外部中断低电平 触发中断方式唤醒。
14.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。
15.工作温度范围：0℃～75℃（商业级）/－40℃～＋85℃（工业级）。
STC89C52RC单片机有如下功能部件和特性： 1.增强型6时钟/机器周期和12时钟/机器周期任意设置。 2.指令代码完全兼容传统8051 3.工作电压：5.5～3.4V（5V单片机）/2.0～3.8V（3V单片机）。 4.工作频率：0～40MHz，相当于普通8051单片机的0～80MHz，实际工作频率
4.2 STC89C52单片机的外部引脚及功能
STC89C52目前有LQFP44、PQFP44、PDIP40、PLCC44等封装形式，并且不 同版本的引脚也不同，图4- 3所示为各封装形式的HD版本和90C版本的引脚 图。
图4- 3（a）PDIP40的HD版本引脚图 图4-3（b）PDIP40的90C版本引脚 图
P3.2
功能，如表4- 2所示。
P3.3
P3.4
复用功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0 （外部中断0） INT1 （外部中断1） T0（定时器0的外部输入）
P3.5 T1（定时器1的源自文库部输入）
P3.6 WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 RD（外部数据存储器读选通）
6. 电源与时钟引脚 （1） VCC：电源正极 （2） Gnd：电源负极，接地 （3） XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路输入端。用片内振荡器
STC89C52复位后，程序存储器地址指针PC的内容为0000H，于是程序从程序存储器的 0000H开始执行，一般在这个单元存放一条跳转指令，跳向主程序的入口地址。
除此之外，64KB程序存储器空间中有8个特殊单元分别对应于8个中断源的中断入口地 址，见表4- 3。通常这8个中断入口地址处都放一条跳转指令跳向对应的中断服务子 程序，而不是直接存放中断服务子程序。因为两个中断入口间的间隔仅有8个单元， 一般不够存放中断服务子程序。
图4-3（c）LQFP44的HD版本引脚图 图4-3（d）LQFP44的90C版本引脚 图
图4-3（e）PLCC44的HD版本引脚图 图4-3（f）PLCC44的90C版本引脚图
STC89C52RC单片机的HD版本和90C版本 的区别是：
HD版本有ALE引脚，无P4.6/P4.5/P4.4 口。而90C版本无PSEN、EA管脚，有P4.4 和P4.6引脚；