片内数据存储器的位寻址区

P0口锁 存器
P2口锁 存器
FLASH ROM
程序 地址 寄存 器 寄存 器B ACC 暂存 器2 暂存 器1 堆栈 指针 SP 缓冲 器 SCON TH0 TL1 IE —— PSEN —— ALE/PROG — EA/Vpp RST 定 时 及 控 制 指 令 译 码 器 指 令 寄 存 器 PSW TMOD TL0 TH1 IP TCON PCON SBUF 程 序计 数 器 P C PC+1器
第2章 AT89C51单片机 内部结构基础
2.1 内部结构和引脚功能
2.1.1 内部结构框图和主要部件
1．内部结构框图
AT89C51单片机内部结构框图如图2-1所示。该 图包含了该单片机的基本硬件资源。
P0.0-P0.7
P2.0-P2.7
RAM地址 寄存 器 Vcc Vss RAM
P0口驱 动器
P2口驱 动器
B 外部时钟方式
图2-3 时钟电路原理框图
1．振荡器元件、振荡周期
只要在XTAL1和XTAL2引脚上跨接振荡器元件（例晶体振荡 器），则构成振荡器。 AT89C51振荡器频率最高24MHz，也可很 低。振荡频率的倒数称振荡周期。如图2-4所示。
2．状态时钟发生器、状态时钟周期
内部时钟发生器实质上是一个二分频的触发器。其输入由振荡 器引入，输出为两个节拍（P1节拍和P2节拍）的状态时钟信号。显 然状态时钟周期是振荡周期的两倍。每个周期的前半周期，节拍 1(P1)信号有效；后半周期，节拍2(P2)信号有效。如图2-4所示。
图2-2
AT89C51单片机引脚图和逻辑符号图
1.电源引脚（括号中数为引脚编号） （1）Vss(20)：接地端。 （2）Vcc(40)：接DC电源端 2.时钟引脚 （1）XTAL1(19)；（2）XTAL2(18)：外接晶体引脚。 3.控制线 （1）RST(9)：复位输入端。 （2）ALE／（/PROG）(30)：地址锁存允许／编程脉冲。 （3）/PSEN(29)： 外ROM读选通信号。 （4）/EA／Vpp(31)： 内、外ROM选择／编程电源 /EA为内、外ROM选择端。ROM寻址范围为64KB。当/EA保持 高电平时，先访问内ROM，当PC的值超过4KB时，自动转向 执行外ROM中的程序。当/EA保持低电平时，只访问外 ROM。 4.P0～P3： 4个8位输入/输出口，一共32条引脚。
89C51 Vcc
R
VCC +C
89C51 Vcc 10uF RST
RST R1 8.2K Vss
key
R1 8.2K Vss
3．机器周期
一个机器周期由6个状态组成。即S1、S2、S3、S4、S5、S6。 机器周期等于6个状态时钟周期或等于12个振荡周期。如图2-4所示
4．指令周期
指令周期是单片机执行一条指令所占用的时间（一般用机器 周期表示）。AT89C51单片机有单机器、双机器周期和四机器周期 指令。
单周期指令周期 S1 S2 S5 S3 S4 S6 状态时钟周期 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 XTAL2 （OSC） 振荡周期 机器周期
表2-1
寄存器 ACC B PSW SP DPTR P0～P3 IP TMOD TCON 00H 00H 00H 07H 0000H FFH ×××00000B 00H 00H TL0 TH0 TL1 TH1 SCON SBUF IE PCON 00H 00H 00H 00H 00H 不定 0××00000B 0×××0000B
ALE
图2-4 振荡周期、状态时钟周期、机器周期、指令周期间的关系
例：单片机晶振频率为12M，其振荡周期、状态时钟周期、 机器周期、单周期指令、双周期指令、四周期指令分别为 1/12μ s、1/6μ s、1μ s、1μ s、2μ s、4μ s。
2.2.2复位电路
1．复位
复位是令单片机初始化的操作。其主要功能是初始化单片机工 作状态：使（PC）=0H ；并使表2-1中的寄存器取初值。
复位状态下受影响寄存器的值（表中×表示不定）
复位时的内容 寄存器 复位时的内容
２.复位信号
RST引脚是复位信号的输入端。要实现复位操作，必须使 RST引脚上至少保持2个机器周期的高电平，再从高电平 变为低电平完成复位。
3.复位电路
复位操作有 上电自动复 位、按键电 平复位等方 式。见图2５所示。
VCC + C 10uF
看 门 狗
ALU
中断 ,串口 和定 时器 单元 数据 指针 DPTR
P1口锁 存器
P3口锁 存器
OSC
P1口驱 动器
P3口驱 动器
P1.0-P1.7
P3.0-P3.7
XTAL1
XTAL2
图2-1
AT89C51单片机内部结构框图
2．内部结构主要部件
（1）1个8位的中央处理器（CPU），是单片机的核心 （2）128个字节的内部数据RAM,地址为00H～7FH （3）21特殊功能寄存器SFR, 离散分布于地址80H～FFH中 （4）程序计数器PC，是物理上独立的16位专用寄存器 （5）4K 字节FLASH内部程序存储器（内ROM） （6）4个8位可编程I/O口（P0、P1、P2、P3） （7）1个UART串行通信口 （8）2个16位定时器/计数器 （9）5个中断源，两个中断优先级的中断控制系统 （10）一个片内振荡器和时钟电路 （11）用于扩展外RAM、外ROM等的结构 地址总线（AB）；数据总线（DB）控制总线（CB）
2.1.2
引脚功能
40个引脚分四类：
Vcc GND RST/Pvd XTAL1 XTAL2 EA/Vpp PSEN ALE/PROG
P3 /
电源（2）、时钟（2）、控制（4）和I/O引脚（32）
数 据 / 地 P0 / 址 总 线
P1 /
89C51
ISP 下 载
P2 /
第 二 功 能
高 8 位 地 址 线
2.2 时钟电路与复位电路
2.2.1 时钟电路
89C51 C1 XTAL1 振荡器 ห้องสมุดไป่ตู้2 Q C2 XTAL2 时钟发生器 Q P1 状态时钟 P2
时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。通常有两 种方式：内部时钟方式；外部时钟方式。
XTAL2 XTAL1
/3 /6
ALE
GND
机器周期
A 内部时钟方式