AT89S51单片机文档格式.docx
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单片机内各功能部件通过片内单一总线连接而成（见图2-1），基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统微机结构。
CPU对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR，SpecialFunctionRegister）的集中控制方式。
单片机内部件功能
1）CPU（微处理器）
8位的CPU，与通用CPU基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，还有面向控制的位处理功能。
2）数据存储器（RAM）
片内为128B（52子系列为256B），片外最多可扩64KB。
片内128B的RAM以高速RAM的形式集成，可加快单片机运行的速度和降低功耗。
3）程序存储器（FlashROM）
片内集成有4KB的Flash存储器（AT89S52则为8KB；
AT89C55片内20KB），如片内容量不够，片外可外扩至64KB。
4）中断系统
具有5个中断源，2级中断优先权。
5）定时器/计数器
2个16位定时器/计数器（52子系列有3个），4种工作方式。
6）1个看门狗定时器WDT
当CPU由于干扰使程序陷入死循环或跑飞时，WDT可使程序恢复正常运行。
7）串行口
1个全双工的异步串行口，4种工作方式。
可进行串行通信，扩展并行I/O口，还可与多个单片机构成多机系统。
8）P0口、P1口、P2口和P3口
4个8位并行I/O口。
9）特殊功能寄存器（SFR）
26个，对片内各功能部件管理、控制和监视。
是各个功能部件的控制寄存器和状态寄存器，映射在片内RAM区80H～FFH内。
AT89S51完全兼容AT89C51，在充分保留原来软、硬件条件下，完全可以用AT89S51直接代换。
AT89S51的引脚功能
AT89S51与51系列中各种型号芯片的引脚互相兼容。
目前多采用40只引脚双列直插，如图2-2所示。
引脚按其功能可分为如下3类：
1）电源及时钟引脚—VCC、VSS；
XTAL1、XTAL2。
2）控制引脚—、ALE/、/VPP、RST（RESET）
3）I/O口引脚——P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口
电源及时钟引脚
1．电源引脚
1）VCC（40脚）：
+5V电源。
2）VSS（20脚）：
数字地。
2．时钟引脚
1）XTAL1（19脚）：
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。
2）XTAL2（18脚）：
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。
3．控制引脚
1）RST（RESET，9脚）
复位信号输入，在引脚加上持续时间大于2个机器周期的高电平，可使单片机复位。
正常工作，此脚电平应≤0.5V。
当看门狗定时器溢出输出时，该脚将输出长达96个时钟振荡周期的高电平。
2）/VPP（EnableAddress/VoltagePulseofPrograming，31脚）
引脚第一功能：
外部程序存储器访问允许控制端。
=1：
在PC值不超出0FFFH（即不超出片内4KBFlash存储器的地址范围）时，单片机读片内程序存储器（4KB）中的程序，但PC值超出0FFFH（即超出片内4KBFlash地址范围）时，将自动转向读取片外60KB（1000H-FFFFH）程序存储器空间中的程序。
=0：
只读取外部的程序存储器中的内容，读取的地址范围为0000H～FFFFH，片内的4KBFlash程序存储器不起作用。
VPP：
引脚第二功能，对片内Flash编程，接编程电压。
3）ALE/（AddressLatchEnable/PROGramming，30脚）
ALE为CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器提供地址锁存信号，将低8位地址锁存在片外的地址锁存器中。
此外，单片机正常运行时，ALE端一直有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡器频率fosc的1/6。
可用作外部定时或触发信号。
注意，每当AT89S51访问外部RAM时（执行MOVX类指令），要丢失一个ALE脉冲。
如需要，可将特殊功能寄存器AUXR（地址为8EH，将在后面介绍）的第0位（ALE禁止位）置1，来禁止ALE操作，但执行访问外部程序存储器或外部数据存储器指令“MOVC”或“MOVX”时，ALE仍然有效。
即ALE禁止位不影响对外部存储器的访问。
：
引脚第二功能，对片内Flash编程，为编程脉冲输入脚。
4）（ProgramStrobeENable，29脚）
片外程序存储器读选通信号，低电平有效。
并行I/O口引脚
1）P0口：
8位，漏极开路的双向I/O口
当外扩存储器及I/O接口芯片时，P0口作为低8位地址总线及数据总线的分时复用端口。
P0口也可用作通用的I/O口，需加上拉电阻，这时为准双向口。
作为通用I/O输入，应先向端口写入1。
可驱动8个LS型TTL负载。
2）P1口：
8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
准双向I/O口，作为通用I/O输入时，应先向端口锁存器写1。
P1口可驱动4个LS型TTL负载。
P1.5/MOSI、P1.6/MISO和P1.7/SCK
可用于对片内Flash存储器串行编程和校验，它们分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。
3）P2口：
当AT89S51扩展外部存储器及I/O口时，P2口作为高8位地址总线用，输出高8位地址。
P2口也可作为普通的I/O口使用。
当作为通用I/O输入时，
应先向端口输出锁存器写1。
P2口可驱动4个LS型TTL负载。
4）P3口：
可作为通用的I/O口使用。
作为通用I/O输入，应先向端口输出锁存器写入1。
可驱动4个LS型TTL负载。
P3口还可提供第二功能。
第二功能定义见表2-1，应熟记。
表2-1P3口的第二功能定义
引脚
第二功能
说明
P3.0
RXD
串行数据输入口
P3.1
TXD
串行数据输出口
P3.2
INT0
外部中断0输入
P3.3
INT1
外部中断1输入
P3.4
T0
定时器0外部计数输入
P3.5
T1
定时器1外部计数输入
P3.6
WR
外部数据存储器写选通输出
P3.7
RD
外部数据存储器读写通输出
综上所述，P0口可作为总线口，为双向口。
作为通用的I/O口使用时，为准双向口，这时需加上拉电阻。
P1口、P2口、P3口均为准双向口。
注意：
准双向口与双向口的差别。
准双向口仅有两个状态。
而P0口作为总线使用，口线内无上拉电阻，处于高阻“悬浮”态。
故P0口为双向三态I/O口。
为什么P0口要有高阻“悬浮”态？
准双向I/O口则无高阻的“悬浮”状态。
另外，准双向口作通用I/O的输入口使用时，一定要向该口先写入“1”。
以上的准双向口与双向口的差别，读者在阅读2.5节后，将会有深刻的理解。
至此，40个引脚已介绍完，应熟记每一引脚功能对应用系统硬件电路设计十分重要。
AT89S51的CPU（p41）
由图2-1可见，CPU由运算器和控制器构成。
一、运算器
对操作数进行算术、逻辑和位操作运算。
主要包括算术逻辑运算单元ALU、累加器A、位处理器、程序状态字寄存器PSW及两个暂存器等。
1．算术逻辑运算单元ALU
可对8位变量逻辑运算（与、或、异或、循环、求补和清零），还可算术运算（加、减、乘、除）
ALU还有位操作功能，对位变量进行位处理，如置“1”、清“0”、求补、测试转移及逻辑“与”、“或”等。
2．累加器A
使用最频繁的寄存器，可写为Acc。
“A”与“Acc”书写上的差别，将在第3章介绍。
作用如下：
1）ALU单元的输入数据源之一，又是ALU运算结果存放单元。
2）数据传送大多都通过累加器A，相当于数据的中转站。
为解决“瓶颈堵塞”问题，AT89S51增加了一部分可以不经过累加器的传送指令。
A的进位标志Cy是特殊的，因为它同时又是位处理机的位累加器
3．程序状态字寄存器PSW
PSW（ProgramStatusWord）位于片内特殊功能寄存器区，字节地址为D0H。
包含了程序运行状态的信息，其中4位保存当前指令执行后的状态，供程序查询和判断。
格式如图2-3所示。
图2-3PSW的格式
PSW中各个位的功能：
1）Cy（PSW.7）进位标志位
可写为C。
在算术和逻辑运算时，若有进位/借位，Cy＝1；
否则，Cy＝0。
在位处理器中，它是位累加器。
2）Ac（PSW.6）辅助进位标志位
在BCD码运算时，用作十进位调整。
即当D3位向D4位产生进位或借位时，Ac＝1；
否则，Ac＝0。
3）F0（PSW.5）用户设定标志位
由用户使用的一个状态标志位，可用指令来使它置1或清0，控制程序的流向。
用户应充分利用。
4）RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）4组工作寄存器区选择
选择片内RAM区中的4组工作寄存器区中的某一组为当前工作寄存区见表2-2。
5）OV（PSW.2）溢出标志位
当执行算术指令时，用来指示运算结果是否产生溢出。
如果结果产生溢出，OV=1；
否则，OV=0。
6）PSW.1位
保留位
7）P（PSW.0）奇偶标志位
指令执行完，累加器A中“1”的个数是奇数还是偶数。
P=1，表示A中“1”的个数为奇数。
P=0，表示A中“1”的个数为偶数。
此标志位对串行通信有重要的意义，常用奇偶检验的方法来检验数据串行传输的可靠性。
表2-2RS1RS0与四组寄存器区的对应关系
RS1RS0
所选的四组寄存器
00
0区（内部RAM地址00H-07H）
01
1区（内部RAM地址08H-0FH）
10
2区（内部RAM地址10H-17H）
11
3区（内部RAM地址18H-1FH）
二、控制器
任务识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动协调地工作。
控制器包括：
程序计数器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等。
功能是控制指令的读入、译码和执行，从而对各功能部件进行定时和逻辑控制。
程序计数器PC是一个独立的16位计数器，不可访问。
单片机复位时，PC中内容为0000H，从程序存储器0000H单元取指令，开始执行程序。
PC工作过程是：
CPU读指令时，PC的内容作为所取指令的地址，程序存储器按此地址输出指令字节，同时PC自动加1。
PC中内容变化轨迹决定程序流程。
当顺序执行程序时
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