《单片机原理与应用》课程教学课件（PPT讲稿）第2章 AT89S51单片机硬件结构（1/2）

第2章 AT89S51单片机 硬件结构

1 第2章 AT89S51单片机 硬件结构

第2章目录 2.1AT89S51单片机的硬件组成 2.2AT89S51的引脚功能 2.2.1电源及时钟引脚 2.2.2控制引脚 2.2.3并行/O口引脚 2.3AT89S51的CPU 2.3.1运算器 2.3.2控制器 2.4AT89S51存储器的结构 2.4.1程序存储器空间 2

2 第2章 目录 2.1 AT89S51单片机的硬件组成 2.2 AT89S51的引脚功能 2.2.1 电源及时钟引脚 2.2.2 控制引脚 2.2.3 并行I/O口引脚 2.3 AT89S51的CPU 2.3.1 运算器 2.3.2 控制器 2.4 AT89S51存储器的结构 2.4.1 程序存储器空间

2.4.2数据存储器空间 2.4.3特殊功能寄存器(SFR) 2.4.4位地址空间 2.5AT89S51的并行VO端口 2.5.1P0☐ 2.5.2P1☐ 2.5.3P2☐ 2.5.4P3☐ 2.5.5P1≈P3口驱动LED发光二极管 3

3 2.4.2 数据存储器空间 2.4.3 特殊功能寄存器（SFR） 2.4.4 位地址空间 2.5 AT89S51的并行I/O端口 2.5.1 P0口 2.5.2 P1口 2.5.3 P2口 2.5.4 P3口 2.5.5 P1～P3口驱动LED发光二极管

2.6时钟电路与时序 2.6.1时钟电路设计 2.6.2机器周期、指令周期与指令时序 2.7复位操作和复位电路 2.7.1复位操作 2.72复位电路设计 2.8低功耗节电模式 2.8.1空闲模式 2.8.2掉电运行模式 2.8.3掉电和空闲模式下的WDT 4

4 2.6 时钟电路与时序 2.6.1 时钟电路设计 2.6.2 机器周期、指令周期与指令时序 2.7 复位操作和复位电路 2.7.1 复位操作 2.7.2 复位电路设计 2.8 低功耗节电模式 2.8.1 空闲模式 2.8.2 掉电运行模式 2.8.3 掉电和空闲模式下的WDT

内容概要 ■AT89S51的片内硬件基本结构、引脚功能、存储器结构、 特殊功能寄存器功能、4个并行引/0口的结构和特点， ■复位电路和时钟电路的设计，节电工作模式。 目的：本章学习，为AT89S51系统的应用设计打下基础。 在原理和结构上，单片机把微机的许多概念、技术与特点都 继承下来。用学习微机的思路来学习单片机。 5

5 ◼ AT89S51的片内硬件基本结构、引脚功能、存储器结构、 特殊功能寄存器功能、4个并行I/O口的结构和特点， ◼ 复位电路和时钟电路的设计,节电工作模式。 目的：本章学习，为AT89S51系统的应用设计打下基础。 在原理和结构上，单片机把微机的许多概念、技术与特点都 继承下来。用学习微机的思路来学习单片机。 内容概要

2.1AT89S51单片机的硬件组成 片内硬件组成结构如图2-1所示。把作为控制应用所必需的基 本功能部件都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。 有如下功能部件和特性： (1)8位微处理器（CPU): (2)数据存储器（128BRAM); (3)程序存储器(4KBF1 ash ROM); (4)4个8位可编程并行1/O口(P0口、P1口、P2口和P3口) (5)1个全双工的异步串行▣： (6)2个可编程的16位定时器/计数器： 6

6 2.1 AT89S51单片机的硬件组成 片内硬件组成结构如图2-1所示。把作为控制应用所必需的基 本功能部件都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。 有如下功能部件和特性： （1）8位微处理器（CPU）； （2）数据存储器（128B RAM）； （3）程序存储器（4KB Flash ROM）； （4）4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口和P3口） ； （5）1个全双工的异步串行口； （6）2个可编程的16位定时器/计数器；

数据存储器 P2 程序存储器 RAM 4KB Flash ROM CPU 特殊功能 (运算器) 寄存器 (控制器) 看门 定时器/计数器 中断 (SFR) XTALI 狗定 时器 XTAL2 串行口 16位2个 系统 AT89S51 AEA PSEN RESET 图2-1AT89S51单片机片内结构 7

7 图2-1 AT89S51单片机片内结构

(7)1个看门狗定时器： (8)中断系统具有5个中断源、5个中断向量； (9)特殊功能寄存器（SFR)26个； (10)低功耗模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式 下的中断恢复模式； (11)3个程序加密锁定位。 与AT89C51相比，AT89S51有更突出的优点： (1)增加在线可编程功能ISP(In System Program),字 节和页编程，现场程序调试和修改更加方便灵活； (2)数据指针增加到两个，方便了对片外RAM的访问过程； (3)增加了看门狗定时器，提高了系统的抗干扰能力；

8 （7）1个看门狗定时器； （8）中断系统具有5个中断源、5个中断向量； （9）特殊功能寄存器（SFR）26个； （10）低功耗模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式 下的中断恢复模式； （11）3个程序加密锁定位。 与AT89C51相比，AT89S51有更突出的优点： （1）增加在线可编程功能ISP（In System Program），字 节和页编程，现场程序调试和修改更加方便灵活； （2）数据指针增加到两个，方便了对片外RAM的访问过程； （3）增加了看门狗定时器，提高了系统的抗干扰能力；

(4)增加断电标志； (5)增加掉电状态下的中断恢复模式。 片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, Special Function Register)的集中控制方式。 下面介绍图2-1中片内各功能部件。 (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

9 （4）增加断电标志； （5）增加掉电状态下的中断恢复模式。 片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， Special Function Register）的集中控制方式。 下面介绍图2-1中片内各功能部件。 （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。 9

(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(Flash R0M) 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6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。 10

10 （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（Flash ROM） 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6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。 10