完全手册 51单片机C语言开发详解之第2章 AT89S51单片机系统结构.ppt

第2章 AT89S51单片机系统结构和性能 本章主要介绍MCS-51兼容性单片机——由ATMEL公司生产的AT89S51单片机——的相关知识，对AT89S51的内部结构和具体功能一一进行详细讲解，使读者尽快熟悉这款单片机。 2.1 AT89S51的性能参数 20世纪80年代初，在MCS-48系列单片机的基础上，Intel公司推出了MCS-51系列8位高档单片机。紧接着世界上很多著名的半导体厂商相继生产出与MCS-51相兼容的单片机，使产品型号不断增加、品种不断丰富、功能不断加强。 从系统结构上看，所有的MCS-51系列单片机都是以Intel公司最早的典型产品8051为核心，再增加一定的功能部件后构成的，它们不仅具有相同的地址空间和寻址方式，相同的指令系统，甚至连引脚也完全兼容。这些单片机各具特色，可以满足各类用途系统设计的需要。 2.1 AT89S51的性能参数 本书就以AT89S51讲解MCS-51的开发实例，AT89S51具有价格便宜，性能优良，可在线编程等特点，其具体性能参数如下： 兼容MCS-51内核单片机。 4Kbytes可在线编程Flash存储器，可有效擦出/读写1000次。 工作电压范围4.0V～5.5V。 完全静态工作：0Hz～33MHz。 ROM三级加密模式。 2.1 AT89S51的性能参数 128×8bit内置RAM。 32位可控I/O引脚。 2个16位的时钟源。 6个中断源。 全双工UART串行接口。 低功耗工作模式。 看门狗计时器。 两个数据指针。 快速编程特性。 ISP在线编程。 2.2 AT89S51单片机内部结构 在本节中详细介绍AT89S51单片机的内部结构，AT89S51其内部结构是和MCS-51兼容的，因此先讲解一下8051单片机的总体结构。 2.2.1 8051结构 MCS-51系列单片机的最典型的产品有内部无ROM的8031、内部具有4KB掩膜ROM的8051以及内部有4KB EPROM的8751。除内部程序存储器ROM不同外，这3种型号单片机的其他内部资源相同。 一般兼容8051内核的单片机都具有以下的内部资源。 8位CPU； 4KB掩膜ROM程序存储器； 128B内部RAM数据存储器； 特殊功能寄存器区； 2个16位的定时器/计数器； 1个全双工的异步串行口； 5个中断源、2级中断优先级的中断控制器； 时钟电路，外接晶振和电容可产生1.2MHz～12MHz的时钟频率； 4个8位并行I/O口； 1位布尔处理器； 64KB外部数据存储器地址空间； 64KB外部程序存储器地址空间。 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。 2.2.2 AT89S51内部结构 MCS-51系列单片机都是在8051的基础上增加部分资源，例如程序存储器、数据存储器、I/O口、定时器/计数器及一些其他特殊部件构成的，其一般都含有8051除程序存储器外的其他基本硬件。 兼容MCS-51内核系列的单片机一般可寻址64KB程序存储器，或64KB数据存储器，其内部程序存储器一般在0～32KB之间。 AT89S51由CPU内核、程序存储器、数据存储器、I\O口、复位与时钟、定时器与计数器、中断系统、串行通讯接口、看门狗和ISP在线编程接口组成，下面详细一一介绍各个组成部分的功能结构。 可见，AT89S51是集成了Flash存储器和ISP在线编程的MCS-51内核单片机， 2.2.3 算术逻辑运算单元ALU ALU的硬件结构与典型的计算机相似，它具有对8位信息进行加、减、乘、除四则运算和进行与、或、异或、取反、清零等逻辑运算功能。ALU还具有位处理的功能，即具有置位、清0、取反、转移、检测、判跳、逻辑等位操作功能，因此ALU也被称为布尔处理机。 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 2.2.5 SFR——程序计数器（PC） PC用于存放下一条要执行的指