AT89C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1、內(nèi)含內(nèi)含具有具有具有具有擴(kuò)展控制P0 P1 P2 P3RXD TXDAT89C51單片機(jī)的主要工作特性:4KB的FLASHY儲(chǔ)器，擦寫(xiě)次數(shù)1000次；28字節(jié)的RAM32根可編程I/O線(xiàn)；2個(gè)16位可編程定時(shí)器；6個(gè)中斷源、5個(gè)中斷矢量、2級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu);1個(gè)全雙工的可編程串行通信接口； 具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR; 兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式； 具有可編程的3級(jí)程序鎖定定位；AT89C51的工作電源電壓為5（1土）V且典型值為5V,最高工作頻率為24MHz.AT89C51各部分的組成及功能：外部中斷1.中央處理器1.單片機(jī)的中央處理器（CPU是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和操作控制

2、，主要包括運(yùn)算器和控制器兩部分。EARSTPSENALE(1) 運(yùn)算器運(yùn)算器主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作。其中包括算術(shù)和邏輯運(yùn)算單元ALU累加器ACCB寄存器、程序狀態(tài)字PSVf口兩個(gè)暫存器等。ALU是運(yùn)算電路的核心，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)全加器，完成基本的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。算術(shù)運(yùn)算包括加、減、乘、除、增量、減量、BCD碼運(yùn)算；邏輯運(yùn)算包括“與”、“或”、“異或”、左移位、右移位和半字節(jié)交換，以及位操作中的位置位、位復(fù)位等。暫存器1和暫存器2是ALU的兩個(gè)輸入，用于暫存參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)。ALU的輸出也是兩個(gè)：一個(gè)是累加器，數(shù)據(jù)經(jīng)運(yùn)算后，其結(jié)果又通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)返回到累加器；另一個(gè)是程序狀態(tài)字PSVV用于存

3、儲(chǔ)運(yùn)算和操作結(jié)果的狀態(tài)。累加器是CPU使用最頻繁的一個(gè)寄存器。ACC既是ALU處理數(shù)據(jù)的來(lái)源，又是ALU運(yùn)算結(jié)果的存放單元。單片機(jī)與片外RA般I/O擴(kuò)展口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換必須通過(guò)ACC進(jìn)行。B寄存器在乘法和除法指令中作為ALU的輸入之一，另一個(gè)輸入來(lái)自ACC運(yùn)算結(jié)果存于AB寄存器中。(2) 控制器控制器是識(shí)別指令并根據(jù)指令性質(zhì)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)內(nèi)各組成單元進(jìn)行工作的部件，主要包括程序計(jì)數(shù)器PCPC增量器、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)及控制邏輯電路等，其功能是控制指令的讀入、譯碼和執(zhí)行，并對(duì)指令執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行定時(shí)和邏輯控制。AT89C51單片機(jī)中，PC是一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器，可對(duì)64KB程序存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址。復(fù)位

4、時(shí)PC的內(nèi)容是0000H.(3)存儲(chǔ)器單片機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器分為程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。AT89C51單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器采用4KB的快速擦寫(xiě)存儲(chǔ)器FlashMemory,編程和擦除完全是電器實(shí)現(xiàn)。(4)外圍接口電路AT89C51單片機(jī)的外圍接口電路主要包括：4個(gè)可編程并行I/O口，1個(gè)可編程串行口，2個(gè)16位的可編程定時(shí)器以及中斷系統(tǒng)等。AT89C51的工作原理：1 .引腳排列及功能AT89C51的封裝形式有PDIP,TQFP,PLCC等，現(xiàn)以PDIP為例。(1) I/O口線(xiàn)- P0口-8位、漏極開(kāi)路的雙向I/O口。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器及外擴(kuò)I/O口時(shí)，P0口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線(xiàn)。在編程時(shí)，P0

5、口可用于接收指令代碼字節(jié)；程序校驗(yàn)時(shí)，可輸出指令字節(jié)。P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉電阻。作為普通輸入時(shí)，應(yīng)輸出鎖存器配置1。P0口可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。- P1口-8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。P1口是為用戶(hù)準(zhǔn)備的I/O雙向口。在編程和校驗(yàn)時(shí)，可用作輸入低8位地址。用作輸入時(shí)，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。P1口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。- P2-8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)使用外存儲(chǔ)器或外擴(kuò)I/O口時(shí)，P2口輸出高8位地址。在編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口接收高字節(jié)地址和某些控制信號(hào)。- P3-8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。P3口可作為普通I/O口。用作輸入時(shí)，應(yīng)先將

6、輸出鎖存器置1。在編程/校驗(yàn)時(shí)，P3口接收某些控制信號(hào)。它可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。(2)控制信號(hào)線(xiàn)RST復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，在RST腳施加兩個(gè)機(jī)器周期以上“高電平，將器件復(fù)位。EA/Vpp外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許信號(hào)EA.當(dāng)"EA信號(hào)接地時(shí)，對(duì)ROM勺讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器，地址為0000H-FFFFH;當(dāng)"Ea接Vx時(shí)，對(duì)ROM勺讀操作從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。在編程時(shí)，該引腳可接編程電壓5V或12V在編程校驗(yàn)時(shí)，該引腳可接VCC存En片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSEN低電平有效。在片外程序存儲(chǔ)器取指期間,當(dāng)PSENW效時(shí)，程

7、序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送至P0口；在訪問(wèn)外部RAM寸，PSEN無(wú)效。ALE/PROG-低字節(jié)鎖存信號(hào)ALE.在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE的下降沿將P0口輸出的低8位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實(shí)現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外，ALE端連續(xù)輸出正脈沖，頻率為晶振頻率的1/6,可做外部定時(shí)脈沖使用。(3)外部晶振引線(xiàn) XTAL1片內(nèi)振蕩器反向放大器和時(shí)鐘發(fā)生線(xiàn)路的輸入端。使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，連接外部石英晶體和微調(diào)電容。 XTAL2片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，外接石英晶體和微調(diào)電容。2 .存儲(chǔ)器組織和特殊功能寄存器AT89C51的存儲(chǔ)器將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)，并有各自的存儲(chǔ)空間和訪問(wèn)指令。它有4