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1、1第3章單片機的結(jié)構(gòu) 及原理12第3章目錄3.1單片機的結(jié)構(gòu)3.1.1單片機的組成與結(jié)構(gòu)3.1.2引腳定義及功能3.2單片機的工作原理3.2.1運算器3.2.2控制器3.2.3單片機執(zhí)行程序的過程3.380C51的存儲器3.3.1程序存儲器空間23.3.2數(shù)據(jù)存儲器空間3.3.3特殊功能寄存器（SFR）3.3.4位地址空間3.4AT89S51的并行I/O端口3.4.1P0口3.4.2P1口3.4.3P2口3.4.4P3口33.5CPU時序與時鐘電路3.5.1時鐘電路設計3.5.2機器周期、指令周期與指令時序3.6復位操作和復位電
2、路3.6.1復位操作3.6.2復位電路設計3.780C51系列單片機的低功耗節(jié)電方式3.7.1空閑模式3.7.2掉電運行模式3.7.3掉電和空閑模式下的WDT4AT89S51的片內(nèi)硬件基本結(jié)構(gòu)、引腳功能、存儲器結(jié)構(gòu)、特殊功能寄存器功能、4個并行I/O口的結(jié)構(gòu)和特點，復位電路和時鐘電路的設計,節(jié)電工作模式。目的：通過本章學習，為AT89S51系統(tǒng)的應用設計打下基礎。在原理和結(jié)構(gòu)上，單片機把微機的許多概念、技術與特點都繼承下來。用學習微機的思路來學習單片機。內(nèi)容概要56圖3.1AT89S51/AT89S52單片機基本組成功能框圖3.
3、1.1AT89S51單片機的組成與結(jié)構(gòu)CPU振蕩器中斷控制程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器總線控制定時器2定時器1定時器0看門狗ISP串行口I/O端口UART串行端口外部中斷源內(nèi)部中斷源計數(shù)器輸入RXDTXDP0P1P2P3MISOMOSICLK678主要功能部件和特性：中央處理器CPU主要完成運算和控制功能。80C51的CPU是一個字長為8位的中央處理器。數(shù)據(jù)存儲器RAM用于存儲變化的數(shù)據(jù)。程序存儲器ROM(FlashROM)用于存放程序和固定不變的常數(shù)。定時/計數(shù)器用于實現(xiàn)定時和計數(shù)功能。并行I/O口用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)和控制信號的輸入和輸出。
4、8串行口全雙工異步串行口用于串行數(shù)據(jù)的輸入輸出，ISP串行口可用于實現(xiàn)在線下載程序。時鐘電路是產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘脈沖序列。中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)的主要作用是對外部或內(nèi)部的中斷請求進行管理與處理。93.1.2引腳定義及功能AT89S51與51系列中各種型號芯片的引腳互相兼容。目前多采用40只引腳雙列直插，如圖3-2所示。引腳按其功能可分為如下4類：（1）電源引腳（2）時鐘電路引腳（3）控制信號引腳（4）輸入/輸出引腳圖3.3AT89S51雙列直插封裝方式的引腳101．電源引腳（1）VCC（40腳）：+4-+5V電源。（2）VSS
5、（20腳）：接地。2．時鐘電路引腳（1）XTAL1（19腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電路輸入端。（2）XTAL2（18腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當使用外部時鐘源時，本腳懸空。11圖3-2AT89S51雙列直插封裝方式的引腳113控制信號引腳（1）RST(RESET，9腳):復位信號輸入，在引腳加上持續(xù)時間大于2個機器周期的高電平，可使單片機復位。（2）/VPP(31腳):：引腳第一功能：外部程序存儲器訪問允許控制端。VPP：引腳第二功能，對片內(nèi)Flash編程，接編程電壓.1212（3）ALE/（30腳）：AL
6、E為CPU訪問外部程序存儲器或外部數(shù)據(jù)存儲器提供地址鎖存信號，將低8位地址鎖存在片外的地址鎖存器中。：引腳第二功能，對片內(nèi)Flash編程，為編程脈沖輸入腳（4）（29腳）：片外程序存儲器讀選通信號，低電平有效。134輸入/輸出引腳（1）P0.0-P0.7：系統(tǒng)擴展:分時傳送低8位地址信息和8位數(shù)據(jù)信息無外擴芯片:一般I/O口線（2）P1.0-P1.7：一般I/O口線（3）P2.0-P2.7:系統(tǒng)擴展:輸出高8位地址信息無無外擴芯片:一般I/O口線(4)P3.0-P3.7:除用作一般I/O口線,還具有第二功能,如表3-1所示141
7、415表3-1引腳P3.0-P3.7的第二功能153.2單片機的工作原理指令：是規(guī)定計算機執(zhí)行特定操作的命令，CPU就是根據(jù)指令來指揮和控制計算機各部件協(xié)調(diào)動作，完成規(guī)定操作。指令通常分為操作碼和操作數(shù)。例：ADDA,#23H操作碼操作數(shù)指令系統(tǒng)：計算機全部指令的集合3.2.1指令與程序概述163.2.2CPU的工作原理CPU由運算器和控制器構(gòu)成。1運算器對操作數(shù)進行算術、邏輯和位操作運算。主要包括算術邏輯運算單元ALU、累加器A、位處理器、程序狀態(tài)字寄存器PSW及兩個暫存器等。1．算術邏輯運算單元ALU可對8位變量邏輯運算（與
8、、或、異或、循環(huán)、求補和清零），還可算術運算（加、減、乘、除）1717ALU還有位操作功能，對位變量進行位處理，如置“1”、清“0”、求補、測試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”等。2．累加器A:使用最頻繁的寄存器，可寫為Acc。3．程序狀態(tài)字寄存器PSW:包含了程序運行
