【正文】 O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 18 PROG第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 19 如需要，可將 特殊功能寄存器 AUXR（地址為 8EH，將在后面介紹）的 第 0位 （ ALE禁止位）置 1，來 禁止 ALE操作 ，但執(zhí)行訪問外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器指令“ MOVC”或“ MOVX”時(shí)， ALE仍然有效。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 17 （ 2） /VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programing， 31腳 ) ： 引腳 第一功能 ：外部程序存儲(chǔ)器訪問允許控制端。用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該腳接外部石英晶體和微調(diào)電容。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 13 AT89S51的引腳功能 先了解引腳，牢記各引腳的功能。 （ 5）定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器（ 52子系列有 3個(gè)）， 4種 工作方式。 片內(nèi)各功能部件通過片內(nèi)單一總線連接而成（見 圖 21），基本結(jié)構(gòu) 依舊是 CPU 加上外圍芯片的傳統(tǒng)微機(jī)結(jié)構(gòu)。1 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 2 2 第 2章 目錄 AT89S51單片機(jī)的硬件組成 AT89S51的引腳功能 電源及時(shí)鐘引腳 控制引腳 并行 I/O口引腳 AT89S51的 CPU 運(yùn)算器 控制器 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 3 AT89S51存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu) 程序存儲(chǔ)器空間 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間 特殊功能寄存器（ SFR） 位地址空間 AT89S51的并行 I/O端口 P0口 P1口 P2口 P3口 P1～ P3口驅(qū)動(dòng) LED發(fā)光二極管 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 4 時(shí)鐘電路與時(shí)序 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 機(jī)器周期、指令周期與指令時(shí)序 復(fù)位操作和復(fù)位電路 復(fù)位操作 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 低功耗節(jié)電模式 空閑模式 掉電運(yùn)行模式 掉電和空閑模式下的 WDT 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 5 ? AT89S51的片內(nèi)硬件基本結(jié)構(gòu)、引腳功能、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、特殊功能寄存器功能、 4個(gè)并行 I/O口的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)， ? 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) ,節(jié)電工作模式。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 9 與 AT89C51相比， AT89S51有更突出的優(yōu)點(diǎn) ： （ 1）增加在線可編程功能 ISP（ In System Program）， 字節(jié) 和 頁編程 ，現(xiàn)場程序調(diào)試和修改更加方便靈活； （ 2） 數(shù)據(jù)指針 增加到 兩個(gè) ，方便了對片外 RAM的訪問過程； （ 3） 增加 了 看門狗定時(shí)器 ，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力； （ 4） 增加 斷電標(biāo)志 ； （ 5）增加 掉電狀態(tài) 下的 中斷恢復(fù)模式 。 （ 4）中斷系統(tǒng) 具有 6個(gè) 中斷源， 2級中斷優(yōu)先權(quán)。 AT89S51完全兼容 AT89C51，在充分保留原來軟、硬件條件下，完全可以用 AT89S51直接代換。 圖 22 AT89S51雙列直插封裝方式的引腳 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 15 2．時(shí)鐘引腳 （ 1） XTAL1（ 19腳）： 片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器電路輸入端。 當(dāng)看門狗定時(shí)器溢出輸出時(shí)，該腳將輸出長達(dá) 96個(gè)時(shí)鐘振蕩周期 的 高電平 。 注意 ，每當(dāng) AT89S51訪問外部 RAM時(shí)（執(zhí)行 MOVX類指令），要 丟失一個(gè) ALE脈沖 。可驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LS型 TTL負(fù)載。當(dāng)作為通用 I/O輸入時(shí)，應(yīng)先向端口輸出鎖存器寫 1。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 24 綜上所述， P0口 可 作為總線 口 ，為雙向口。 另外， 準(zhǔn)雙向口 作通用 I/O的輸入口使用時(shí)， 一定要向該口先寫入“ 1”。 作用如下： （ 1） ALU單元的輸入數(shù)據(jù)源之一，又是 ALU運(yùn)算結(jié)果存放單元 。在位處理器中，它是位累加器。 （ 6） 保留位 （ 7） P（ ）奇偶標(biāo)志位 指令執(zhí)行完，累加器 A中 “ 1”的個(gè)數(shù) 是 奇數(shù) 還是 偶數(shù) 。單片機(jī)復(fù)位時(shí)， PC中內(nèi)容為 0000H，從程序存儲(chǔ)器 0000H單元取指令，開始執(zhí)行程序。 １ .程序存儲(chǔ)器空間 片內(nèi)和片外兩部分。 SFR綜合反映了整個(gè)單片機(jī)基本系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)際的工作狀態(tài)及工作方式。 =0時(shí)，只能執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器（ 0000H～ FFFFH）中的程序。 00H～ 1FH 的 32個(gè)單元 是 4組通用工作寄存器區(qū)，每區(qū)包含 8B，為 R7～ R0。 SFR的名稱及其分布 ，有些還可位尋址 ,見 表 24 。 堆棧是為 子程序調(diào)用 和 中斷操作 而設(shè) ， 主要 用來 保護(hù)斷點(diǎn) 和 現(xiàn)場 。數(shù)據(jù)壓入堆棧， SP自動(dòng)加 1；數(shù)據(jù)彈出堆棧， SP自動(dòng)減 1。 WDIDLE： WDT在空閑模式下的禁止 /允許位。 0： 選擇數(shù)據(jù)指針寄存器 DPTR0； 1： 選擇數(shù)據(jù)指針寄存器 DPTR1。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 52 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 53 特殊功能 寄存器 位 地 址 字 節(jié)地 址 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 B F7H F6H F5H F4H F3H F2H F1H F0H F0H Acc E7H E6H E5H E4H E3H E2H E1H E0H E0H PSW D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H D0H IP — — — BCH BBH BAH B9H B8H B8H P3 B7H B6H B5H B4H B3H B2H B1H B0H B0H IE AFH — — ACH ABH AAH A9H A8H A8H P2 A7H A6H A5H A4H A3H A2H A1H A0H A0H SCON 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 98H P1 97H 96H 95H 94H 93H 92H 91H 90H 90H TCON 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 88H P0 87H 86H 85H 84H 83H 82H 81H 80H 80H 表 26 SFR中的位地址分布 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 54 作為對 AT89S51存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的總結(jié)， 圖 27為 各類存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)圖。 （ 3）一個(gè)多路轉(zhuǎn)接開關(guān) MUX，它的一個(gè)輸入來自鎖存器的 端，另一個(gè)輸入為地址 /數(shù)據(jù)信號的反相輸出。 由于 P0口作為地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用方式訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， CPU自動(dòng)向 P0口寫入 FFH，使下方場效應(yīng)管截止，上方場效應(yīng)管由于控制信號為 0也截止，從而 保證數(shù)據(jù)信息的 高阻抗 輸入 ，從外部存儲(chǔ)器輸入的數(shù)據(jù)信息直接由 BUF2進(jìn)入內(nèi)部總線。 當(dāng) CPU發(fā)出 “讀鎖存器” 指令時(shí)， 鎖存器的狀態(tài) 由 Q端經(jīng)上方的三態(tài)緩沖器 BUF1進(jìn)入內(nèi)部總線； 當(dāng) CPU發(fā)出 “讀引腳”指令 時(shí)，鎖存器的輸出狀態(tài) =1（即 端 為 0），而使下方場效應(yīng)管截止， 引腳的狀態(tài) 經(jīng)下方的三態(tài)緩沖器 BUF2進(jìn)入內(nèi)部總線。P1口某一位的 位電路結(jié)構(gòu) 如 圖 29所示 。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 66 3． P1口的特點(diǎn) 由于內(nèi)部上拉電阻， 無 高阻抗輸入 狀態(tài)，故為 準(zhǔn)雙向口 。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 69 2．工作過程分析 （ 1） P2口用作 地址總線 在控制信號作用下， MUX與“地址”接通。 一般情況下， P2口 大多作為高 8位地址總線口 使用，這時(shí)就不能再作為通用 I/O口。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 72 圖 211 P3口某一位的位電路結(jié)構(gòu) 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 73 2．工作過程分析 （ 1） P3口用作第二輸入 /輸出功能 當(dāng)選擇第二輸出功能時(shí)，該位的鎖存器需要置 1，使與非門為開啟狀態(tài)。 P3口作為第二功能的輸出 /輸入，或第一功能通用輸入，均須將相應(yīng)位的鎖存器置 1。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 77 如低電平允許提高，灌電流可相應(yīng)加大。 執(zhí)行指令 時(shí)， CPU首先 到程序存儲(chǔ)器中 取出 需要執(zhí)行的指令操作碼，然后 譯碼 ，并 由時(shí)序電路產(chǎn)生一系列控制信號 完成指令所規(guī)定的操作。晶振頻率范圍通常是 ～ 12MHz。 外部時(shí)鐘源 直接接到 XTAL1端 ， XTAL2端懸空 ，見 圖 214。 執(zhí)行一條指令分為幾個(gè)機(jī)器周期 。而有些 復(fù)雜的指令 ，如 轉(zhuǎn)移、乘、除指令 則需 兩個(gè) 或 多個(gè) 機(jī)器周期。由 表 27可看出，復(fù)位時(shí)，SP=07H ，而 P0～ P3引腳均為高電平 。 對于 CMOS型單片機(jī)， 由于在 RST引腳內(nèi)部 有一個(gè) 下拉電阻 ，可將 電阻 R去掉 ，而將 電容 C選為 10?F。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 94 圖 219 按鍵電平復(fù)位電路 圖 220 按鍵脈沖復(fù)位電路 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 95 圖 221所示電路能 輸出 高、低兩種電平 的復(fù)位控制信號，以適應(yīng)外圍 I/O接口芯片所 要求的 不同復(fù)位電平信號 。 ━ ： 保留位。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 99 空閑模式下，若 任一個(gè) 允許的 中斷請求被響應(yīng) 時(shí)， IDL位 被片內(nèi)硬件自動(dòng)清 0，從而 退出空閑模式 。 第 2章 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 101 2. 掉電模式的退出 兩種方法 ： 硬件復(fù)位 和 外部中斷 。當(dāng)中斷變?yōu)楦唠娖街螅撝袛啾粓?zhí)行，在中斷服務(wù)程序中復(fù)位寄存器 WD