【文章內(nèi)容簡介】 AT89C52 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 31 所示?？煞譃樗拇蟛糠郑簝?nèi)核 CPU 部分、存儲器部分、 I/O 接口部分和特殊功能部分（如定時器 /計數(shù)器、外中斷控制模塊等）。 （ 1） AT89C52 單片機的 CPU AT89C52 單片機的 CPU 是 8 位字長，主要包括運算器和控制器兩部分。 運算器的功能是進行算術(shù)邏輯運算、位處理操作和數(shù)據(jù)的傳送，主要包括： 算術(shù) /邏輯運算單元（ ALU）運算器的核心部件，用來完成基本的算術(shù)運算、邏輯運算和位處理操作。AT89C52 具有極強的“位”處理 功能，可以進行加、減、乘、除、與、或、非、異或、左移、右移、半字節(jié)交換、 BCD 碼運算、位處理、位檢測等運算和操作； 暫存器 TMP1 和 TMP2 作為 ALU 的兩個輸入，暫時存放參加運算的數(shù)據(jù)； 累加器 ACC 是一個 8 位寄存器； 寄存器 B，執(zhí)行乘法或除法指令前，寄存器 B 用來存放乘數(shù)或除數(shù)， ALU 的另外一個輸入來自于ACC，乘法或除法指令執(zhí)行完成后，寄存器 B 用來存放乘積的高 8 位或除法的余數(shù)；執(zhí)行非乘法或除法指令時，寄存器 B 可以作為一般用途的寄存器使用； 程序狀態(tài)字寄存器 PSW 是一個 8 位的標志寄存器，用來存放當前指令執(zhí)行 后的有關(guān)狀態(tài)，為以后指令的執(zhí)行提供狀態(tài)依據(jù)，因此一些指令的執(zhí)行結(jié)果會影響 PSW 的相關(guān)狀態(tài)標志； PSW 中各位的狀態(tài)通常在指令執(zhí)行過程中自動生成，同時 AT89C52 單片機的 PSW 是可編程的，通常程序可以改變 PSW中各位的狀態(tài)標志。程序狀態(tài)字 PSW 各位的狀態(tài)標志定義如圖 32 和表 31 所示； [4] 丁明亮 ,唐前輝 .51 單片機應用設(shè)計與仿真 :基于 Keil C 與 Proteus[M].北京 :北 京航空航天大學出版社 ,2020,第 2 頁 . 7 圖 31 AT89C52 單片機原理結(jié)構(gòu)圖 圖 32 PSW 各位的狀態(tài)標志 表 31 PSW 各位的定義 狀態(tài)標志 定義 含義 CY 高位進位標志 若當前執(zhí)行指令的運算結(jié)果產(chǎn)生進位或借位，該標志被置成 CY=1；否則 CY=0。 AC 輔助進位標志位 又稱為半字節(jié)進位標志位，在執(zhí)行加減指令時，如果低半字節(jié)向高半字節(jié)產(chǎn)生進位或借位，則 AC=1,否則 AC=0。 F0 用戶標志位 用戶標識位。有用戶根據(jù)需要進行置位、清零或檢測。 8 RS RS0 工作寄存器組選擇位 工作寄存器組選擇位。 00 時為工作寄存器 0 組， 01 時為工作寄存器 1 組， 10 時為工作寄存器 2 組， 11 時為工作寄存器 3 組 OV 溢出標志位 所謂溢出是指運算結(jié)果數(shù)值的絕對值超過了允許表示的最大值，執(zhí)行運算指令時，如果運算結(jié)果超出了目的寄存器 A 所能夠表 示的符號數(shù)的范圍（ 128~+127），硬件自動置位溢出標志位，即 OV=1；否則 OV=0。 保留位 保留位，無意義。 P 奇偶校驗標志位 奇偶效驗標志位。用來指示累加其中內(nèi)容的奇偶性，該位始終跟蹤指示累加器中 1 的個數(shù)，硬件自動置 1 或清 0.若邏輯運算后累加其中 1的個數(shù)為偶數(shù)，則 P=0；否則 P=1.常用于效驗串行通信中數(shù)據(jù)傳送是否正確。 CPU 中控制器是控制讀取指令，識別指令并根據(jù)指令的性質(zhì)協(xié)調(diào)、控制單片機個組成部件有序工作的重要部件，是 CPU 乃至整個單片機的中樞神經(jīng)?？刂破饔沙绦蛴嫈?shù)器 PC、指令寄 存器 IR、指令譯碼器 ID、堆棧指針 SP、數(shù)據(jù)指針 DPTR、定時及控制邏輯電路等組成?？刂破鞯闹饕δ苁强刂浦噶畹淖x入、譯碼和執(zhí)行，并對指令的執(zhí)行過程進行定時和邏輯控制。根據(jù)不同的指令協(xié)調(diào)單片機各個單元有序工作。 圖 33 存儲器空間分布圖 （ 2） AT89C52 單片機的存儲器 AT89C52 單片機芯片內(nèi)配置有 8KB（ 0000H~1FFFH）的 Flash 程序存儲器 ROM 和 256 字節(jié)（ 00H~FFH）的數(shù)據(jù)存儲器 RAM，根據(jù)需要可外擴到最大 64KB 的程序存儲器和 64KB 的數(shù)據(jù)存儲器，因此 AT89C52 的存儲器 結(jié)構(gòu)可分為 4 部分：片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器（見圖 33）。本次設(shè)計選用最小系統(tǒng)設(shè)計單片機，即不擴展， AT89C52 的存儲器結(jié)構(gòu)較為簡單：只有單片機自身提供的 8KB Flash 程序存儲器 ROM 和 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器 RAM。使用時，引腳EA 要提高電平（ 5V），這時，復位后 CPU 從片內(nèi) ROM 區(qū)的 0000H 單元開始讀取指令代碼，一直運行到 1FFFH 單元。如圖 所示，虛線框內(nèi)左側(cè)為片內(nèi)自帶的數(shù)據(jù)存儲器 RAM，此 256 字節(jié)單元（ 00H~FFH）的低 128 字節(jié)（ 00H~7FH）單元 為用戶使用去，高 128 字節(jié)（ 80H~FFH）單元為特殊功能寄存器 SFR區(qū)。 片內(nèi)寄存器的 00H~7FH 區(qū)又劃分成 3 塊： 00H~1FH 塊是工作寄存器所用； 20H~2FH 塊石有位尋址9 功能的單元區(qū)； 30H~7FH 是普通 RAM 區(qū)。工作寄存器又分為 4 組，在當前的運行程序中只有某一組是被激活的，誰被激活由程序狀態(tài)寄存器 PSW 的 RS RS0 兩位決定，如表 32 所列。 如表 33 所列出了特殊功能寄存器 SFR 的名稱、符號和地址。在程序設(shè)計中，可直接用寄存器名作為寄存器的符號地址使用。 圖 34 片內(nèi)數(shù)據(jù)寄存器的結(jié)構(gòu) 表 32 工作寄存器激活地址表 組 號 RS1 () RS1 () R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 0 0 0 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 1 0 1 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 2 1 0 10H 11H 12H 13H 14H 15H 16H 17H 3 1 1 18H 19H 1AH 1BH 1CH 1DH 1EH 1FH 表 33 特殊功能寄存器 SFR 特殊功能寄存器 功能名稱 物理地址 可否位尋址 B 寄存器 B F0H 可以 A(ACC) 累加器 E0H 可以 PSW 程序狀態(tài)寄存器（標志寄存器） D0H 可以 IP 中斷優(yōu)先級控制寄存器 B8H 可以 P3 P3 口鎖存器 B0H 可以 10 IE 中斷允許控制寄存器 A8H 可以 P2 P2 口鎖存器 A0H 可以 SBUF 串行數(shù)據(jù)緩 沖器 99H 不可以 SCON 串行接口控制寄存器 98H 可以 P1 P1 口鎖存器 90H 可以 TH1 T1 計數(shù)器高 8 位寄存器 8DH 不可以 TH0 T0 計數(shù)器高 8 位寄存器 8CH 不可以 TL1 T1 計數(shù)器低 8 位寄存器 8BH 不可以 TL0 T0 計數(shù)器低 8 位寄存器 8AH 不可以 TMOD 定時器 /計數(shù)方式控制寄存器 89H 不可以 TCON 定時器控制寄存器 88H 可以 PCON 電源控制寄存器 87H 不可以 DPH 數(shù)據(jù)指針高 8 位 83H 不可以 DPL 數(shù)據(jù)指針低 8 位 82H 不可以 SP 堆棧指針寄存器 81H 不可以 P0 P0 口鎖存器 80H 可以 （ 3） AT89C52 單片機的 I/O 接口 AT89C52 單片機內(nèi)部集成了 4 個可編程的并行 I/O 接口（ P0~P3），每個接口電路都有鎖存器和驅(qū)動器，輸入接口電路具有三態(tài)門控制。 P0~P3 口同 RAM 統(tǒng)一編址，可以當作特殊功能寄存器 SFR 來尋址。AT89C52 單片機可以利用其 I/O 接口直接與外圍電路相連，使用時， P0~P3 口在開機或復位時均呈高電平。 AT89C52 單片機的并行 I/O 接口有以下應用特性： P0、 P P P3 作為通用 I/O 口使用時，輸入操作是讀引腳狀態(tài)；輸出操作是對口的鎖存器的寫入操作，鎖存器的狀態(tài)立即反映到引腳上。 P P P3 口作為輸出口時，由于電路內(nèi)部帶上拉電阻，因此無需外接上拉電阻，而 P0 口由于內(nèi)部無上啦電阻，因此使用它時，必須外接上拉電阻。 P0、 P P P3 作為通用的輸入口時，必須使電路中的鎖存器寫入高電平“ 1”，使場效應管（ FET）VF1 截止，以避免鎖存器輸出為“ 0”時場效應管 VF1 導通使引腳狀態(tài)始終被鉗位在“ 0”狀態(tài)。 I/O 口功能的自動識別。無論是 P0、 P2 口的總線復用功能， 還是 P3 口的第二功能復用，單片機會自動選擇，不需要指令選擇。 兩種讀端口的方式。包括端口鎖存器的“讀 — 改 — 寫”操作和讀引腳的操作。在單片機中，有些指令是讀端口鎖存器的，如一些邏輯運算指令、置位 /復位指令、條件轉(zhuǎn)移指令以及將 I/O 口作為目的地址的操作指令；有些指令是讀引腳的，如以 I/O 口作為源操作數(shù)的指令。 I/O 口的驅(qū)動特性。 P0 口每一個 I/O 口可驅(qū)動 8 個 LSTTL 輸入，而 P P P3 口每一個 I/O 口可驅(qū)動 4 個 LSTTL 輸入。 （ 4） AT89C52 單片機的特殊功能部分 AT89C52 單片機內(nèi)部集成有定時 器 /計數(shù)器、串行通信控制器、外部中斷控制器等特殊功能部件，11 從而使 AT89C52 單片機具有定時 /計數(shù)功能、全雙工串行通信功能、實現(xiàn)對外部事件實時響應的中斷處理功能。 以下將重點介紹定時器 /計數(shù)器以及外部中斷控制器等特殊功能部件，因為本設(shè)計中，會重復多次使用到這些特殊功能部件。 AT89C52 單片機內(nèi)部設(shè)有兩個 16 位的可編程定時器 /計數(shù)器，即定時器 /計數(shù)器 0 和定時器 /計數(shù)器 1，以及一個可編程定時器 /計數(shù)器 2?？刂萍拇嫫?TCON 見表 34，方式控制寄存器 TMOD 表 35，其相應標志位的功能及編程時的使用方法見表 3 37。 表 34 控制寄存器 TCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 表 35 方式控制寄存器 TMOD T/C1 T/C0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 表 36 特殊功能寄存器標志位的功能 特殊功能寄存器 標志位 定義和功能 計數(shù)寄存器 TH1 T1 計數(shù)器高 8 位寄存器 TH0 T0 計數(shù)器高 8 位寄存器 TL1 T1 計 數(shù)器低 8 位寄存器 TL0 T0 計數(shù)器低 8 位寄存器 控制寄存器 TCON TF1 T/C1 的溢出標志，溢出時由硬件置 1，進入中斷后又由硬件自動清 0 TR1 T/C1 的啟動和停止位，由軟件控制。置 1 時啟動 T/C1；清 0 時停止 T/C1。 TF0 T/C0 的溢出標志，溢出時由硬件置 1，進入中斷后又由硬件自動清 0 TR0 T/C0 的啟動和停止位，由軟件控制。置 1 時啟動 T/C1；清 0 時停止 T/C1。 方式控制寄存器TMOD GATE 當 GATE 位置 1 時， T/C0 受到雙重控制；只有 INTO 為高電平 且 TR0 位置 1 時 T/C0 才開始工作；當 GATE 位清 0 時， T/C0 僅受到 TR0的控制。 C/T 當該位置 1 時工作在計數(shù)器方式，清 0 時工作在定時器方式 M1amp。M0 用來選擇操作模式（見表 ） 12 表 操作模式 M1 M0 操作模式 計數(shù)器配置 0 0 模式 0 13 位計數(shù)器 0 1 模式 1 16 位計數(shù)器 1 0 模式 2 自動重裝載的 8 位計數(shù)器 1 1 模式 3 T0 分為兩個 8 位計數(shù)器， T1 停止計數(shù) AT89C52 有 6 個固定的可 屏蔽中斷源，它們分別是兩個外部中斷 INT0 （ ）和 INT1 （ ），三個片內(nèi)定時器 /計數(shù)器溢出中斷 TF0、 TF1 和 TF2，一個片內(nèi)串行口中斷 TI 或 RI。 6 個中斷源有兩個中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套，并在程序存儲器中各有固定的中斷入口地址。 6 個中斷源的符號、名稱及產(chǎn)生的條件如下： INT0 ：外部中斷 0，由 端口線引入，低電平或下降沿引起。 INT1 ：外部中斷 1，由 端口線引入，低電平或下降沿引起。 T0：定時器 /計數(shù)器 0 中斷，由 T0 計滿回零引起。 T1：定時器 /計數(shù)器 1 中斷，由 T1 計滿回零引起。 TI/RI：串行 I/O 中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送 /接受后引起中斷。 T2：定時器 /計數(shù)器 2 中斷，由 T2 計滿回零引起。 下面將對本次設(shè)計中使用到的中斷控制其專用寄存器進行分析，由于上述已對定時器 /計數(shù)器 0、 1控制寄存器 TCON 做了分析，在此不做重復介紹；中斷允許控制寄