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1、第第2 2章章 单片机硬件结构单片机硬件结构单片机技术基础单片机技术基础单片机技术基础单片机技术基础2.1 2.1 89C5189C51单片机的内部结构单片机的内部结构单片机的内部结构单片机的内部结构及特点及特点及特点及特点 2.2 2.2 89C5189C51单片机引脚及其功能单片机引脚及其功能单片机引脚及其功能单片机引脚及其功能 2.3 2.3 89C5189C51存储器配置存储器配置存储器配置存储器配置 2.42.4 CPUCPU时序时序时序时序 2.52.5 复位及复位电路复位及复位电路复位及复位电路复位及复位电路 2.2.6 6 89C5189C51单片机的低功耗工作方式单片机的低功
2、耗工作方式单片机的低功耗工作方式单片机的低功耗工作方式 2.2.7 7 输出输出输出输出/输入端口结构输入端口结构输入端口结构输入端口结构 2.2.8 8 思考题与习题思考题与习题思考题与习题思考题与习题12/5/20221 熟悉芯片内部结构及原理熟悉芯片内部结构及原理掌握存储器配置及特点掌握存储器配置及特点掌握掌握21个特殊功能寄存器（个特殊功能寄存器（SFR）的功能）的功能掌握复位电路及堆栈的概念掌握复位电路及堆栈的概念掌握各个引脚的功能，达到会应用的目的掌握各个引脚的功能，达到会应用的目的了解了解CPU时序及单片机的工作过程时序及单片机的工作过程了解并行了解并行I/O端口内部结构端口内部
3、结构学习目的和要求学习目的和要求12/5/20222 vv将电子产品抽象成一个硬件的模型，大约有以下组成：将电子产品抽象成一个硬件的模型，大约有以下组成：将电子产品抽象成一个硬件的模型，大约有以下组成：将电子产品抽象成一个硬件的模型，大约有以下组成：vv1)1)输入输入输入输入 vv2)2)处理核心处理核心处理核心处理核心 vv3)3)输出输出输出输出 vv输入基本可能有：输入基本可能有：输入基本可能有：输入基本可能有：vv1)1)键盘键盘键盘键盘 vv2)2)串行接口（串行接口（串行接口（串行接口（RS232/485/can bus/RS232/485/can bus/以太网以太网以太网以太
4、网/USB/USB）vv3)3)开关量（开关量（开关量（开关量（TTLTTL，电流环路，干接点），电流环路，干接点），电流环路，干接点），电流环路，干接点）vv4)4)模拟量（模拟量（模拟量（模拟量（420ma420ma、010ma010ma、05V05V（平衡和非平衡信号）（平衡和非平衡信号）（平衡和非平衡信号）（平衡和非平衡信号）vv输出的基本组成：输出的基本组成：输出的基本组成：输出的基本组成：vv1)1)串行接口（串行接口（串行接口（串行接口（RS232/485/can bus/RS232/485/can bus/以太网以太网以太网以太网/USB/USB）vv2)2)开关量（开关量（开
5、关量（开关量（TTLTTL、电流环路、干接点、功率驱动）、电流环路、干接点、功率驱动）、电流环路、干接点、功率驱动）、电流环路、干接点、功率驱动）vv3)3)模拟量（模拟量（模拟量（模拟量（420ma420ma，010ma010ma，05V05V（平衡和非平衡信号）（平衡和非平衡信号）（平衡和非平衡信号）（平衡和非平衡信号）vv4)LED4)LED显示：发光管等显示：发光管等显示：发光管等显示：发光管等vv5)5)液晶显示器液晶显示器液晶显示器液晶显示器 vv6)6)蜂鸣器蜂鸣器蜂鸣器蜂鸣器 vv处理核心主要有：处理核心主要有：处理核心主要有：处理核心主要有：vv1)81)8位单片机，主要就是
6、位单片机，主要就是位单片机，主要就是位单片机，主要就是5151系列系列系列系列 vv2)322)32位位位位armarm单片机，主要有单片机，主要有单片机，主要有单片机，主要有atmelatmel和三星系列和三星系列和三星系列和三星系列12/5/20223vv5151单片机最小系统单片机最小系统 vv 实际上，实际上，5151单片机核心外围电路是很简单的即：单片机核心外围电路是很简单的即：vv一个单片机一个看门狗一个晶振一个单片机一个看门狗一个晶振2 2个磁片电容个磁片电容vv1.1.单片机：单片机：atmelatmel的的89C5189C51系列、系列、winbondwinbond的的78E
7、5278E52系列，系列，还有还有philipsphilips的系列等；现在有一些有的系列等；现在有一些有ISPISP（在线下载的），（在线下载的），就更好用了；就更好用了；vv2.2.看门狗：很早以前的电路设计中，现在可能还有人使看门狗：很早以前的电路设计中，现在可能还有人使用，使用一个电阻和一个电容形成上电复位电路；但是，用，使用一个电阻和一个电容形成上电复位电路；但是，这样的复位电路一个是不可靠，为什么不可靠，网络上这样的复位电路一个是不可靠，为什么不可靠，网络上能找得到专门论述复位电路的文章；更重要的是，能找得到专门论述复位电路的文章；更重要的是，5151系系列的单片机比较容易受到干扰
8、；没有看门狗电路是不行列的单片机比较容易受到干扰；没有看门狗电路是不行的，当程序跑飞时，回不来了，死在那里。的，当程序跑飞时，回不来了，死在那里。vv3.3.晶振：一般选用晶振：一般选用11.0592M11.0592M，因为可以准确地得到，因为可以准确地得到96009600波特率和波特率和1920019200波特率；磁片电容：波特率；磁片电容：22pf22pf30pf30pf，可以在，可以在有些书上找到什么晶振频率对应什么容量的磁片电容有些书上找到什么晶振频率对应什么容量的磁片电容,如如果你用到了更高的频率，找找资料看看。果你用到了更高的频率，找找资料看看。12/5/20224 2.1.1 8
9、9C512.1.1 89C51单片机的基本组成单片机的基本组成 2.1.2 89C512.1.2 89C51单片机内部结构单片机内部结构2.1 89C51单片机的结构单片机的结构 12/5/20225 MCS-51MCS-51系列单片机为系列单片机为系列单片机为系列单片机为Intel Intel 公司产品公司产品公司产品公司产品,1980,1980年推出。年推出。年推出。年推出。MCS-51 MCS-51 系列单片机有系列单片机有系列单片机有系列单片机有:8051,8751,8031:8051,8751,8031 80c51BH,80c31BH 80c51BH,80c31BH 它们的基本组成、
10、基本性能和指令系统都是相同的。它们的基本组成、基本性能和指令系统都是相同的。它们的基本组成、基本性能和指令系统都是相同的。它们的基本组成、基本性能和指令系统都是相同的。89C5189C51单片机是单片机是单片机是单片机是ATNMELATNMEL、PHILIPSPHILIPS、SSTSST公司的产品：公司的产品：公司的产品：公司的产品：89C5189C51 80C5180C51373373Flash ROMFlash ROM 价格便宜，得到更广泛的应用。价格便宜，得到更广泛的应用。价格便宜，得到更广泛的应用。价格便宜，得到更广泛的应用。12/5/202262.1.1 89C512.1.1 89C
11、51单片机的基本组成单片机的基本组成外中断外中断内中断内中断控制控制并行口并行口串行通信串行通信外部时钟源外部时钟源外部事件计数输入外部事件计数输入89C5189C51单片机结构框图单片机结构框图单片机结构框图单片机结构框图12/5/20227+80c51 CPU80c51 CPU字长字长8位，地址位，地址16位，最大存储器寻址能力为位，最大存储器寻址能力为64KB。能实现。能实现8位二进制数的加、减、乘、除以及与、或、位二进制数的加、减、乘、除以及与、或、异或、移位等运算。异或、移位等运算。用以存放可以读用以存放可以读用以存放可以读用以存放可以读/写的写的写的写的数据数据数据数据，如运算的，
12、如运算的，如运算的，如运算的中间结果中间结果中间结果中间结果、最终结、最终结、最终结、最终结果以及欲显示的数据等。果以及欲显示的数据等。果以及欲显示的数据等。果以及欲显示的数据等。+256 B/128 B RAM/SFR256 B/128 B RAM/SFR 用以存放用以存放用以存放用以存放程序程序程序程序、一些原始、一些原始、一些原始、一些原始数据数据数据数据和和和和表格表格表格表格。但有一些单片。但有一些单片。但有一些单片。但有一些单片机内部不带机内部不带机内部不带机内部不带ROM/EPROMROM/EPROM，如，如，如，如80318031、80328032、80C3180C31等等等等
13、（8051/80528051/8052是掩膜是掩膜是掩膜是掩膜 ROMROM，8751/87528751/8752是是是是EPROMEPROM，但但但但80318031、80328032、80C3280C32片内无片内无片内无片内无ROMROM）。+片内片内片内片内4KB4KB程序存储器程序存储器程序存储器程序存储器Flash ROM:Flash ROM:每个口可以用作输入，也可以用作输出。每个口可以用作输入，也可以用作输出。每个口可以用作输入，也可以用作输出。每个口可以用作输入，也可以用作输出。+四个四个四个四个8 8位并行位并行位并行位并行I/OI/O（输入输入输入输入/输出）接口输出）接
14、口输出）接口输出）接口P0P3:P0P3:12/5/20228 每个定时每个定时每个定时每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以计数器都可以设置成计数方式，用以计数器都可以设置成计数方式，用以计数器都可以设置成计数方式，用以 对对对对 外外外外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果或定时的结果或定时的结果或定时的结果 实现计算机控制。实现计算机控制。实现计算机控制。实现计算机控制。+两个定时两个定时两个定时两个定
15、时/计数器计数器计数器计数器:可实现单片机与单片机或与其它微机之间串行通信。可实现单片机与单片机或与其它微机之间串行通信。可实现单片机与单片机或与其它微机之间串行通信。可实现单片机与单片机或与其它微机之间串行通信。+一个全双工一个全双工一个全双工一个全双工UARTUART的串行的串行的串行的串行I/OI/O口口口口:但需外接晶振和电容。但需外接晶振和电容。但需外接晶振和电容。但需外接晶振和电容。+片内振荡器和时钟产生电路片内振荡器和时钟产生电路片内振荡器和时钟产生电路片内振荡器和时钟产生电路:+五个中断源的中断控制系统。五个中断源的中断控制系统。五个中断源的中断控制系统。五个中断源的中断控制系
16、统。2 2个外中断，个外中断，个外中断，个外中断，2 2个定时个定时个定时个定时/计数器中计数器中计数器中计数器中 断，断，断，断，1 1个串行口中断个串行口中断个串行口中断个串行口中断12/5/20229l l5151系列单片机的温度适用范围系列单片机的温度适用范围系列单片机的温度适用范围系列单片机的温度适用范围 为为为为：民品（商业用）民品（商业用）民品（商业用）民品（商业用）0 070 70 CC 工业品工业品工业品工业品 404085 85 CC 军品军品军品军品 5555125 125 CC l l与与与与80518051相比，相比，相比，相比，89C5189C51具有两种用软件选择
17、的节电工作方式：具有两种用软件选择的节电工作方式：具有两种用软件选择的节电工作方式：具有两种用软件选择的节电工作方式：空闲方式：空闲方式：空闲方式：空闲方式：CPUCPU停止工作，停止工作，停止工作，停止工作，RAMRAM、定时定时定时定时/计数器、中断系统等继计数器、中断系统等继计数器、中断系统等继计数器、中断系统等继续工作。续工作。续工作。续工作。掉电方式：片内振荡器停止，所以系统不能工作，仅保存掉电方式：片内振荡器停止，所以系统不能工作，仅保存掉电方式：片内振荡器停止，所以系统不能工作，仅保存掉电方式：片内振荡器停止，所以系统不能工作，仅保存RAMRAM中中中中内容。内容。内容。内容。第
18、第2 2章章 89C5189C51单片机硬件结构和原理单片机硬件结构和原理12/5/202210 如如如如表表表表2 21 1所示所示所示所示MCS-51MCS-51系列单片机的性能表系列单片机的性能表系列单片机的性能表系列单片机的性能表表中型号带表中型号带表中型号带表中型号带“C”C”表示所用的是表示所用的是表示所用的是表示所用的是CMOSCMOS工艺，具有功耗低的优工艺，具有功耗低的优工艺，具有功耗低的优工艺，具有功耗低的优点。点。点。点。12/5/2022112.1.2 89C51单片机内部结构单片机内部结构 由由由由 中央处理单元（中央处理单元（中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU
19、）、）、）、）、存储器（存储器（存储器（存储器（ROMROM及及及及RAMRAM）和和和和I/OI/O接口接口接口接口组成。组成。组成。组成。MCS-51MCS-51单片机内部结构如图单片机内部结构如图单片机内部结构如图单片机内部结构如图2 21 1所示。所示。所示。所示。12/5/202212P0.0-P0.7P2.0-P2.7P3.0-P3.7P1.0-P1.7XTAL1 XTAL2PSENALEEARET12/5/202213（一）、中央处理单元（一）、中央处理单元（CPU）运算器运算器运算器运算器控制器控制器控制器控制器 单片机中的中央处理器单片机中的中央处理器单片机中的中央处理器单片
20、机中的中央处理器(CPU)(CPU)和通用微处理器基本相同，和通用微处理器基本相同，和通用微处理器基本相同，和通用微处理器基本相同，只是只是只是只是增设了增设了增设了增设了“面向控制面向控制面向控制面向控制”的处理功能的处理功能的处理功能的处理功能。例如：位处理、查。例如：位处理、查。例如：位处理、查。例如：位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增强了实时性。强了实时性。强了实时性。强了实时性。CPU1 1运算器运算器运算器运
21、算器+、算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，循环移位、位处理循环移位、位处理循环移位、位处理循环移位、位处理（1 1 1 1）算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元ALU(8ALU(8位位位位 )：12/5/202214（2 2）8 8位累加器位累加器位累加器位累加器ACCACC（A A）：）：）：）：它它它它经经经经常常常常作作作作为为为为一一一一个个个个运运运运算算算算数数数数经经经经暂暂暂暂存存存存器器器器2 2 2 2进进进进入入入入ALUALUALUA
22、LU的的的的输输输输入入入入端端端端，与与与与另另另另一一一一个个个个来来来来自自自自暂暂暂暂存存存存器器器器1 1 1 1的的的的运运运运算算算算数数数数进进进进行行行行运运运运算算算算，运运运运算算算算结结结结果又送回果又送回果又送回果又送回ACCACCACCACC。指示指令执行后的状态信息供程序查询和判别用。指示指令执行后的状态信息供程序查询和判别用。指示指令执行后的状态信息供程序查询和判别用。指示指令执行后的状态信息供程序查询和判别用。（3 3）8 8位程序状态寄存器位程序状态寄存器位程序状态寄存器位程序状态寄存器PSWPSW：（4 4）8 8位寄存器位寄存器位寄存器位寄存器B B：在
23、乘除运算时，用来存放一个操作数也用来存放运算后在乘除运算时，用来存放一个操作数也用来存放运算后在乘除运算时，用来存放一个操作数也用来存放运算后在乘除运算时，用来存放一个操作数也用来存放运算后的一部分结果；如不能做乘除运算时，作为通用寄存器的一部分结果；如不能做乘除运算时，作为通用寄存器的一部分结果；如不能做乘除运算时，作为通用寄存器的一部分结果；如不能做乘除运算时，作为通用寄存器12/5/202215（5 5）布尔处理器：）布尔处理器：）布尔处理器：）布尔处理器：专门用于处理位操作的，以专门用于处理位操作的，以专门用于处理位操作的，以专门用于处理位操作的，以PSWPSWPSWPSW中的中的中的
24、中的C C C C为其累加器。为其累加器。为其累加器。为其累加器。（6 6）2 2个个个个8 8位暂存器：位暂存器：位暂存器：位暂存器：ALUALUALUALU的两个入口处。的两个入口处。的两个入口处。的两个入口处。12/5/202216（1 1）程序计数器）程序计数器）程序计数器）程序计数器PCPC（1616位）位）位）位）l l由两个由两个由两个由两个8 8 8 8位计数器位计数器位计数器位计数器PCHPCHPCHPCH、PCLPCLPCLPCL组成。组成。组成。组成。l lPCPCPCPC是程序的字节地址计数器，是程序的字节地址计数器，是程序的字节地址计数器，是程序的字节地址计数器，PC
25、PCPCPC内容为将要执行的指令地内容为将要执行的指令地内容为将要执行的指令地内容为将要执行的指令地址。址。址。址。l l改变改变改变改变PCPCPCPC内容，改变执行的流向。内容，改变执行的流向。内容，改变执行的流向。内容，改变执行的流向。l lPCPCPCPC可对可对可对可对64KB64KB64KB64KB的的的的ROMROMROMROM直接寻址，也可对直接寻址，也可对直接寻址，也可对直接寻址，也可对89C5189C5189C5189C51片内片内片内片内RAMRAMRAMRAM寻址。寻址。寻址。寻址。2 2控制器控制器控制器控制器（2 2）指令寄存器）指令寄存器）指令寄存器）指令寄存器I
26、RIR及指令译码器及指令译码器及指令译码器及指令译码器IDID 由由由由PCPCPCPC中的内容指定中的内容指定中的内容指定中的内容指定ROMROMROMROM地址，取出来的指令经地址，取出来的指令经地址，取出来的指令经地址，取出来的指令经IRIRIRIR送至送至送至送至IDIDIDID，由由由由IDIDIDID对指令译码产生一定序列的控制信号，以执行指令所对指令译码产生一定序列的控制信号，以执行指令所对指令译码产生一定序列的控制信号，以执行指令所对指令译码产生一定序列的控制信号，以执行指令所规定的操作。规定的操作。规定的操作。规定的操作。12/5/202217（3 3）振荡器和定时电路）振荡
27、器和定时电路）振荡器和定时电路）振荡器和定时电路 89C5189C5189C5189C51单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和2 2 2 2个频个频个频个频率微调电容（率微调电容（率微调电容（率微调电容（30pF30pF30pF30pF左右），产生频率范围为左右），产生频率范围为左右），产生频率范围为左右），产生频率范围为1.2MHz1.2MHz1.2MHz1.2MHz 12MHz12MHz12MHz12MHz。该信号就作为该信号就作为该信号就作为该信号就作为89C518
28、9C5189C5189C51工作的基本节拍（时间的最小单位）。工作的基本节拍（时间的最小单位）。工作的基本节拍（时间的最小单位）。工作的基本节拍（时间的最小单位）。12/5/202218（二）存储器（二）存储器程序存储器（程序存储器（程序存储器（程序存储器（ROMROM）数据存储器（数据存储器（数据存储器（数据存储器（RAMRAM）存储器存储器普林斯顿结构：普林斯顿结构：普林斯顿结构：普林斯顿结构：程程程程序序序序和和和和数数数数据据据据共共共共用用用用一一一一个个个个存存存存储器逻辑空间，储器逻辑空间，储器逻辑空间，储器逻辑空间，统一编址统一编址统一编址统一编址。哈佛结构：哈佛结构：哈佛结构
29、：哈佛结构：程序与数据分为两个独立程序与数据分为两个独立程序与数据分为两个独立程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间，存储器逻辑空间，存储器逻辑空间，存储器逻辑空间，分开编址分开编址分开编址分开编址。89C51存储器属于哈佛结构：存储器属于哈佛结构：包含包含4KB程序存储器程序存储器Flash ROM 包含包含128B内部数据存储器。内部数据存储器。12/5/202219（三）、（三）、I/O接口接口89C5189C5189C5189C51有四个有四个有四个有四个8 8 8 8位并行位并行位并行位并行I/OI/OI/OI/O接口接口接口接口P0P0P0P0P3P3P3P3。它们都是双向端口，每个
30、端口各有它们都是双向端口，每个端口各有它们都是双向端口，每个端口各有它们都是双向端口，每个端口各有8 8 8 8条条条条I/OI/OI/OI/O线。线。线。线。P0-P3P0-P3P0-P3P0-P3口四个锁存器同口四个锁存器同口四个锁存器同口四个锁存器同RAMRAMRAMRAM统一编址，可作为统一编址，可作为统一编址，可作为统一编址，可作为SFRSFRSFRSFR来寻址。来寻址。来寻址。来寻址。12/5/202220 2.2 89C51单片机引脚及其功能单片机引脚及其功能 89C5189C51单片机引脚图单片机引脚图12/5/202221一一一一.电源引脚：电源引脚：电源引脚：电源引脚：Vc
31、cVcc和和和和VssVss1 1 1 1Vcc(40Vcc(40Vcc(40Vcc(40脚脚脚脚)：电源端，为：电源端，为：电源端，为：电源端，为+5V+5V+5V+5V。2 2 2 2Vss(20Vss(20Vss(20Vss(20脚脚脚脚)：接地端。：接地端。：接地端。：接地端。二二二二.时钟电路引脚：时钟电路引脚：时钟电路引脚：时钟电路引脚：XTAL1XTAL1和和和和XTAL2XTAL2XTAL2XTAL2XTAL2XTAL2（18181818脚）脚）脚）脚）:接外部晶体和微调接外部晶体和微调接外部晶体和微调接外部晶体和微调电容的一端。是电容的一端。是电容的一端。是电容的一端。是89
32、C5189C5189C5189C51片内振荡器片内振荡器片内振荡器片内振荡器反向放大器的输出端，振荡电路反向放大器的输出端，振荡电路反向放大器的输出端，振荡电路反向放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。的频率就是晶体固有频率。的频率就是晶体固有频率。的频率就是晶体固有频率。当采用外部时钟时，此脚悬空。当采用外部时钟时，此脚悬空。当采用外部时钟时，此脚悬空。当采用外部时钟时，此脚悬空。若若若若89C5189C5189C5189C51正常工作时，该引脚应有脉正常工作时，该引脚应有脉正常工作时，该引脚应有脉正常工作时，该引脚应有脉冲信号输出。冲信号输出。冲信号输出。冲信号输出。P1.0P1
33、.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSS1234567891011121314151617181920VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALE/PROGPSENEA/VPP313029282726252423222140393837363534333280C5112/5/202222 XTAL1XTAL1XTAL1XTAL
34、1（19191919脚）：接外部脚）：接外部脚）：接外部脚）：接外部晶体和微调电容的另一端；晶体和微调电容的另一端；晶体和微调电容的另一端；晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反向放在片内它是振荡电路反向放在片内它是振荡电路反向放在片内它是振荡电路反向放大器的输入端，在采用外部大器的输入端，在采用外部大器的输入端，在采用外部大器的输入端，在采用外部时钟时，该引脚输入外部时时钟时，该引脚输入外部时时钟时，该引脚输入外部时时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。钟脉冲。钟脉冲。钟脉冲。P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT
35、0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSS1234567891011121314151617181920VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALE/PROGPSENEA/VPP313029282726252423222140393837363534333280C5112/5/202223振荡电路的频率为晶体固有频率振荡电路的频率为晶体固有频率振荡电路的频率为晶体固有频率振荡电路的频率为晶体固有频率C 30PFC 30PF6MHZ
36、89C51X1X2VCC5.1K外时钟信号外时钟信号外时钟信号外时钟信号89c51X1X2第第2 2章章 89C5189C51单片机硬件结构和原理单片机硬件结构和原理12/5/202224 三、控制信号引脚：三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和和EARST/VPD（9脚）：复位脚）：复位/后备电源输入后备电源输入 时钟信号正常时，该引脚高电平时时钟信号正常时，该引脚高电平时,单片机进入复位状单片机进入复位状态（态（RST);当当VCC掉电时，该引脚作为后备电源输入，掉电时，该引脚作为后备电源输入，以保持片内以保持片内RAM中的数据不丢失（中的数据不丢失（VPD）。）。ALE/PROGA
37、LE/PROGALE/PROGALE/PROG（30303030脚）：脚）：脚）：脚）：地址锁存允许地址锁存允许地址锁存允许地址锁存允许/编程脉冲输入端编程脉冲输入端编程脉冲输入端编程脉冲输入端ALEALEALEALE：地址锁存允许信号端。正常工作时，该引脚以地址锁存允许信号端。正常工作时，该引脚以地址锁存允许信号端。正常工作时，该引脚以地址锁存允许信号端。正常工作时，该引脚以振荡频率的振荡频率的振荡频率的振荡频率的1/61/61/61/6固定输出正脉冲固定输出正脉冲固定输出正脉冲固定输出正脉冲。CPUCPUCPUCPU访问片外存储器访问片外存储器访问片外存储器访问片外存储器时，该引脚输出信号
38、作为锁存低时，该引脚输出信号作为锁存低时，该引脚输出信号作为锁存低时，该引脚输出信号作为锁存低8 8 8 8位地址的控制信号。位地址的控制信号。位地址的控制信号。位地址的控制信号。它的负载能力为它的负载能力为它的负载能力为它的负载能力为8 8 8 8个个个个LSLSLSLS型型型型TTLTTLTTLTTL负载负载负载负载。PROGPROGPROGPROG：是对片内带有：是对片内带有：是对片内带有：是对片内带有4KB Flash ROM4KB Flash ROM4KB Flash ROM4KB Flash ROM编程写入时的编编程写入时的编编程写入时的编编程写入时的编程脉冲输入端。程脉冲输入端。
39、程脉冲输入端。程脉冲输入端。12/5/202225PSENPSEN（2929脚）：脚）：脚）：脚）：程序存储器允许信号输出端。程序存储器允许信号输出端。程序存储器允许信号输出端。程序存储器允许信号输出端。在访问片外在访问片外在访问片外在访问片外ROMROMROMROM时，定时输出负脉冲作为读片外时，定时输出负脉冲作为读片外时，定时输出负脉冲作为读片外时，定时输出负脉冲作为读片外ROMROMROMROM的选通信号，接片外的选通信号，接片外的选通信号，接片外的选通信号，接片外ROMROMROMROM 的的的的OEOEOEOE端。端。端。端。它的负载能力为它的负载能力为它的负载能力为它的负载能力为8
40、 8 8 8个个个个LSLSLSLS型型型型TTLTTLTTLTTL负载。负载。负载。负载。VPPVPP：用于在对用于在对用于在对用于在对89C5189C51的片内的片内的片内的片内Flash ROMFlash ROM编程时，施加编程时，施加编程时，施加编程时，施加 (12V(12V21V21V）的编程允许电源。）的编程允许电源。）的编程允许电源。）的编程允许电源。EAEA1 1，CPUCPU访问片内访问片内访问片内访问片内 Flash ROM Flash ROM，并执行其指令。并执行其指令。并执行其指令。并执行其指令。当当当当 PC 0FFFHPC 0FFFH 时（时（时（时（4KB4KB）
41、,自动转向片外自动转向片外自动转向片外自动转向片外 ROM ROM。EA/VPPEA/VPP（3131脚）脚）脚）脚）内外程序存储器选择内外程序存储器选择内外程序存储器选择内外程序存储器选择/编程电源输入编程电源输入编程电源输入编程电源输入EA=0EA=0，不论片内是否有存储器，只执行片外不论片内是否有存储器，只执行片外不论片内是否有存储器，只执行片外不论片内是否有存储器，只执行片外 ROM ROM 的指令。的指令。的指令。的指令。12/5/202226单片机上电后不运转的原因单片机上电后不运转的原因首先应该确认首先应该确认首先应该确认首先应该确认电源电压是否正常电源电压是否正常电源电压是否正
42、常电源电压是否正常。用电压表测量接地引脚跟。用电压表测量接地引脚跟。用电压表测量接地引脚跟。用电压表测量接地引脚跟电源引脚之间的电压，看是否是电源电压，例如常用的电源引脚之间的电压，看是否是电源电压，例如常用的电源引脚之间的电压，看是否是电源电压，例如常用的电源引脚之间的电压，看是否是电源电压，例如常用的5V5V。接下来就是检查接下来就是检查接下来就是检查接下来就是检查复位引脚电压是否正常。复位引脚电压是否正常。复位引脚电压是否正常。复位引脚电压是否正常。分别测量按下复位分别测量按下复位分别测量按下复位分别测量按下复位按钮和放开复位按钮的电压值，看是否正确。按钮和放开复位按钮的电压值，看是否正
43、确。按钮和放开复位按钮的电压值，看是否正确。按钮和放开复位按钮的电压值，看是否正确。然后再检查然后再检查然后再检查然后再检查晶振是否起振晶振是否起振晶振是否起振晶振是否起振了，一般用示波器来看晶振引脚的了，一般用示波器来看晶振引脚的了，一般用示波器来看晶振引脚的了，一般用示波器来看晶振引脚的波形，注意应该使用示波器探头的波形，注意应该使用示波器探头的波形，注意应该使用示波器探头的波形，注意应该使用示波器探头的“X10”X10”档。另一个办法是档。另一个办法是档。另一个办法是档。另一个办法是测量复位状态下的测量复位状态下的测量复位状态下的测量复位状态下的IOIO口电平，按住复位键不放，然后测量口
44、电平，按住复位键不放，然后测量口电平，按住复位键不放，然后测量口电平，按住复位键不放，然后测量IOIO口（没接外部上拉的口（没接外部上拉的口（没接外部上拉的口（没接外部上拉的P0P0口除外）的电压，看是否是高电平，口除外）的电压，看是否是高电平，口除外）的电压，看是否是高电平，口除外）的电压，看是否是高电平，如果不是高电平，则多半是因为晶振没有起振。如果不是高电平，则多半是因为晶振没有起振。如果不是高电平，则多半是因为晶振没有起振。如果不是高电平，则多半是因为晶振没有起振。另外还要注意的地方是，另外还要注意的地方是，另外还要注意的地方是，另外还要注意的地方是，如果使用片内如果使用片内如果使用片
45、内如果使用片内ROMROMROMROM的话的话的话的话,一定要将一定要将一定要将一定要将EAEAEAEA引脚拉高引脚拉高引脚拉高引脚拉高，否则会出现程序乱跑的情况。经过上面几点的检，否则会出现程序乱跑的情况。经过上面几点的检，否则会出现程序乱跑的情况。经过上面几点的检，否则会出现程序乱跑的情况。经过上面几点的检查，一般即可排除故障了。如果系统不稳定的话，有时是因查，一般即可排除故障了。如果系统不稳定的话，有时是因查，一般即可排除故障了。如果系统不稳定的话，有时是因查，一般即可排除故障了。如果系统不稳定的话，有时是因为电源滤波不好导致的。在单片机的电源引脚跟地引脚之间为电源滤波不好导致的。在单片
46、机的电源引脚跟地引脚之间为电源滤波不好导致的。在单片机的电源引脚跟地引脚之间为电源滤波不好导致的。在单片机的电源引脚跟地引脚之间接上一个接上一个接上一个接上一个0.1uF0.1uF0.1uF0.1uF的电容会有所改善。如果电源没有滤波电容的的电容会有所改善。如果电源没有滤波电容的的电容会有所改善。如果电源没有滤波电容的的电容会有所改善。如果电源没有滤波电容的话，则需要再接一个更大滤波电容，例如话，则需要再接一个更大滤波电容，例如话，则需要再接一个更大滤波电容，例如话，则需要再接一个更大滤波电容，例如220uF220uF220uF220uF的。遇到系统的。遇到系统的。遇到系统的。遇到系统不稳定时
47、，就可以并上电容试试（越靠近芯片越好）。不稳定时，就可以并上电容试试（越靠近芯片越好）。不稳定时，就可以并上电容试试（越靠近芯片越好）。不稳定时，就可以并上电容试试（越靠近芯片越好）。12/5/202227四、四、I/OI/O端口端口P0P0、P1P1、P2P2和和P3P3（1 1 1 1）P0P0口口口口（P0.0P0.0P0.7P0.7，393932pin32pin，I/OI/O）是是是是漏极开路漏极开路漏极开路漏极开路的的的的8 8位位位位准双向准双向准双向准双向 I/O I/O 端口。端口。端口。端口。准双向准双向准双向准双向 作为输入口使用时，应先写入全作为输入口使用时，应先写入全作
48、为输入口使用时，应先写入全作为输入口使用时，应先写入全1 1 1 1。每位能驱动每位能驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。可用作可用作8位数据输入位数据输入/输出，同时也可用作外部地址总线的输出，同时也可用作外部地址总线的低低8位。位。在在CPUCPU访问片外存储器（访问片外存储器（RAMRAM、ROMROM）时，时，P0P0口作为分时复口作为分时复用的用的低低8 8位地址总线位地址总线/数据总线。数据总线。12/5/202228 （3 3）P1P1口口口口（P1.0P1.0P1.7P1.7，1 18pin8pin，I/OI/O）8 8位位位位准双向准双向准双向准双向I/OI/O
49、口。口。口。口。输出时输出时输出时输出时，P1P1P1P1口的每一位能驱动口的每一位能驱动口的每一位能驱动口的每一位能驱动4 4 4 4个个个个LSLSLSLS型型型型TTLTTLTTLTTL负载。负载。负载。负载。输入时输入时输入时输入时，先向，先向，先向，先向P1P1P1P1口锁存器写入全口锁存器写入全口锁存器写入全口锁存器写入全1 1 1 1，此时将，此时将，此时将，此时将P1P1P1P1口引脚由内部上拉口引脚由内部上拉口引脚由内部上拉口引脚由内部上拉 电阻拉成高电平。电阻拉成高电平。电阻拉成高电平。电阻拉成高电平。第第2 2章章 89C5189C51单片机硬件结构和原理单片机硬件结构和
50、原理（2 2 2 2）P2P2P2P2口口口口（P2.0P2.0P2.0P2.0P2.7P2.7P2.7P2.7，2121212128282828，I/O)I/O)I/O)I/O)8 8位准双向位准双向I/OI/O口，可口，可用作用作8 8位数据输入位数据输入/输出，同时也可用作外部地址总线的高输出，同时也可用作外部地址总线的高8 8位。位。当有外部存贮器时，用作当有外部存贮器时，用作当有外部存贮器时，用作当有外部存贮器时，用作高高高高8 8 8 8 位地址总线位地址总线位地址总线位地址总线).).).).当无外部存贮器时，可用作一般当无外部存贮器时，可用作一般当无外部存贮器时，可用作一般当无