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1、单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构 本章内容本章内容Single Chip Microcomputer硬件结构硬件结构复位操作和复位电路复位操作和复位电路时钟电路与时序时钟电路与时序时钟电路与时序时钟电路与时序CPU存储器的结构存储器的结构并行并行I/O端口端口引脚功能引脚功能低功耗节电模式低功耗节电模式单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构2.1 AT89S512.1 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构图图2-12-1 AT89S5
2、1AT89S51单片机片内结构单片机片内结构单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构1.中央处理器中央处理器CPU：8位，运算和控制功能，面向控制的位处理功能。位，运算和控制功能，面向控制的位处理功能。2.内部内部RAM：共共256个个RAM单元，用户使用前单元，用户使用前128个单元，用于存放可读个单元，用于存放可读写数据，后写数据，后128个单元被专用寄存器占用。个单元被专用寄存器占用。3.内部内部ROM：4KB flash ROM，用于存放程序、原始数据和表格。用于存放程序、原始数据和表格。4.定时定时/计数器：计数器：2个个16位的定时位的定时/计数器
3、，实现定时或计数功能。计数器，实现定时或计数功能。5.并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。6.串行口：串行口：一个全双工异步串行口。一个全双工异步串行口。7.中断控制系统：中断控制系统：5个中断源（外中断个中断源（外中断2个，定时个，定时/计数中断计数中断2个，串行中断个，串行中断1个）个）8.特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）：）：26个，个，对片内各功能部件管理、控制和监视对片内各功能部件管理、控制和监视。AT89S51AT89S51单片机的硬件资源单片机的硬件资源单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构与与AT8
4、9C51AT89C51相比，相比，AT89S51AT89S51有更突出的优点有更突出的优点：（1 1）增加在线可编程功能）增加在线可编程功能ISPISP（In System ProgramIn System Program），），字字 节节和和页编程页编程，现场程序调试和修改更加方便灵活；，现场程序调试和修改更加方便灵活；（2 2）数据指针数据指针增加到增加到两个两个，方便了对片外，方便了对片外RAMRAM的访问过程；的访问过程；（3 3）增加增加了了看门狗定时器看门狗定时器，提高了系统的抗干扰能力；，提高了系统的抗干扰能力；（4 4）增加增加断电标志断电标志；（5 5）增加）增加掉电状态掉电
5、状态下的下的中断恢复模式中断恢复模式。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构2.2 AT89S512.2 AT89S51的引脚功能的引脚功能先了解引脚，牢记各引脚的功能。先了解引脚，牢记各引脚的功能。AT89S51与与51系列中各种型号芯片的引脚互相兼容。系列中各种型号芯片的引脚互相兼容。目前多采用目前多采用40只只引脚引脚双列直插双列直插。引脚按其功能可分为如下引脚按其功能可分为如下3类类：（1）电源及时钟引脚）电源及时钟引脚VCC、VSS；XTAL1、XTAL2。（2）控制引脚）控制引脚PSEN*、ALE/PROC*、EA*/VPP、RST（RESET）
6、（3）I/O口引脚口引脚P0、P1、P2、P3，为，为4个个8位位 I/O口口单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构1 1电源引脚电源引脚（1 1）V VCCCC（4040脚）：脚）：+5V+5V电源。电源。（2 2）V VSSSS（2020脚）：脚）：数字地。数字地。图图2-2 AT89S51双列直插封装方式的引脚单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构2时钟引脚（1 1）XTAL1XTAL1（1919脚）：脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路输入端。片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路输入端。用片内振荡器时，该脚接
7、外部石英晶体和微调电容。用片内振荡器时，该脚接外部石英晶体和微调电容。外接时钟源时外接时钟源时，该，该脚接外部时钟振荡器的信号。脚接外部时钟振荡器的信号。（2 2）XTAL2XTAL2（1818脚）脚）：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡片内振荡器器，该脚连接外部石英晶体和微调电容。当使用，该脚连接外部石英晶体和微调电容。当使用外部时钟源外部时钟源时，本脚时，本脚悬悬空空。3.控制引脚（1 1）RST(RESETRST(RESET，9 9脚脚)：复位信号输入，在引脚加上复位信号输入，在引脚加上持续时间大于持续时间大于2 2个机器个机器周期的高电平周
8、期的高电平，可使单片机，可使单片机复位复位。正常工作，此脚电平应。正常工作，此脚电平应 。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构（2 2）/VPP/VPP(Enable Address/Voltage Pulse of Programing(Enable Address/Voltage Pulse of Programing，3131脚脚)：引脚引脚第一功能第一功能：外部程序存储器访问允许控制端。：外部程序存储器访问允许控制端。=1=1，在，在PCPC值不超出值不超出0FFFH0FFFH（即不超出片内（即不超出片内4KB Flash4KB Flash存储器的
9、地存储器的地址范围）时，单片机读址范围）时，单片机读片内程序存储器片内程序存储器（4KB4KB）中的程序，但）中的程序，但PCPC值超值超出出0FFFH0FFFH （即超出片内（即超出片内4KB Flash4KB Flash地址范围）时，将地址范围）时，将自动转向读取片自动转向读取片外外60KB60KB（1000H-FFFFH1000H-FFFFH）程序存储器空间中的程序。）程序存储器空间中的程序。=0 =0，只读取只读取外部的程序存储器外部的程序存储器中的内容，读取的地址范围为中的内容，读取的地址范围为0000H0000HFFFFHFFFFH，片内的，片内的4KB Flash 4KB Fla
10、sh 程序存储器不起作用。程序存储器不起作用。V VPPPP：引脚引脚第二功能第二功能，对片内，对片内FlashFlash编程，接编程，接编程电压编程电压。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构（3 3）ALE/ALE/（Address Latch Enable/PROGrammingAddress Latch Enable/PROGramming，3030脚）脚）ALE ALE为为CPUCPU访问外部程序存储器或外部数据存储器提供访问外部程序存储器或外部数据存储器提供地址锁地址锁存信号存信号，将，将低低8 8位地址位地址锁存在片外的地址锁存器中。锁存在片外
11、的地址锁存器中。引脚引脚第二功能第二功能，对片内，对片内 FlashFlash编程，为编程，为编程脉冲输入脚。编程脉冲输入脚。（4 4）（Program Strobe ENableProgram Strobe ENable，2929脚）脚）片外程序存储器读选通信号，低电平有效。片外程序存储器读选通信号，低电平有效。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构4.4.并行并行I/OI/O口引脚口引脚（1 1）P0P0口：口：8 8位，漏极开路双向位，漏极开路双向I/OI/O口口 当当外扩存储器外扩存储器及及I/OI/O接口芯片接口芯片时，时，P0P0口作为低口作为低
12、8 8位地址总线及数位地址总线及数据总线的据总线的分时复用分时复用端口。端口。P0 P0口也可用口也可用作通用的作通用的I/OI/O口口，需加上拉电阻，这时为，需加上拉电阻，这时为准双向口准双向口。作为通用作为通用I/OI/O输入，应先向端口写入输入，应先向端口写入1 1。可驱动。可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。（2 2）P1P1口：口：8 8位，准双向位，准双向I/OI/O口，具有内部上拉电阻。口，具有内部上拉电阻。准双向准双向I/OI/O口，作为通用口，作为通用I/OI/O输入时，应先向端口锁存器写输入时，应先向端口锁存器写1 1。P1P1口可驱动口可驱动4 4个个LS
13、LS型型TTLTTL负载。负载。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构、和、和可用于对片内可用于对片内FlashFlash存储器串行编程和校验，它们分别是串行数据输入、输出和移位存储器串行编程和校验，它们分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。脉冲引脚。（3 3）P2P2口：口：8 8位，准双向位，准双向I/OI/O口，具有内部上拉电阻。口，具有内部上拉电阻。当当AT89S51AT89S51扩展外部存储器及扩展外部存储器及I/OI/O口时，口时，P2P2口作为口作为高高8 8位地址总线位地址总线用。用。P2P2口口也可作为普通的也可作为普通的I/OI/O口口
14、使用。当作为通用使用。当作为通用I/OI/O输入时，应先向端口输出锁存输入时，应先向端口输出锁存器写器写1 1。P2P2口可驱动口可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。（4 4）P3P3口：口：8 8位，准双向位，准双向I/OI/O口，具有内部上拉电阻。口，具有内部上拉电阻。可作为可作为通用的通用的I/OI/O口使用口使用。作为。作为通用通用I/OI/O输入输入，应先向端口输出锁存器写入，应先向端口输出锁存器写入1 1。可。可驱动驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。P3 P3口还可提供口还可提供第二功能第二功能。第二功能定义见下表，应熟记。第二功能定义见下表，应熟记
15、。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构内部结构展开图内部结构展开图12881288RAMRAMRAM地址寄存器地址寄存器P3P3口口P1P1口口P2P2口口P0P0口口锁存器锁存器锁存器锁存器锁存器锁存器锁存器锁存器中断控制中断控制定时定时/计数器计数器串行串行I/OI/O口口SP寄存器寄存器B B累加器累加器A A暂存器暂存器1 1 暂存器暂存器2 2程序状态程序状态字字PSWPSW指令寄存器指令寄存器IRIR指令译码器指令译码器ID数据指针数据指针DPTRDPTR缓冲器缓冲器程序
16、计数器程序计数器PCPC增增1 1程序地址寄存器程序地址寄存器ARAR定时与控制定时与控制4K8ROMALUCPU单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构 AT89S51AT89S51的的CPUCPUCPUCPU包括运算器和控制器二大部分。包括运算器和控制器二大部分。一、运算器一、运算器 运算器包括算术逻辑部件运算器包括算术逻辑部件(ALU)(ALU)、累加器、累加器A A、暂存寄存器、寄、暂存寄存器、寄存器存器B B、程序状态寄存器（、程序状态寄存器（PSWPSW），十进制调整电路等。运算器主），十进制调整电路等。运算器主要用于实现算术要用于实现算术/逻辑运
17、算及位操作运算。下面介绍运算器的各组逻辑运算及位操作运算。下面介绍运算器的各组成部分。成部分。1 1、算术逻辑部件、算术逻辑部件ALUALU2 2、累加器、累加器A A3 3、寄存器、寄存器B B4 4、程序状态字寄存器、程序状态字寄存器PSWPSW单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构1 1算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元ALUALU 算术运算：算术运算：加、减、乘、除；加、减、乘、除；逻辑运算逻辑运算：与、或、异或、循环、求补和清零；：与、或、异或、循环、求补和清零；位操作：位操作：置置“1 1”、清、清“0 0”、求反、测试转移等。、求反、测试转移等。
18、2 2累加器累加器A A 是是8 8位特殊功能寄存器，字节地址为位特殊功能寄存器，字节地址为E0HE0H，复位值为，复位值为00H00H。作用如下：作用如下：（1 1）ALUALU单元的输入数据源之一，又是单元的输入数据源之一，又是ALUALU运算结果存放单元。运算结果存放单元。（2 2）数据传送大多都通过累加器）数据传送大多都通过累加器A A，相当于数据的中转站。为解决，相当于数据的中转站。为解决“瓶颈瓶颈 堵塞堵塞”问题，问题，AT89S51AT89S51增加了一部分可以不经过累加器的传送指令。增加了一部分可以不经过累加器的传送指令。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结
19、构单片机的硬件结构3.3.寄存器寄存器B B 8 8位特殊功能寄存器，字节地址为位特殊功能寄存器，字节地址为F0HF0H，复位值复位值为为00H00H。为执行乘法和除法而设。在不执行乘、除法操作的情况下，可把它当为执行乘法和除法而设。在不执行乘、除法操作的情况下，可把它当 作一个普通寄存器来使用。作一个普通寄存器来使用。乘法乘法，两乘数分别在，两乘数分别在A A、B B中，执行乘法指令后，乘积在中，执行乘法指令后，乘积在BABA中中 除法除法，被除数取自，被除数取自A A，除数取自，除数取自B B，商存放在，商存放在A A中，余数存中，余数存B B中。中。4 4程序状态字寄存器程序状态字寄存器
20、PSWPSW PSW PSW位于片内特殊功能寄存器区，字节地址为位于片内特殊功能寄存器区，字节地址为D0HD0H，复位值，复位值为为00H00H。包含了包含了程序运行状态的信息程序运行状态的信息，其中，其中4 4位保存当前指令执行后的状态，供位保存当前指令执行后的状态，供 程序查询和判断。程序查询和判断。格式如图格式如图2-32-3所示。所示。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构 图图2-32-3 PSW PSW的格式的格式PSWPSW中各个位的功能中各个位的功能：（1 1）CyCy（）进位标志位（）进位标志位 在算术和逻辑运算时，若有在算术和逻辑运算时，
21、若有进位进位/借位借位，CyCy1 1；否则，；否则，CyCy0 0。在位处理器中，它是位累加器。在位处理器中，它是位累加器。（2 2）AcAc（）辅助进位标志位（）辅助进位标志位 在在BCDBCD码运算时，用作十进位调整。即当码运算时，用作十进位调整。即当D3D3位向位向D4D4位产生进位或借位位产生进位或借位 时，时，AcAc1 1；否则，；否则，AcAc0 0。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构（3 3）F0F0（）用户设定标志位（）用户设定标志位 由用户使用的一个状态标志位，可用指令来使它置由用户使用的一个状态标志位，可用指令来使它置1 1或清或
22、清0 0，控，控制程序的制程序的 流向。用户应充分利用。流向。用户应充分利用。（4 4）RS1RS1、RS0RS0（、）（、）4 4组工作寄存器区选择组工作寄存器区选择 选择片内选择片内RAMRAM区中的区中的4 4组工作寄存器区中的某一组为当前工作寄组工作寄存器区中的某一组为当前工作寄存区。存区。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构（5 5）OVOV（）溢出标志位（）溢出标志位 当执行算术指令时，用来指示运算结果是否产生溢出。如果结果产生当执行算术指令时，用来指示运算结果是否产生溢出。如果结果产生溢溢 出，出，OV=1OV=1；否则，；否则，OV=0OV
23、=0。（6 6）位）位 保留位保留位（7 7）P P（）奇偶标志位（）奇偶标志位指令执行完，累加器指令执行完，累加器A A中中“1 1”的个数的个数是是奇数奇数还是还是偶数偶数。此标志位对此标志位对串行通信串行通信有重要的意义，常用奇偶检验的方法来检验数据有重要的意义，常用奇偶检验的方法来检验数据串行传输的可靠性。串行传输的可靠性。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构串行异步通信的数据格式串行异步通信的数据格式：奇偶校验：奇偶校验：在发送数据时，数据位尾随的在发送数据时，数据位尾随的1 1位为奇偶校验位（位为奇偶校验位（1 1或或0 0）。奇校验时，）。奇
24、校验时，数据中数据中“1”1”的个数与校验位的个数与校验位“1”1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中中“1”1”的个数与校验位的个数与校验位“1”1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。错。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构 二、控制器二、控制器 1 1、程序计数器、程序计数器PCPC 程序计数器程序计数器PCPC的功能与普通微机相同，它用来存放的功能与普通
25、微机相同，它用来存放CPUCPU执行的下一执行的下一条指令的地址。当一条指令按照条指令的地址。当一条指令按照PCPC所指的地址从程序存储器中取出后，所指的地址从程序存储器中取出后，PCPC会自动加会自动加1 1，指向下一条指令，指向下一条指令。程序计数器。程序计数器PCPC是一个是一个1616位位的寄存器，的寄存器，可寻址可寻址64KB64KB的程序存储器空间；复位时，的程序存储器空间；复位时，PCPC中内容为中内容为0000H0000H。2 2、指令寄存器、指令寄存器IRIR和指令译码器和指令译码器IDID 指令寄存器是存放指令寄存器是存放指令代码指令代码的地方。当执行指令时，的地方。当执行
26、指令时，CPUCPU把从程序存把从程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，然后指令译码器译码后由定时储器中读取的指令代码送入指令寄存器，然后指令译码器译码后由定时控制电路发生相应的控制信号，最终完成指令所规定的操作。控制电路发生相应的控制信号，最终完成指令所规定的操作。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构3 3、堆栈指针、堆栈指针SPSP 位于片内特殊功能寄存器区，字节地址为位于片内特殊功能寄存器区，字节地址为81H81H，复位值复位值为为07H07H。指示堆栈顶部在内部指示堆栈顶部在内部RAMRAM块中的位置，可指向内部块中的位置，可指向内部RAM 0
27、0HRAM 00H7FH7FH的任何的任何单元。单元。堆栈是为堆栈是为子程序调用子程序调用和和中断操作中断操作而设而设，主要用来保护断点主要用来保护断点和和现场。现场。（1 1）保护断点）保护断点 无论是子程序调用操作还是中断服务子程序调用，最终都要返回主程无论是子程序调用操作还是中断服务子程序调用，最终都要返回主程 序。应预先把主程序的断点在堆栈中保护起来，为程序正确返回做准备。序。应预先把主程序的断点在堆栈中保护起来，为程序正确返回做准备。（2 2）现场保护）现场保护 执行子程序或中断服务子程序时，要用到一些寄存器单元，会破坏原有执行子程序或中断服务子程序时，要用到一些寄存器单元，会破坏原
28、有内容。要把有关寄存器单元的内容保存起来，送入堆栈，这就是所谓的内容。要把有关寄存器单元的内容保存起来，送入堆栈，这就是所谓的“现场保护现场保护”。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构4 4、数据指针寄存器、数据指针寄存器DPTRDPTR 1616位特殊功能寄存器，字节地址为位特殊功能寄存器，字节地址为82H 82H 85H 85H，复位值复位值为为00H00H。双数据指针寄存器，便于访问双数据指针寄存器，便于访问数据存储器数据存储器ROMROM。DPTR0DPTR0：AT89C51AT89C51单片机单片机原有原有的数据指针；的数据指针；DPTR1DPT
29、R1：新增加：新增加的数据指针。的数据指针。AUXR1AUXR1的的DPSDPS位位用于选择用于选择两个数据指针两个数据指针。当当DPS=0DPS=0时，选用时，选用DPTR0DPTR0；当；当DPS=1DPS=1时，选用时，选用DPTR1DPTR1。数据指针数据指针可作为一个可作为一个1616位寄存器来用，也可作为两个独立的位寄存器来用，也可作为两个独立的8 8位寄存位寄存器器DP0HDP0H（或（或DP1HDP1H）和）和DP0LDP0L（或（或DP1LDP1L）来用。）来用。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构5.AUXR15.AUXR1寄存器寄存器
30、 AUXR1 AUXR1是辅助寄存器，格式如是辅助寄存器，格式如图图2-62-6所示：所示：DPSDPS：数据指针寄存器选择位。数据指针寄存器选择位。0 0：选择数据指针寄存器选择数据指针寄存器DPTR0DPTR0；1 1：选择数据指针寄存器选择数据指针寄存器DPTR1DPTR1。图图2-62-6 AUXR1AUXR1寄存器的格式寄存器的格式单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构片内程序片内程序存储器存储器4KB 4KB （ROM 0000H0FFFHROM 0000H0FFFH）片内数据片内数据存储器存储器256B 256B （RAM 00HFFHRAM
31、00HFFH）片外程序片外程序存储器存储器最大最大64KB 64KB （ROM 0000HFFFFHROM 0000HFFFFH）片外数据片外数据存储器存储器最大最大64KB 64KB （RAM 0000HFFFFHRAM 0000HFFFFH）AT89S51AT89S51在在物理结构物理结构上设计成上设计成程序程序存储器与存储器与数据数据存储器独存储器独立分开的哈佛结构，分为立分开的哈佛结构，分为四四个地址空间：个地址空间：一、一、AT89S51AT89S51单片机的存储器配置单片机的存储器配置2.4 AT89S512.4 AT89S51存储器的结构存储器的结构单片机原理及应用第第2章章 A
32、T89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构12345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM27641234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 2
33、01918171615RAM6264 80318751805189C51片内片内片内片内RAMRAM片内片内片内片内ROMROM256B（字节）4K64K64K单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构存储器空间可分为存储器空间可分为4 4类类:.程序存储器空间程序存储器空间 片内和片外两部分。片内和片外两部分。片内片内4KB4KB FlashFlash ROM ROM，编程和擦除完全是电气实现。可用通用编程器，编程和擦除完全是电气实现。可用通用编程器 对其编程，也可对其编程，也可在线编程在线编程。当片内当片内4KB Flash 4KB Flash 存储器不够用
34、时，可片外扩展，最多可扩展至存储器不够用时，可片外扩展，最多可扩展至64KB64KB 程序存储器。程序存储器。.数据存储器空间数据存储器空间片内片内与与片外片外两部分。两部分。片内有片内有128 B RAM128 B RAM（5252子系列为子系列为256B256B）。）。片内片内RAM RAM 不够用时，在不够用时，在片外可扩展至片外可扩展至64KB RAM64KB RAM 。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构.特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR （Special Function RegisterSpecial Function Registe
35、r）片内各功能部件的控制寄存器及状态寄存器。片内各功能部件的控制寄存器及状态寄存器。SFRSFR综合反映了整个综合反映了整个单片机基本系统内部实际的工作状态及工作方式。单片机基本系统内部实际的工作状态及工作方式。.位地址空间位地址空间 共有共有211211个个可寻址位，构成了位地址空间。它们位于内部可寻址位，构成了位地址空间。它们位于内部 RAMRAM（共（共128128位）和特殊功能寄存器区（共位）和特殊功能寄存器区（共8383位）中。位）中。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构64KBROMEA=0EA=10000H0FFFH1000HFFFFH4KB
36、ROMFFH80H7FH00H SFRRAM64KBRAM(I/O)0000HFFFFH片内片外片外程序存储器数据存储器单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构二、程序存储器二、程序存储器作用作用-程序存储器用于存放程序存储器用于存放编好的程序编好的程序和和表格常数表格常数。(1)(1)AT89S51AT89S51片内有片内有4K4K字节字节ROMROM，片外用，片外用1616位地址线最多可扩展位地址线最多可扩展64K64K字节字节ROMROM，两者是统一编址的。，两者是统一编址的。如果如果 端保持端保持高高电平，电平，AT89S51AT89S51执行片内前执
37、行片内前4KB ROM4KB ROM地址地址(0000H0000H0FFFH0FFFH)中的程序。当寻址范围超过中的程序。当寻址范围超过4KB4KB（1000H1000HFFFFHFFFFH）时，则从片外）时，则从片外存储器取指令。存储器取指令。当当 端保持端保持低低电平时，电平时，AT89S51AT89S51的所有取指令操作均在片外程序存的所有取指令操作均在片外程序存储器中进行，这时片外存储器可以从储器中进行，这时片外存储器可以从 0000H0000H开始编址。开始编址。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构（2 2）在程序存储器中，有）在程序存储器中，有
38、6 6个单元具有特殊功能个单元具有特殊功能0000000 0H H0000002 2H H：主程序的入口。：主程序的入口。0000003 3H H000000A AH H：外部中断外部中断0 0入口。入口。000000B BH H00001212H H：定时器定时器0 0溢出中断入口。溢出中断入口。00001313H H00001A1AH H：外部中断外部中断1 1入口。入口。00001B1BH H00002222H H：定时器定时器1 1溢出中断入口。溢出中断入口。00002323H H00002A2AH H：串行口串行口中断入口。中断入口。复位后，复位后，PCPC0000H0000H，即程
39、序从，即程序从0000H0000H开始执行指令。开始执行指令。两个入口地址间仅有两个入口地址间仅有8 8个存储单元，显然不够放置中断服务程序，故通个存储单元，显然不够放置中断服务程序，故通常在中断入口地址处放一条跳转指令，中断服务常在中断入口地址处放一条跳转指令，中断服务程序从跳转后的地址开始程序从跳转后的地址开始存放。存放。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构程序程序存储器存储器程序程序存储器资源分布存储器资源分布内部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H
40、是程序执行的起始单元,在这三个单元存放一条无条件转移指令中断5中断4中断3中断2中断10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中断0定时器0中断外部中断1定时器1中断串行口中断8位位0FFFH0FFEHEA=1 EA=0EA=1 EA=0中断入口地址单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构三、内部数据存储器三、内部数据存储器1、总体配置寄存器区4组(32B)通用RAM区 (80B)堆栈或数据缓冲位地址区(16B)寄存器区4组(32B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组.00H00H30H30H2FH2FH20H20H1
41、FH1FH.低低128单元单元专用寄存器区 SFRFFHFFH80H80H高高128单元单元 位寻址区 通用RAM区单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构（1 1）工作寄存器区）工作寄存器区 内部内部RAMRAM的前的前3232个单元（个单元（00H00H1FH1FH）作为工作寄存器使用，共分为）作为工作寄存器使用，共分为4 4组组,每组含每组含8 8个寄存器，在组中按个寄存器，在组中按R0R0R7R7编号。在任一时刻，编号。在任一时刻，CPUCPU只能使只能使用其中的一组寄存器（即当前寄存用其中的一组寄存器（即当前寄存器），由器），由PSWPSW中的中的2
42、 2位位RS1RS1、RS0RS0来决来决定选哪一组为当前工作寄存器定选哪一组为当前工作寄存器.2、低、低128单元单元通用RAM区 (80B)堆栈或数据缓冲位地址区(16B)寄存器区4组(32B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器区4组(32B).00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构寄存器0组RS1RS1、RS0=RS0=0000R7R6R5R4R3R2R1R000H00H01H01H02H02H03H03H04H04H05H05H06H06H07H07H通用RAM区
43、(80B)堆栈或数据缓冲位地址区(16B)寄存器区4组(32B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器区4组(32B).00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构寄存器1组R7R6R5R4R3R2R1R008H08H09H09H0AH0AH0BH0BH0CH0CH0DH0DH0EH0EH0FH0FHRS1RS1、RS0=RS0=0101通用RAM区 (80B)堆栈或数据缓冲位地址区(16B)寄存器区4组(32B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器区4组(32
44、B).00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构寄存器2组R7R6R5R4R3R2R1R010H10H11H11H12H12H13H13H14H14H15H15H16H16H17H17HRS1RS1、RS0=RS0=1010通用RAM区 (80B)堆栈或数据缓冲位地址区(16B)寄存器区4组(32B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器区4组(32B).00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的
45、硬件结构寄存器3组R7R6R5R4R3R2R1R018H18H19H19H1AH1AH1BH1BH1CH1CH1DH1DH1EH1EH1FH1FHRS1RS1、RS0=RS0=1111通用RAM区 (80B)堆栈或数据缓冲位地址区(16B)寄存器区4组(32B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器区4组(32B).00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构（2 2）位寻址区（）位寻址区（20H20H2FH2FH）共）共1616个字节单元，个字节单元，合计合计128128位，位地址
46、为位，位地址为00H00H7FH 7FH。通用RAM区 (80B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组位地址区20H20H21H21H22H22H23H23H24H24H25H25H26H26H27H27H28H28H29H29H2AH2AH2BH2BH2CH2CH2DH2DH2EH2EH2FH2FH00H00H01H01H02H02H03H03H04H04H05H05H06H06H07H07H08H08H0FH0FH10H10H7FH7FH78H78H70H70H68H68H60H60H58H58H50H50H48H48H40H40H38H38H30H30H
47、28H28H20H20H77H77H6FH6FH67H67H1FH1FH5FH5FH57H57H4FH4FH47H47H3FH3FH37H37H2FH2FH27H27H1FH1FH17H17H.D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0.00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构(3)(3)用户用户RAMRAM区区(30H(30H7FH)7FH)通用RAM区 (80B)位地址区(16B)00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH7FH
48、7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组通用RAM区.共共8080个字节单元个字节单元1 1、只能以存储单元（字节地址）、只能以存储单元（字节地址）的形式使用。的形式使用。2 2、常把堆栈开辟在此区。、常把堆栈开辟在此区。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构3 3、高、高128128单元（单元（SFRSFR）说明：说明：（1 1）SFRSFR共共2626个，不连续的分散在内部个，不连续的分散在内部RAMRAM的高的高128128位位80H80HF FFHFH单元单元 中，尽管还有许多空闲地址，但用户不能使用，用于系统升级。中，尽管还有许多空闲地址，但
49、用户不能使用，用于系统升级。（2 2）有）有1111个个SFRSFR可以位寻址。其特征是字节地址均能被可以位寻址。其特征是字节地址均能被8 8整除（字整除（字 节地址的末位是节地址的末位是0 0或或8 8）（3 3）IPIP中有中有3 3位，位，IEIE中有中有2 2位对用户无实际意义，故直接寻址位为位对用户无实际意义，故直接寻址位为83 83 位，再加上可位寻址的位，再加上可位寻址的1616个字节单元中的个字节单元中的128128位，共计有位，共计有211211个个 可寻址位。可寻址位。单片机原理及应用第第2章章 AT89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构单片机原理及应用第第2章章 AT
50、89S51单片机的硬件结构单片机的硬件结构与与ALUALU相关的相关的（3 3个）个）累加器累加器 A A、寄存器寄存器 B B、程序状态字寄存器、程序状态字寄存器 PSWPSW与指针相关的与指针相关的（5 5个）个）堆栈指针堆栈指针SPSP、数据指针、数据指针DPTR0DPTR0、DPTR1DPTR1与端口相关的与端口相关的（7 7个）个）四个并行输入四个并行输入/输出口的寄存器输出口的寄存器P0P0、P1P1、P2P2、P3P3；串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONSCON 、串行口数据缓冲器串行口数据缓冲器SBUFSBUF 、串行通讯波特率倍增串行通讯波特率倍增寄存器寄存器PCONP