第2章at89c52单片机结构与工作原理

第2第2章AT89C52单片机的结构和工作原AT89C52单片机的基本结AT89C52单片机的引脚功AT89C52单片机的AT89C52单片机的AT89C52单片机的低功耗工作方AT89C52单片机的时AT89C52单片机的主要特性 总体结AT89C52与MCS-51兼容，它由8个部件组成8位 （时钟电路24MHzFlashROMRAM 128B（27个并行I/O口（P0～P3口）P0和P2兼作外总串行 全双工串行定时器/计数3个16中断系统6个中断源，2个优先图2-1AT89C52单片机的基本结AT89C52单片机的引脚单片机引脚功能1、电源引脚GND和Vcc为+5V电源2、时钟电路引脚XTAL1和1和是外接晶体引线端。当使用时钟时钟脉冲信号。3、控制信号 地址锁存控制信PSEN片外程 器选通信号，低电平有 外部程 器的控制信号，低电平有 复位信号，高电平有4、端口线P0口（P0.0～P0.7）可作为外部扩展时的数据总线/低8位地址 P3口（P3.0～P3.7）是双功能复用口，作为通用I/O口时，功三总线结AT89C52单片机的主要组成部器并行I/O接串行口、定时器/计数器、中断系 运算它以算术逻辑单元（ALU）为，加上累加器ACC、程序状态字 -PCy 进位标志AC 辅助进位（或称半进位）标F0 用户标志OV(PSW.2) 未定义 奇偶标志字节运算中它表示运算结果是否有进位（或借位）加法时(SUB=0)：有进位Cy由硬件置“1”即无进Cy被硬件清“0”即Cy=0。减法时(SUB=1)：有借位Cy由硬件置“1”即无借位Cy被硬件清“0”即Cy=0位操作（布尔操作）Cy作为累加器使用，其作用相当 JNCcy=1cy=0位操位操作指令中做累加ANLC,ORLC,SETBCCLRCCPLCMOVC,bitMOVbit,ANLC,ORLC,AC（PSW.6）辅助进位（或称半进位）标志四位进位或借位时,AC由硬件置“1”；否则ACAC=SUB⊕OV（PSW.2OV（PSW.2）溢出标志它反映运算结果是否溢出，溢出时则由硬件将OV位置“1”；否则置“0”。只有在双进位位法判溢出OV=C8⊕溢出和进位是两种不同性质的概念 因此使用时应加以注意F0（PSW.5）用户标志位。SETB 置 复相当于高级语言中的逻辑变P（PSW.0）奇偶标志若累加器ACC中有奇数个“1”，则若累加器ACC中有偶数个“1”，则P=0控制控制器是计算机的指挥控制部件，对来自器中的发出所需要的控制信号。包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令 对指令进行译码，即把指令转变成所需的电平信号专门用来存指令代码的用寄存

CPU根据ID输出的电平信号使定时控制电路定时地 程器CPUCPU产生执行执行指

指 分析指程序计数器（PC）16PC是程序的字节地址计数器，其内容是将要执行的下一条指令的地址，寻址范围达64KB。PC有自动加1功能，从而实现程序的顺序执行。可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转移。数据指针的地址，作为外部程序器和外部数据器时编程时，DPTR既可按16位寄存器使用，也可以按两 DPTR的高8 DPTR的低8堆栈指针 8堆栈是一种数据结构，是 RAM的一段区域。堆栈存取数据的原则“后进先出”。堆栈指针SP是一个8位寄存器，指示堆栈的栈顶，它决定了堆栈在 RA中的物理位置。器1程 2数 3特殊功能寄存2.3.2AT89C52单片机 单片机在系统结构上采用了哈佛型，其 器（ROM）和数据 有四个物理上相互独立 空间，其配置如图2-6所示片外 片内 片外RAM/I/O片内说 256字节片内64K字节片外RAM或I/O口地址空ROM中片内外低8K字节：控制信号RAM中片内外低256个字节：MOV与RAM与ROM64K地址：控制信号SFR和高128B的RAM：直接寻址和间接寻1程 程序器用来存放程序和常数，分为片内和片外两部分。AT89C52带有8KB的FlashROM，地址范围是0000H-0002H（开机复位单元 特0003H-000AH（INT0中断地址区）8个殊000BH-0012H（T/C0中断地址区）8个单0013H-001AH（INT1中断地址区）8个元001BH-0022H（T/C1中断地址区）80023H-002AH（串行口中断地址区）8002BH-0032H（T/C2中断地址区）8当CPU的引脚/EA接高电平时，PC在1FFFH范围内，CPU从片内ROM取指令；而当＞1FFFH后，则自动转向片外ROM去取指当引脚/EA接低电平时，89C52片内ROM不起作用，CPU只能从片外ROM取指令，地址可以从89C52从片内ROM和片外ROM取指时执行速度2数 片内数

器（RAM

用于存放用户数据和做堆栈第0组通用寄存（00H-第第0组通用寄存（00H-第1组通用寄存（08H-第2组通用寄存（10H-第3组通用寄存（18H-位寻址（位地址00H-（20H-用户RAM（堆栈、数据缓冲（30H-个单元，128个位和RS1决定）RAM的三个工作寄存器片内RAM00第001第110第211第3可位寻址区这16个单元（共计128位）的每一位都有一个8位表示位地址，位寻址范围为00H～7FH47H46H45H44H43H42H41H01011010操MOVSETB(3(3用户RAM区 的， 直接寻址方式 MOV0A0H ;P2口字节地址为 MOVMOV高128字节特殊89C52片内有27个特殊功能寄存器，又称为寄存器。它们离散地分布在80H～0FFHRAM空间中。在27个特殊功能寄存器中，有12个寄存器可位寻址。它们的字节地址正好能被8整除，而且字节地址P0P1P2P3定时器/计数器0定时器/计数器1定时器/计数器1（与T2相关的6个SFR没有列出特殊功能寄存器地址分布位地址B-----P2.3.4并行I/O接 定时器/计数器89C52有3个16位可编程序的定时器/计数器，均为二进制加1计数器，命名为T0~T2。T0和T1均有定时和计数的功在计数器模式下，计数脉冲可以从P3.4和P3.5引脚上输入中断系 AT89C52单片机的时钟与复位电片内振荡器结构和时钟电S51单片机片内有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚和2分别是此放大器的输入端和输出端。

外部振荡器信时钟方

使用片外振荡信号接复位操作与复位电1、单片机的初始化操作单片机在开机时都需要复位，以使以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。当程序运行出错或者操作错误使系统处于死循环时，也需按复位键重新启器。2、复位信T引脚是复位信号的输入端，复位信号为高电平有效。当高电平持续2个振荡脉冲周期即两个机器周期以上时，单片机完成复位。MCS-51单MCS-51单片机复位后PC与SFR状态寄存内寄存内B不复位后不影响片内RAM存放的内3、复3、复位电复位分为按键手动复位和上电自动复位AT89C52单片机的低功耗工作方空闲方在程序执行过程中，如果不需要CPU工作可以让它进工作掉电方先把有用信息转存，然后再启用备用电源信息转存是指当电源出现故障时，立即将有用信息转存到内部中，是通过中断服务程序完成的。接通备用电源后 RAM由备用电源供电，该工作由换电路完成PCON.7PCON.6PCON.5PCON.4PCON.3PCON.2PCON.1——至低功耗工作方式原理定时器控制模发生振荡空闲和掉电方式的进入由单片机执行程序来控退出空闲方式可采用中断或复位；退出掉电方式只能由硬件复2.5.2CPU时时序定时单MCS-51的时序定时单位从小到大依次为：节拍、状态、机器周期节拍与状把振荡脉冲的周期定义为节拍（用P表示）。每2个节拍定义为一个状（用S表示）机器周MCS-51规定一个机器周期的宽度为6个状态。由于1个状态包括2因此一个机器周期总共有12个节拍即指令周执行一条指令所需的时间称为指令周期。MCS-51的指令周期根据指令不同，可分别包含有一、二、四个机器周期机器周 机器周

P1

P2

P1

P2

P2

P2

P2

单片机各种周期的相互关取指/执行时

P1P2P1

PPPPPPPP

PPPP

PPPPP

PPP

读操作

读下一个操作码（丢弃

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1单字节，单周期指令例：MOVA,读操作

读第二字

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1双字节，单周期指令例：ADDA,读操作

读下一个操作码（丢弃

读下一条单字节，双周期指令例：INC

读下一个操（丢弃

无取指无 无取指

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1地单字节，双周期指令，如

片外ROM和RAM的时MOVCA,

单字片外ROM读时

MOVCA,

双周第1个机器周S1S2S3S4S5

第2个机器周S1S2S3S4S5

S1

输出

输出

输出

MOVC指令执行时分两个阶段根据PC到片外ROM取指令对累加器和T中的16位