AT89C51单片机的结构《单片机》解析

4.1 AT89C51 简介：AT89C51（如图2-10所示）是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51单片机示意图（4-2-1）VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH 编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

AT89C51单片机的基本结构和工作原理AT89C51是一种低功耗、高性能的8位单片机，由美国公司Intel （现已被英特尔收购）开发。

它采用CMOS技术制造，在各种工业、汽车和家用电器等领域广泛应用。

AT89C51的基本结构和工作原理如下：一、基本结构：1.中央处理单元（CPU）：中央处理单元是AT89C51单片机的控制中心，负责执行程序指令、算术运算和逻辑操作等。

它包括一个8位的累加寄存器ACC、一个8位的指令寄存器IR和一个8位的程序计数器PC。

2.存储器：AT89C51单片机包括4KB的内部闪存ROM用于存储程序代码，并具有可擦写和可编程的特性。

此外，还有128字节的RAM用于存储各种变量和中间结果。

3.输入输出端口（IO）：AT89C51单片机有四个8位的IO口（P0、P1、P2和P3），可分别用作输入和输出。

每个IO口都可以设置为输入或输出模式，并且可以具有内部上拉电阻。

4. 定时器/计数器：AT89C51单片机包含两个定时器/计数器（Timer 0和Timer 1），用于产生定时和延时功能。

这两个定时器/计数器都可以工作在8位或16位模式下，并可以设置为定时、计数和波形发生器等不同功能。

5.串行数据通信接口（控制模式）：AT89C51单片机具有一个可编程的串行数据通信接口，支持全双工和半双工模式。

它可以与其他外部设备如传感器、LCD显示器和电脑等进行通信。

二、工作原理：1.程序执行过程：首先，AT89C51单片机将程序代码从ROM存储器中读取到指令寄存器IR中。

然后，指令寄存器将指令传输给中央处理单元CPU。

CPU根据指令类型执行不同的操作，如算术运算、逻辑判断、数据读写等。

执行完一条指令后，程序计数器PC将自动递增，指向下一条指令的地址，继续执行。

2.IO交互：AT89C51单片机的IO口可以用作输入和输出。

在输入模式下，IO口可以接收来自外部设备的信号，并传输给中央处理单元CPU。

3.1 AT89C51系列单片机介绍3.1.1 AT89C51系列基本组成及特性AT89C51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

而在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51更实用，也是一种高效微控制器，因为它不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器，用户可以用电的方式达到瞬间擦除、改写。

而这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。

AT89C51基本功能描述如下：AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，而且在其片种还有4k字节的在线可重复编程快擦快写程序存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。

它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。

AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积, 增加系统的可靠性，降低了系统成本。

只要程序长度小于4k, 四个I/O口全部提供给用户。

可用5V电压编程，而且写入时间仅10毫秒, 仅为8751/87C51 的擦除时间的百分之一，与8751/87C51的12V电压擦写相比, 不易损坏器件, 没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。

AT89C51 芯片提供三级程序存储器锁定加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段, 能完全保证程序或系统不被仿制。

另外,AT89C51 还具有MCS-51系列单片机的所有优点。

128×8 位内部RAM, 32 位双向输入输出线, 两个十六位定时器/计时器, 5个中断源, 两级中断优先级, 一个全双工异步串行口及时钟发生器等。

AT89C51有间歇、掉电两种工作模式。

间歇模式是由软件来设置的, 当外围器件仍然处于工作状态时, CPU可根据工作情况适时地进入睡眠状态, 内部RAM和所有特殊的寄存器值将保持不变。

AT89C51单片机结构和原理一、结构1.CPUAT89C51采用了MCS-51指令集架构。

它拥有一个8位的累加器(A)和一个8位的状态字寄存器（PSW），以及一组8位的通用寄存器（R0～R7）。

它还包含若干片内部特殊功能寄存器（SFR），用于控制和通信。

2.存储器（1）程序存储器：程序存储器用于存储用户编写的程序代码，它的容量为64KB，可以存储16位的指令。

程序存储器采用闪存技术，可擦写和重新编程。

（2）数据存储器：数据存储器用于存储程序运行中的各种数据，包括RAM和ROM两种类型。

- RAM(Random Access Memory)：AT89C51具有128字节的RAM空间，用于存储临时变量和数据。

- ROM(Read Only Memory)：AT89C51拥有4KB的ROM空间，用于存储常量和只读数据。

3.计时/计数器4.I/O口二、原理1.时钟2.中断AT89C51单片机支持两种类型的中断：外部中断和定时器/计数器中断。

外部中断可以由外部设备触发，如按键等；定时器/计数器中断可以由定时器溢出或计数到达指定值时触发。

中断允许在程序执行的任何时候跳转到一个中断服务程序并执行完后返回。

3.I/O口4.程序执行（1）取指令：CPU从程序存储器中读取指令，并将其存储在指令寄存器IR中。

（2）译码：CPU根据IR中的指令，识别出需要执行的操作，并将该操作传递给相应的功能单元。

（3）执行：根据译码结果，通过ALU（算术逻辑单元）对数据进行运算和逻辑操作。

（4）更新：将执行结果存储在目标寄存器或内存中，并更新状态字寄存器PSW。

总结：AT89C51单片机是一种经典的8位单片机，它的结构主要包括CPU、存储器、计时/计数器和I/O口。

它采用闪存技术的程序存储器、RAM和ROM的数据存储器，具有时钟、中断、I/O口和程序执行的原理。

AT89C51单片机广泛应用于各种嵌入式系统中，具有强大的功能和灵活的扩展性。

ATMEL89系列单片机是以8031核构成的，所以，它和8051系列单片机是兼容的系列。

这个系列对于以8051为基础的系统来说，是十分容易进行取代和构造的。

故而对于熟悉8051的用户来说，用ATMEL公司的89系列单片机进行取代8051的系统设计是轻而易举的事。

一、89系列单片机的优点89系列单片机对一地一般用户来说，存在下列很明显的优点：1.内部含Flash存储器因此在系统的开发过程中可以十分容易进行程序的修改，这就大大缩短了系统的开发周期。

同时，在系统工作过程中，能有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响到信息的保存。

2.和80C51插座兼容89系列单片机的引脚是和80C51一样的，所以，当用89系列单片机取代80C51时，可以直接进行代换。

这时，不管采用40引脚亦或44引脚的产品，只要用相同引脚的89系列单片机取代80C51的单片机即可。

3.静态时钟方式89系列单片机采用静态时钟方式，所以可以节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。

4.错误编程亦无废品产生一般的OTP产品，一旦错误编程就成了废品。

而89系列单片机内部采用了Flash存储器，所以，错误编程之后仍可以重新编程，直到正确为止，故不存在废品。

5.可进行反复系统试验用89系列单片机设计的系统，可以反复进行系统试验;每次试验可以编入不同的程序，这样可以保证用户的系统设计达到最优。

而且随用户的需要和发展，还可以进行修改，使系统不断能追随用户的最新要求。

二、89系列单片机内部结构89系列单片机的内部结构和80C51相近，它主要含有如下一些部件。

1.8031CPU2.振荡电路3.总线控制部件4.中断控制部件5.片内Flash存储器6.片内RAM7.并行I/O接口8.定时器9.串行I/O接口在89系列单片机中，AT89C1051的Flash存储器容量最小，只有1K;而AT89C52，LV52，S8252的Flash存储器容量最大，有8K。

AT89C51单片机的结构单片机资料AT89C51是一种常用的8位单片机，具有可编程特性和丰富的外设接口，被广泛应用于各种电子设备中。

本文将介绍AT89C51单片机的结构和相关资料。

一、引言在现代电子产品中，单片机扮演着重要的角色，它能够实现复杂的功能，并且具有体积小、功耗低等优点。

AT89C51单片机是一种典型的8位单片机，具有高性能和可靠性，成为许多电子设计师的首选。

二、AT89C51单片机结构AT89C51单片机是基于CMOS技术的，并且采用了Harvard结构。

它由四个主要部分组成：中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（I/O）和定时/计数器。

1. 中央处理器（CPU）AT89C51单片机的CPU是一块高性能的8位微处理器，工作频率可达到最高12MHz。

它内部集成了ALU（算术逻辑单元）、寄存器、指令译码器和程序计数器等。

2. 存储器AT89C51单片机具有3种类型的存储器：Flash程序存储器、RAM 数据存储器和EEPROM数据存储器。

- Flash程序存储器用于存储程序代码，可通过编程器进行擦写和编程。

- RAM数据存储器用于临时存储数据，其容量为128字节。

- EEPROM数据存储器用于存储非易失性数据，其容量为4KB。

3. 输入/输出接口（I/O）AT89C51单片机具有4个I/O口，每个口可配置为输入或输出。

它们可与外围设备进行数据交换，如传感器、LED、LCD等。

4. 定时/计数器AT89C51单片机具有两个定时/计数器，可用于实现时间控制和计数功能。

它们可以设置不同的工作模式，并具有多种中断功能。

三、单片机资料为了更好地开发和应用AT89C51单片机，我们需要获取单片机的相关资料。

1. 数据手册单片机的数据手册是我们了解其内部结构和特性的重要参考资料。

它包含了单片机的详细规格、引脚图、寄存器说明、指令集等内容。

2. 开发工具在使用AT89C51单片机进行开发时，我们需要下载和安装相应的开发工具。