AT89C51的内部结构和功能

at89c51单片机的组成AT89C51单片机是一种基于MCS-51架构的8位微控制器，由Atmel公司生产。

它是一种高性能、低功耗、易于编程和使用的单片机，广泛应用于各种嵌入式系统中。

AT89C51单片机的组成主要包括以下几个方面：1.中央处理器（CPU）：AT89C51单片机采用MCS-51架构的CPU，包括一个8位的累加器、一个16位的程序计数器、8个8位的通用寄存器、一个8位的状态寄存器和一些特殊功能寄存器。

CPU可以执行各种指令，包括算术、逻辑、移位、跳转、循环等指令，以实现各种功能。

2.存储器：AT89C51单片机包括ROM、RAM和EEPROM三种存储器。

ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和临时变量，EEPROM用于存储非易失性数据。

其中，AT89C51单片机的ROM容量为32KB，RAM容量为1KB，EEPROM容量为128B。

3.定时器/计数器：AT89C51单片机包括两个16位的定时器/计数器，可以用于计时、计数、PWM输出等功能。

其中，定时器0和定时器1可以分别工作在13种不同的模式下，具有较高的灵活性和可编程性。

4.串行通信接口（UART）：AT89C51单片机包括一个串行通信接口，可以用于与其他设备进行数据通信。

UART支持多种波特率和数据格式，具有较高的可靠性和稳定性。

5.并行输入/输出口（PIO）：AT89C51单片机包括32个并行输入/输出口，可以用于连接各种外设和传感器。

PIO具有较高的驱动能力和灵活性，可以实现多种输入/输出模式。

6.中断控制器：AT89C51单片机包括一个中断控制器，可以用于处理各种中断事件。

中断控制器具有较高的优先级和可编程性，可以实现多种中断处理方式。

总之，AT89C51单片机具有较高的性能、灵活性和可编程性，可以广泛应用于各种嵌入式系统中。

它的组成包括CPU、存储器、定时器/计数器、串行通信接口、并行输入/输出口和中断控制器等部分，每个部分都具有特定的功能和优点。

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单片机功能及应用和来源参考主要性能参数：与MCS-51产品指令系统完全兼容4K字节可重檫写Flash闪速存储器1000次檫写周期全静态操作：0HZ-24MHZ三级加密程序存储器128*8字节内部RAM32个可编程I/O口线2个16位定时/记数器6个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式功能特性概述：AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/记数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/记数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作直到下一个硬件复位。

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

AT89C51方框图引脚功能说明·Vcc：电源电压·GND：地·P0 口：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I／O 口，也即地址／数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

在FIash 编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

AT89C51的内部结构和功能AT89C51单片机内部主要有以下部件：8031CPU、振荡电路、总线控制部件、中断控制部件、片内Flash存储器、片内RAM、并行I/O接口、定时器和串行I/O接口。

AT89C51单片机内部由CPU、4KB的FPEROM ，128B的RAM，两个16位的定时/计数器T0和T1，4个8位的I/O端P0、P1、P2、P3等组成。

在内部含有4KB或8KB可重复编程的Flash存储器，可进行1000次擦写操作。

全静态工作为0-24MHZ，有3级程序锁存器，内部含有128-256字节的RAM，有32条可编程I/O口线，2-3个16位定时/计数器，6-8个中断源，通用的串行接口，低电压空闲及电源下降方式。

单片微机内部最核心的部分是CPU。

CPU主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输入/输出端口的数据传输、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等，CPU按其功能可分为运算器和控制器两部分。

控制器由程序计数器PC、指令储存器、指令译码器、实时控制与条件转移逻辑电路等组成。

它的功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过实时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的操作。

运算器由算术逻辑器部件ALU、累加器ACC、暂存器、程序状态字寄存器PSW，BCD码运算调整电路等组成。

为了提高数据处理和位操作功能，片内增加了一个通用寄存器B和一些专用寄存器，还增加了位处理逻辑电路的功能。

其内部结构如图2-2所示。

图2-2 AT89C51单片机的内部结构图AT89C51的主要性能包括：AT89C51与MCS—51控制器系列产品兼容，片内有4K可在线重复编程闪速电擦除存储器（Flash Memory），存储器可循环写入/擦除1000次；存储器数据保存时间可达10年；工作电压范围宽：Vcc可由2.7V到6V；全静态工作可由0Hz到16MHz；程序存储器具有3级锁存保护；128*8位内部RAM；32条可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；中断结构具有5个中断源和2个中断优先级；可编程全双工串行通信；空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。

AT89C51芯片介绍完整中英文翻译AT89C51 是一款由美国Atmel公司生产的低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器。

AT89C51 是 8051 型系列的一员，采用汇编指令集，并具有大容量闪存。

该芯片具有广泛的应用范围，例如家居电器、工业控制、电子设备和通信设备等。

1.高速运算能力：AT89C51具有12兆赫兹的工作频率，可以实现高效率的数据处理和快速的响应速度。

2.强大的闪存容量：AT89C51的内存结构分为数据存储器和程序存储器两部分。

其中，数据存储器包括256字节的RAM和128字节的RAM。

程序存储器可以存储64KB的程序代码，为用户提供了大量的存储空间。

3.多种输入/输出功能：AT89C51具有4个输入/输出端口，每个端口拥有8个引脚，可用于和各种外设的连接，例如按键、LED灯和LCD显示屏等。

4.低功耗设计：AT89C51芯片采用CMOS技术，功耗低，有利于延长电池寿命并提高设备的节能性能。

5.多种通信接口：AT89C51集成了多种通信接口，例如串行口、并行口和SPI接口，支持与其他设备进行数据交互和通信。

AT89C51的工作原理是通过提供时钟信号来控制指令的执行流程。

该芯片的内部结构包括ALU（算术逻辑单元）、寄存器和时钟电路。

时钟信号通过振荡器提供，并通过时钟分频器来调整执行速度。

AT89C51可以执行各种算术和逻辑操作，包括加、减、乘、除、移位和逻辑运算等。

此外，它还具有中断功能，可以在设备发生特定事件时提供及时响应。

在软件开发方面，AT89C51芯片可使用C语言编程，并可使用汇编语言编写优化的指令。

Atmel公司还提供了一些强大的开发工具和集成开发环境（IDE），以帮助程序员开发和调试应用程序。

总结来说，AT89C51是一款功能强大、易于开发的微控制器芯片。

它具有高速运算能力、大容量闪存、多种通信接口和低功耗等优点，适用于多种领域的应用需求。

同时，AT89C51还提供了丰富的软件开发工具和开发环境，方便开发人员进行编程和调试。

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单片机的主要工作特性:·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次；·内含28字节的RAM;·具有32根可编程I/O线；·具有2个16位可编程定时器；·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构；·具有1个全双工的可编程串行通信接口；·具有一个数据指针DPTR；·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式;·具有可编程的3级程序锁定定位;AT89C51的工作电源电压为5（1±0。

2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz。

AT89C51各部分的组成及功能：1.单片机的中央处理器(CPU）是单片机的核心,完成运算和操作控制,主要包括运算器和控制器两部分.（1）运算器运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。

其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。

ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算.算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或"、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等.暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。

ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态.累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。

ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元.单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行.B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一,另一个输入来自ACC。

运算结果存于AB寄存器中。

（2）控制器控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。

AT89C51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AT89C51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。

1．主要特性：·8031 CPU与MCS-51 兼容· 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)· 全静态工作：0Hz-24KHz· 三级程序存储器保密锁定· 128*8位内部RAM· 32条可编程I/O线· 两个16位定时器/计数器·6个中断源· 可编程串行通道· 低功耗的闲置和掉电模式· 片内振荡器和时钟电路2．管脚说明：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。