89C51单片机硬件结构和原理

五个中断源的中断控制系统。
64KB 总线 扩展控制器
可编程I/O
可编程全双工 串行口
内外中断源 2020/5/
控制
并行口
串行通信
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二、89C51系列单片机的性能
1） 89C51单片机与8051相比，具有节电工作方式，即休闲方式及掉电方式。
2）89C51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0 Hz。在空闲方式中， CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。 此时的电流可降到大约为正常工作方式的15%。在掉电方式中，片内振荡 器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内 RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。这种方式下的电流可降到15 μA以下，最小可降到0.6 μA。
3）89C51单片机还有一种低电压的型号，即89LV51，除了电压范围有区别之 外，其余特性与89C51完全一致。 89C51 采用5V电源， 89LV采用51 2.7~6V电源。
4）89C51/LV51是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机。它采用了CMOS 工艺和高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令 系统都与MCS51兼容；片内的Flash ROM允许在系统内改编程序或用常规 的非易失性存储器编程器来编程。因此89C51/LV51是一种功能强、灵活性 高，且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。
二、结构组成：CPU+存储器+ I/O接口 1、中央处理单元（89C51CPU）：运算器+控制器
（1）运算器
1）8位的ALU：可对4位、8位、16位数据进行操作。
2）8位累加器ACC（A）：它经常作为一个运算数经暂存器2进入ALU 的输入端，与另一个来自暂存器1的运算数进行运算，运算结果又 送回ACC。
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2）控制器
（1）程序计数器PC（16位）： • PC是程序的字节地址计数器，PC内容为将要执行的指令地址。 • 改变PC内容，改变执行的流向。 • PC可对64KB的ROM和片外RAM直接寻址，不可对89C51片内
RAM寻址。 • 由两个8位计数器PCH、PCL组成。 （2）指令寄存器IR及指令译码器ID • 由PC中的内容指定ROM地址。 • 取出来的指令经IR送至ID。 • 由ID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。 （3）振荡器和定时电路 • 89C51单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和频率微调电
容（2个30pF左右），其频率范围为1.2MHz-12MHz。该信号 作为89C51工作的基本节拍，即时间的最小单位。
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2、存储器
1）程序存储器（ROM） 89C51片内为4kB Flash ROM。 地址从0000H开始。 用于存放程序和表格常数。 2）数据存储器（RAM） 89C51RAM均为128B，地址为00H～7FH。 用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。 128B的RAM=工作寄存器组+位寻址空间+普通RAM+堆栈。 片内还有21个特殊功能寄存器（SFR），它们同128字节RAM统
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§2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点
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3）8位程序状态寄存器PSW：指示指令执行后的状态信息供程序查询 和判别用。
4）8位寄存器B：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。
5）布尔处理器：专门用于处理位操作的，以PSW中的C为其累加器。 6）2个8位暂存器： ALU的两个入口处。
一编址，地址为80H～FFH。
3、I/O接口
89C51有四个8位并行I/O接口P0～P3。 它们都是双向端口，每个端口各有8条独立的I/O口线。 P0-P3口四个锁存器同RAM统一编址，可作为SFR来寻址。
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2.2 89C51单片机引脚及其功能
§2.2.1 89C51单片机引脚 §2.2.2 89C51单片机引脚功能
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§2.1.2 89C51单片机芯片内部结构
一、结构图 二、结构组成
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89C51单片机 内部结构图
存储器
P0.0-P0.7
P2.0-P2.7 I/O接口
P0驱动器
P2驱动器
RAM地址 寄存器
128B RAM
P0锁存器
P2锁存器 4KBROM
数据和表格。
振荡器和时钟 OSC
程序存储器 4KB FLASH
ROM
数据存储器
2×16位
256B RAM/SFR 定时器/计数器
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B寄存器 暂存器1 暂存器2
ACC SP
运算器
定指指
PSEN 时 令 令
ALE 控 译 寄
EA 制 码 存
RESET
器器
ALU 中断、串行口和定时器
PSW
P1锁存器
P3锁存器
程序地址 寄存器 缓冲器
PC增1 PC
DPTR
控制器
OSC
XTAL1 XTAL2
P1驱动器 P1.0-P1.7
P3驱动器
返回
P3.0-P3.7
第2章 89C51单片机的结构和原理
§2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点 §2.2 89C51单片机引脚及其功能 §2.3 89C51单片机存储器配置
§2.4 时钟电路及89C51CPU时序
§2.5 复位操作
§2.6 89C51单片机的低功耗工作方式 §2.7 输出/输入端口结构
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