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1、1* 单片机原理与应用单片机原理与应用电子课件电子课件 第第 2 2 章章 AT89 AT89系列单片机系列单片机 的硬件体系结构的硬件体系结构 *2 本章主要内容本章主要内容 2.1 AT892.1 AT89系列单片机概述系列单片机概述 2.2 AT892.2 AT89系列单片机的系列单片机的结构结构原理原理 2.3 AT892.3 AT89系列单片机的系列单片机的存储器存储器结构结构 2.4 AT892.4 AT89系列单片机的系列单片机的引脚引脚功能功能 2.5 AT892.5 AT89系列单片机的系列单片机的I/OI/O接口接口 2.6 AT89S2.6 AT89S系列单片机内部看门狗
2、定时器系列单片机内部看门狗定时器(WDT) (WDT) 2.7 AT892.7 AT89系列单片机的系列单片机的复位工作方式复位工作方式 2.8 AT892.8 AT89系列单片机的系列单片机的低功耗方式低功耗方式 2.9 AT892.9 AT89系列单片机的系列单片机的时序时序 *3 第第 2 2 章章 AT89AT89系列单片机的硬件体系结构系列单片机的硬件体系结构 ATMELATMEL公司是美国公司是美国2020世纪世纪8080年代中期成立并发展起来的年代中期成立并发展起来的 半导体公司。该公司率先将独特的半导体公司。该公司率先将独特的FlashFlash存储技术注入于单存储技术注入于单
3、 片机产品中。其推出的片机产品中。其推出的AT89AT89系列单片机，在世界电子技术系列单片机，在世界电子技术 行业中引起了极大的反响，在国内也受到广大用户的欢迎行业中引起了极大的反响，在国内也受到广大用户的欢迎 。 本章以本章以AT89S51AT89S51为主线叙述为主线叙述AT89XXXAT89XXX系列单片机的内部系列单片机的内部 结构、引脚功能、工作方式和时序等方面的知识，本章的结构、引脚功能、工作方式和时序等方面的知识，本章的 知识是学习后续章节的基础，也是单片机应用系统硬件设知识是学习后续章节的基础，也是单片机应用系统硬件设 计的基础。计的基础。 *4 2.1 AT892.1 AT
4、89系列单片机概述系列单片机概述 2.1.1 AT892.1.1 AT89系列单片机简介系列单片机简介 AT89AT89系列单片机是与系列单片机是与MCS51MCS51系列单片机系列单片机兼容兼容的的 低功耗高性能位低功耗高性能位FlashFlash单片机。它是在单片机。它是在MCS-51MCS-51的技的技 术内核为主导的基础上倾注了术内核为主导的基础上倾注了ATMELATMEL公司优良技术进公司优良技术进 行新的设计和开发，使之功能更强、更具特色，尤其行新的设计和开发，使之功能更强、更具特色，尤其 是是AT89AT89S S系列单片机具有系列单片机具有在系统在系统可程序设计功能，使可程序设
5、计功能，使 生产维护更加方便灵活。生产维护更加方便灵活。 *5 2.1.2 AT892.1.2 AT89系列单片机的主要性能系列单片机的主要性能 与与MCS-51MCS-51单片机产品兼容单片机产品兼容 4K/8K4K/8K等可程序设计等可程序设计FlashFlash内存内存 10001000次擦写周期次擦写周期 全静态操作：全静态操作：0Hz0Hz33MHz(89S33MHz(89S系列系列) )或或00Hz00Hz24MHz(89C24MHz(89C系列系列) ) 三级加密程序内存三级加密程序内存 3232个可程序设计个可程序设计I/OI/O口线口线 两个两个/ /三个三个1616位定时器
6、位定时器/ /计数器计数器 6/86/8个中断源个中断源 全双工全双工UARTUART串行通道串行通道 低功耗空闲和掉电模式低功耗空闲和掉电模式 看门狗定时器及双数据指针看门狗定时器及双数据指针(89S(89S系列系列) ) 灵活的在系统程序设计（灵活的在系统程序设计（ISPISP）(89S(89S系列系列) ) *6 2.1.3 AT892.1.3 AT89系列单片机的主要品种系列单片机的主要品种 AtmelAtmel公司的公司的AT89AT89系列单片机有多种型号，但以系列单片机有多种型号，但以AT89X51AT89X51和和AT89X52AT89X52为代为代 表，其主要单片机品种及其特
7、性见表表，其主要单片机品种及其特性见表2-12-1。 *7 2.1.3 AT892.1.3 AT89系列单片机的主要品种系列单片机的主要品种 从表从表2-12-1中可以看出，中可以看出，AT89AT89系列单片机主要分为系列单片机主要分为5151和和5252两个两个 子系列，每个子系列都有四种型号子系列，每个子系列都有四种型号. . 5252子系列与子系列与5151子系列相比不同之处：子系列相比不同之处： flash flash程序内存增至程序内存增至8KB8KB，数据存储器增至，数据存储器增至256B256B，有，有3 3个定时器个定时器/ / 计数器等；计数器等； AT89SAT89S和和
8、AT89CAT89C相比新增加了以下功能相比新增加了以下功能： 支持在系统程序设计支持在系统程序设计ISP ISP 使生产及维护更方便使生产及维护更方便; ;增加了片内增加了片内 看门狗使用户的应用系统更坚固看门狗使用户的应用系统更坚固; ;双数据指针使数据操作更加快双数据指针使数据操作更加快 捷方便捷方便; ;速度更高最高可使用速度更高最高可使用33MHZ33MHZ的晶振；的晶振； AT89LSAT89LS和和AT89LVAT89LV系列系列 可以在更低的电压可以在更低的电压(2.7V)(2.7V)和更宽的范围下（和更宽的范围下（2.7V2.7V6.0V6.0V）工作，）工作， 使应用范围更
9、加广泛。使应用范围更加广泛。 *8 2.1.4 AT892.1.4 AT89系列单片机的型号编码系列单片机的型号编码 AT89 AT89 系列单片机的型号编码由三个部分组成系列单片机的型号编码由三个部分组成, ,它们是它们是前缀前缀 、型号和后缀、型号和后缀, ,格式如下格式如下: : AT AT 89XXXXX89XXXXXYYYYYYYY 其中其中AT AT 是前缀，是前缀，89XXXXX 89XXXXX 是型号，是型号，YYYY YYYY 是后缀。是后缀。 有关参数的表示和意义如下：有关参数的表示和意义如下： 前缀由字母前缀由字母“AT”AT”组成，表示该器件是组成，表示该器件是ATME
10、LATMEL公司公司的产品。的产品。 型号由型号由“89CXXXX”89CXXXX”或或“89LVXXXX”89LVXXXX”或或“89SXXXX”89SXXXX”等表示。等表示。 “89CXXXX”89CXXXX”中，中，9 9是表示内部是表示内部含含FlashFlash内存内存，C C表示为表示为CMOSCMOS产品。产品。 “89LVXXXX”89LVXXXX”中，中，LVLV表示表示低压低压产品。产品。 “89SXXXX”89SXXXX”中，中，S S表示含有表示含有串行下载串行下载FlashFlash内存内存。 “XXXX”XXXX”，表示器件型号数如，表示器件型号数如5151、52
11、52、5353、10511051、82528252等等 *9 后缀由后缀由“YYYY”YYYY”四个参数组成，每个参数的表示四个参数组成，每个参数的表示 和意义不同。在和意义不同。在型号与后缀部分有型号与后缀部分有“-”-”号隔开号隔开。 后缀中的第一个参数后缀中的第一个参数 Y Y用于表示速度，后缀中的用于表示速度，后缀中的 第二个参数第二个参数Y Y用于表示封装，后缀中第三个参数用于表示封装，后缀中第三个参数 Y Y用用 于表示温度范围，后缀中第四个参数于表示温度范围，后缀中第四个参数Y Y用于说明产品用于说明产品 的处理情况。的处理情况。 例如：有一个单片机型号为例如：有一个单片机型号为
12、“AT89C5112PI”AT89C5112PI”，则，则 表示意义为该单片机是表示意义为该单片机是 ATMELATMEL公司的公司的FlashFlash单片机，单片机， 内部是内部是CMOSCMOS结构，速度为结构，速度为12 MHz12 MHz，封装为塑封，封装为塑封DIPDIP， 是工业用产品，按标准处理工艺生产。是工业用产品，按标准处理工艺生产。 *10 2.2 AT892.2 AT89系列单片机的结构原理系列单片机的结构原理 2.2.1 AT892.2.1 AT89系列单片机的基本组成系列单片机的基本组成 图图2-12-1是是AT89AT89系列单片机的基本结构框图。系列单片机的基本
13、结构框图。 图图2-1 AT892-1 AT89系列单片机的基本结构框图系列单片机的基本结构框图 *11 2.2.2 AT892.2.2 AT89系列单片机的内部框图系列单片机的内部框图 图图2-2 2-2 是是AT89SAT89S系列单片机的内部结构框图。系列单片机的内部结构框图。 图图2-2 AT89S2-2 AT89S系列单片机的内部结构框图系列单片机的内部结构框图 *12 2.2.3 AT892.2.3 AT89系列单片机的系列单片机的CPUCPU 中央处理器中央处理器CPUCPU是单片机的大脑，它决定了单片机的指令是单片机的大脑，它决定了单片机的指令 系统及主要功能。系统及主要功能。
14、CPUCPU由运算器和控制器两部分组成由运算器和控制器两部分组成，主要完，主要完 成取指令、指令译玛、发出各种操作所需的控制信号，使单片成取指令、指令译玛、发出各种操作所需的控制信号，使单片 机各个部分协调工作。机各个部分协调工作。 1 1运算器运算器 运算器是以算术逻辑单元运算器是以算术逻辑单元ALUALU（ArithmeticArithmetic Logic Unit）为核心）为核心 ，加上，加上累加器累加器A A、寄存器寄存器B B、程序状态字程序状态字PSWPSW及专门用于位操作及专门用于位操作 的布尔处理机等组成的，它可以实现数据的算术运算、逻辑运的布尔处理机等组成的，它可以实现数据
15、的算术运算、逻辑运 算、位变量处理和数据传送等操作。算、位变量处理和数据传送等操作。 （1) 1) 累加器累加器ACCACC 累加器累加器ACCACC是一个是一个8 8位累加器，它是位累加器，它是CPUCPU中使用最频繁的寄中使用最频繁的寄 存器，存器，ALUALU进行运算时，数据绝大多数时候都来自于累加器进行运算时，数据绝大多数时候都来自于累加器ACCACC 。它一般用于存放参加运算的操作数和运算结果，在指令系统。它一般用于存放参加运算的操作数和运算结果，在指令系统 中用中用A A表示。表示。 *13 （2) 2) B B寄存器寄存器 B B寄存器是运算器中的一个工作寄存器，它是为乘法和除寄存器是运算器中的一个工作寄存器，它是为乘法和除 法指令而设置的。在除法指令中，被除数取自法指令而设置的。在除法指令中，被除数取自ACCACC，除数取自，除数取自B B ，商数存放在，商数存放在ACCACC中，而余数则存放在中，而余数则存放在B B中。乘法指令的两个操中。乘法指令的两个操 作数分别取自作数分别取自ACCACC和和B
