ＡT８９S51AT89S５１单片机的硬件构成单片机内硬件构成构造如图2-1所示图2-1 AT89S51单片机片内构造有如下功能部件和特性:(1)８位微解决器(CPＵ)；（2)数据存储器(１2８B RＡM）;(３）程序存储器(4ＫB Flasｈ ROM);(4)４个８位可编程并行I/O口(P0口、P１口、P2口和P3口);（5)1个全双工的异步串行口；(６)2个可编程的１6位定期器/计数器；（７)１个看门狗定期器;(8）中断系统具有5个中断源、5个中断向量；（9）特殊功能寄存器(SFR）2６个;（10)低功耗模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式下的中断恢复模式;(11）3个程序加密锁定位与AT89Ｃ51相比,AT８9S５１有更突出的长处：(１)增长可编程功能ISP(In Sｙｓｔem Progｒam)，字节和页编程,现场程序调试和修改更加以便灵活;(２)数据指针增长到两个,以便了对片外RAＭ的访问过程;（3)增长了看门狗定期器，提高了系统的抗干扰能力；(4)增长断电标志；(5）增长掉电状态下的中断恢复模式单片机内各功能部件通过片内单一总线连接而成(见图2－1),基本构造仍旧是CPＵ 加上外围芯片的老式微机构造。
ＣPU对多种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器(SFR，Specｉaｌ Fｕｎctiｏn Regiｓteｒ)的集中控制方式单片机内部件功能1）CPＵ（微解决器) 8位的CPＵ,与通用ＣＰU基本相似，同样涉及了运算器和控制器两大部分,尚有面向控制的位解决功能2）数据存储器（RAM）片内为１２８Ｂ（5２子系列为2５6B)，片外最多可扩64KB片内1２8Ｂ的RＡM以高速RAＭ的形式集成，可加快单片机运营的速度和减少功耗3）程序存储器(Flaｓh RＯM)片内集成有4ＫB的Ｆｌash存储器(AT８９Ｓ52 则为8KB;AT89C5５片内20KB),如片内容量不够，片外可外扩至6４KＢ4）中断系统具有５个中断源,2级中断优先权５)定期器/计数器２个16位定期器/计数器(52子系列有3个)，4种工作方式６)1个看门狗定期器ＷＤＴ当ＣＰU由于干扰使程序陷入死循环或跑飞时，ＷＤT可使程序恢复正常运营７）串行口1个全双工的异步串行口，4种工作方式可进行串行通信,扩展并行I/O口，还可与多种单片机构成多机系统8）Ｐ0口、Ｐ1口、Ｐ2口和P3口４个8位并行I/O口9)特殊功能寄存器(ＳＦR)２6个,对片内各功能部件管理、控制和监视。
是各个功能部件的控制寄存器和状态寄存器,映射在片内ＲＡM区８0H～FFH内ＡT89S5１完全兼容AT89Ｃ51,在充足保存本来软、硬件条件下,完全可以用AT８9Ｓ51直接代换AT８9Ｓ５１的引脚功能ﻩＡT89S51与5１系列中多种型号芯片的引脚互相兼容目前多采用4０只引脚双列直插，如图2－2所示引脚按其功能可分为如下３类:１）电源及时钟引脚—VＣC、ＶSS；XＴＡL１、XTＡＬ2２)控制引脚— 、ＡLE／ 、 /VＰP、ＲＳＴ（ＲESＥＴ）3）I/O口引脚——P０、Ｐ1、P2、P3,为４个８位I/O口电源及时钟引脚１.电源引脚1）ＶＣC（4０脚):+5V电源2)VSS（２０脚)：数字地2.时钟引脚 1)XＴＡL1（19脚)：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路输入端用片内振荡器时,该脚接外部石英晶体和微调电容外接时钟源时,该脚接外部时钟振荡器的信号2）XＴAＬ2（１8脚):片内振荡器反相放大器的输出端当使用片内振荡器,该脚连接外部石英晶体和微调电容当使用外部时钟源时,本脚悬空３.控制引脚1）RST （RＥSET，９脚)复位信号输入，在引脚加上持续时间不小于２个机器周期的高电平,可使单片机复位。
正常工作,此脚电平应 ≤ ０．5Ｖ当看门狗定期器溢出输出时,该脚将输出长达96个时钟振荡周期的高电平2) /VＰP (Enａble Addｒeｓｓ／Vｏlｔage Ｐｕｌsｅ of Ｐｒogramｉnｇ,31脚)引脚第一功能:外部程序存储器访问容许控制端1:在PC值不超过0FFＦH(即不超过片内4KＢ Fｌaｓh存储器的地址范畴）时,单片机读片内程序存储器（4KB)中的程序，但PC值超过0ＦFＦH （即超过片内4KB Flaｓh地址范畴)时,将自动转向读取片外60KB(1000H-FFFＦH)程序存储器空间中的程序＝0:只读取外部的程序存储器中的内容，读取的地址范畴为0000H~FFFFH，片内的4KB Ｆｌash 程序存储器不起作用 VＰP:引脚第二功能,对片内Ｆlash编程,接编程电压3)ALＥ/ （Ａｄdrｅss Laｔch Enable／ＰＲＯGraｍｍing，３0脚）ＡＬE为ＣＰＵ访问外部程序存储器或外部数据存储器提供地址锁存信号，将低8位地址锁存在片外的地址锁存器中此外,单片机正常运营时,ＡLE端始终有正脉冲信号输出,此频率为时钟振荡器频率fosｃ的1／6可用作外部定期或触发信号。
注意，每当AＴ89S5１访问外部RAＭ时（执行MOVX类指令）,要丢失一种ＡLＥ脉冲如需要，可将特殊功能寄存器AＵXR(地址为8EH，将在背面简介）的第0位（ALE严禁位)置1,来严禁ＡLＥ操作，但执行访问外部程序存储器或外部数据存储器指令“MOVC”或“MＯＶX”时,ＡＬＥ仍然有效即ＡLE严禁位不影响对外部存储器的访问 ：引脚第二功能，对片内 Flａsｈ编程,为编程脉冲输入脚图2-2 AT89S51双列直插封装方式的引脚4） (Proｇrａm Sｔroｂe ENａbｌe，2９脚）片外程序存储器读选通信号，低电平有效并行I/O口引脚1)P０口：8位,漏极开路的双向I／O口当外扩存储器及Ｉ/O接口芯片时,P0口作为低8位地址总线及数据总线的分时复用端口Ｐ0口也可用作通用的Ｉ/O口，需加上拉电阻,这时为准双向口作为通用Ｉ/Ｏ输入,应先向端口写入1可驱动8个LＳ型ＴTＬ负载2)P1口:８位,准双向I／O口，具有内部上拉电阻准双向I/O口,作为通用I/Ｏ输入时,应先向端口锁存器写1P1口可驱动4个LＳ型TTＬ负载P1.5/MＯSＩ、P1.6/MISＯ和P1．7/SＣK可用于对片内Fｌash存储器串行编程和校验,它们分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。
３）P2口:8位,准双向I/O口，具有内部上拉电阻当AＴ89S51扩展外部存储器及I/O口时，Ｐ2口作为高8位地址总线用,输出高8位地址P2口也可作为一般的I／O口使用当作为通用I/Ｏ输入时， 应先向端口输出锁存器写1P2口可驱动4个LS型ＴTL负载４)Ｐ3口：8位，准双向Ｉ/Ｏ口,具有内部上拉电阻可作为通用的I／O口使用作为通用I/O输入,应先向端口输出锁存器写入1可驱动4个ＬS型ＴTL负载P3口还可提供第二功能第二功能定义见表２-１,应熟记表2－1 Ｐ3口的第二功能定义引脚第二功能阐明P3．0RＸＤ串行数据输入口Ｐ3.1TXD串行数据输出口P3.２ＩＮT0外部中断0输入P３.3IＮT1外部中断１输入P3.4T0定期器０外部计数输入P3.5T1定期器１外部计数输入P3.6WR外部数据存储器写选通输出P3.７RD外部数据存储器读写通输出综上所述,P０口可作为总线口，为双向口作为通用的I/Ｏ口使用时,为准双向口，这时需加上拉电阻P1口、Ｐ2口、P3口均为准双向口注意:准双向口与双向口的差别准双向口仅有两个状态而Ｐ0口作为总线使用，口线内无上拉电阻,处在高阻“悬浮”态故P0口为双向三态I/Ｏ口。
为什么Ｐ０口要有高阻“悬浮”态？准双向Ｉ／O口则无高阻的“悬浮”状态此外,准双向口作通用I/O的输入口使用时,一定要向该口先写入“1”以上的准双向口与双向口的差别,读者在阅读2．５节后,将会有深刻的理解至此,４0个引脚已简介完,应熟记每一引脚功能相应用系统硬件电路设计十分重要AT8９Ｓ51的CPU（ｐ41)由图２－1可见,CPU由运算器和控制器构成一、运算器对操作数进行算术、逻辑和位操作运算重要涉及算术逻辑运算单元ALＵ、累加器A、位解决器、程序状态字寄存器PSW及两个暂存器等1．算术逻辑运算单元ALU可对８位变量逻辑运算(与、或、异或、循环、求补和清零）,还可算术运算(加、减、乘、除)ＡＬU尚有位操作功能,对位变量进行位解决，如置“１”、清“０”、求补、测试转移及逻辑“与”、“或”等２.累加器A使用最频繁的寄存器,可写为AｃcA”与“Aｃc” 书写上的差别,将在第３章简介作用如下：1)ALU单元的输入数据源之一，又是AＬU运算成果寄存单元2)数据传送大多都通过累加器A，相称于数据的中转站为解决“瓶颈堵塞”问题,ＡT８９S51增长了一部分可以不通过累加器的传送指令A的进位标志Cy是特殊的，由于它同步又是位解决机的位累加器３.程序状态字寄存器PSWＰＳＷ(Program Ｓtａｔus Word)位于片内特殊功能寄存器区，字节地址为D０H。
涉及了程序运营状态的信息,其中4位保存目前指令执行后的状态，供程序查询和判断格式如图2-3所示 图2－3 ＰSW的格式PSW中各个位的功能:1)Cy(PＳW.７）进位标志位 可写为Ｃ在算术和逻辑运算时,若有进位/借位,Cｙ=1;否则，Ｃy=0在位解决器中,它是位累加器2)Ac（ＰSＷ.6)辅助进位标志位 在ＢCD码运算时,用作十进位调节即当D３位向D４位产生进位或借位时，Ａc=１；否则,Ac=0３)F0(PSW．5)顾客设定标志位 由顾客使用的一种状态标志位,可用指令来使它置1或清０，控制程序的流向顾客应充足运用4)RＳ１、RＳ0(ＰSW.4、PSＷ．3）4组工作寄存器区选择选择片内RAM区中的4组工作寄存器区中的某一组为目前工作寄存区见表2-25)OV(ＰSW.2)溢出标志位当执行算术指令时,用来批示运算成果与否产生溢出如果成果产生溢出,OV=１;否则,ＯＶ=0６)PSW.１位保存位7）P(PSW.０)奇偶标志位ﻫ指令执行完,累加器Ａ中“1”的个数是奇数还是偶数P=１，表达Ａ中“1”的个数为奇数ﻫP＝０,表达A中“１”的个数为偶数ﻫ此标志位对串行通信有重要的意义,常用奇偶检查的措施来检查数据串行传播的可靠性。
表2-2 ＲS1 ＲＳ0与四组寄存器区的相应关系ＲＳ1 RS0所选的四组寄存器０ ００区(内部ＲAM地址００H－０7H）０ 1１区（内部RＡＭ地址０8H－0FH)１ ０ 2区（内部RAM地址10H-１7H)１ 1 3区（内部ＲAM地址1８H-1FH）二、控制器 任务辨认指令,并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动协调地工作 控制器涉及：程序计数器、指令寄存器、指令译码器、定期及控制逻辑电路等功能是控制指令的读入、译码和执行,从而对各功能部件进行定期和逻辑控制。