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第2章 AT89C51单片机结构和原理 2.1 AT89C51单片机概述 2.2 AT89C51单片机引脚及其功能 2.3 AT89C51存储器 2.4 AT89C51单片机工作方式 2.5 AT89C51时钟电路与时序 习题与思考题 2.1 AT89C51单片机概述 MCS-51系列单片机采用两种半导体工艺生产。一种是HMOS工艺，即高速度、高密度、短沟道MOS工艺。另外一种是CHMOS工艺，即互补金属氧化物的HMOS工艺。芯片型号中带有字母“C”的，为CHMOS芯片，其余均为一般的HMOS芯片。 CHMOS是CMOS和HMOS的结合，除保持了HMOS高速度和高密度的特点之外，还具有CMOS低功耗的特点。例如8051的功耗为630 mW，而80C51的功耗只有120 mW。在便携式、手提式或野外作业仪器设备上，低功耗是非常有意义的，因此，在这些产品中必须使用CHMOS的单片机芯片。 在片内存储器的配置上，早期有三种形式：掩模ROM、EPROM和无片内存储器。现在一般采用Flash ROM，如AT89C51和AT89S51。 89S51相对于89C51增加的新功能包括：-- 新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比89C51更低！-- ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。-- 最高工作频率为33MHz，89C51的极限工作频率是24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。-- 具有双工UART串行通道。-- 内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。 2.2 AT89C51单片机的结构和应用模式 一、基本结构 AT89系列单片机在结构上基本相同，只是在个别模块和功能上有些区别。图2-1是AT89C51单片机的内部结构框图。它包含了作为微型计算机所必需的基本功能部件，各功能部件通过片内单一总线连成一个整体，集成在一块芯片上。 芯片内部集成有： 一个8位的CPU 128/256字节的内部RAM(数据存储器) 4KB/8KB内部 Flash ROM（程序存储器） 一组特殊功能寄存器 （SFR） 一个可位寻址的布尔处理器 4个输出输入口（32根） 一个全双工串行口 2个16定时器/计数器 5个中断源，两个优先级 可进行64KB的寻址 二、单片机应用模式 带总线扩展引脚的产品（总线型） 一般的微处理器都设有单独的地址、数据、控制总线。但单片机由于芯片引脚数量限制，数据总线和地址总线才有复用方式。典型产品如AT89C51。 1）扩展总线模式 在需要扩展并行接口芯片或内部没有ROM（如8031）情况下。一般用P0和P2口来扩展芯片。 2）不扩展总线模式 即“多I/O模式”，这时P0和P2口不用来扩展，只做通用I/O口用。该模式使用于有大量I/O口需求的系统。也是我们学习的主要模式。 2. 没有总线扩展引脚的产品（非总线型） 即将用于外部扩展用的引脚省略掉，从而使得引脚数量减少，大大缩短体积。典型产品如AT89S2051、AT89S4051。 二、封装和引脚 AT89C51单片机的封装形式有两种：双列直插封装(DIP)形式和方形封装形式，如图2-2所示。还可按总线型和非总线型划分。 总线型的AT89C51有40条引脚，与其他51系列单片机引脚是兼容的。这40条引脚可分为I/O端口线、电源线、控制线、外接晶体线四部分。 非总线型的AT89S2051有20条引脚，少了扩展用的P0口和P2口及一些扩展控制线。 1. P0~P3口 P0口：一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚 P1口：一般I/O口引脚 P2口：一般I/O口引脚或高位地址总线引脚 P3口：一般I/O口引脚或第二功能引脚 2.电源线 AT89C51单片机的电源线有以下两种： (1) VCC：+5 V电源线。 (2) VSS：接地线。 3. 外接晶体引脚 AT89C51单片机的外接晶体引脚有以下两种： (1) XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。 (2) XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空。 4. 控制