《單片機原理與應(yīng)用》AT89s52

AT89S52AT89S52單片機的基本組成AT89S52單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示：AT89S52單片機內(nèi)部包括：一個8位89S52微處理器（CPU），是單片機的運算和指揮中心。片內(nèi)8K字節(jié)程序存儲器（ROM），用于存放程序、原始數(shù)據(jù)及表格。片內(nèi)256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器（RAM），用于存放臨時數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果及欲顯示數(shù)據(jù)。4組8位并行輸入/輸出端口（I/O端口）P0～P3，每個端口均有8條I/O線，用于與外部交換信息。3個16位的定時器/計數(shù)器。1個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，有6個中斷源和2個中斷優(yōu)先級。1個全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口。片內(nèi)晶振及時鐘電路。具有節(jié)電工作方式，即空閑方式與掉電方式?？撮T狗定時器WDT是一種需要軟件控制的復(fù)位方式。雙數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR0、DPTR1。中央處理器（CPU）也稱微處理器，是單片機的核心部件，是單片機的控制和指揮中心。主要包含運算器和控制器。AT89S52單片機的中央處理器（CPU）

程序狀態(tài)字寄存器PSW算術(shù)邏輯運算單元ALU累加器A通用寄存器B

暫存器

運算器對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運算、邏輯運算和位操作運算

定時電路程序計數(shù)器PC

指令寄存器IR

指令譯碼器ID

振蕩器

控制器控制單片機的工作AT89S52單片機內(nèi)部的存儲器分為兩種：程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM。程序存儲器ROM用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格，可在線編寫程序，掉電后數(shù)據(jù)保持不變。數(shù)據(jù)存儲器RAM用于存放運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果或欲顯示的數(shù)據(jù)等，其數(shù)據(jù)可隨時改寫，掉電后數(shù)據(jù)消失。AT89S52單片機的存儲器

圖1-3

AT89S52單片機存儲器空間配置1、程序存儲器

AT89S52單片機片內(nèi)程序存儲器ROM有8K字節(jié)，其地址為0000H～1FFFH；片外可接擴展程序存儲器ROM，最大達(dá)64k字節(jié)，地址為0000H～FFFFH，片內(nèi)外統(tǒng)一編址。CPU訪問片內(nèi)、片外程序存儲器ROM時用MOVC指令。2、數(shù)據(jù)存儲器

AT89S52單片機片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM有256字節(jié)，其地址為00H～FFH；片外可接擴展數(shù)據(jù)存儲器RAM，最大達(dá)64k字節(jié)，地址為0000H～FFFFH。訪問片內(nèi)RAM時用MOV指令，訪問片外RAM時用MOVX指令。0FFH80H高128B通用RAM區(qū)7FH30H通用RAM區(qū)2FH20H位尋址區(qū)地址工作寄存器1FH18HR7R0寄存器3組02H07HR706HR617H10HR7R0寄存器2組05HR5R40FH08HR7R0寄存器1組03HR3R207H00HR7R0寄存器0組（默認(rèn)）01HR100HR0圖1-4AT89S52單片機數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)

（1）工作寄存器區(qū)

AT89S52單片機在片內(nèi)RAM中劃分出低地址的32個字節(jié)單元（00H～1FH）作為工作寄存器區(qū)，供用戶使用。工作寄存器區(qū)分為4個工作寄存器組，每個組有8個寄存器，分別稱為R7～R0，占8個字節(jié)。在單片機工作時，只有一組寄存器作為當(dāng)前工作寄存器組R7～R0使用。當(dāng)單片機復(fù)位后，系統(tǒng)默認(rèn)工作寄存器0組為當(dāng)前工作寄存器組。（2）位尋址區(qū)在工作寄存器區(qū)后的20H～2FH共16個字節(jié)為位尋址區(qū)，共有128位（8*16=128）。每一位都有相應(yīng)的位地址00H～7FH。利用位尋址可以對某一位進(jìn)行單獨的操作，而無須將一個字節(jié)的8位全部重新操作一遍。（3）通用RAM區(qū)

AT98S52單片機片內(nèi)通用RAM區(qū)地址為30H～FFH，這里通常設(shè)為堆棧區(qū)，棧頂?shù)奈恢糜啥褩＜拇嫫鱏P指定。系統(tǒng)復(fù)位時，SP的初始值為07H。3、特殊功能寄存器SFR①累加器ACC（E0H）累加器ACC是89S52最常用、最忙碌的8位特殊功能寄存器，許多指令的操作數(shù)取自于ACC，許多運算中間結(jié)果也存放與ACC。在指令系統(tǒng)中，用A作為累加器ACC的助記符。

②寄存器B（F0H）在乘、除指令中，用到了8位寄存器B。乘法指令的兩個操作數(shù)分別取自A和B，乘積存于B和A兩個8位寄存器中。除法指令中，A中存放被除數(shù)，B中存放除數(shù)，商存放于A，余數(shù)存放于B。在其他指令中，B可作為一般通用寄存器使用。③程序狀態(tài)寄存器PSW（D0H）

程序狀態(tài)寄存器PSW是一個8位特殊功能寄存器，它的各位包含了程序執(zhí)行后的各種狀態(tài)信息，供程序查詢或判別之用。地址D0H寄存器名稱程序狀態(tài)寄存器PSW位地址D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱CYACF0RS1RS0OVF1P位意義進(jìn)/借輔進(jìn)用戶標(biāo)志寄存器組選擇溢出用戶標(biāo)志奇/偶表1-2程序狀態(tài)寄存器PSW功能表CY（PSW.7）：進(jìn)/借位標(biāo)志位。在執(zhí)行加法（或減法）運算指令時，如果運算結(jié)果的最高位（D7位）向前有進(jìn)位（或借位），則CY位由硬件自動置為1（CY=1）；如果運算結(jié)果的最高位無進(jìn)位（或借位），則CY位被清0（CY=0）。

AC（PSW.6）：輔助進(jìn)/借位標(biāo)志位。當(dāng)執(zhí)行加法（或減法）操作時，如果運算結(jié)果（和或差）的低4位（D3位）向高4位（D4位）有半進(jìn)位（或借位），則AC位將被硬件自動置為1（AC=1）；否則AC位被清0（AC=0）。

F0（PSW.5）：用戶標(biāo)志位0。用戶可以根據(jù)自己的需要對F0位賦予一定的含義，由用戶置位或復(fù)位，以作為軟件標(biāo)志。

RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：工作寄存器組選擇位。在單片機數(shù)據(jù)存儲器中有四組工作寄存器組（寄存器3組、寄存器2組、寄存器1組、寄存器0組），每個寄存器組中有8個寄存器R7～R0。程序運行時只能有一組寄存器組工作，可以通過設(shè)置RS1、RS0的值來進(jìn)行選取。RS1RS0工作寄存器組片內(nèi)RAM地址00寄存器0組00H～07H01寄存器1組08H～0FH10寄存器2組10H～17H11寄存器3組18H～1F7H表1-3工作寄存器組選擇表OV（PSW.2）：溢出標(biāo)志位。當(dāng)進(jìn)行算術(shù)運算時，如果運算結(jié)果超出了-128～+127的范圍，則有溢出，OV位由硬件自動置為1（OV=1）；否則無溢出，OV位清0（OV=0）。

F1（PSW.1）：用戶標(biāo)志位1（僅AT89S52所有）。作用與用戶標(biāo)志位0相同。

P（PSW.0）：奇偶標(biāo)志位。每條指令執(zhí)行完后，該位始終跟蹤指示累加器ACC中1的個數(shù)。如果A中的1為奇數(shù)，則P=1，A中的1為偶數(shù)，則P=0。此位常用于校驗串行通信中的數(shù)據(jù)傳送是否出錯。④堆棧指針SP（81H）堆棧指針SP是一個8位特殊功能寄存器，SP的內(nèi)容可指向89S52片內(nèi)00H～7FHRAM的任何單元。系統(tǒng)復(fù)位后，SP初始化為07H，即指向地址為07H的RAM單元。

⑤數(shù)據(jù)指針DPTR（83H，82H）數(shù)據(jù)指針DPTR是一個16位特殊功能寄存器，其高位字節(jié)寄存器用DPH表示（地址83H），低位字節(jié)寄存器用DPL表示（地址82H）。數(shù)據(jù)指針DPTR用于存放16位地址，以便對64KB片外RAM作間接尋址。AT89S52單片機有4組8位并行準(zhǔn)雙向I/O端口，分別為P0、P1、P2和P3，共占32個引腳。每個端口均包含一個端口鎖存器（特殊功能寄存器P0～P3）、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。每個端口可以8條線一起用作I/O口線傳輸字節(jié)信息，也可以每一根I/O口線單獨使用。對端口鎖存器的讀/寫就可以實現(xiàn)端口的輸入/輸出。AT89S52單片機的并行端口

1、P0口的使用

P0口可作為通用的8位輸入/輸出端口使用。在單片機外接擴展存儲器時，它還可以作為分時復(fù)用的低8位地址/數(shù)據(jù)總線使用，此時高8位地址總線由P2端口擔(dān)任。P0口的每一位可驅(qū)動8個TTL個負(fù)載。（1）P0口作為通用輸出口，需外接上拉電阻才能輸出電平。（2）P0口作為通用輸入口，分為讀鎖存器和讀引腳兩種情況。在讀端口引腳數(shù)據(jù)前，應(yīng)先向端口鎖存器寫入1。2、P1口的使用

P1口常作為通用的輸入/輸出端口，內(nèi)部有上拉電阻，不需外接電阻。當(dāng)從端口引腳讀入數(shù)據(jù)時，應(yīng)先向端口寫1，再讀引腳數(shù)據(jù)。P1口每一位可驅(qū)動4個TTL個負(fù)載。在AT89S52單片機中，P1端口還用于一些復(fù)用功能。引腳號第二功能P1.0T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用）表1-4AT89S52P1端口各引腳復(fù)用功能表3、P2口的使用

P2口可作為通用的8位輸入/輸出端口使用。在單片機外接擴展存儲器時，它還可以作為高8位地址總線，與P0口的低8位地址總線一起形成16位I/O口地址。P2口的每一位可驅(qū)動4個TTL負(fù)載。

P2口作為通用I/O口使用時，并且不須外接電阻，讀引腳狀態(tài)前，應(yīng)先向端口寫1。4、P3口的使用

P3口是單片機中使用最靈活、功能最多的一個并行端口，它具有通用的輸入/輸出功能，還具有多種用途的第二功能（見表1-5）。同樣，P3口的每一位也可驅(qū)動4個TTL負(fù)載。

P3口作為輸入使用時，同P0～P2口一樣，應(yīng)先由軟件向端口寫1，再讀引腳數(shù)據(jù)。P3口也無需外接電阻。引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0(————-)(外部中斷0)P3.3INT1(————-)(外部中斷1)P3.4T0（定時器0外部輸入）P3.5T1（定時器1外部輸入）P3.6WR(——-)(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7RD(——-)(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)表1-5AT89S52P3端口各引腳復(fù)用功能表1、AT89S52單片機的封裝形式

AT89S52單片機有PDIP(雙列直插式封裝)、PLCC(帶引線的塑料芯片載體封裝)和TQFP（方形扁平封裝）三種封裝方式（P指塑料）AT89S52單片機的封裝與引腳介紹圖1-7TQFP封裝圖1-8PLCC封裝

圖1-9PDIP封裝2、AT89S52單片機的引腳介紹

①電源引腳VCC和GNDVCC（40腳）：電源端，接+5V。

GND（20腳）：接地端。

②外接晶體振蕩器引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部晶振和微調(diào)電容的一端。在片內(nèi)接振蕩電路反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外部時鐘時，此引腳作為外部時鐘信號的輸入端。

XTAL2（18腳）：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端。在片內(nèi)接振蕩電路反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時鐘時，此引腳懸空。③控制信號引腳RST、PSEN(————)、ALE/PROG(——————)、EA(———)/VPP

RST（9腳）:復(fù)位信號輸入端，高電平有效。

PSEN(————)（29腳）:外部程序存儲器選通信號。

ALE/PROG(—————)（30腳）：地址鎖存允許信號輸出/編程脈沖輸入端。

EA(———)/VPP（31腳）:內(nèi)部與外部程序存儲器選擇端/片內(nèi)FlashROM編程電壓輸入端。④輸入/輸出端口P0、P1、P2和P3。

單片機時序就是CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序。在執(zhí)行指令時，CPU首先到程序存儲器中取出需要執(zhí)行指令的指令碼存入指令寄存器，通過指令譯碼器對其譯碼，并由時序部件產(chǎn)生一系列時鐘信號去完成指令的執(zhí)行。這些指令時鐘控制信號在時間上的相互關(guān)系就是CPU時序。單片機通過時鐘電路產(chǎn)生時序。AT89S52單片機的時鐘與時序1、單片機系統(tǒng)的時鐘電路

內(nèi)部振蕩方式外部時鐘方式單片機的時鐘信號（1）內(nèi)部振蕩方式

AT89S52芯片內(nèi)部有一個振蕩器，在引腳XTAL1、XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振），就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。（2）外部時鐘方式外部時鐘信號由XTAL1引腳接入單片機（XTAL2懸空），此時單片機將按照外部時鐘信號工作。圖1-10AT89S52單片機的內(nèi)部振蕩方式電路

2、單片機的時鐘信號度量各種時序信號出現(xiàn)時間的尺度

1個指令周期由1至4個機器周期組成AT89S52的機器周期常定義為12個振蕩周期振蕩周期T又稱為時鐘周期，是時序中最小的時間單位

振蕩周期指令周期機