1、第二章 89C51单片机硬件结构和原理第2章89C51单片机硬件结构和原理42.189C51单片机芯片内部结构及特点单片机芯片内部结构及特点42.289C51单片机引脚及其功能单片机引脚及其功能42.389C51单片机存储器配置单片机存储器配置42.4时钟电路及时钟电路及89C51CPU时序时序42.5复位操作复位操作42.6 89C51单片机的低功耗工作方式单片机的低功耗工作方式42.7输出输出/输入端口结构输入端口结构2.12.1 89C51单片机芯片内部结构及特点单片机芯片内部结构及特点:2.1.1 89C512.1.1 89C51单片机的基本组成单片机的基本组成:2.1.2 89C51
2、2.1.2 89C51单片机芯片内部结构单片机芯片内部结构2.1.1 2.1.1 89C5189C51单片机的基本组成单片机的基本组成89C51CPU振荡器和时序振荡器和时序OSC64KB 总线总线扩展控制器扩展控制器数据存储器数据存储器256B RAM/SFR216位位定时器定时器/计数器计数器可编程可编程I/O程序存储器程序存储器4KB FLASH ROM可编程全双工可编程全双工串行口串行口外中断外中断内中断内中断控制控制并行口并行口串行通信串行通信外部时钟源外部时钟源外部事件计数外部事件计数2.1.1 2.1.1 89C5189C51单片机的基本组成单片机的基本组成n另外89C51是用静
3、态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0 Hz，并提供两种可用软件来选择的省电方式 1.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%。2.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 A以下，最小可降到0.6A。2.1.1 2.1.1 89C5189C51单片机的基本组成单片机的基本组成n89C51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。n89C51/LV
4、51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；n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。2.1.2 89C51单片机芯片内部结构单片机芯片内部结构一、结构图一、结构图二、结构组成二、结构组成一、结构图一、结构图n由由 中央处理单元（中央处理单元（CPU）、）、存储器存储器（ROM及及RAM）和和I/O接口接口组成。组成。n89C51单片机内部结构如单片机
5、内部结构如 图图2-2所示所示。P0驱动器驱动器P2驱动器驱动器P0锁存器锁存器P2锁存器锁存器RAM地址地址寄存器寄存器128BRAM4KBROMB寄存器寄存器暂存器暂存器1暂存器暂存器2ACCSP程序地址程序地址寄存器寄存器 缓冲器缓冲器PC增增1PCDPTR中断、串行口和定时器中断、串行口和定时器PSWP1锁存器锁存器P1驱动器驱动器P3锁存器锁存器P3驱动器驱动器定定时时控控制制指指令令寄寄存存器器指指令令译译码码器器OSCALUP0.0-P0.7P2.0-P2.7P3.0-P3.7P1.0-P1.7XTAL1 XTAL2PSENALEEARESET返回返回运算器运算器控制器控制器存储
6、器存储器I/O接口接口二、结构组成二、结构组成（一）、中央处理单元（一）、中央处理单元（CPU）（二）、存储器（二）、存储器（三）、（三）、I/O接口接口返回返回1、中央处理单元（、中央处理单元（89C51CPU）n1）运算器）运算器返回返回2）控制器）控制器1）运算器）运算器（1）8位的位的ALU：可对可对4位、位、8位、位、16位数据进行操作。位数据进行操作。（2）8位累加器位累加器ACC（A）：它经常作为一个运算数经它经常作为一个运算数经暂存器暂存器2进入进入ALU的输入端，与另一个来自暂存器的输入端，与另一个来自暂存器1的运的运算数进行运算，运算结果又送回算数进行运算，运算结果又送回A
7、CC。（3）8位程序状态寄存器位程序状态寄存器PSW：指示指令执行后的状态指示指令执行后的状态信息供程序查询和判别用。信息供程序查询和判别用。（4）8位寄存器位寄存器B：在乘除运算时，用来存放一个操作数在乘除运算时，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，作为通用寄存器（5）布尔处理器：布尔处理器：专门用于处理位操作的，以专门用于处理位操作的，以PSW中的中的C为其累加器。为其累加器。（6）2个个8位暂存器：位暂存器：ALU的两个入口处的两个入口处2）控制器）控制器（1）程序计数器）程序计数器PC（16
8、位）位）（2）指令寄存器）指令寄存器IR及指令译码器及指令译码器ID（3）振荡器和定时电路）振荡器和定时电路返回返回（1）程序计数器）程序计数器PC（16位）位）n由两个由两个8 8位计数器位计数器PCHPCH、PCLPCL组成。组成。nPCPC是程序的字节地址计数器，是程序的字节地址计数器，PCPC内容内容为将要执行的指令地址。为将要执行的指令地址。n改变改变PCPC内容，改变执行的流向内容，改变执行的流向。nPCPC可对可对64KB64KB的的ROMROM直接寻址，也可对直接寻址，也可对89C5189C51片内片内RAMRAM寻址寻址。返回返回（2）指令寄存器）指令寄存器IR及指令译码器及
9、指令译码器IDn由由PCPC中的内容指定中的内容指定ROMROM地址地址n取出来的指令经取出来的指令经IRIR送至送至IDIDn由由IDID对指令译码产生一定序列的控制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。信号，以执行指令所规定的操作。返回返回（3）振荡器和定时电路）振荡器和定时电路n89C5189C51单片机片内有振荡电路，只需外接石英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（晶体和频率微调电容（2 2个个30pF30pF左右），其频左右），其频率范围为率范围为1.2MHz1.2MHz12MHz12MHz。该信号作为该信号作为89C5189C51工工作的基本节
10、拍即时间的最小单位。作的基本节拍即时间的最小单位。返回返回2、存储器、存储器1）程序存储器（）程序存储器（ROM）2）数据存储器（）数据存储器（RAM）返回返回1）程序存储器（）程序存储器（ROM）289C5189C51片内为片内为4KB Flash ROM4KB Flash ROM。2地址从地址从0000H0000H开始。开始。2用于存放程序和表格常数。用于存放程序和表格常数。返回返回2）数据存储器（）数据存储器（RAM）289C51RAM89C51RAM均为均为128B128B，地址为地址为00H00H7FH7FH。2用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓用于存放运算的中间结果、数据暂
11、存以及数据缓冲等。冲等。2这这128B128B的的RAMRAM中有中有3232个字节单元可指定为工作寄个字节单元可指定为工作寄存器。存器。2片内还有片内还有2121个特殊功能寄存器（个特殊功能寄存器（SFRSFR），），它们同它们同128128字节字节RAMRAM统一编址，地址为统一编址，地址为80H80HFFHFFH。后面详后面详细介绍。细介绍。返回返回3、I/O接口接口289C5189C51有四个有四个8 8位并行位并行I/OI/O接口接口P0P0P3P3。2它们都是双向端口，每个端口各有它们都是双向端口，每个端口各有8 8条条I/OI/O线。线。2P0-P3P0-P3口四个锁存器同口四个
12、锁存器同RAMRAM统一编址，统一编址，可作为可作为SFRSFR来寻址。来寻址。2.2.1 89C51单片机引脚单片机引脚图图2-3是是 89C51/LV51的引脚结构图，有双列的引脚结构图，有双列直插封装直插封装(DIP)方式和方形封装方式。方式和方形封装方式。图图2-3 89C51/LV51的引脚结构的引脚结构 一、电源引脚：一、电源引脚：Vcc和和Vss1 1Vcc(40Vcc(40脚脚)：电源端，为电源端，为+5V+5V。2 2Vss(20Vss(20脚脚)：接地端。接地端。二、时钟电路引脚：二、时钟电路引脚：XTAL1和和XTAL2nXTAL2XTAL2（1818脚）：脚）：片内它是
13、振荡电路反片内它是振荡电路反向放大器的输出端向放大器的输出端nXTAL1XTAL1（1919脚）：脚）：在片内它是振荡电路在片内它是振荡电路反向放大器的输入端反向放大器的输入端三、控制信号引脚：三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和和EAnRST/VRST/VPDPD（9 9脚）：脚）：RSTRST：复位信号输入端，高电平有效。复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持两个机器周期的高电当此输入端保持两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。平时，就可以完成复位操作。三、控制信号引脚：三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和和EAnALE/PROGALE/PROG（3030脚）：脚
14、）：ALEALE：地址锁存允许信号端。当地址锁存允许信号端。当89c5189c51上电上电正常后，正常后，ALEALE引脚不断向外输出正脉冲信号，引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为震荡频率的此频率为震荡频率的1/61/6可以用作对外输出可以用作对外输出的时钟或定时信号。的时钟或定时信号。CPUCPU访问片外存储器时，该引脚输出信号作访问片外存储器时，该引脚输出信号作为锁存低为锁存低8 8位地址的控制信号。位地址的控制信号。PROG:PROG:对片内带有对片内带有4KB Flash ROM4KB Flash ROM的的89C5189C51单单片机编程写入时，作为编程脉冲输入端。片机编程写入时，
15、作为编程脉冲输入端。三、控制信号引脚：三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和和EAnPSEN（29脚）：脚）：程序存储器允许信号输出端。当程序存储器允许信号输出端。当89C5189C51由片由片外程序存储器取指令时，每个机器周期两次外程序存储器取指令时，每个机器周期两次PSENPSEN有效（即输出有效（即输出2 2个脉冲。）但在此期间个脉冲。）但在此期间内每当访问外部数据存储器时，这两次有效内每当访问外部数据存储器时，这两次有效的的PSENPSEN信号将部出现。信号将部出现。在访问片外在访问片外ROMROM时，定时输出负脉冲作为读时，定时输出负脉冲作为读片外片外ROMROM的选通信号，接
16、片外的选通信号，接片外ROMROM 的的OEOE端。端。它的负载能力为它的负载能力为8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。三、控制信号引脚：三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和和EAnEA/EA/V Vpppp（3131脚）：脚）：EAEA：外部程序存储器地址允许输入端。外部程序存储器地址允许输入端。当该引脚接高电平时，当该引脚接高电平时，CPUCPU访问片内访问片内ROMROM并并执行片内程序存储器中的指令，但当执行片内程序存储器中的指令，但当PCPC值超值超过过0FFFH0FFFH（片内片内ROMROM为为4KB4KB）时，将自动转向时，将自动转向执行片外执行片外ROMRO
17、M中的程序。中的程序。当该引脚接低电平时，当该引脚接低电平时，CPUCPU只访问片外只访问片外ROMROM并执行外部程序存储器中的程序。并执行外部程序存储器中的程序。nEA/Vpppp（31脚）：脚）：V Vpppp：对对89C5189C51片内片内 Flash ROMFlash ROM固化编固化编程时，编程电压输入端（程时，编程电压输入端（12-21V12-21V）。）。三、控制信号引脚：三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和和EA四、输入四、输入/输出端口输出端口P0、P1、P2、P3准双向准双向当当I/OI/O口作为输入时，应先向此口锁口作为输入时，应先向此口锁存器写入全存器写入全
18、1 1，此时该口引脚浮空，此时该口引脚浮空，可作高阻抗输入。可作高阻抗输入。漏极开路的漏极开路的8 8位准双向位准双向I/OI/O口，每位能驱动口，每位能驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。在在CPUCPU访问片外存储器时，访问片外存储器时，P0P0口为分时复用的口为分时复用的低低8 8位地址总线和位地址总线和8 8位数据总线。位数据总线。在在Flash ROMFlash ROM编程时，编程时，P0P0端口接受指令字节；端口接受指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。而在校验程序时，则输出指令字节。1、P0口：口：2、P1口：口：带内部上拉电阻的带内部上拉电阻的8位准双向位准双
19、向I/O端端口，每位能驱动口，每位能驱动4个个LS型型TTL负载。负载。用做输入口时，需对端口写用做输入口时，需对端口写1，通过，通过内部上拉电阻把端口拉到高电位。内部上拉电阻把端口拉到高电位。在对在对Flash ROM编程和校验时，接编程和校验时，接收低收低8位地址位地址3、P2口：口：P2口：口：带内部上拉电阻的带内部上拉电阻的8位准双向位准双向I/O端口，每位能驱动端口，每位能驱动4个个LS型型TTL负载。负载。在在CPU访问片外存储器时，它输出高访问片外存储器时，它输出高8位位地址地址。在对在对Flash ROM编程和校验时，接收高位地址编程和校验时，接收高位地址和控制信号和控制信号4
20、、P3口：口：带内部上拉电阻的带内部上拉电阻的8 8位准双向位准双向I/OI/O端口，端口，每位能驱动每位能驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。P3P3口除口除作为一般作为一般I/OI/O口外，每个引脚都有第二口外，每个引脚都有第二功能。功能。在对在对Flash ROM编程和校验时，接收控制编程和校验时，接收控制信号信号表表2-1 P3端口引脚与复用功能表端口引脚与复用功能表2.3.12.3.1 89C5189C51存储器分类存储器分类2.3.22.3.2 程序存储器地址空间程序存储器地址空间2.3.32.3.3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间1、普林斯顿结构一般的微机结构
21、：通常只有一个地址空间，一般的微机结构：通常只有一个地址空间，而而ROM和和RAM可以随意安排在一个地址范可以随意安排在一个地址范围内的不同空间，即围内的不同空间，即ROM和和RAM的地址在的地址在同一个队列里的分配不同的地址空间，同一个队列里的分配不同的地址空间，CPU 访问时一个地址对应唯一的一个存储访问时一个地址对应唯一的一个存储单元，可以是单元，可以是ROM也可以是也可以是RAM，并用同，并用同类访问指令。类访问指令。2.3.12.3.189C5189C51存储器分类存储器分类2、89C51-物理结构（哈佛结构物理结构（哈佛结构）片内程序存储器片内程序存储器片外程序存储器片外程序存储器
22、片内数据存储器片内数据存储器片外数据存储器片外数据存储器89C51存储器存储器程序存储器程序存储器ROM数据存储器数据存储器RAM2.3.12.3.189C5189C51存储器分类存储器分类3、用户角度、用户角度2.3.12.3.189C5189C51存储器分类存储器分类从用户角度89C51存储器分为3类l片内外统一编址0000HFFFFH的64KB程序存储器地址空间（用16位地址）l64KB片外数据存储器地址空间，地址也从0000HFFFFH编址l256字节数据存储器地址空间用8位地址3、用户角度、用户角度-存储器的空间配置存储器的空间配置片外FFFF0FFF0000EA=0 片外EA=1
23、片内 PSEN 片外RAM&I/O端口FFFF0000片内SFRRAM007F80FFRDWR2.3.12.3.189C5189C51存储器分类存储器分类程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器1、片内、外统一编址的、片内、外统一编址的64K程序存储器地址空间。程序存储器地址空间。CPU访问片内、片外访问片内、片外ROM指令用指令用MOVC。2、64K的片外数据存储器地址空间。访问片外的片外数据存储器地址空间。访问片外RAM指令用指令用MOVX。3、256字节的片内数据存储器地址空间。访问字节的片内数据存储器地址空间。访问片内片内RAM指令用指令用MOV。n一、用途：一、用途：n二、编址：二、
24、编址：n三、寻址方式：三、寻址方式：一、用途：一、用途：n用于存放编好的程序和表格常数。程序存储用于存放编好的程序和表格常数。程序存储器通过器通过16位程序计数器寻址。位程序计数器寻址。2.3.2 程序存储器地址空间程序存储器地址空间二、编址：二、编址：n89C51片内片内Flash ROM的容量为的容量为4KB。地址为地址为0000H0FFFH。n片外最多可扩至片外最多可扩至64KB ROM/EPROM，地址为地址为1000HFFFFH。n片内外统一编址。片内外统一编址。三、寻址方式：三、寻址方式：1、当、当 EA=“1”时：时：89C5189C51的的PCPC在在000000000FFFH
25、0FFFH范围内执行片内范围内执行片内ROMROM中的程中的程序，当指令地址超过序，当指令地址超过0FFFH 0FFFH 后就自动转向片外后就自动转向片外ROMROM中中取指令。取指令。2、当、当 EA=”0”时：时：89C5189C51片内片内ROMROM不起作用，不起作用，CPUCPU只能从片只能从片ROM/EPROMROM/EPROM中中取指令。可以从取指令。可以从 0000H0000H 开始寻址。由于开始寻址。由于80318031片内不片内不带带ROMROM ，所以使用时必须所以使用时必须 EAEA=”0”=”0”。片外FFFF0FFF0000EA=0EA=1 PSEN片内片外三、寻址
26、方式：三、寻址方式：3、89C51从片内从片内ROM和片外和片外ROM取取指的速度相同。指的速度相同。三、寻址方式：三、寻址方式：n4、程序存储器低地址的、程序存储器低地址的40多个单元是保留存储单元，是留多个单元是保留存储单元，是留给系统使用的。如给系统使用的。如表表2-2所示。所示。表表2-2 保留的存储单元保留的存储单元存储单元存储单元保留目的保留目的0000H0002H复位后初始化引导程序复位后初始化引导程序0003H000AH外部中断外部中断 0000BH0012H定时器定时器 0 溢出中断溢出中断0013H001AH外部中断外部中断 1001BH0022H定时器定时器 1 溢出中断
27、溢出中断0023H002AH串行口中断串行口中断002BH定时器定时器 2 中断中断（8052 才有）才有）三、寻址方式：三、寻址方式：1 1、0000H0000H0002H0002H三个单元：三个单元：用作用作89C5189C51上电复位后引导程序的存放单元。上电复位后引导程序的存放单元。因为复位后因为复位后PCPC的内容为的内容为0000H0000H，CPUCPU总是从总是从0000H0000H开始执行程序。将转移指令存放到这开始执行程序。将转移指令存放到这三个单元，程序就被引导到指定的程序存三个单元，程序就被引导到指定的程序存储器空间去执行。储器空间去执行。三、寻址方式：三、寻址方式：（
28、2）0003H002AH单元：单元：n均分为五段，每段均分为五段，每段8个字节，用作个字节，用作5个中断服务程序的入口。个中断服务程序的入口。存存储储单单元元保保留留目目的的0000H0002H复复位位后后初初始始化化引引导导程程序序0003H000AH外外部部中中断断0000BH0012H定定时时器器0溢溢出出中中断断0013H001AH外外部部中中断断1001BH0022H定定时时器器1溢溢出出中中断断0023H002AH串串行行口口中中断断002BH定定时时器器2中中断断（8052才才有有）四.执行外部程序时硬件连接图89C51 P1 P0 EA ALEP3 P2 PSEN74HC373
29、片外程序存储器指令 地址OE一、用途：一、用途：n用于存放运算的中间用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓结果、数据暂存和缓冲、标志位等。冲、标志位等。n分为片内，片外数据分为片内，片外数据存储器存储器 片外RAM&I/O端口FFFF0000片内SFRRAM007F80FFRDWR2.3.3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间二、片外二、片外RAM：（一）片内一）片内RAMRAM地址空间地址空间（二）低（二）低128128字节字节RAMRAM（00H00H7FH7FH）（三）高三）高128128字节字节RAMRAM（80H80HFFHFFH）：）：特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR区区2
30、.3.3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间1.片内片内128字节字节RAM：用用MOV指令指令寻址2.片外64KB空间RAM:用MOVX指令89C51 P1 P0 EA ALE WD P3 WR锁存器RAM 地址数据 6116I/O页面地址WE OEVCCP2（1）片内）片内RAM地址空间地址空间寻址：用指令寻址：用指令MOV最大可寻址最大可寻址256个单元。个单元。低低128B（00H-7FH）：）：真正真正RAM区区高高128B（80H-FFH）：）：特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）区）区地址：地址：00H-FFH二、片内二、片内RAM：2.3.3 数据存储器地址空间数据存储器
31、地址空间FFH80H7FHSFR只通过直间寻址方式访问RAM可通过直间和间接寻址方式访问高128字节区低128字节区0二、片内二、片内RAM：2.3.3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间（2）工作寄存器区（）工作寄存器区（00H1FH）n由四组（由四组（32个）工作寄存器组成，每组个）工作寄存器组成，每组8个寄存个寄存器（器（R0-R7），），共占共占32个单元。见个单元。见 表表2-4。n通过程序状态寄存器通过程序状态寄存器 PSW中中RS1、RS0两位设两位设定来选择定来选择CPU的当前工作寄存器组。复位时，的当前工作寄存器组。复位时，第第0组为当前的工作寄存器。组为当前的工作寄存器。
32、n若不需要四组，则其余可作为一般若不需要四组，则其余可作为一般RAM单元。单元。二、片内二、片内RAM-低低128位位RAM：2.3.3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间低低128字节字节RAM（00H7FH）787068605850484038302820181008003组2组1组797169615951494139312921191109017A726A625A524A423A322A221A120A027B736B635B534B433B332B231B130B037C746C645C544C443C342C241C140C047D756D655D554D453D352D251D1
33、50D057E766E665E564E463E362E261E160E067F776F675F574F473F372F271F170F07通用的RAM位地址字节地址R7R0R7R0R7R0R7R0缺省寄存器组（0组）7F 30 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 1F 18 17 10 0F 08 07 00 可位寻址RAM区域SP复位值通用工作寄存器表表2-4 工作寄存器地址表工作寄存器地址表组组 RS1 RS0R0R1R2R3R4R5R6R70 0 000H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H1 0 108H
34、09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH2 1 010H 11H12H 13H 14H 15H 16H 17H3 1 118H 19H 1AH 1BH 1CH 1DH 1EH 1FH低低128字节字节RAM-寻址方式寻址方式n访问128个位地址用位寻址方式n访问128个字节单元用直接寻址和间接寻址。这样就能区分开00H-7FH是位地址还是字节地址这些可寻址位，通过执行指令可直接对某一位操作，如置0，清0，或判1，判0等，可用作软件标志位或用于位（布尔）处理（3）高）高128字节字节RAM（80HFFH）l有有21个特殊功能功能寄存器。个特殊功能功能寄存器。l地址分布在地址分布在8
35、0HFFH的的RAM空间。空间。l寻址时只允许使用直接寻址方式寻址时只允许使用直接寻址方式二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：2.3.3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间F0E0D0B8B0A8A0不可寻址位9890不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位88不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位80F1E1B9B1A9A199918981F2E2D2BAB2AAA29A928A82F3E3D3BBB3ABA39B938B83F4E4D4BCB4ACA49C948C84F5E5D5B5A59D958D85F6E6D6B6A69E968E86F7E7D7B7AFA79F
36、978F87图2-9高128字节RAM区（SFR区，特殊功能寄存器区）字节地址 FF F0 E0 D0 B8 B0 A8 A0 99 98 90 8D 8C 8B 8A 89 88 87 83 82 81 80 B ACC PSW IP P3 IE P2 SBUF SCON P1 TH1 TH0 TL1 TL0 TMD TCON PCON DPH DPL SP P0（三）高128字节RAM（80HFFH）-寻址方式n访问特殊功能的寄存器只允许用直接寻址方式n21个特殊功能寄存器中字节地址可被8整除的具有11个，这11个寄存器具有位寻址能力。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：部分特殊
37、功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍累加器累加器ACCACC（E0HE0H）：）：用A作为ACC的助记符。用于存放第一个操作数及运算结果。在乘法运算中存放一个乘数和乘积的低八位数在除法运算中存放被除数和商。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍寄存器寄存器B B（F0HF0H）：）：l在乘法指令中，B用于存放乘数和乘积的高8位。l在除法指令中用于存放除数和余数。l在其它指令中用作一般的寄存器或RAM单元。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍nPSW PSW 程序状态寄存器（程序状态寄存器（
38、D0HD0H）：）：PSW是一个8位特殊功能的寄存器，包含了程序执行后的状态信息，供程序查询或判断用。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：ACCYPOVRS0RS1F0PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0表2-6 PSW程序状态字奇/偶保留溢出寄存器组选择用户标定铺进进、借位地址位名称位意义PSWPSW各位的含义各位的含义（1）CY位（位（PSW.7）：）：进（借）位标志位。进（借）位标志位。执行加法（减法）运算指令时，如运算结果最执行加法（减法）运算指令时，如运算结果最高位高位（D7）向前有进位（借位），向前有进位（借位），CY=1；否否则，则，CY=0。
39、在布尔处理器中以在布尔处理器中以CY为其累加器，专门用于处为其累加器，专门用于处理位操作，如可执行置位、位清理位操作，如可执行置位、位清0、位取反、位、位取反、位等于等于1转移，位等于转移，位等于0转移、位等于转移、位等于1转移并清转移并清0,以及位累加器以及位累加器C与其他可位寻址的空间之间进与其他可位寻址的空间之间进行信息传送等位操作，也可使行信息传送等位操作，也可使C与其他可寻址与其他可寻址位之间进行逻辑与、逻辑或、操作，结果存放位之间进行逻辑与、逻辑或、操作，结果存放在进位标志位中。在进位标志位中。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：PSWPSW各位的含义各位的含义（2）AC
40、位（位（PSW.6）：）：半进位标志位（辅助进位标志）。半进位标志位（辅助进位标志）。执行加法（减法）运算指令时，如运算结果（和或差）执行加法（减法）运算指令时，如运算结果（和或差）的低半字节（的低半字节（D3）向高半字节有进位（借位），向高半字节有进位（借位），AC=1；否则，否则，AC=0。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：PSWPSW各位的含义各位的含义（3）FO位（位（PSW.5)：用户标志。用户标志。用户可根据自己的需求对用户可根据自己的需求对F0赋予一定的含义赋予一定的含义 由用户自己定义、置位、复位，以作为软件标由用户自己定义、置位、复位，以作为软件标志志。二、片内二
41、、片内RAM-高高128位位RAM：PSWPSW各位的含义各位的含义（4）RS0、RS1位（位（PSW.3和和PSW.4）：）：工作寄存器组选择工作寄存器组选择控制位。控制位。由用户用软件改变由用户用软件改变RS0和和RS1的值，以切换当前选用的的值，以切换当前选用的工作寄存器组。工作寄存器组。RS0，RS1的组合关系如的组合关系如 表表2-8 所示。所示。上电复位时，（上电复位时，（RS0）=（RS1）=0，CPU自然选择第自然选择第0组为当前工作寄存器组。组为当前工作寄存器组。根据需求，可利用传送指令对根据需求，可利用传送指令对PSW整字节操作或用位操作整字节操作或用位操作指令改变指令改变
42、RS1和和RS2的状态的状态二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：RS1RS0寄存器组寄存器组片内片内RAM地址地址00第第0组组 00H07H01第第1组组 08H0FH10第第2组组 10H17H11第第3组组 18H1FH表表2-8 RS0，RS1的组合关系的组合关系PSWPSW各位的含义各位的含义（5）OV位（位（PSW.2）：）：溢出标志位。溢出标志位。如有溢出，即运算结果超出如有溢出，即运算结果超出-128+127的范围时，的范围时，OV=1；无溢出时，无溢出时，OV=0。（由硬件自动设置）。（由硬件自动设置）返回返回二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：PSWPS
43、W各位的含义各位的含义（6）P位（位（PSW.0）：）：奇偶检验位。奇偶检验位。每条指令执行后，该位始终跟踪指示累加器每条指令执行后，该位始终跟踪指示累加器A中中1的个数。的个数。A中中“1”的个数为奇数，则的个数为奇数，则P=1；否则，；否则，P=0。常用于校验串行通信中的数据传送是否出错。常用于校验串行通信中的数据传送是否出错。部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍堆栈指针堆栈指针SPSP（81H81H）：8 8位特殊功能寄存器，位特殊功能寄存器，SPSP的内容可指向片的内容可指向片内内RAM 00H7FHRAM 00H7FH的任何单元。的任何单元。系统复位时，系统复位时，SP初始化
44、为初始化为07H，即指向，即指向07H的的RAM单元单元二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：A2A1堆栈操作67 66 65 64 63 62 61 606 1A3A2A1A5A4A3A2A167 66 65 64 63 62 61 6067 66 65 64 63 62 61 60SP6 26 4A167 66 65 64 63 62 61 60A4A3A2A167 66 65 64 63 62 61 60SPSPSPSP6 36 1二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：部分特殊功能寄
45、存器介绍部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍数据指针数据指针DPTRDPTR（83H83H，82H82H）：）：l DPTR是一个16位的特殊功能寄存器。l 高位字节寄存器用DPH（83H），低位字节用DPL（82H）组成。l DPH，DPL可以单独使用。l 主要是对片外的64KB片外数据存储器做间接寻址二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：部分特殊功能寄存器介绍部分特殊功能寄存器介绍返回返回I/OI/O端口端口P0P0、P1P1、P2P2、P3P3（80H80H、90H90H、A0HA0H、B0HB0H）：）：分别为四个并行端口的锁存器，每一个口锁存器还
46、有位地址，所以每一条I/O线可独立输入或输出。输出时，可以锁存；输入时，可以缓冲。二、片内二、片内RAM-高高128位位RAM：F0E0D0B8B0A8A0不可寻址位9890不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位88不可寻址位不可寻址位不可寻址位不可寻址位80F1E1B9B1A9A199918981F2E2D2BAB2AAA29A928A82F3E3D3BBB3ABA39B938B83F4E4D4BCB4ACA49C948C84F5E5D5B5A59D958D85F6E6D6B6A69E968E86F7E7D7B7AFA79F978F87图2-9高128字节RAM区（SFR区，特殊
47、功能寄存器区）字节地址 FF F0 E0 D0 B8 B0 A8 A0 99 98 90 8D 8C 8B 8A 89 88 87 83 82 81 80 B ACC PSW IP P3 IE P2 SBUF SCON P1 TH1 TH0 TL1 TL0 TMD TCON PCON DPH DPL SP P02.4.1 片内时钟信号的产生片内时钟信号的产生2.4.2CPU取指、执指时序取指、执指时序 微机从Flash ROM中取出指令和执行指令过程中的各种微操作都是按一定节拍有序进行的，片内的振荡脉冲电路就是这个节拍的发生器2.4.1 片内时钟信号的产生片内时钟信号的产生返回返回n89C51
48、芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。电容器和通常取30 pF左右，可稳定频率并对振荡频率有微调作用。振荡脉冲频率范围为fOSC=024 MHz。n晶体振荡器的频率为fOSC，振荡信号从XTAL2端输入到片内的时钟发生器上，如图2-12所示。n电容器和通常取30 pF左右，可稳定频率并对振荡频率有微调作用。振荡脉冲频率范围为fOSC=024 MHz。图2-2189C51的片内振荡器及时钟发生器2.4.1片内时钟信号的产生片内时钟信号的产生高增益反向放大器晶体振荡器的频率为fOSC
49、，振荡信号从XTAL2端输入到片内的时钟发生器上，如图2-12所示。2.4.1 片内时钟信号的产生片内时钟信号的产生&1、节拍与状态周期、节拍与状态周期&2、机器周期和指令周期、机器周期和指令周期&3、基本时序定时单位、基本时序定时单位1、节拍与状态周期、节拍与状态周期 l时钟发生器是一个时钟发生器是一个2分频的触发器电路，它将振荡器的信号频分频的触发器电路，它将振荡器的信号频率率fOSC除以除以2，向，向CPU提供两相时钟信号提供两相时钟信号P1和和P2。l时钟信号的周期称为机器状态周期时钟信号的周期称为机器状态周期S(STATE)，是振荡周期的，是振荡周期的2倍。倍。l在每个时钟周期在每个
50、时钟周期(即机器状态周期即机器状态周期S)的前半周期，相位的前半周期，相位1(P1)信信号有效，在每个时钟周期的后半周期，相位号有效，在每个时钟周期的后半周期，相位2(P2，节拍，节拍2)信号信号有效。有效。l每个时钟周期每个时钟周期(以后常称状态以后常称状态S)有两个节拍有两个节拍(相相)P1和和P2，CPU就就以两相时钟以两相时钟P1和和P2为基本节拍指挥为基本节拍指挥89C51单片机各个部件协调单片机各个部件协调地工作。地工作。2.4.1 片内时钟信号的产生片内时钟信号的产生图图2-12 89C51的片内振荡器及时钟发生器的片内振荡器及时钟发生器 2、机器周期和指令周期、机器周期和指令周
