89C51单片机硬件结构和 基本的原理
1. 89C51单片机结构框图
Flash ROM
bus
89C51
89C5189C51单片机硬件结构和 基本的原理
8位CPU
256字节RAM
4KB Flash ROM
4个8位I/O口
2个定时/计数器
5个中断源
1个全双工串行口
片内振荡器和时钟 产生电路（最高允 许振荡频率为 24MHz）
EA ALE PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地) 2、振荡电路：XTAL1、XTAL2 3、复位引脚：RST 4、并行口：P0、P1、P2、P3 5、EA：访问程序存储控制信号 6、PSEN：外部ROM读选通信号 7、ALE：地址锁存控制信号
振荡器及时钟电路：提供片内时钟
89C51单片机硬件结构和 基本的原理
2.2 89C51单片机的引脚及功能
89C51单片机硬件结构和 基本的原理
MCS-51单片机信号引脚简介
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
RST RXD/ P3.0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3 T0/ P3.4
片内RAM：
① 低128B片内RAM ② 高128B片内RAM
0000-007FH 0080-00FFH
SFR：特殊功能寄存器区
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PSW位地址
数据存储器
FFFFH
CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
1 1 第3区 1 0 第2区 0 1 第1区 0 0 第0区 RS1 RS0 寄存器区
节电工作方式（空 闲、掉电）
3. 89C51 CPU功能介绍
单片机的核心
由运算器和控制器构成
运算器：进行算术运算、逻辑运算，由ALU、 A、B、PSW、暂存器组成。
控制器：包括PC、IR、ID、振荡器和时钟电 路
89C51单片机硬件结构和 基本的原理
ALU 单元
Arithmetic Logic Unit 算术/逻辑运算
14
15
64K
1
28
2
27
3
26
4
25
5
24
6 7
RAM
23 22
8 6264 21
9
20
10
19
11
18
12
17
13
16
14
15
89C51单2片56机B（硬字件结节构）和
基本的原理
1
28
2
27
3
26
EPROM
4
25
5
24
6
23
7
22
8
21
9
20
10 2764 19
11
18
12
17
13
16
14
15
1
28
2
27
3
26
EPROM
4
25
5
24
6
23
7
22
8
21
9
20
10 2764 19
11
18
12
17
13
16
14
15
64K
3. 程序存储器
通过16位PC寻址，最大可寻址64kB地址空间
与ROM密切相关的两个引脚
EA
、 PS EN
当ROM容量不够时，尽量选择高容量存储器空间的单片机，如 89C52、89C54、89C58等，应避免外扩程序存储器，因为会增加 硬件负担。
中断1
8位
串行口中断
定时器1中断
外部中断1
定时器0中断
外部中断0 0000H是程序执行的起始单元, 在这三个单元存放一条 无条件转移指令
程序存储器
程序存储器资源分布
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89C51单片机硬件结构和 基本的原理
4. 数据存储器
片内、片外分开编址
如何区分0000-00FFH的地址空间是片内RAM还是片外 RAM？
T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7
XTAL2 XTAL1
VSS
1
40
2
39
3
38
4 5
8031
37 36
6
35
7 8051 34
8
33
9 10
8751
32 32
11 12
89C51
52 42
81
42
9
22
20
1
VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
4K
1
40
2
39
3
38
4
37
5 6
8031
36 35
存
7 片内 34
8 8R7OM51 33
储 器
9
32
10 11
8051
32 52
12
42
81 89C51 42
9 片内 22
226
4
25
5
24
6 7
RAM
23 22
8 6264 21
9
20
10
19
11
18
12
17
13
16
18H~1FH 10H~17H 08H~0FH 00H~07H 片内RAM地址
89C51单片机硬件结构和基本的 原理
89C51单片机硬件结构和基本的原理
主要掌握
基本组成（内部资源） 引脚 存储器的配置 I/O口的应用功能
（以89C51（AT89C51、P89C51、STC89C51）为代表讲解）
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2.1 89C51单片机的基本组成
A
最忙碌的寄存器 累加器
B
多用于乘除运算 寄存器
PSW
用于指示指令执行后的状态信息，
可供程序查询和判别用。程序状态字寄存器
PC
Program Counter，下一条指令的
地址。改变PC的内容可以改变程序运行方向。
IR
Instruction Register 指令寄存器
ID
Instruction Decoder 指令译码器
P3口线的第二功能
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2.3 89C51单片机的存储器配置
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1. 存储器结构
普林斯顿结构
✓ 一般微机采用的结构 ✓ ROM、RAM安排在同一个地址空间 ✓ 相同指令访问ROM、RAM
哈佛结构
✓ 89C51采用此结构 ✓ ROM和RAM占用不同的物理空间 ✓ 采用不同指令访问
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2. 89C51 存储空间
物理结构
✓ ROM
片内、片外
✓ RAM
片内、片外
逻辑结构（从用户使用的角度看）
✓ ROM：
MOVC
0000-FFFFH
✓ 片内RAM ：MOV
0000-00FFH
✓ 片外RAM： MOVX
0000-FFFFH
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89C51单片机硬件结构和 基本的原理
程序存储器
中断入口地址
FFFFH
(64K)
0FFFH (4K)
0000H
内部
EA=1
外部
0000H
0FFFH
(4K) EA=0 0000H
0FFFH
0FFEH
．．．
002BH
中断5
0023H
001BH 中断4
中断3
0013H
中断2
000BH
(PC)
0003H 0002H 0001H 0000H