1.8051单片机芯片的主要特征
针对控制应用而优化的8位CPU；128B的片上数据RAM；64KB的数据存储器寻址空间；64KB的程序存储器寻址空间；4KB的片上程序存储器（8031无）；2个16位定时器/计数器；32根双向和单独可寻址的I/O线；1个全双工的UART；2个优先级的5向量中断结构；211位可寻址空间；4μs乘法/除法指令；片上时钟振荡器；工作电压为4.0～5.5V。
2.8051单片机内部结构
（1）CPU 8051单片机中有一个8位CPU，是单片机的核心，由运算器和控制器构成。
（2）内部数据存储器（RAM）8051单片机内部有128B（8052子系列有256B）RAM，用来存放程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。
（3）内部ROM/EPROM/Flash/ISP Flash 8031单片机无此部件；8051系列单片机片内有4KB的掩膜ROM；8751则为4KB的EPROM；89S52为ISP（In System Program）的免拔插电气可编程8KB Flash存储器，用来存放程序、原始数据或表格。
（4）定时器/计数器8051系列单片机内部有2个16位定时器/计数器T0、T1，有4种工作方式。89S52不仅有定时器T0和T1，还有定时器T2、看门狗定时器。通过编程，T0、T1还可用作13位或8位定时器。
（5）并行口8051单片机内部共有4个输入输出口，一般称为并行I/O口，即P0、P1、P2、P3口，每个口都是8位。
（6）串行口8051单片机有一个全双工的串行I/O口，以完成单片机和其他计算机或通信设备之间的串行数据通信，单片机只用P3口的RXD和TXD 2个引脚进行串行通信。
（7）中断系统8051单片机内部有很强的中断功能，以满足控制应用的需要。它共有5个中断源，即外部中断源2个，定时器/计数器中断源2个，串行中断源1个。
（8）CPU内部总线和外部总线CPU通过内部的8位总线与各个部件连接，并通过P0口和P2口形成内部16位地址总线连接到内部ROM区。
（9）布尔处理器 由片内RAM的20H～2FH共16个单元的128位，11个SFR中的83位组成的211位布尔处理器，可完成位运算等任务。8052增加可寻址位SFR 1个，可寻址位增加8位。
3.8051单片机的引脚
8051/8052/8952单片机的引脚完全兼容。
8051PDIP封装有40条引脚，2个专用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，4条控制或与其他信号复用的引脚，32条I/O引脚。
4.8051单片机的微处理器
（1）运算器 运算器用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。主要包括算术逻辑运算单元ALU、累加器A、寄存器B、位处理器、程序状态字寄存器PSW以及BCD码修正电路等。
（2）控制器 控制器主要包括程序计数器、程序地址寄存器、指令寄存器IR、指令译码器、条件转移逻辑电路及时序控制逻辑电路。
5.8051单片机的存储器结构
（1）程序存储器 8051单片机的程序存储器用于存放应用程序和表格之类的固定常数。整个程序存储器空间可以分为片内和片外两部分，CPU访问片内和片外程序存储器。
在8051单片机的指令系统中，同程序存储器打交道的指令仅有2条：MOVCA，@A+DPTR和MOVC A，@A+PC。
（2）内部数据存储器 8051单片机的片内数据存储器（RAM）单元共有128B，字节地址为00H～7FH。地址为00H～1 FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每个区含8个8位寄存器，编号为R7～R0。地址为20H～2FH的16个单元可进行共128位的位寻址，这些单元构成了1位处理机的存储器空间。单元中的每一位都有自己的位地址，这16个单元也可以进行字节寻址。地址为30H～7FH的单元为用户RAM区，只能进行字节寻址。
（3）外部数据存储器 8051单片机内部有128B的RAM作为数据存储器，当需要外扩时，最多可外扩64KB的RAM或I/O。
6.8051单片机的并行I/O口(https://www.xing528.com)
8051单片机的4个端口均是双向的，每个端口由一个锁存器（特殊功能寄存器P0～P3）、一个输出驱动器和一个输入缓冲器组成。
7.8051单片机的时钟电路与时序
（1）时钟电路 如图2-1所示。
（2）时序 8051单片机的时序定时单位有4个：节拍、状态、机器周期和指令周期。
如果将一条指令的执行划分为几个基本操作，则完成一个基本操作所需要的时间即机器周期。规定6个状态为1个机器周期，依次表示为S1～S6。由于一个状态包含2个节拍，因此1个机器周期包含12个节拍，表示为：S1P1、S1P2、…、S6P1、S6P2。
图2-1 8051的时钟电路
8.8051单片机的复位和复位电路
复位是单片机的初始化操作。上电时，单片机需要复位操作；运行过程中，单片机受到干扰后程序“跑飞”，进入死循环，需要复位，以重新启动运行。
（1）复位和复位电路 如图2-2所示。
图2-2 8051单片机的复位电路
（2）看门狗复位 单片机应用系统一般应用于工业现场，虽然单片机本身具有很强的抗干扰能力，但仍然存在系统由于受到外界干扰使所运行的程序失控引起程序“跑飞”的可能性，从而使程序陷入“死循环”，这时系统将完全瘫痪。如果操作者在场，可以通过人工复位的方式强制系统复位，但操作者不可能一直监视着系统，即使监视着系统，也往往是在引起不良后果之后才进行人工复位。为此常采用程序监视技术，就是俗称的“看门狗”（Watch Dog）技术。
9.8051单片机的低功耗模式
8051单片机的2种低功耗工作方式需要通过软件设置才能实现，设置SFR中电源控制寄存器PCON的PD和IDL位。电源控制器寄存器PCON的格式如图2-3所示。
图2-3 电源控制寄存器PCON的格式
10.AT89S52的片内Flash串行编程操作
片内Flash操作包括对Flash标志字节的读出、并行编程、串行编程、程序加密等。可以利用计算机、单片机等设备实现对Flash存储器的操作。
11.AT89S52单片机最小系统设计
AT89S52内部有8KB闪存，芯片本身就是一个最小系统。在能满足系统性能要求的情况下，可优先考虑采用此种方案。用这种芯片构成的最小系统简单、可靠。用AT89S52单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，ISP下载电路只在下载程序时使用，如图2-4所示。由于集成度的限制，AT89S52最小应用系统只能用于一些小型的测控单元。
图2-4 AT89S52单片机最小系统
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