2.1 单片机内部结构

AT89S51单片机与Intel公司MCS-51系列的80C51单片机在指令系统和芯片结构、功能上完全兼容，主要不同点是AT89S系列单片机的程序存储器采用Flash闪速存储器，并且支持在系统编程，增加了看门狗（WDT）及采用双数据指针DPTR。

AT89S51/52单片机的内部基本结构如图2-1所示，由中央处理器（CPU）、程序存储器、数据存储器、I/O端口、串行口、定时/计数器和中断控制系统等组成，并通过内部系统总线相连接。此外，片内还有时钟振荡器电路用于产生工作时钟。

图2-1 AT89S51/52单片机的内部基本结构

AT89S51与AT89S52的主要差别是AT89S51片内有4KB程序存储器和128B数据存储器，而AT89S52片内有8KB程序存储器和256B数据存储器，还增加了一个定时/计数器T2。

AT89S51/52单片机的内部资源主要包括以下功能部件。

1.中央处理器（CPU）

中央处理器简称CPU，是单片机的核心部件，由运算器和控制器组成，主要完成运算和控制功能。运算器主要用于实现算术和逻辑运算功能，控制器主要用于保证单片机各部分能够自动而协调地工作。AT89S51/52的CPU是一个字长为8位的中央处理器，所以能直接处理8位二进制数据或代码。

2.程序存储器（内部ROM）

AT89S51共有4KB程序存储器ROM，主要用于存储程序、常量数据或表格，因此称为程序存储器，通常采用Flash EPROM，简称内部ROM。AT89S52单片机配置了8KB内部程序存储器。

3.数据存储器（内部RAM）

数据存储器用于存储可读写的中间结果、数据或标志。AT89S51芯片内共有256个内部RAM单元，其中低128个单元能作为数据存储器供用户使用，而高128个单元则被特殊功能寄存器SFR占用，因此通常所说的内部数据存储器就是指供用户使用的低128个单元，简称内部RAM。AT89S52单片机供用户使用的数据存储器比AT89S51多128个单元，共有256个单元。

4.并行I/O口

AT89S51/52共有4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3），主要用于实现与外围设备或接口中数据的并行输入/输出。有些I/O口还具有其他功能，即第二功能。

5.定时/计数器

AT89S51共有2个16位可编程定时/计数器，用于实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对单片机进行控制，以满足控制应用的需要。AT89S52单片机共有3个16位的定时/计数器，比AT89S51单片机多了一个定时/计数器T2。

6.串行口

AT89S51/52单片机有一个全双工串行通信口，即UART（Universal Asynchronous Receiv-er/Transmitter，通用异步接收器/发送器），用于实现单片机和其他数据设备之间的串行数据传送。该串行口可编程，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。此外，AT89S51/52单片机还有一个串行ISP编程接口，用于实现在线下载程序。

7.中断系统

中断系统的主要功能是对外部或内部的中断请求进行管理。AT89S51/52单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。AT89S51共有5个中断源（2个外部中断源和，2个定时/计数器溢出中断源，1个串行口中断源）、2个优先级。全部中断源分为高优先级和低优先级两个级别。此外，AT89S52还增加了一个定时/计数器T2中断源。

8.时钟电路

AT89S51/52单片机的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需要外接。时钟电路为单片机工作产生时钟脉冲序列，最高工作频率可达24MHz。

9.内部总线

总线是用于连接计算机各部件的一组公共信号线。可分为地址总线AB（Address Bus）、数据总线DB（Data Bus）和控制总线CB（Control Bus）。单片机内部资源通过内部总线相连接。

10.特殊功能寄存器（SFR）

特殊功能寄存器SFR（Special Function Register）主要用于管理和控制片内各个功能部件，是一类特殊的寄存器，其地址位于片内数据存储器高128单元。

从以上介绍可以看出，AT89S51/52虽然是一块单芯片，但它已包括了计算机的基本组成部件，如运算器、控制器、存储器与I/O口，因此实际上它是一个简单的微型计算机系统。但由于其主要用于控制，所以又称其为微控制器MCU（Micro Controller Unit）。