运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序控制字PSW和两个暂存器等。
图3.1 AT89C51的基本组成
（2）控制器
控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件。控制器主要包括程序计数器PC、PC增量其、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等。其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。
3.1.2 存储器
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单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。
程序存储器主要用来存储指令代码和一些常数及表格。标准型AT89单片机的程序存储器采用4 KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电气实现。编程和擦除速度快，可以使用通用的编程器脱机编程，也可在线编程。
在单片机中，用随机存储器RAM来存储程序运行期间的工作变量和数据，所以又称为数据存储器。标准型AT89单片机含有128×8位RAM，采用单字节地址。实际上片内的字节地址空间是26个（00H～FFH），其中高128字节地址（80H～FFH）被特殊功能寄存器SFR占用，用户只能使用低128字节单元（00H～7FH）来存放可读/写的数据。
3.1.3 外围接口电路
CPU与外部设备的信息交换都要通过接口电路进行。这主要是为了解决CPU的高速处理能力和外部设备低速运行之间的速度匹配问题，并可以有效的提高CPU的工作效率；同时也提高了CPU的对外驱动能力。输出接口电路具有锁存器和驱动器，输入接口电路具有三态门控制，成为接口电路的基本特征。
AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口，1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。
3.1.4 时钟震荡电路
时钟振荡电路是CPU所需要的各种定时控制信号的必备单元。CPU只有在时序信号和控制信号的协调工作下，才能执行各种指令。
单片机芯片内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需要外接。AT89C51的晶振频率最高为24MHz。
3.2 引脚排列及功能
AT89C51单片机的封装形式有PDIP,TQFP和PLCC等。图3.2为PDIP封装的引脚排列图。
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图3.2 AT89C51引脚排列（PDIP）
3.2.1 I/O口线
·P0口----8位，漏极开路的双向I/O口。
当使用片外存储器及外扩I/O口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时，P0口可用于接收指令代码字节；在程序校验是，P0口可输出指令字节（这时需要加外部上拉电阻）。
P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉电阻，变为准双向口。当作为普通输入时，应将输出锁存器置1.P0口可驱动8个TTL负载。
·P1口----8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
P1口是为用户准备的I/O双向口。在编程和校验时，可用做输入低8位地址。用做输入时，应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4个TTL负载。
·P2口----8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
当使用片外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。在编程/校验时，P2口可接收高字节地址和某些控制信号。
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P2口也可做普通I/O口使用。用做输入时，应先将输出锁存器置1。P2口也可驱动4个TTL负载。
·P3口----8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
P3口可做普通I/O口使用。用做输入时，应先将输出锁存器置1。在编程/校验时，P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。
P3口还提供各种替代功能，如表3.1所列。
表3-1 P3口替代功能
引脚
P3.0 P3.1
P3.2 P3.3
P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
替代功能 RXD
TXD INT0 INT1
T0 T1
WR RD
说明 串行数据接收 串行数据发送 外部中断0申请 外部中断1申请
定时器0外部事件计数输入 定时器1外部事件计数输入 外部RAM写选通 外部RAM读选通
3.2.2 控制信号线
·RST----复位输入信号，高电平有效。在振荡器稳定工作室，在RST脚施加两个机器周期（即24个晶振周期）以上的高电平，将器件复位。
EA/VPP----外部程序存储器访问允许信号EA(External ·Access Enable)。
当EA信号接地时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器，地址为0000H～FFFFH；当EA接VCC时，对ROM的读操作从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。
在编程时，该引脚可接编程电压（AT89C51的VPP为5V或12V）。在编程校验时，该引脚可接VCC。
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