AT89S52
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主要性能
l 与 MCS-51 单片机产品兼容
l 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器
l 1000 次擦写周期
l 全静态操作:0Hz~33MHz
l 三级加密程序存储器
l 32 个可编程 I/O 口线
l 三个 16 位定时器/计数器
l 八个中断源
l 全双工 UART 串行通道
l 低功耗空闲和掉电模式
l 掉电后中断可唤醒
l 看门狗定时器
l 双数据指针
l 掉电标识符
功能特性描述
AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器,具有
8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非
易失性存储器技术制造,与工业 80C51 产品指令和引脚完
全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程,亦适于
常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统
可编程 Flash,使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提
供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52 具有以下标准功能: 8k 字节 Flash,256 字节 RAM,
32 位 I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个 16 位
定时器/计数器,一个 6 向量 2 级中断结构,全双工串行口,
片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可降至 0Hz 静态逻
辑操作,支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU
停止工作,允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工
作。掉电保护方式下,RAM 内容被保存,振荡器被冻结,
单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
R
8 位微控制器
8K 字节在系统可编程
Flash
AT89S52
Rev. 1919-07/01
AT89S52
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引脚结构
AT89S52
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方框图
引脚功能描述
AT89S52
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VCC : 电源
GND: 地
P0 口:P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口,每位能驱动 8 个
TTL 逻
辑电平。对 P0 端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时,P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种
模式下,
P0 具有内部上拉电阻。
在 flash 编程时,P0 口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。
程序校验
时,需要外部上拉电阻。
P1 口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,p1 输出缓冲器能驱
动 4 个
TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作
为输入
口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流
(IIL)。
此外,P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入(P1.0/T2)和时器
/计数器 2
的触发输入(P1.1/T2EX),具体如下表所示。
在 flash 编程和校验时,P1 口接收低 8 位地址字节。
引脚号第二功能
P1.0 T2(定时器/计数器 T2 的外部计数输入),时钟输出
P1.1 T2EX(定时器/计数器 T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制)
P1.5 MOSI(在系统编程用)
P1.6 MISO(在系统编程用)
P1.7 SCK(在系统编程用)
P2 口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P2 输出缓冲器能驱
动 4 个
TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作
为输入
口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流
(IIL)。
在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器(例如执行 MOVX
@DPTR)
时,P2 口送出高八位地址。在这种应用中,P2 口使用很强的内部上拉发送 1。
在使用
8 位地址(如 MOVX @RI)访问外部数据存储器时,P2 口输出 P2 锁存器的内容。
在 flash 编程和校验时,P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。
P3 口:P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,p2 输出缓冲器能驱
动 4 个
TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作
为输入
口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流
(IIL)。
P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。
在 flash 编程和校验时,P3 口也接收一些控制信号。
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引脚号第二功能
P3.0 RXD(串行输入)
P3.1 TXD(串行输出)
P3.2 INT0(外部中断 0)
P3.3 INT0(外部中断 0)
P3.4 T0(定时器 0 外部输入)
P3.5 T1(定时器 1 外部输入)
P3.6 WR(外部数据存储器写选通)
P3.7 RD(外部数据存储器写选通)
RST: 复位输入。晶振工作时,RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。
看门
狗计时完成后,RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)
上
的 DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下,复位高电平有效。
ALE/PROG:地址锁存控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时,锁存低 8 位地
址
的输出脉冲。在 flash 编程时,此引脚(PROG)也用作编程输入脉冲。
在一般情况下,ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲,可用来作为外部定时
器或
时钟使用。然而,特别强调,在每次访问外部数据存储器时,ALE 脉冲将会跳过。
如果需要,通过将地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位置“1”,ALE 操作将无效。这一
位置“1”,
ALE 仅在执行 MOVX 或 MOVC 指令时有效。否则,ALE 将被微弱拉高。这个 ALE 使
能标志位(地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位)的设置对微控制器处于外部执行模式下
无效。
PSEN:外部程序存储器选通信号(PSEN)是外部程序存储器选通信号。
当 AT89S52 从外部程序存储器执行外部代码时,PSEN 在每个机器周期被激活两
次,而
在访问外部数据存储器时,PSEN 将不被激活。
EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存
储器
读取指令,EA 必须接 GND。
为了执行内部程序指令,EA 应该接 VCC。
在 flash 编程期间,EA 也接收 12 伏 VPP 电压。
XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
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表 1 AT89S52 特殊寄存器映象及复位值
特殊功能寄存器
特殊功能寄存器(SFR)的地址空间映象如表 1 所示。
并不是所有的地址都被定义了。片上没有定义的地址是不能用的。读这些地址,
一般将
得到一个随机数据;写入的数据将会无效。
用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。由于这些寄存器在将来可能被
赋予新的
功能,复位后,这些位都为“0”。
定时器 2 寄存器:寄存器 T2CON 和 T2MOD 包含定时器 2 的控制位和状态位(如
表 2
和表 3 所示),寄存器对 RCAP2H 和 RCAP2L 是定时器 2 的捕捉/自动重载寄存器。
中断寄存器:各中断允许位在 IE 寄存器中,六个中断源的两个优先级也可在 IE
中设置。
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表 2 T2CON:定时器/计数器 2 控制寄存器
T2CON 地址为 0C8H 复位值:0000 0000B
位可寻址
TF2 EXF2 RLCLK TCLK EXEN2 TR2
7 6 5 4 3 2 1 0
符号功能
TF2 定时器 2 溢出标志位。必须软件清“0”。RCLK=1 或 TCLK=1 时,TF2
不用置位。
EXF2
定时器 2 外部标志位。EXEN2=1 时,T2EX 上的负跳变而出现捕捉或重
载时,EXF2 会被硬件置位。定时器 2 打开,EXF2=1 时,将引导 CPU
执行定时器 2 中断程序。EXF2 必须如见清“0”。在向下/向上技术模式
(DCEN=1)下 EXF2 不能引起中断。
RCLK
串行口接收数据时钟标志位。若 RCLK=1,串行口将使用定时器 2 溢出
脉冲作为串行口工作模式 1 和 3 的串口接收时钟;RCLK=0,将使用定
时器 1 计数溢出作为串口接收时钟。
TCLK
串行口发送数据时钟标志位。若 TCLK=1,串行口将使用定时器 2 溢出
脉冲作为串行口工作模式 1 和 3 的串口发送时钟;TCLK=0,将使用定
时器 1 计数溢出作为串口发送时钟。
EXEN2
定时器 2 外部允许标志位。当 EXEN2=1 时,如果定时器 2 没有用作串行
时钟,T2EX(P1.1)的负跳变见引起定时器 2 捕捉和重载。若 EXEN2
=0,定时器 2 将视 T2EX 端的信号无效
TR2 开始/停止控制定时器 2。TR2=1,定时器 2 开始工作
定时器 2 定时/计数选择标志位。=0,定时; =1,外部事
件计数(下降沿触发)
捕捉/重载选择标志位。当 EXEN2=1 时, =1,T2EX 出现负脉冲,
会引起捕捉操作;当定时器 2 溢出或 EXEN2=1 时 T2EX 出现负跳变,都
会出现自动重载操作。=0 将引起 T2EX 的负脉冲。当 RCKL=1
或 TCKL=1 时,此标志位无效,定时器 2 溢出时,强制做自动重载操作。
双数据指针寄存器:为了更有利于访问内部和外部数据存储器,系统提供了两路
16 位
数据指针寄存器:位于 SFR 中 82H~83H 的 DP0 和位于 84H~85。特殊寄存器 AUXR1
中 DPS=0 选择 DP0;DPS=1 选择 DP1。用户应该在访问数据指针寄存器前先初
始化
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DPS 至合理的值。
表 3a AUXR:辅助寄存器
AUXR 地址:8EH 复位值:XXX00XX0B
不可位寻址
- - - WDIDLE DISRTO - - DISALE
7 6 5 4 3 2 1 0
- 预留扩展用
DISALE ALE 使能标志位
DISALE 操作方式
0 ALE 以 1/6 晶振频率输出信号
1 ALE 只有在执行 MOVX 或 MOVC 指令时激活
DISRTO 复位输出标志位
DISRTO
0 看门狗(WDT)定时结束,Reset 输出高电平
1 Reset 只有输入
WDIDLE 空闲模式下 WDT 使能标志位
WDIDLE
0 空闲模式下,WDT 继续计数
1 空闲模式下,WDT 停止计数
掉电标志位:掉电标志位(POF)位于特殊寄存器 PCON 的第四位(PCON.4)。上
电期
间 POF 置“1”。POF 可以软件控制使用与否,但不受复位影响。
表 3b AUXR1:辅助寄存器 1
AUXR1 地址:A2H 复位值:XXXXXXX0B
不可位寻址
- - - - - - - DPS
7 6 5 4 3 2 1 0
- 预留扩展用
DPS 数据指针选择位
DPS
0 选择 DPTR 寄存器 DP0L 和 DP0H
1 选择 DPTR 寄存器 DP1L 和 DP1H
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存储器结构
MCS-51 器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器
都可以
64K 寻址。
程序存储器:如果 EA 引脚接地,程序读取只从外部存储器开始。
对于 89S52,如果 EA 接 VCC,程序读写先从内部存储器(地址为 0000H~1FFFH)
开
始,接着从外部寻址,寻址地址为:2000H~FFFFH。
数据存储器:AT89S52 有 256 字节片内数据存储器。高 128 字节与特殊功能寄
存器重
叠。也就是说高 128 字节与特殊功能寄存器有相同的地址,而物理上是分开的。
当一条指令访问高于 7FH 的地址时,寻址方式决定 CPU 访问高 128 字节 RAM 还
是特
殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器(SFR)。
例如,下面的直接寻址指令访问 0A0H(P2 口)存储单元
MOV 0A0H , #data
使用间接寻址方式访问高 128 字节 RAM。例如,下面的间接寻址方式中,R0 内
容为
0A0H,访问的是地址 0A0H 的寄存器,而不是 P2 口(它的地址也是 0A0H)。
MOV @R0 , #data
堆栈操作也是简介寻址方式。因此,高 128 字节数据 RAM 也可用于堆栈空间。
看门狗定时器
WDT 是一种需要软件控制的复位方式。WDT 由 13 位计数器和特殊功能寄存器中
的看
门狗定时器复位存储器(WDTRST)构成。WDT 在默认情况下无法工作;为了激活
WDT,户用必须往 WDTRST 寄存器(地址:0A6H)中依次写入 01EH 和 0E1H。当
WDT 激活后,晶振工作,WDT 在每个机器周期都会增加。WDT 计时周期依赖于外
部
时钟频率。除了复位(硬件复位或 WDT 溢出复位),没有办法停止 WDT 工作。当
WDT
溢出,它将驱动 RSR 引脚一个高个电平输出。
WDT 的使用
为了激活 WDT,用户必须向 WDTRST 寄存器(地址为 0A6H 的 SFR)依次写入 0E1H
和 0E1H。当 WDT 激活后,用户必须向 WDTRST 写入 01EH 和 0E1H 喂狗来避免 WDT
溢出。当计数达到 8191(1FFFH)时,13 位计数器将会溢出,这将会复位器件。
晶振正
常工作、WDT 激活后,每一个机器周期 WDT 都会增加。为了复位 WDT,用户必须
向
WDTRST 写入 01EH 和 0E1H(WDTRST 是只读寄存器)。WDT 计数器不能读或写。
当 WDT 计数器溢出时,将给 RST 引脚产生一个复位脉冲输出,这个复位脉冲持
续 96
个晶振周期(TOSC),其中 TOSC=1/FOSC。为了很好地使用 WDT,应该在一定时
间
内周期性写入那部分代码,以避免 WDT 复位。
掉电和空闲方式下的 WDT
在掉电模式下,晶振停止工作,这意味这 WDT 也停止了工作。在这种方式下,用
户不
必喂狗。有两种方式可以离开掉电模式:硬件复位或通过一个激活的外部中断。
通过硬
件复位退出掉电模式后,用户就应该给 WDT 喂狗,就如同通常 AT89S52 复位一
样。
通过中断退出掉电模式的情形有很大的不同。中断应持续拉低很长一段时间,使
得晶振
AT89S52
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稳定。当中断拉高后,执行中断服务程序。为了防止 WDT 在中断保持低电平的时
候复
位器件,WDT 直到中断拉低后才开始工作。这就意味着 WDT 应该在中断服务程
序中
复位。
为了确保在离开掉电模式最初的几个状态 WDT 不被溢出,最好在进入掉电模式前
就复
位 WDT。
在进入待机模式前,特殊寄存器 AUXR 的 WDIDLE 位用来决定 WDT 是否继续计数。
默认状态下,在待机模式下,WDIDLE=0,WDT 继续计数。为了防止 WDT 在待机
模
式下复位 AT89S52,用户应该建立一个定时器,定时离开待机模式,喂狗,再重
新进
入待机模式。
UART
在 AT89S52 中,UART 的操作与 AT89C51 和 AT89C52 一样。为了获得更深入的
关于
UART 的信息,可参考 ATMEL 网站(http://www.atmel.com)。从这个主页,选
择
“Products”,然后选择“8051-Architech Flash Microcontroller”,再选择
“Product
Overview”即可。
定时器 0 和定时器 1
在 AT89S52 中,定时器 0 和定时器 1 的操作与 AT89C51 和 AT89C52 一样。为
了获得
更深入的关于 UART 的信息,可参考 ATMEL 网站(http://www.atmel.com)。从
这个主
页,选择“Products”,然后选择“8051-Architech Flash Microcontroller”,
再选择“Product
Overview”即可。
定时器 2
定时器 2 是一个 16 位定时/计数器,它既可以做定时器,又可以做事件计数器。
其工作
方式由特殊寄存器 T2CON 中的 C/T2 位选择(如表 2 所示)。定时器 2 有三种工
作模式:
捕捉方式、自动重载(向下或向上计数)和波特率发生器。如表 3 所示,工作
模式由
T2CON 中的相关位选择。定时器 2 有 2 个 8 位寄存器:TH2 和 TL2。在定时工作
方式
中,每个机器周期,TL2 寄存器都会加 1。由于一个机器周期由 12 个晶振周期
构成,
因此,计数频率就是晶振频率的 1/12。
表 3 定时器 2 工作模式
RCLK+TCLK CP/RL2 TR2 MODE
0 0 1 16 位自动重载
0 1 1 16 位捕捉
1 × 1 波特率发生器
× × 0 (不用)
在计数工作方式下,寄存器在相关外部输入角 T2 发生 1 至 0 的下降沿时增加 1。
在这
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种方式下,每个机器周期的 S5P2 期间采样外部输入。一个机器周期采样到高电
平,而
下一个周期采样到低电平,计数器将加 1。在检测到跳变的这个周期的 S3P1 期
间,新
的计数值出现在寄存器中。因为识别 1-0 的跳变需要 2 个机器周期(24 个晶振
周期),
所以,最大的计数频率不高于晶振频率的 1/24。为了确保给定的电平在改变前
采样到
一次,电平应该至少在一个完整的机器周期内保持不变。
捕捉方式
在捕捉模式下,通过 T2CON 中的 EXEN2 来选择两种方式。如果 EXEN2=0,定时器
2
时一个 16 位定时/计数器,溢出时,对 T2CON 的 TF2 标志置位,TF2 引起中断。
如果
EXEN2=1,定时器 2 做相同的操作。除上述功能外,外部输入 T2EX 引脚(P1.1)
1 至
0 的下跳变也会使得 TH2 和 TL2 中的值分别捕捉到 RCAP2H 和 RCAP2L 中。除此之
外,
T2EX 的跳变会引起 T2CON 中的 EXF2 置位。像 TF2 一样,T2EX 也会引起中断。
捕
捉模式如图 5 所示。