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AT89S51/S52属于标准型单片机，基本组成如下图。包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时/计数器、串行口等。

AT89S51/S52的内部结构框图如下图。单片机内部除了有CPU、RAM、ROM、定时器和串行口等主要功能部件外，还有驱动器、锁存器、指令寄存器、地址寄存器等辅助电路部分。

中央处理器（CPU）    80C51系列的CPU是一个字长为8位的中央处理单元，它对数据的处理是以字节为单位进行的。

数据存储器（内部RAM）    数据存储器用于存放变化的数据。在80C51单片机中，通常把控制与管理寄存器（简称为“专用寄存器”)在逻辑上划分在内部RAM中，因为其地址与RAM是连续的。AT89S51中数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用；AT89S52中可供使用的数据存储器比AT89S51多128个，共256个。

程序存储器（内部ROM）    程序存储器用于存放程序和固定不变的常数。在89系列单片机中全部采用闪存。AT89S51/C51内部配置了4KB闪存，A89S5 /C52配置了8KB闪存。

定时/计数器    定时/计数器用于实现定时和计数功能。AT89S51共有2个16位定时/计数器，AT89S52共有3个16位定时/计数器。

并行I/O口    AT89S51/S52共有4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3），每个口都用1个锁存器和1个驱动器组成。并行I/O口主要是用于实现与外部设备中数据的并行输入/输出，有些I/O口还有第二功能。

串行口    AT89S51/S52有1个UART全双工异步串行口，用以实现单片机和其他具有相应接口的设备之间的异步串行数据传送。AT89S51/S52还有一个ISP串行接口，用于实现串行在线下载程序。

时钟电路    时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。

中断系统    中断系统的主要作用时对外部或内部的中断请求进行管理和处理。