1.2.1 單片機內(nèi)部結構

（1）CPU

CPU是單片機的核心，完成運算和控制功能。MCS-51系列單片機的CPU字長是8位，能處理8位二進制數(shù)或代碼，也可處理一位二進制數(shù)。

（2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM

傳統(tǒng)MCS-51單片機有256個字節(jié)的RAM單元，其中128個字節(jié)被專用寄存器占用。作為存儲單元供用戶使用的是前128個字節(jié)，用于存放程序運行產(chǎn)生的臨時數(shù)據(jù)，通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指前128個字節(jié)，也稱為片內(nèi)RAM。增強型51單片機的RAM存儲器也采用MCS-51結構劃分，增加的RAM空間在應用過程中可利用程序進行操作。

（3）片內(nèi)程序存儲器ROM

單片機片內(nèi)ROM用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格，也稱為程序存儲器。傳統(tǒng)MCS-51系列片內(nèi)只有4KB的ROM，在兼容51系列產(chǎn)品中，單片機的程序存儲器多采用Flash ROM或EEPROM技術，既可以保存單片機運行的程序，也可以保存單片機運行過程中的數(shù)據(jù)，如STC單片機IAP15F2K61S2芯片，片內(nèi)含有61KB的Flash ROM，用戶可以當作程序存儲器使用，也可以當作EEPROM使用。

（4）I/O口

傳統(tǒng)MCS-51單片機共有4組并行I/O口，定義為P0、P1、P2、P3接口，每組8位，共有32位，分別與內(nèi)部4個寄存器P0、P1、P2、P3相連接，32個接口可以用作輸入，也可以用作輸出。

（5）定時器/計數(shù)器

傳統(tǒng)MCS-51單片機共有T1、T2兩個16位的定時器/計數(shù)器，具有4種工作方式，每個定時器/計數(shù)器都可以設置成計數(shù)方式，用以對外部脈沖進行計數(shù)；也可以設置成定時方式，對內(nèi)部脈沖計數(shù)，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結果實現(xiàn)定時控制。增強51系列片內(nèi)增加了T2、T3等多個定時器，在應用中，定時器的工作方式和功能分別由各自對應的控制寄存器（特殊功能寄存器）控制。

（6）串行口

51系列單片機至少有一個全雙工的串行口，具有4種工作方式，以實現(xiàn)單片機和其他設備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。單片機與計算機之間的通信也可以通過單片機的串行口實現(xiàn)，由于兩者通信數(shù)據(jù)電平要求不同，單片機與計算機之間的通信需要通過RS232接口實現(xiàn)。

（7）片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路

單片機系統(tǒng)常用的晶振頻率一般為6MHz、11.0592MHz或12MHz。單片機系統(tǒng)時鐘由脈沖振蕩電路產(chǎn)生，傳統(tǒng)51單片機芯片內(nèi)部只集成了時鐘電路，需要外接石英晶體和微調(diào)電容，現(xiàn)在很多單片機片內(nèi)集成了RC振蕩電路，可以省去外接的晶體電路即可產(chǎn)生時鐘信號。

（8）中斷

中斷是單片機重要的系統(tǒng)資源，單片機有較強的中斷功能，以滿足各種控制的需要。傳統(tǒng)MCS-51單片機共有5個中斷源，即外部中斷兩個，定時器/計數(shù)器中斷兩個，串行口中斷一個，增強型的單片機支持多種中斷操作，如T2中斷、A/D相關中斷、PWM相關中斷等，MCS-51單片機的中斷源與入口地址見表1-2。

在單片機系統(tǒng)運行過程中，數(shù)據(jù)的運算處理由CPU完成，數(shù)據(jù)的傳輸通過內(nèi)部總線自動實現(xiàn)，片內(nèi)各個部件的運行狀態(tài)由用戶編寫的程序以及相關的特殊功能寄存器控制完成。單片機用戶在進行單片機開發(fā)過程中，一旦單片機選型確定，剩余的工作是功能的實現(xiàn)及怎樣提高系統(tǒng)運行速度和可靠性。