2.1 MCS-51單片機的內部組成

MCS-51系列單片機的典型芯片是8051，現以8051為例介紹MCS-51系列單片機。8051系列單片機的內部基本結構如圖2.1所示。

由圖可見，8051單片機由微處理器（由運算器和控制器組成）、片內存儲器RAM/ROM、P0～P3組成的I/O端口、各種存儲器組成的特殊功能寄存器SFR、串行接口、定時/計數器、中斷系統、振蕩器等構成。下面分別介紹各部分的基本情況。

1）8051的中央處理器（CPU）

中央處理器是單片機芯片中最復雜、最核心的智能部件，完成運算和控制功能。8051的CPU能處理8位二進制數或代碼。

2）8051內部數據存儲器（內部RAM）

8051片中共有256個RAM單元，其中高128個字節單元被專用寄存器SFR占用；能作為寄存器供用戶使用的只是低128個字節單元，地址范圍是00H～7FH，存放可讀寫的數據。因此通常所說的內部數據存儲器就是指低128個字節單元，簡稱內部RAM。

3）8051內部程序存儲器（內部ROM）

8051芯片中共有4KB ROM，地址范圍是0000H～0FFFH，用于存放程序、原始數據或表格，因此稱之為程序存儲器，簡稱內部ROM。

4）定時/計數器

8051芯片中共有兩個16位的定時/計數器，以實現定時或計數功能，并以其定時或計數結果實現控制功能。

5）并行I/O端口

8051芯片中共有四個8位的并行I/O端口（P0、Pl、P2、P3），實現數據的并行輸入/輸出。

6）串行端口

8051單片機有一個全雙工的串行端口，以實現單片機和其他設備之間的串行數據傳送。該串行端口既可作為全雙工異步通信收發器（UART）使用，也可作為同步移位器使用。

7）中斷控制系統

8051系列單片機共有五個中斷源，兩個用于外部中斷，兩個用于定時/計數中斷，一個用于串行中斷。全部中斷分為高級和低級兩個優先級別。

8）時鐘電路

8051芯片的內部有時鐘電路，但石英晶體和微調電容需外接。時鐘電路為單片機產生時鐘脈沖序列，系統允許的晶振頻率一般為6MHz～12MHz。

9）內部數據總線

8位帶寬，作為數據傳輸的高速通道——內部數據總線負責將各個外圍模塊以及核心區域的累加器A、算術/邏輯運算單元ALU、程序計數器PC、程序狀態字寄存器PSW、數據指針DPTR、ROM、RAM和特殊功能寄存器SFR等功能部件聯系起來。

從上述內容可以看出，8051雖然是一個單片機芯片，但作為微型計算機應該具有的基本部件它都包括。因此，實際上它已是一個簡單的微型計算機系統了。