MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能詳解

學(xué)習(xí)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之前，我們先了解下我們現(xiàn)在正在使用的計(jì)算機(jī)的幾大組成部份：

計(jì)算機(jī)的五個(gè)組成部份：

運(yùn)算器：用于實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯運(yùn)算。計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和處理都在這里進(jìn)行；

控制器：是計(jì)算機(jī)的控制指揮部件，使計(jì)算機(jī)各部份能自動(dòng)協(xié)調(diào)的工作；

存儲(chǔ)器：用于存放程序和數(shù)據(jù)；（又分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器，內(nèi)存儲(chǔ)器就如我們電腦的硬盤，外存儲(chǔ)器就如我們的U盤）

輸入設(shè)備：用于將程序和數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)（例如我們電腦的鍵盤、掃描儀）；

輸出設(shè)備：輸出設(shè)備用于把計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算或加工的結(jié)果以用戶需要的形式顯示或保存（例如我們的打印機(jī)）。

注：1、通常把運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央處理器（Central Processing Unit），簡稱CPU。

2、通常把外存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備合在一起稱之為計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備。

51單片機(jī)的內(nèi)部又有些什么部件組成呢？

下圖就是我們要研究學(xué)習(xí)的對象，51單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖了。大家看看圖，中間的一條雙橫線就是51單片機(jī)的內(nèi)部總線了。其它的部件都是通過內(nèi)部的總線與CPU相聯(lián)接的，在第一節(jié)課時(shí)我們已跟大家講述過，8051單片機(jī)是總線結(jié)構(gòu)的。下面我們就51單片機(jī)內(nèi)部的單個(gè)部件與大家進(jìn)行講解。

圖片1

中央處理器（CPU）：

剛跟大家講過，需要提醒的是MCS-51的CPU能處理8位二進(jìn)制數(shù)或代碼。CPU是單片機(jī)的主要核心部件，在CPU里面包含了運(yùn)算器、控制器以及若干寄存器等部件給成。

內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）：

MCS-51單片機(jī)芯片共有256個(gè)RAM單元，其中后128單元被專用寄存器占用（稍后我們詳解），能作為寄存器供用戶使用的只是前128單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。因此通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就是指前128單元，簡稱內(nèi)部RAM。地址范圍為00H~FFH（256B）。是一個(gè)多用多功能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通用工作寄存器、堆棧、位地址等空間。

內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）：

在前面也已講過，MCS-51內(nèi)部有4KB/8KB字節(jié)的ROM（51系列為4KB，51系列為8KB），用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格。因此稱之為程序存儲(chǔ)器，簡稱內(nèi)部RAM。地址范圍為0000H~FFFFH（64KB）。

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

51系列共有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（52系列共有3個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器），以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。定時(shí)時(shí)靠內(nèi)部分頻時(shí)鐘頻率計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)，做計(jì)數(shù)器時(shí)，對P3.4（T0）或P3.5（T1）端口的低電平脈沖計(jì)數(shù)。

并行I/O口

MCS-51共有4個(gè)8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。具體功能在后面章節(jié)中將會(huì)詳細(xì)論述。

串行口

MCS-51有一個(gè)可編程的全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強(qiáng)，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為移位器使用。RXD（P3.0）腳為接收端口，TXD（P3.1）腳為發(fā)送端口。

中斷控制系統(tǒng)

MCS-51單片機(jī)的中斷功能較強(qiáng)，以滿足不同控制應(yīng)用的需要。51系列有5個(gè)中斷源（52系列有6個(gè)中斷源），即外中斷2個(gè)，定時(shí)中斷2個(gè)，串行中斷1個(gè)，全部中斷分為高級和低級共二個(gè)優(yōu)先級別，優(yōu)先級別的設(shè)置我們也將在后面進(jìn)行詳細(xì)的講解。

定時(shí)與控制部件

MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，基輸入端為XTAL1輸出端為XTAL2。MCS-51芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。