2.1 MCS-51单片机的内部组成

MCS-51系列单片机的典型芯片是8051，现以8051为例介绍MCS-51系列单片机。8051系列单片机的内部基本结构如图2.1所示。

由图可见，8051单片机由微处理器（由运算器和控制器组成）、片内存储器RAM/ROM、P0～P3组成的I/O端口、各种存储器组成的特殊功能寄存器SFR、串行接口、定时/计数器、中断系统、振荡器等构成。下面分别介绍各部分的基本情况。

1）8051的中央处理器（CPU）

中央处理器是单片机芯片中最复杂、最核心的智能部件，完成运算和控制功能。8051的CPU能处理8位二进制数或代码。

2）8051内部数据存储器（内部RAM）

8051片中共有256个RAM单元，其中高128个字节单元被专用寄存器SFR占用；能作为寄存器供用户使用的只是低128个字节单元，地址范围是00H～7FH，存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指低128个字节单元，简称内部RAM。

3）8051内部程序存储器（内部ROM）

8051芯片中共有4KB ROM，地址范围是0000H～0FFFH，用于存放程序、原始数据或表格，因此称之为程序存储器，简称内部ROM。

4）定时/计数器

8051芯片中共有两个16位的定时/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果实现控制功能。

5）并行I/O端口

8051芯片中共有四个8位的并行I/O端口（P0、Pl、P2、P3），实现数据的并行输入/输出。

6）串行端口

8051单片机有一个全双工的串行端口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。该串行端口既可作为全双工异步通信收发器（UART）使用，也可作为同步移位器使用。

7）中断控制系统

8051系列单片机共有五个中断源，两个用于外部中断，两个用于定时/计数中断，一个用于串行中断。全部中断分为高级和低级两个优先级别。

8）时钟电路

8051芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，系统允许的晶振频率一般为6MHz～12MHz。

9）内部数据总线

8位带宽，作为数据传输的高速通道——内部数据总线负责将各个外围模块以及核心区域的累加器A、算术/逻辑运算单元ALU、程序计数器PC、程序状态字寄存器PSW、数据指针DPTR、ROM、RAM和特殊功能寄存器SFR等功能部件联系起来。

从上述内容可以看出，8051虽然是一个单片机芯片，但作为微型计算机应该具有的基本部件它都包括。因此，实际上它已是一个简单的微型计算机系统了。