1、 第二章 MCS51 系列单片机芯片结构 2.1 MCS51 系列单片机的结构原理2.1.1 MCS-51单片机逻辑结构MCS-51单片机的系统结构框图如图 2.1所示。 图 2.1 MCS-51单片机的系统结构框图128由图 2.1可以看出，单片机内部主要包含下列几个部件：u 一个 8位 CPU；u 一个时钟电路；u 4Kbyte程序存储器；u 128byte数据存储器；u 两个 16位定时 /计数器；u 64Kbyte扩展总线控制电路；u 四个 8-bit并行 I/O端口；u 一个可编程串行接口；五个中断源，其中包括两个优先级嵌套中断 2.1.2 MCS 51单片机内部结构MCS 51单片
2、机芯片内部结构框图如图 2.2所示。 图 2.2 MCS 51单片机芯片内部结构框图1. CPUCPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作， CPU由运算器和控制器两部分电路组成。（ 1）运算器电路运算器电路包括 ALU（ 算术逻辑单元）、 ACC（ 累加器）、 B寄存器、状态寄存器、暂存器 1和暂存器 2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。 （ 2）控制器电路控制器电路包括程序计数器 PC、 PC加 1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针 DPTR、 堆栈指针 SP、 缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。
3、(3).位处理器单片机一般用做控制，需要有较强的位处理功能，也把它称为布尔处理器。位处理器以状态寄存器中的进位标记为累加位，可进行置位、复位、取反、等于 “ 0” 转移、等于 “ 1” 转移且清 “ 0” 以及 C与可寻址位之间的传送、逻辑与、逻辑或等位操作。侠处理操作也是通过运算器实现的，但图 2.2中没有具体画出。必须特别指出，虽然图中没有把位处理器具体画出，但位处理器是单片机的重要内容，因为它是单片机实现控制功能的保证。有关位处理器的问题在第三章的 “ 位处理指令 ” 部分中还要介绍。2. 定时器 /计数器MCS 51单片机片内有两个 16位的定时 /计数器，即定时器 0和定时器 1。它
4、们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。3. 存储器MCS 51系列单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器，其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的，物理结构也不相同。4. 并行 I/O口MCS 51单片机共有 4个 8位的 I/O口（ P0、 P1、 P2和 P3）， 每一条 I/O线都能独立地用作输入或输出。 P0口为三态双向口，能带 8个 TTL门电路， P1、 P2和 P3口为准双向口，负载能力为 4个 TTL门电路。 5. 串行口MCS 51单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。6. 中断控制系统8051共有
5、5个中断源，即外中断 2个，定时 /计数中断 2个，串行中断 1个。7. 时钟电路MCS 51芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的频率范围为 1.2MHz 12MHz， 典型取值为 6MHz。8. 总线以上所有组成部分都是通过总线连接起来，从而构成一个完整的单片机。系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。 2.1.3 引脚信号图 2.3为 MCS 51系列单片机引脚图及逻辑符号，它们为标准的 40脚 DIP封装。 图 2.3 MCS 51系列单片机引脚图及逻辑符号电源引脚 Vcc和 VssVcc： 电源端，接 5V。Vss： 接地端。时钟电路引脚 XTAL1和 XTAL2XTAL1： 接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部 TTL时钟时，该引脚必须接地。XTAL2： 接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部 TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。地址锁存允许 ALE系统扩展时， ALE用于控制地址锁存器锁存 P0口输出的低8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。
