MCS51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國最流行的單片機(jī)，所以很多場合會(huì)看到8031的名稱。

　　mcs51單片機(jī)組成

　　運(yùn)算器

　　運(yùn)算器以完成二進(jìn)制的算術(shù)/邏輯運(yùn)算部件ALU為核心，再加上暫存器TMP、累加器ACC、寄存器B、程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSW及布爾處理器。累加器ACC是一個(gè)八位寄存器，它是CPU中工作最頻繁的寄存器。在進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算時(shí)，累加器ACC往往在運(yùn)算前暫存一個(gè)操作數(shù)（如被加數(shù)），而運(yùn)算后又保存其結(jié)果（如代數(shù)和）。寄存器B主要用于乘法和除法操作。標(biāo)志寄存器PSW也是一個(gè)八位寄存器，用來存放運(yùn)算結(jié)果的一些特征，如有無進(jìn)位、借位等。其每位的具體含意如下所示：

　　對(duì)用戶來講，最關(guān)心的是以下四位。

　　（1）進(jìn)位標(biāo)志CY（PSW.7）。它表示了運(yùn)算是否有進(jìn)位（或借位）。如果操作結(jié)果在最高位有進(jìn)位（加法）或者借位（減法），則該位為1，否則為0［1］ 。

　　（2）輔助進(jìn)位標(biāo)志AC（PSW.6）。又稱半進(jìn)位標(biāo)志，它指兩個(gè)八位數(shù)運(yùn)算低四位是否有半進(jìn)位，即低四位相加（或減）是否進(jìn)位（或借位），如有AC為1，否則為0。

　　（3）溢出標(biāo)志位OV（PSW.2）。反映帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果是否有溢出，有溢出時(shí)，此位為1，否則為0。

　　（4）奇偶標(biāo)志P（PSW.0）。反映累加器ACC內(nèi)容的奇偶性，如果ACC中的運(yùn)算結(jié)果有偶數(shù)個(gè)1（如11001100B，其中有4個(gè)1），則P為0，否則，P=1。

　　由于PSW存放程序執(zhí)行中的狀態(tài)，故又叫程序狀態(tài)字。運(yùn)算器中還有一個(gè)按位（bit）進(jìn)行邏輯運(yùn)算的邏輯處理機(jī)（又稱布爾處理機(jī)）。

　　控制器

　　控制器是CPU的神經(jīng)中樞，它包括定時(shí)控制邏輯電路、指令寄存器、譯碼器、地址指針DPTR及程序計(jì)數(shù)器PC、堆棧指針SP等。這里程序計(jì)數(shù)器PC是由16位寄存器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器。要單片機(jī)執(zhí)行一個(gè)程序，就必須把該程序按順序預(yù)先裝入存儲(chǔ)器ROM的某個(gè)區(qū)域。單片機(jī)動(dòng)作時(shí)應(yīng)按順序一條條取出指令來加以執(zhí)行。因此，必須有一個(gè)電路能找出指令所在的單元地址，該電路就是程序計(jì)數(shù)器PC。當(dāng)單片機(jī)開始執(zhí)行程序時(shí)，給PC裝入第一條指令所在地址，它每取出一條指令（如為多字節(jié)指令，則每取出一個(gè)指令字節(jié)），PC的內(nèi)容就自動(dòng)加1，以指向下一條指令的地址，使指令能順序執(zhí)行。只有當(dāng)程序遇到轉(zhuǎn)移指令、子程序調(diào)用指令，或遇到中斷時(shí)（后面將介紹），PC才轉(zhuǎn)到所需要的地方去。8051 CPU指定的地址，從ROM相應(yīng)單元中取出指令字節(jié)放在指令寄存器中寄存，然后，指令寄存器中的指令代碼被譯碼器譯成各種形式的控制信號(hào)，這些信號(hào)與單片機(jī)時(shí)鐘振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖在定時(shí)與控制電路中相結(jié)合，形成按一定時(shí)間節(jié)拍變化的電平和時(shí)鐘，即所謂控制信息，在CPU內(nèi)部協(xié)調(diào)寄存器之間的數(shù)據(jù)傳輸、運(yùn)算等操作。

　　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)部分別的功能作用

　　下圖就是我們要研究學(xué)習(xí)的對(duì)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?cè)斀猓茏鳛榧拇嫫鞴┯脩羰褂玫闹皇乔?28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(duì)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(duì)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(jí)和低級(jí)共二個(gè)優(yōu)先級(jí)別，優(yōu)先級(jí)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。