MCS-51系列单片机的硬件结构：实用教程

mc5-51系列单片机的内部结构框图如图21所示。

图2-1 mcs-51系列单片机的内部结构框图

mcs-51系列单片机按其功能部件可划分为9个组成部分。

（1）运算器 运算器包括算术／逻辑单元（alu）、累加器（acc）、寄存器（b）、暂存器（temp）及程序状态寄存器（psw）等。运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算，可以对单字节、半字节（4位）等数据进行操作，如能完成加、减、乘、除、加“1”、减“1”、bcd码十进制调整、比较等算术运算，还能实现与、或、异或、取反、左右循环等逻辑操作。操作结果一般存放在累加器（a）中，结果的状态信息在程序状态寄存器（psw）中呈现出来。psw是一个8位寄存器，用来存放运算结果的一些特征。

（2）控制器 控制器是控制单片机工作的神经中枢，它包括程序计数器（pc）、指令寄存器（ir）、指令译码器（id）、数据指针（dptr）、堆栈指针（sp）、ram地址寄存器、时钟发生器、定时和控制逻辑电路等。控制器以主振频率为基准，发出cpu的控制时序，从程序存储器取出指令，放在指令寄存器，然后对指令进行译码，并通过定时和控制逻辑电路，在规定的时刻发出一定序列的微操作控制信号，协调cpu各部分的工作，以完成指令所规定的操作。其中一些控制信号通过芯片的引脚传送到片外，控制扩展芯片的工作。

（3）数据存储器（ram） 单片机片内有128位用户读写数据存储单元和21个特殊功能寄存器，读写数据存储器是通用存储器，用于存放运算中间结果或临时数据等。特殊功能寄存器是cpu运行和片内功能模块专用的寄存器，如累加器（a）、定时／计数器等，一般不能作为通用数据存储器使用。当片内数据存储器不够使用时，可扩展片外ram。mcs51系列单片机对外有64kb数据存储器的寻址能力。(www.xing528.com)

（4）内部程序存储器 mcs-51系列单片机内部有4kb的rom存储单元，简称内部rom。目前内部rom的种类基本上有掩膜rom、optrom、eprom、flashrom等。掩膜rom、optrom都是一次性编程的，一般只用在定型产品中，成本低。flashrom可以在线擦除和编程，用于程序调试阶段非常方便。

（5）接口电路 mcs-51系列单片机有4个8位宽度的并行输入／输出（i／o）端口，分别称为p0口、p1口、p2口和p3口，i／o线共有32根。单片机输出的控制信号和采集自外部的输入信号，都是通过这32根i／o线进行传输的，有的端口还具有第二功能。

（6）定时／计数器 mcs-51系列单片机内部有两个16位的定时／计数器，可以设置计数方式或定时方式，用以对外部脉冲或内部时钟进行计数。详细介绍请参见本书第4章。

（7）中断控制系统 mcs-51系列单片机具有5个（详细介绍请参见本书第4章）中断源，可编程为2个优先级进行中断处理。

（8）串行通信接口 mcs-51系列单片机内部有一个全双工的uart（通用串行收发器），可以和其他uart通信，实现数据的串行传送，详细介绍请参见本书第5章。

（9）时钟电路 振荡器为mcs-51系列单片机内部的时钟电路，外接石英晶体或外部输入一定频率的脉冲即可作为时钟脉冲序列，控制cpu内部逻辑电路的运行。