MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)
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一. 基本組成
1.基本結(jié)構(gòu)：
①一個8位的微處理器(CPU)。
②片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM(128B／256B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。
③片內(nèi)程序存儲器ROM／EPROM(4KB／8KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶ROM／EPROM，如8031，8032，80C31等。
④四個8位并行I／O接口PO-P3，每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。
⑤兩個定時器／計數(shù)器，每個定時器／計取器都可以設(shè)置成計數(shù)方式，用以對外部事件進(jìn)行計數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機(jī)控制。
⑥五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)。
⑦一個全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行I／O口，用于實現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。
⑧片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為12 MHz。
二.內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如圖1:MCS-51內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖所示)
8051／8751／8031芯片的外部引腳和指令系統(tǒng)完全兼容，內(nèi)部結(jié)構(gòu)除ROM／EPROM不同外，其余完全相同。完整的計算機(jī)應(yīng)該由運(yùn)算器、控制器、存儲器(ROM及RAM)和I／O接口組成。一般微處理器(如Z80)只包括運(yùn)算器和控制器兩部分。和一般微處理器相比，8051增加了四個8位I／O口、一個串行口、4KBROM、128BRAM、很多工作寄存器及特殊功能寄存器(SFR)。
(一) 中央處理單元CPU：是單片機(jī)有核心，是單片機(jī)的控制和指揮中心，由運(yùn)算器和控制器等部件組成。
1.運(yùn)算器：
（1）算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU(8位),完成 +、-、×、÷算術(shù)運(yùn)算，與、或、非、異或邏輯運(yùn)算、循環(huán)移位、位處理。
（2）累加器Acc(8位)， 需要ALU處理的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果多數(shù)要經(jīng)過A累加器。
（3）程序狀態(tài)字PSW(8位)， 存放ALU運(yùn)算過程的標(biāo)志狀態(tài)
Cy AC F0 RS1 RS0 OV - P
（4）寄存器B(8位)， 與A累加器配合執(zhí)行乘、除運(yùn)算。也可用作通用寄存器。
2．控制器：
（1）程序計數(shù)器PC(16位)， CPU總是按PC的指示讀取程序。PC可自動加1。因此CPU執(zhí)行程序一般是順序方式。當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)移、子程序調(diào)用、中斷和復(fù)位等操作，PC被強(qiáng)制改寫，程序執(zhí)行順序也發(fā)生改變。 復(fù)位時，PC=0000H。
（2）指令寄存器(IR)：暫存當(dāng)前指令。
（3）指令譯碼器(ID)：將每條指令譯碼變成控制電平。
（4）振蕩器及時鐘電路：8051片內(nèi)有時鐘振蕩電路，頻率為：1.2-12MHZ。
（二）存儲器：8051片內(nèi)ROM和RAM各自獨立，分為程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM。
1.程序存儲器（ROM）：8051和8751片內(nèi)ROM為4KB,用于存放程序和表格等常數(shù)，地址從0000H開始。
2.數(shù)據(jù)存儲器（RAM）：8051/8751/8031片內(nèi)RAM均為128B，地址從00-7FH。詳細(xì)內(nèi)容在第三節(jié)中介紹。
(三)I/O接口：
8051有四個8位并口P0-P3，雙向端口，詳細(xì)內(nèi)容在第六節(jié)中介紹。
三.MCS-51系列單片機(jī)性能表
MCS-51不同型號產(chǎn)品硬件配置情況如圖2所示。
四.MCS-51溫度適應(yīng)范圍
民 用： 0 ℃-70℃
工業(yè)品： -40℃-85 ℃
軍用品：-55℃-125 ℃
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