1.2 MCS-51单片机的结构
MCS-51单片机的典型芯片是8030、8051、8751。8051内部有4KB ROM，8751内有4KB EPROM，8031片内务ROM；除此之外，三者的内部结构相同。因此以8051为例，说明本系列单片机的内部组成及信号引脚。
1.2.1 8051单片机的基本组成
8051单片机的基本组成如图1-1所示。
图1-1 8051单片机的结构框图
由图1-1可见，8051单片机主要由以下几个部分组成：
（1）CPU
8位的微处理器，包括运算器、控制器和部分寄存器，其功能是负责执行算术和逻辑运算。
（2）存储器
● 程序存储器ROM：大小为4KB，用于存放程序，可外扩至64KB；
● 数据存储器RAM：大小为128B，用于存放数据，可外扩至64KB；
● 特殊功能寄存器SFR：51单片机共有21个特殊功能寄存器，详情见1.3.3节。
（3）4个并行I/O口
分别记为P0、P1、P2、P3，每个端口均为8位。
（4）2个16位的定时/计数器
分别记为T/C0和T/C1，既可以工作在定时状态，也可以工作在计数状态。在实际中，根据具体情况进行设置。
（5）一个全双工异步串行口
（6）中断系统
51单片机共有5个中断源入口，其中2个为外中断，3个为内中断。
（7）总线控制
如复位信号RST、地址锁存信号ALE等。按照单片机中总线的功能不同，其总线可分为数据总线、地址总线和控制总线。
（8）振荡器电路
CPU所处理的信号为数字信号，根据数字电子技术中所学知识，可知数字信号的处理是在时钟脉冲信号的作用下实现的。这里的振荡器电路就是为了产生时钟信号而设置的。
1.2.2单片机的CPU
MCS-51的CPU包括两部分：运算部件和控制器。
（1）运算部件
运算部件组成：包括算术逻辑部件ALU、布尔处理器、累加器A、寄存器B、暂
存器以及程序状态字寄存器PSW等。
运算部件功能：是实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据的传送操作。
ALU的功能：可以对8位变量进行逻辑“与”、“或”、“异或”、循环、求补和清零
等基本操作，还可以进行加、减、乘、除等基本运算。还可对位（BIT）变量进行布尔处理，如置位、清零以及逻辑“与”、“或” 等操作。
累加器A： 是一个8位的累加器（也可以写为ACC），绝大部分运算和操作都同A有关。
寄存器B： 是专为执行乘法和除法操作而设置的，一般情况下也可以作为暂存
器使用。
（2）控制器（Controler）
控制器是单片机的神经中枢，以振荡器的频率位基准，产生CPU时序，对指令（Command）进行译码，然后发出各种控制信号，实现各种操作。
1.2.3 MCS-51单片机的引脚及其功能
MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚排列参见图1-2。
图 1-2 MCS-51单片机的引脚
（1）电源
1）VCC （40）——芯片电源，接+5V；（4.5~5.5）
2）VSS （20）——电源地。
（2）时钟引脚
XTAL1（18）、XTAL2（19）——外接晶体振荡或外接脉冲。（P42）
（3）控制线
RST（9）——复位引脚。（Reset），高电平有效。
EA——片内外ROM选择
EA=1，选择片内ROM；
EA=0，选择片外ROM。
★注意★：控制信号线写法上的差别。有“非”表示低电平起作用，反之是高电平起作用。
（4）I/O口线
P0口：8位双向I/O口。在访问外部存储器时，P0口可用于分时传送低8位地址
总线和8位数据总线。能驱动8个LSTTL门。
P1口：8位准双向I/O口（“准双向”是指该口内部有固定的上拉电阻）。能驱动
4个LSTTL门。
P2口：8位准双向I/O口。在访问外部存储器时，P2口可用于高8位地址总线。能驱动4个LSTTL门。
P3口：8位准双向I/O口。能驱动4个LSTTL门。P3口还有第二功能。
1.2.4 MCS-51单片机的存储器结构
MCS-51单片机的组织结构可以分为三个不同的存储空间，分别是：
64KB的程序存储器（ROM），包括片内和片外；
64KB的外部数据存储器（外RAM）；
内部数据存储器（内RAM）。
这三种不同的存储器在物理结构上是相互独立的，它们有各自的寻址系统、控制信号，CPU是通过不同的指令来访问或操作这些存储器。其结构如图1-3所示。
图 1-3 单片机的存储器结构
