51單片機(jī)是對所有兼容Intel 8051指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8004單片機(jī)，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8004單片機(jī)取得了長足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。下面將介紹其的特性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)：
1.特性
(1)從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，處理對象不是字或字節(jié)而是位。不但能對片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來得心應(yīng)手。
(2)同時(shí)在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，使用極為靈活，這一功能無疑給使用者提供了極大的方便。
(3)具有乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。
2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)
51單片機(jī)內(nèi)部組成
(1)MCS-51單片機(jī)的內(nèi)核：8051CPU，CPU的內(nèi)部集成有運(yùn)算器和控制器，運(yùn)算器完成運(yùn)算操作(包括數(shù)據(jù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等)，控制器完成取指令、對指令譯碼以及執(zhí)行指令。
(2)MCS-51單片機(jī)的片內(nèi)資源：中央處理器(CPU)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)、并行輸入輸出(I/O)口、全雙工串行口、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘電路。
(3)中央處理器(CPU)：是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。
(4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)：8051內(nèi)部有128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)和21個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器有專門的用途，通常用于存放控制指令數(shù)據(jù)，不能用作用戶數(shù)據(jù)的存放，用戶能使用的RAM只有128個(gè)字節(jié)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。
(5)程序存儲(chǔ)器(ROM)：8051共有4K字節(jié)程序存儲(chǔ)器(ROM)，用于存放用戶程序和數(shù)據(jù)表格。
(6)定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)，當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生溢出時(shí)，可用中斷方式控制程序轉(zhuǎn)向。
(7)并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4個(gè)8位的并行I/O口(P0、P1、P2、P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。
(8)全雙工串行口：8051內(nèi)置一個(gè)全雙工異步串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。
(9)中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有五個(gè)中斷源(兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷)，可基本滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。
(10)時(shí)鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的時(shí)序脈沖，但需外接晶體振蕩器和振蕩電容。
以上就是對51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的介紹了。需要注意的是51系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。目前在教學(xué)場合和對性能要求不高的場合大量被采用，而使用最多的器件：8051、80C51。
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