单片机知识梳理:51系列单片机的特性及内部结构介绍

所谓单片机，就是把中央处理器CPU（CentralProcessingUnit）、存储器（Memory）、定时器、I/0（Input/Output）接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了微型计算机系统的含义。

 

51单片机是对所有兼容Intel8051指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机，后来随着Flashrom技术的发展，8004单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。下面小GOO来介绍51系列单片机的特性及内部结构：

 

    1.特性

 

    (1)从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。

 

    (2)同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便。

 

    (3)具有乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。

 

 

    2.内部结构

 

    51子系列单片机由CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、特殊功能寄存器、4个I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统等多个功能部件组成。

 

    (1)MCS-51单片机的内核：8051CPU，CPU的内部集成有运算器和控制器，运算器完成运算操作(包括数据运算、逻辑运算等)，控制器完成取指令、对指令译码以及执行指令。

 

    (2)MCS-51单片机的片内资源：中央处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)、定时/计数器(ROM)、并行输入输出(I/O)口、全双工串行口、中断系统、时钟电路。

 

    (3)中央处理器(CPU)：是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

 

    (4)数据存储器(RAM)：8051内部有128字节数据存储器(RAM)和21个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器有专门的用途，通常用于存放控制指令数据，不能用作用户数据的存放，用户能使用的RAM只有128个字节，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

 

    (5)程序存储器(ROM)：8051共有4K字节程序存储器(ROM)，用于存放用户程序和数据表格。

 

    (6)定时/计数器(ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数，当定时/计数器产生溢出时，可用中断方式控制程序转向。

 

    (7)并行输入输出(I/O)口：8051共有4个8位的并行I/O口(P0、P1、P2、P3)，用于对外部数据的传输。

 

    (8)全双工串行口：8051内置一个全双工异步串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

 

    (9)中断系统：8051具备较完善的中断功能，有五个中断源(两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断)，可基本满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。

 

    (10)时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的时序脉冲，但需外接晶体振荡器和振荡电容。

 

    以上就是51系列单片机的特性及内部结构的详细说明了。值得注意的是51系列的单片机一般不具备自编程能力。目前大量被采用在教学场合和对性能要求不高的场合，而使用最多的器件为：8051、80C51。