51單片機是對所有兼容Intel 8051指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。該系列單片機的始祖是Intel的8004單片機，后來隨著Flash rom技術的發(fā)展，8004單片機取得了長足的進展，成為應用最廣泛的8位單片機之一，其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。51單片機是基礎入門的一個單片機，還是應用最廣泛的一種。下面將介紹其的特性與內(nèi)部結構：
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行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進行位的邏輯運算，其功能十分完備，使用起來得心應手。
(2)同時在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(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)部結構
51單片機內(nèi)部組成
(1)MCS-51單片機的內(nèi)核：8051CPU，CPU的內(nèi)部集成有運算器和控制器，運算器完成運算操作(包括數(shù)據(jù)運算、邏輯運算等)，控制器完成取指令、對指令譯碼以及執(zhí)行指令。
(2)MCS-51單片機的片內(nèi)資源：中央處理器(CPU)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)、定時/計數(shù)器(ROM)、并行輸入輸出(I/O)口、全雙工串行口、中斷系統(tǒng)、時鐘電路。
(3)中央處理器(CPU)：是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。
(4)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)：8051內(nèi)部有128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)和21個專用寄存器單元，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個字節(jié)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結果或用戶定義的字型表。
(5)程序存儲器(ROM)：8051共有4K字節(jié)程序存儲器(ROM)，用于存放用戶程序和數(shù)據(jù)表格。
(6)定時/計數(shù)器(ROM)：8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)，當定時/計數(shù)器產(chǎn)生溢出時，可用中斷方式控制程序轉向。
(7)并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4個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)置一個全雙工異步串行通信口，用于與其它設備間的串行數(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，有五個中斷源(兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷)，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)時鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的時序脈沖，但需外接晶體振蕩器和振蕩電容。
以上就是對51單片機的內(nèi)部結構的介紹了。需要注意的是51系列的單片機一般不具備自編程能力。目前在教學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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