本章教学基本要求
1．掌握MCS-51单片机的内部结构及功能，熟悉MCS-51单片机P0～P3端口的特性，掌握MCS-51单片机的存储器的结构。
2．了解MCS-51单片机的时钟电路、复位电路和总线时序。
重点与难点
1．MCS-51单片机P0～P3端口的特性及使用方法。
2．MCS-51单片机的存储器的结构及使用方法。
2.1 MCS-51单片机的组成
MCS-51单片机是美国Intel公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括许多品种，如8031、8051、8751、8032、8052、8752等，其中8051是最早、最典型的产品，该系列其他单片机在8051的基础上进行了功能的增加或减少，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51单片机。
MCS-51单片机采用哈佛结构，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、多种I/O端口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成了一个小而完善的计算机系统，其内部结构如图2-1所示。
中央处理器（CPU）：是整个单片机的核心，具有8位数据宽度，能处理8位二进制数据。CPU负责整个单片机的正常工作，完成算术运算、逻辑运算、输入/输出控制、中断处理等操作。
程序存储器：一般大小为4KB，主要用于存放程序代码和一些原始数据或表格。
定时器/计数器：两个16位定时器/计数器可实现定时或计数功能。有些单片机还有第三个定时器，用于特殊用途，如自动重装载、波特率设置等。
并行I/O端口：4组8位I/O端口（P0、P1、P2和P3），用于实现与外部设备的数据交换和控制。
全双工串行口：内置一个全双工串行口，用于与其他芯片或设备的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以用作同步移位器。
中断系统：有5个中断源，分别为两个外部中断、两个定时器/计数器中断和一个串口通信中断，并具有2级的优先级别。
图2-1 MCS-51单片机的内部结构
时钟电路：用于产生整个单片机运行的脉冲时序，MCS-51单片机多数须外接振荡电容，但部分MCS-51单片机内置了时钟电路，片外不用配置振荡电容。
数据存储器（RAM）：有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能存放控制指令，用户只能访问，不能存放用户数据。所以，用户能使用的RAM只有128个单元，可存放读/写的数据、运算的中间结果或用户定义的字型表。数据存储器结构见表2-1。
表2-1 数据存储器结构
MCS-51单片机包含51子系列和52子系列，如8051、8052等，其中52系列比51系列功能多一些，除基本结构相同外，不同之处主要体现在：数据存储器容量为256字节（51系列为128字节）；程序存储器容量为8～32KB；有3个16位定时器/计数器；有6个中断源。在本书给出的MCS-51单片机的电路连接图或参考程序中，没有严格区分单片机AT89C51和AT89S51。
所有MCS-51单片机都包含了以上基本结构，编程基本兼容。但是，MCS-51单片机随着芯片技术的不断发展，内部结构越来越复杂，很多芯片除保持内部数据总线、地址总线和数据存储格式仍然为8位外，数据存储器和程序存储器容量、外部I/O端口控制、外部总线接口等发生了很大的变化。AD公司的ADU812集成了看门狗、温度采集模块等；C8051F系列的I/O端口进行了扩展，具备了串行总线接口、USB总线接口；P8xC591系列单片机内部集成了CAN总线接口。
2.1.1 引脚定义
MCS-51单片机中的80C51和80C52常采用40Pin的DIP封装或者44Pin的PLCC封装，如图2-2所示。
