8051單片機

8051單片機是PC 機的CPU 是基於馮諾伊曼的體系結構。

基本結構

51 單片機最初是由Intel 公司開發設計的，但後來Intel 公司把51 核的設計方案賣給了幾家大的電子設計生產商，譬如 SST、Philip、Atmel 等大公司。如是市面上出現了各式各樣的但均以51 為核心的單片機，倒是Intel 公司自己的單片機卻顯得遜色了。這些各大電子生產商推出的單片機都兼容51 指令、並在51 的基礎上擴展一些功能而內部結構是與51 一致的。

結構框架

PC 機的CPU 是基於馮諾伊曼的體系結構，然而MCU（單片機）、Dsp（數位訊號處理器）都是基於哈佛結構的體系結構。哈佛結構與馮諾伊曼結構有很大的不同，在馮諾伊曼體系結構下只有一個地址空間，ROM 和RAM 可以隨意安排在這一地址範圍內的不同空間，即ROM 和RAM 地址統一分配。CPU 訪問存儲器時，一個地址對應唯一的存儲單元，可能是ROM，也可能是RAM。而哈佛結構下ROM 和RAM 是分開編址，即程式和數據分開保存，訪問時用不同的指令加以區分，並可同時訪問，在這樣的體系結構下有利於提高指令的執行速度。在後面的章節我們將詳細介紹單片機的存儲器配置。

（1） 一個8 位的微處理器（CPU）。

（2） 片內數據存儲器RAM（128B/256B），用以存放可以讀/寫的數據，如運算的中間結果、最終結果以及欲顯示的數據等，SST89 系列單片機最多提供1K 的RAM。

（3） 片內程式存儲器ROM/EPROM（4KB/8KB），用以存放程式、一些原始數據和表格。但也有一些單片機內部不帶ROM/EPROM，如8031，8032，80C31 等。目前單片機的發展趨勢是將RAM 和ROM 都集成在單片機裡面，這樣既方便了用戶進行設計又提高了系統的抗干擾性。SST 公司推出的89 系列單片機分別集成了16K、32K、64K Flash 存儲器，可供用戶根據需要選用，讀者可查看書的後面部分。

（4） 四個8 位並行I/O 接口P0~P3，每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。

（5） 兩個定時器/計數器，每個定時器/計數器都可以設定成計數方式，用以對外部事件進行計數，也可以設定成定時方式，並可以根據計數或定時的結果實現計算機控制。為方便設計串列通信，目前的52 系列單片機都會提供3 個16 位定時器/計數器。

（6） 五個中斷源的中斷控制系統。現在新推出的單片機都不只5 箇中斷源，例如SST89E58RD 就有9 箇中斷源。

（7） 一個全雙工UART（通用異步接收傳送器）的串列I/O 口，用於實現單片機之間或單機與微機之間的串列通信。

（8） 片內振盪器和時鐘產生電路，但石英晶體和微調電容需要外接。最高允許振盪頻率為12MHz。SST89V58RD 最高允許振盪頻率達40MHz，因而大大的提高了指令的執行速度。

以上各個部分通過內部數據匯流排相互連線。

8051 單片機內部結構如圖2-2 所示。一個完整的計算機應該由運算器、控制器、存儲器（ROM 及RAM）、數據匯流排和I/O 接口組成。一般微處理器（如8086）就只包括運算器和控制器兩部分。和一般微處理器相比，8051 增加了四個8 位I/O 口、一個串列口、4KB ROM、128BRAM、很多工作暫存器及特殊功能暫存器（SFR），所以單片機具有比微處理器更強大的控制功能，單片機是專為進行控制設計的，而常見的微處理器是用於運算功能的，下圖各部分的功能描述。