MCS-51单片机硬件结构解析：ROM、RAM与并行接口

本文主要介绍了MCS-51系列单片机的基础知识，特别是关于机器周期和指令读取过程，以及该系列单片机的主要特点和结构。 在MCS-51系列单片机中，一个典型的机器周期涉及到两次读取指令的操作，每次读取一个字节。这一过程可以通过以下步骤理解：首先，程序计数器(PC)将地址传输到地址总线(Ab)，然后内存(M)中的相应地址被读取到数据总线(Db)，接着PC再次传输地址，内存再次读取数据到数据总线。在这个过程中，ALE（地址锁存允许）和PSEN（程序存储器选通）信号分别用于低8位地址的锁存和ROM读取。当执行MOVX指令时，ALE会跳空一个周期，以适应不同的操作。 MCS-51系列由Intel公司在1980年推出，是一种8位单片机。51子系列包括8031、8051和8751等型号，它们之间在片内程序存储器大小上有所区别。89C51是8051的扩展，具有4K的Flash闪存。这些单片机具有以下特性： 1. CPU是8位的，内置振荡器，工作频率范围从1.2到12MHz。 2. 片内RAM大小为128B（52系列为256B）。 3. 片内ROM/EPROM的大小因型号而异，如8051为4KB。 4. 片外程序和数据存储器寻址空间均为64KB。 5. 提供128个位寻址空间。 6. 21个特殊功能寄存器(SFR)。 7. 四个并行I/O端口：P0、P1、P2、P3。 8. 两个16位定时器/计数器。 9. 一个全双工异步串行口，支持四种工作模式和多机通信。 10. 五个中断源，分为两个优先级。 11. 拥有111条指令集，包括乘法和除法指令。 12. 单总线结构，加强了位处理能力。 13. 使用单一+5V电源供电。 52子系列则增加了片内RAM的容量，提供3个16位定时器/计数器，并且中断源增加至6个。 MCS-51系列单片机的硬件结构主要包括CPU、ROM/EPROM、RAM、定时/计数器、并行和串行接口、中断系统以及一系列输入输出端口。其中，P0、P1、P2、P3为并行I/O接口，TXD和RXD为串行接口，INT0和INT1为外部中断，T0和T1为定时/计数器，XTAL1和XTAL2用于晶体振荡器。在内部结构上，包含各种寄存器，如ACC（累加器）、B寄存器、暂存器、程序计数器(PC)、堆栈指针(SP)、数据指针(DPTR)、程序状态字(PSW)等，以及ALU（算术逻辑单元）和特殊功能寄存器。 MCS-51系列单片机因其灵活的扩展能力和广泛应用，成为了学习和使用微控制器的热门选择，尤其是在嵌入式系统和电子设计领域。通过了解其基本结构和工作原理，可以更好地理解和使用这些单片机进行系统设计。