通常，微電腦系統(tǒng)包括中央處理單元(CPU)、存儲器(Memory)及輸入/輸出單元(I/0)三大部分，如下圖所示。CPU就如同人的大腦一樣，主宰整個系統(tǒng)的運行；存儲器則是存放系統(tǒng)運行所需的程序及數(shù)據(jù)，包括只讀存儲器(ROM，ReadOnlYMemory)和隨機訪問存儲器(RAM，RandonACCessMemory)，通常ROM用來儲存程序或永久性的數(shù)據(jù)，稱為程序存儲器，RAM則是用來儲存程序執(zhí)行時的臨時數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)存儲器；輸入/輸出單元是微型計算機與外部溝通的管道，其中包括輸出口與輸人口。這三部分分別由不同的零件(IC)組成，把它們組裝在電路板上，就形成一個微型計算機。
單片機微控制器(簡稱單片機)就是把中央處理單元、存儲器、輸入/輸出端口等，全部放置在一個芯片里，只要再配置幾個小零件，如電阻、電容、石英晶體、連接器等，即可形成完整的微型計算機，如下圖所示。因此整個系統(tǒng)體積小、成本低、可靠度高，成為目前微型計算機控制系統(tǒng)的主流。
由于微控制器的主要功能是控制，因此，在單片機中，我們往往并不太在乎其存儲器的大小和位數(shù)，主要強調(diào)其輸入/輸出功能。
我們常常提到“8051單片機”(以下稱8051)，源自Intel公司的MCS-51系列，而目前廣泛采用的8051并不限于Intel公司的產(chǎn)品，它包括以其他廠商所推出的兼容芯片，如Amtel公司的89C5l，其價格便宜，質(zhì)量穩(wěn)定，開發(fā)工具齊全，廣為學校或培訓機構(gòu)所歡迎。
雖然8051的結(jié)構(gòu)簡單，但初次接觸微控制器或單片機，一下子要熟識整個8051的硬件結(jié)構(gòu)，是有一定困難的。在此我們只介紹8051的基本架構(gòu)，包括基本結(jié)構(gòu)、引腳、基本電路及51系列等，其中很多資料最好“記”在腦中。
8051的結(jié)構(gòu)
8051單片機發(fā)展至今，雖然有許多廠商各自開發(fā)不同的兼容芯片，其基本結(jié)構(gòu)卻沒有多大變動，如下所示為標準的8051結(jié)構(gòu)：
*8051為8位微控制器。
*程序存儲器ROM：內(nèi)部有4RB、外部最多可擴充至64KB。
*數(shù)據(jù)存儲器RAM：內(nèi)部有128B、外部最多可擴充至64KB
*4組可位尋址的8位輸入/輸出端口，即PO、P1、P2及P3。
*1個全雙工串行口，即UART。
*5個中斷源，即INTO、INTI、TO、T1RXDTXD,
*111個指令碼。
上述結(jié)構(gòu)里，最好能把前4條“記憶”下來。其中：
8位指的是微控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)總線、寄存器的寬度。相對于計算機(PC)所用的CPU：第一代PC的CPU8088/8086到第二代PC的CPU80286都為16位CPU；而從80386到目前的Pentium4都屬于32位的CPU。盡管如此，目前所采用的單片機徽控制器，仍是以8位為主，只有在特殊場合，才會采用16位的單片機，如8096等。
通常存儲器的操作以字節(jié)(byte)為單位，r可位尋址J是存取存儲器、寄存器或輸入/輸出端口時，可指定其中的一個位，例如要指定PO輸入/輸出口中的bit1，則指定為PO.1即可，如下圖所示。
8051的封裝方式與引腳
8051的零件封裝方式有三種，分別說明如下；
●QFP封裝
8051的PQFP或TQFP均為扁平的44個引腳貼片式封裝，這種封裝體積小、成本低，適合于機器粘貼，為目前商品的主流，但在學?；蚺嘤枡C構(gòu)中，卻是行不通的。如上圖所示，在俯視圖中，左上方有記號者為第1腳，然后逆時針排序，分別為2、3……44腳，其中包括4個空引腳的間距為0.8mm。
PLCC封裝
PLCC是8051常用的封裝方式，也是44個貼片式引腳(SMT)的封裝，其中包括4個空引腳，其引腳編號與QFP封裝非常類似(相容)，如上圖所示，在俯視圖中，上面中間有記號者為第1引腳，然后逆時針排序，分別為2、3……44腳，相鄰兩只腳的間距為0.05英寸(即50mil)。
這是一種貼片式的零件，可直接貼在電路板上，而不必鉆孔(其引腳如上圖所示)。在研發(fā)、實驗或教學時，還可利用插座，可以縮短開發(fā)與生產(chǎn)的差距。
●針腳式封裝
8051的針腳式封裝是40個引腳雙并排的封裝，簡稱DIP40。由于現(xiàn)在都采用較便宜的塑料封裝，所以又叫做PDIP。如下圖所示，在DIP封裝里，俯視圖左上方有記號者為第1腳，然后逆時針排序，分別為2、3……40腳。相鄰兩只腳的間距為0.1英寸(即l00mil)，而兩排引腳之間距為0.6英寸(即600mil)，剛好可插在面包板或40腳的插座上，特別適用于學校、培訓機構(gòu)。不過，由于針腳式封裝體積較大、電路板制作成本較高，已很少用在商品里。
在此，筆者強烈建議先把8051的引腳“背”下來，而要背40只引腳有點傷腦筋，所以筆者提供獨門的技巧，讓大家輕松記住這40只引腳，具體如下：
1.電源引腳
絕大多數(shù)IC都需要接電源，而8051的電源引腳與大部分數(shù)字IC的電源引腳類似，右上角接Vcc、左下角接GND。所以8051的40腳為Vcc引腳，連接5V±10%；20腳為GND引腳，必須接地。
2.輸入/輸出口
有了電源之后，再來看看8051的主角，也就是輸入/輸出口。緊接于剛才所介紹的Vcc引腳下面，也就是第39腳，為Port0的開始引腳，即第39-32腳等8只引腳為Port0；Port0的對面就是Port1，也就是第1腳到第8腳。Port1從第1腳開始，所以Port2從其斜對角第21腳開始，也就是在右下方，第21腳到第28腳就是Port2。同樣地，Port2的對面就是Port3，第10腳到第17腳就是Port3。39、1、21、10就是這4個Port的開始引腳。
3.復(fù)位引腳
絕大多數(shù)微控制器都需要復(fù)位(Reset)的操作。對于8051而言，只要復(fù)位引腳接高電平超過2個機器周別說明如下；
●QFP封裝
8051的PQFP或TQFP均為扁平的44個引腳貼片式封裝，這種封裝體積小、成本低，適合于機器粘貼，為目前商品的主流，但在學?；蚺嘤枡C構(gòu)中，卻是行不通的。如圖4所示，在俯視圖中，左上方有記號者為第1腳，然期(約2μs)，即可產(chǎn)生復(fù)位的操作。而8051的復(fù)位引腳在Port1與Port3之間，即第9腳，輔助記憶的方法是[系統(tǒng)久久不動就要接一下Reset鈕以復(fù)位系統(tǒng)],這久久就是第9腳的諧音。
4.頻率引腳
微控制器都需要時鐘脈沖，而在接地引腳上方的兩只引腳，即19、18腳，就是時鐘脈沖引腳，分別是XTAL1.XTAL2,
5.存儲器引腳
8051內(nèi)部有存儲器，外部也可接存儲器。使用內(nèi)部存儲器還是外部存儲器，則須視31腳(Port0下面那只腳)而定!31腳就是反向EA引腳，即訪問外部存儲器使能(ExternalAccessEnable)引腳。當EA=1時，系統(tǒng)使用內(nèi)部存儲器；當反相EA=0時，系統(tǒng)使用外部存儲器。若使用無內(nèi)部存儲器的8031/8032，則31腳接GND。
6.外部存儲器控制引腳現(xiàn)在只剩下反相EA引腳下面的兩個引腳了，這兩只引腳與EA引腳有點類似，都是控制存儲器的，說明如下：
(1)30腳為地址鎖存允許信號ALE(AddressLatchEnable)，其功能是在訪問外部存儲器時，送出一個將原本在Port0中的地址(AO一A7)鎖在外部鎖存器IC(如74373)的信號，讓Port0空出來，以傳輸數(shù)據(jù)。
(2)29腳為程序存儲器允許輸出端PSEN(ProgramStoressENable)，其功能也是訪問外部存儲器。通常此引腳連接到外部存儲器(ROM)的OE引腳，當8051要讀取外部存儲器的數(shù)據(jù)時，此引腳就會輸出一個低電平信號。
(3)相對于前面的38個引腳，29、30腳比較難以理解，所幸，只要不動用到外部存儲器，就可當它們不存在!
8051的40個引腳里，有很多是多任務(wù)引腳，簡單講就是多用途的引腳，以39-32腳為例，平時為Port0；若是連接外部存儲器時，則當成ADO-AD7引腳，而ADO-AD7就是地址引腳與數(shù)據(jù)引腳混合的多任務(wù)引腳，不過如果不接外部存儲器時，就可當他們不存在。
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