一、mcs-51 的核心电路
单片机 8051 内部结构框图
一个8位cpu；
一个片内振荡器和时钟电路；
4k字节片内部程序存储器rom ；
128字节片内部数据存储器ram ；
可寻址64k外部程序存储器；
可寻址64k外部数据存储器；
21个特殊功能寄存器 (专用寄存) ；
32条可编程的 i/o 线（4个8 位并行i/o端口）；
两个16位定时器/计数器；
一个可编程全双工串行口；
具有5个中断源，两个优先级嵌套中断结构。
单片机各功能部件由内部总线联系在一起。简化结构如下图所示
mcs-51 单片机结构框图
二、中央处理单元cpu
cpu 是单片机的核心部件，如上图所示，各方框表示功能部件，可以看出本单片机是 8 位数据宽度的处理器，能处理 8 位二进制数据或代码， cpu 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成各种运算，实现对单片机各功能部件的指挥和控制任务，它是由运算器和控制器等部件组成的。各功能部件实际上是 cpu 的有机组成部分，各功能部件通过运行程序相联系
（1）运算器
运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算，它还包含一个布尔处理器，用来处理位的操作。运算器模块包括算术和逻辑运算部件 alu、布尔处理器，累加器 acc、 b 寄存器、暂存器 tmp1 和 tmp2、程序状态字寄存器 psw 和十进制数调整电路等。
1、累加器 acc 是一个最常用的专用寄存器。大部分单操作数据指令的操作数取自累加器。很多双操作数指令中的一个操作数也取自累加器。加、减、乘、除算术运算指令的运算结果都存放在累加器 a 或 ab 寄存器对中。指令系统中用 a 作为累加器的助记符。
2、b 寄存器
3、程序状态字 psw
程序状态字记录程序状态信息，反映程序运算结果的特征，它是一个 8 位寄存器。其中 psw 的 1 位未用，格式如下：（按 d7 ～ d0 顺序排列）
cy
ac
f0
rs
1
rs
0
ov
-
p
① cy （psw.7） — 进位标志。在执行某些算术和逻辑指令时，当运算结果的最高位有进位或借位时， cy 将被硬件置位，否则就被清零。不同的是在布尔处理机中，它被认为是位累加器，可由软件置位或清零。
② ac （psw.6） — 辅助进位标志。在进行加法或减法操作中，当低 4 位数向高 4 位数有进位或借位时， ac 将被硬件置位，否则就被清零。 ac 被用于十进制调整。
③ fo （psw.5） — 用户定义标志。可由用户让其记录程序状态，用作标记，即用软件使其置位或复位。
④ rs1、rs0（psw.4,psw.3） — 工作寄存器组选择控制位。可以用软件置位或清零，以确定当前工作寄存器组。
⑤ ov（psw.2 —溢出标志位。在对有符号数作加减运算时，用 c6 表示 d6 位向 d7 位的进位或借位，用c7表示d7位向更高位的进位或借位，则 ov 标志可由下式求得： ov=c6 ⊕ c7。 ov=1 表示加减运算的结果超出了目的寄存器 a 所能表示的带符号数的范围（-128 ～ +127）。
无符号数乘法指令 mul 的执行结果也会影响溢出标志。若置于累加器 a 和寄存器 b 的两个数的乘积超过 255 时（8位数）， ov=1 ，否则 ov=0 。此积的高 8 位放在 b 内，低 8 位放在 a 内。因此， ov=0 时，只要从 a 中取得乘积即可，否则还要从 b 中取得乘积的高 8 位。
除法指令 div 也会影响溢出标志，当除数为 0 时， ov=1 ，否则 ov=0 。
⑥ （psw.0） — 奇偶标志。每个指令周期都由硬件来置位或清零，以表示累加器 a 中有 1 的位数的奇偶数。若 1 的位数为奇数，则 p 置位，否则清零。该标志位对串行通信中的数据传输有重要意义。和数学中的数据本身的奇偶性有区别。当 a=10101000b 时，因数中是三个 1 使 p 置位。在数据传输时，当把一批数的 p 位和原 8 位放在一起构成 9 位数，这批 9 位数中 1 的个数应全为偶数。接收端如收到的数没有偶数个 1 则认为出错。
（2）控制器
控制器部件是由指令寄存器、程序计数器 pc ，定时与控制电路等组成的。
① 指令寄存器和译码
指令寄存器中存放指令代码。
② 程序计数器 pc
程序计数器 pc 用来存放即将要执行的指令地址，共 16 位，可对 64k 程序存储器直接寻址。
③ 定时与控制电路
定时与控制电路是产生 cpu 操作时序的，它是单片机的心脏。控制各种操作的时间。
8051 芯片内部有一个反向放大器所构成的振荡电路， xtal1 和 xtal2 分别为振荡电路的输入端和输出端。放大器可以产生自激振荡，此时时钟由内部方式产生。当 xtal1 接地， xtal2 接外部振荡器时，时钟由外部方式产生。
三、8051 内部 rom 存储器
rom： read only memory
一般用于存放程序和表格等不常改变的数据
8051单片机的 rom 是掩摸 rom
容 量：4096byte(212)
地址范围：0000h ～ 1fffh
四、8051 内部的 ram 存储器
ram ： random access memory
一般用于存放程序执行过程中产生的大量的临时数据，相当于 pc 的内存。
8051 单片机的内部 ram ：
容 量： 128 字节
地址范围： 00h~7fh