通常，微電腦系統(tǒng)包括中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)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(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；存儲(chǔ)器則是存放系統(tǒng)運(yùn)行所需的程序及數(shù)據(jù)，包括只讀存儲(chǔ)器(ROM，ReadOnlYMemory)和隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM，RandonACCessMemory)，通常ROM用來(lái)儲(chǔ)存程序或永久性的數(shù)據(jù)，稱為程序存儲(chǔ)器，RAM則是用來(lái)儲(chǔ)存程序執(zhí)行時(shí)的臨時(shí)數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；輸入/輸出單元是微型計(jì)算機(jī)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(gè)微型計(jì)算機(jī)。

　　單片機(jī)微控制器(簡(jiǎn)稱單片機(jī))就是把中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入/輸出端口等，全部放置在一個(gè)芯片里，只要再配置幾個(gè)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(jì)算機(jī)，如下圖所示。因此整個(gè)系統(tǒng)體積小、成本低、可靠度高，成為目前微型計(jì)算機(jī)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(jī)中，我們往往并不太在乎其存儲(chǔ)器的大小和位數(shù)，主要強(qiáng)調(diào)其輸入/輸出功能。

　　我們常常提到“8051單片機(jī)”(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(jià)格便宜，質(zhì)量穩(wěn)定，開(kāi)發(fā)工具齊全，廣為學(xué)?；蚺嘤?xùn)機(jī)構(gòu)所歡迎。

　　雖然8051的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但初次接觸微控制器或單片機(jī)，一下子要熟識(shí)整個(gè)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(jī)發(fā)展至今，雖然有許多廠商各自開(kāi)發(fā)不同的兼容芯片，其基本結(jié)構(gòu)卻沒(méi)有多大變動(dòng)，如下所示為標(biāo)準(zhǔn)的8051結(jié)構(gòu)：

　　*8051為8位微控制器。

　　*程序存儲(chǔ)器ROM：內(nèi)部有4RB、外部最多可擴(kuò)充至64KB。

　　*數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM：內(nèi)部有128B、外部最多可擴(kuò)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(gè)全雙工串行口，即UART。

　　*5個(gè)中斷源，即INTO、INTI、TO、T1RXDTXD,

　　*111個(gè)指令碼。

　　上述結(jié)構(gòu)里，最好能把前4條“記憶”下來(lái)。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(duì)于計(jì)算機(jī)(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(jī)徽控制器，仍是以8位為主，只有在特殊場(chǎng)合，才會(huì)采用16位的單片機(jī)，如8096等。

　　通常存儲(chǔ)器的操作以字節(jié)(byte)為單位，r可位尋址J是存取存儲(chǔ)器、寄存器或輸入/輸出端口時(shí)，可指定其中的一個(gè)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(shuō)明如下；

　　●QFP封裝

　　8051的PQFP或TQFP均為扁平的44個(gè)引腳貼片式封裝，這種封裝體積小、成本低，適合于機(jī)器粘貼，為目前商品的主流，但在學(xué)校或培訓(xùn)機(jī)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(hào)者為第1腳，然后逆時(shí)針排序，分別為2、3……44腳，其中包括4個(gè)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(gè)貼片式引腳(SMT)的封裝，其中包括4個(gè)空引腳，其引腳編號(hào)與QFP封裝非常類(lèi)似(相容)，如上圖所示，在俯視圖中，上面中間有記號(hào)者為第1引腳，然后逆時(shí)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(shí)驗(yàn)或教學(xué)時(shí)，還可利用插座，可以縮短開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)的差距。

　　●針腳式封裝

　　8051的針腳式封裝是40個(gè)引腳雙并排的封裝，簡(jiǎn)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(hào)者為第1腳，然后逆時(shí)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(xué)校、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。不過(guò)，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(qiáng)烈建議先把8051的引腳“背”下來(lái)，而要背40只引腳有點(diǎn)傷腦筋，所以筆者提供獨(dú)門(mén)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?jǐn)?shù)字IC的電源引腳類(lèi)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(lái)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(kāi)始引腳，即第39-32腳等8只引腳為Port0；Port0的對(duì)面就是Port1，也就是第1腳到第8腳。Port1從第1腳開(kāi)始，所以Port2從其斜對(duì)角第21腳開(kāi)始，也就是在右下方，第21腳到第28腳就是Port2。同樣地，Port2的對(duì)面就是Port3，第10腳到第17腳就是Port3。39、1、21、10就是這4個(gè)Port的開(kāi)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(duì)于8051而言，只要復(fù)位引腳接高電平超過(guò)2個(gè)機(jī)器周別說(shuō)明如下；

　　●QFP封裝

　　8051的PQFP或TQFP均為扁平的44個(gè)引腳貼片式封裝，這種封裝體積小、成本低，適合于機(jī)器粘貼，為目前商品的主流，但在學(xué)?；蚺嘤?xùn)機(jī)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(hào)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(dòng)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(shí)鐘脈沖，而在接地引腳上方的兩只引腳，即19、18腳，就是時(shí)鐘脈沖引腳，分別是XTAL1.XTAL2,

　　5.存儲(chǔ)器引腳

　　8051內(nèi)部有存儲(chǔ)器，外部也可接存儲(chǔ)器。使用內(nèi)部存儲(chǔ)器還是外部存儲(chǔ)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(wèn)外部存儲(chǔ)器使能(ExternalAccessEnable)引腳。當(dāng)EA=1時(shí)，系統(tǒng)使用內(nèi)部存儲(chǔ)器；當(dāng)反相EA=0時(shí)，系統(tǒng)使用外部存儲(chǔ)器。若使用無(wú)內(nèi)部存儲(chǔ)器的8031/8032，則31腳接GND。

　　6.外部存儲(chǔ)器控制引腳現(xiàn)在只剩下反相EA引腳下面的兩個(gè)引腳了，這兩只引腳與EA引腳有點(diǎn)類(lèi)似，都是控制存儲(chǔ)器的，說(shuō)明如下：

　　(1)30腳為地址鎖存允許信號(hào)ALE(AddressLatchEnable)，其功能是在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，送出一個(gè)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(hào)，讓Port0空出來(lái)，以傳輸數(shù)據(jù)。

　　(2)29腳為程序存儲(chǔ)器允許輸出端PSEN(ProgramStoressENable)，其功能也是訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。通常此引腳連接到外部存儲(chǔ)器(ROM)的OE引腳，當(dāng)8051要讀取外部存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳就會(huì)輸出一個(gè)低電平信號(hào)。

　　(3)相對(duì)于前面的38個(gè)引腳，29、30腳比較難以理解，所幸，只要不動(dòng)用到外部存儲(chǔ)器，就可當(dāng)它們不存在!

　　8051的40個(gè)引腳里，有很多是多任務(wù)引腳，簡(jiǎn)單講就是多用途的引腳，以39-32腳為例，平時(shí)為Port0；若是連接外部存儲(chǔ)器時(shí)，則當(dāng)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(guò)如果不接外部存儲(chǔ)器時(shí)，就可當(dāng)他們不存在。