如果将DPTR寄存器拆分为两个独立的8位寄存器DPH和DPL，则MCS-51单片机主要有27个特殊功能寄存器，其中8051系列有11个寄存器具有位寻址功能，8052系列单片机由于扩展了一个定时器/计数器，则有12个寄存器具有位寻址功能，这些寄存器中的每一位都具有位地址，具有定义的位可以直接按位访问，可进行位寻址的SFR的分布见表2-8所列。需要注意的是，PC不占据RAM单元，在物理上是独立的，因此是不可寻址的寄存器。对专用寄存器只能使用直接寻址方式，编写程序的时候既可使用寄存器符号，也可使用寄存器单元地址。内部RAM及特殊功能寄存器各存储单元之间的数据传送用MOV指令。
表2-8 8051和8052系列单片机中可进行位寻址的SFR的分布
续表
注：表2-8中“—”表示该位没有使用，不能用指令进行读写操作；“*”表示该二进制位没有特殊含义，仅仅代表该寄存器的某一个二进制位，可以通过指令读写该位数据。
表2-5中，R0～R7寄存器组在汇编程序中可以通过设置RS1、RS0两个位，将寄存器分配到不同工作寄存器区，不同工作寄存器区的通用寄存器Rn（n=0～7）尽管编号n相同，但具有不同的RAM地址，因此通用寄存器共有8×4=32个。
表2-7中，寄存器T2CON、T2MOD、RCAP2L、RCAP2H、TL2、TH2是8052系列单片机扩展的定时器/计数器2的寄存器，在8051系列单片机中不存在。
由表2-8可知，能够按位访问的SFR其字节地址均为8的倍数，且每个SFR的字节地址为该寄存器最低位的位地址。比如：P2寄存器的字节地址为0A0H，最低位P2.0的位地址也是0A0H。由表2-6和表2-8可知，MCS-51单片机可以按位访问的位地址范围为00H～0F7H，其中位地址0AEH、0BEH、0BFH和0D1H共计4个位单元没有定义，读写操作没有意义；而ET2（0ADH）、PT2（0BDH）和T2CON的8个位适合具备定时器/计数器2的8052系列单片机，8051没有定时器/计数器2，读写操作没有意义。
3．外部数据存储器
由于MCS-51单片机内部数据存储器只有128B，往往不够用，这就需要扩展外部数据存储器。外部数据存储器最多可以扩到64KB，16位数据指针寄存器作为间接寻址的寄存器的地址指针，其寻址范围为64KB。当外部数据存储器小于256B时，可用R1、R0作为间接寻址寄存器的地址指针。访问外部数据存储器或扩展I/O口可用MOVX指令。
2.2 MCS-51单片机时钟电路与总线时序
无论是通用微型计算机还是单片机，CPU所有的工作都是在时钟信号控制下进行的，每执行一条指令，CPU的控制器就要发出一系列特定的控制信号，这些控制信号在时间上的先后次序就是CPU的工作时序。
2.2.1 时钟电路
MCS-51单片机的时钟连接有两种方式，一种是内部时钟方式，但须在XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体（2～24MHz）和振荡电容，电容C1和C2对频率有微调作用，电容量的选择范围为5～30pF，如图2-7（a）所示。另一种是采用外部时钟方式，即将XTAL2引脚悬空，外部时钟信号（外部振荡器提供的信号）从XTAL1引脚输入，如图2-7（b）所示。
图2-7 MCS-51单片机的时钟连接方式
在单片机应用电路设计中，时钟电路器件应该尽可能靠近CPU对应引脚。如果CPU无法正常工作，可通过示波器检测CPU时钟引脚是否有一定幅值的时钟信号，如果有，则时钟电路正常。
2.2.2 总线时序
MCS-51单片机的振荡频率经过内部二分频以后得到的信号周期，称为状态周期，即一个状态周期包括两拍的时钟周期。机器周期就是计算机完成一种基本操作所需的时间。MCS-51单片机的机器周期由6个状态周期组成，即S1～S6，而每个状态又分为两拍，称为P1和P2，因此一个机器周期中的12个振荡周期常可表示为S1P1、S1P2、…、S6P1、S6P2。若采用12MHz的晶体振荡器，则每个机器周期为12×106/（12×106）=1μs，若采用6MHz晶体振荡器，则每个机器周期为2μs。
在MCS-51单片机指令系统中，有单字节指令、双字节指令和三字节指令。每条指令的执行时间分别占用1个或几个机器周期。单字节指令和双字节指令都可能是单机器周期和双机器周期的，而三字节指令都是双机器周期的，只有乘、除法指令占用4个机器周期。
每一条指令的执行都包括取指令和执行指令两个阶段。在取指令阶段，CPU从程序存储器中取出指令操作码及操作数，然后执行这条指令的逻辑功能。对于绝大部分指令，在整个指令执行过程中，ALE是周期性的信号，如图2-8所示。在每个机器周期中，ALE信号出现两次：第一次在S1P2和S2P1期间，第二次在S4P2和S5P1期间。ALE信号的有效宽度为1个S状态。每出现一次ALE信号，CPU就进行一次取指令操作。
