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1、51单片机单片机内部结构第1章 51单片机结构 第一讲P3P1P2 可编程 串行I/O口P0外部中断基准频率源控制 128/256B数据存储器 4KB/8KB程序存储器 2/3个16位定时/计数器 振荡器及 定时电路 CPU 64KB总线扩展控制 可编程并行I/O口内部中断计数脉冲串行输出串行输入1.2 存存 储储 器器 存储器用于存放程序和数据，半导体存储器由存储器用于存放程序和数据，半导体存储器由一个个存储单元组成，每个单元对应一个编号一个个存储单元组成，每个单元对应一个编号(地地址址)，一个单元存放一个，一个单元存放一个8 8位二进制数。位二进制数。微型计算机的存储器地址空间有两种结构形
2、式：微型计算机的存储器地址空间有两种结构形式：普林斯顿结构普林斯顿结构哈佛结构哈佛结构FFFFHFFFFH0000H0000HFFFFHFFFFH0000H0000H哈佛结构哈佛结构 以以64K64K的存储空间为例，微型计算机存储器的两的存储空间为例，微型计算机存储器的两种体系结构如下图所示。目前通用微型计算机都采用种体系结构如下图所示。目前通用微型计算机都采用了普林斯顿结构。了普林斯顿结构。普林斯顿结构普林斯顿结构FFFFHFFFFH0000H0000H64KB64KB可有相同的地址，可有相同的地址，但访问指令不同。但访问指令不同。MCS-51 MCS-51的储存器采用改进的哈佛结构：程序的
3、储存器采用改进的哈佛结构：程序存储器和数据存储器是分开的存储器和数据存储器是分开的,各有自己的寻址方各有自己的寻址方式、控制信号和访问指令。但共享数据总线和地式、控制信号和访问指令。但共享数据总线和地址总线。址总线。程序存储器程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。用来存放程序和始终要保留的常数。数据存储器数据存储器存放程序运行中所需要的常数和变量。存放程序运行中所需要的常数和变量。从从物理空间物理空间看看,MCS-51,MCS-51有四个存储器地址空间：有四个存储器地址空间：片内数据存储器、片外数据存储器片内数据存储器、片外数据存储器片内程序存储器、片外程序存储器片内程序存储器、片外程序存
4、储器 从从逻辑上逻辑上看，看，MCS-51有三个存储器空间：有三个存储器空间：片内数据存储器；片外数据存储器片内数据存储器；片外数据存储器 片内、片外统一编址的程序存储器片内、片外统一编址的程序存储器外部数据 存储器 (RAM)外部程序 存储器 (ROM)内部程序 存储器内部数据 存储器8XX51MCS-51单片机的存储器逻辑结构FFFFH0000H 外部 RAM 特殊功能 寄存器内部数据存储器内部数据存储器 内部数据 RAM7FH80H00HFFH 外部R O M1000HFFFFH外部数据存储器外部数据存储器 （增强型）程序存储器程序存储器 0FFFH内部ROM (EA=1)H000080
5、518031H00000FFFH外部ROM (EA=0）地址重叠 引脚引脚 EA EA 的接法决定了程序储存器的的接法决定了程序储存器的000000000FFFH 4KB0FFFH 4KB地址范围是在单片机片内还是片外。地址范围是在单片机片内还是片外。程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序和表格常数。程序储存器以程序计数器序和表格常数。程序储存器以程序计数器 PC PC 作为作为地址指针，通过地址指针，通过1616位地址总线，可寻址的地址空间位地址总线，可寻址的地址空间为为64KB64KB。在在8051/8751/89C51 8051/8751/
6、89C51 片内，分别内置最低地址片内，分别内置最低地址空间的空间的4KB ROM/EPROM4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序储存器）程序储存器（内部程序储存器），而在，而在80318031片内，则无内部程序储存器，必须外部片内，则无内部程序储存器，必须外部扩展扩展EPROMEPROM。MCS-51MCS-51单片机中单片机中64KB64KB内、外程序储存器内、外程序储存器的地址是统一编排的。的地址是统一编排的。1.2.1 1.2.1 程序储存器程序储存器 8031 8031单片机无内部程序存储器，因此它必单片机无内部程序存储器，因此它必须外接程序存储器才能使用，地址从须外接程序
7、存储器才能使用，地址从0000H0000HFFFFHFFFFH都是外部程序存储空间。都是外部程序存储空间。应始终接地。应始终接地。EA 对于内部有对于内部有ROMROM的单片机的单片机(51(51、5252系列系列)，引脚一般接高电平，使程序从内部引脚一般接高电平，使程序从内部ROMROM开始执开始执行。当行。当PCPC值超出内部值超出内部ROMROM的容量时，会自动转的容量时，会自动转向外部程序存储器空间。外部程序存储器地址向外部程序存储器空间。外部程序存储器地址空间为空间为1000H1000HFFFFHFFFFH。访问程序存储器使用访问程序存储器使用MOVC指令。指令。EAl程序存储器中的
8、几个特殊地址：程序存储器中的几个特殊地址：地址地址 用途用途 0000H0000H 复位操作后的程序入口复位操作后的程序入口 0003H0003H 外部中断外部中断0 0服务程序入口服务程序入口 000BH 000BH 定时器定时器0 0中断服务程序入口中断服务程序入口 0013H0013H 外部中断外部中断1 1服务程序入口服务程序入口 001BH 001BH 定时器定时器1 1中断服务程序入口中断服务程序入口 0023H0023H 串行口中断服务程序入口串行口中断服务程序入口 l用于存放随机读写的数据。用于存放随机读写的数据。l外部外部I/OI/O口地址影像区。口地址影像区。MCS-51M
9、CS-51单片机的外部数据存储器单片机的外部数据存储器和外部和外部I/OI/O口实行统一编址口实行统一编址 ，并使用，并使用相同的选通控制信号，均使用相同的选通控制信号，均使用 MOVXMOVX 指令访问。指令访问。l MCS-51 MCS-51 单片机最多可扩展单片机最多可扩展64KB64KB外部外部数据存储器数据存储器1.2.2 1.2.2 外部数据存储器外部数据存储器FFFFH0000H 外部 RAM外部数据存储器外部数据存储器 内部数据存储器是使用最多的地址空间，内部数据存储器是使用最多的地址空间，l存放随机读写的数据存放随机读写的数据l用作堆栈区用作堆栈区1.2.3 1.2.3 内部
10、数据储存器内部数据储存器特殊功能 寄存器内部数据 RAM7FH80H00HFFH 特殊功能 寄存器内部数据 RAM7FH80H00HFFH（增强型）地址重叠8xx51基本型8xx52增强型l运算操作数存放区运算操作数存放区 算术运算、逻辑运算、位操作运算等指令算术运算、逻辑运算、位操作运算等指令的操作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器的操作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间。地址空间。l作为通用寄存器区作为通用寄存器区特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能特殊功能 寄存器寄存器内部数据 RAM7FH80H00HFFH 51 51系列单片机内部数据存储器地址范围为系列单片机内部数据存储器地
11、址范围为00007FH7FH。各地址区域用途如下。各地址区域用途如下。（1 1）地址）地址 0 01FH1FH的前的前3232个单元称为寄存器区个单元称为寄存器区l用途用途：作通用寄存器作通用寄存器R0R0R7R7。R0R0与与R1R1可作间址寄存器使用。可作间址寄存器使用。内部数据存储器的地址分配：内部数据存储器的地址分配：特殊功能特殊功能 寄存器寄存器内部数据 RAM7FH80H00HFFH数据存储区和程序存储区区别l#includelmain()l int x,y,zlX=5;lY=6;lZ=x+y;l 32 32个单元的寄存器区分为四组，使用时只能选其中一个单元的寄存器区分为四组，使用
12、时只能选其中一组寄存器。组寄存器。l寄存器的选组由程序状态字寄存器的选组由程序状态字PSWPSW的的RS1RS1和和RS0RS0位定。位定。RS1 RS0 RS1 RS0 选寄存器组选寄存器组 0 0 00 0 0组组 0 1 10 1 1组组 1 0 21 0 2组组 1 1 31 1 3组组 使用时应注意使用时应注意：（2 2）20H20H2FH2FH为位地址区为位地址区 共共1616个单元，每单元有八个位，每位有一个位个单元，每单元有八个位，每位有一个位地址，共地址，共128128位，位地址范围为位，位地址范围为00H00H7FH7FH，该区既可，该区既可位寻址，又可字节寻址。位寻址，又
13、可字节寻址。如如 MOV 20HMOV 20H，C C(这里这里C C是是CyCy进位标志位），该指令进位标志位），该指令是将是将CyCy内容送内容送20H20H位位,如果如果CyCy1 1，位，位20H20H值为值为“1 1”。（3 3）除选中的寄存组以外的存储器均可以作为通用）除选中的寄存组以外的存储器均可以作为通用 RAMRAM区。区。（4 4）堆栈区）堆栈区 8XX518XX51单片机的堆栈设在内部单片机的堆栈设在内部RAMRAM区，深度不大区，深度不大于于128128字节，初始化时字节，初始化时SPSP指向指向07H07H。注：注：8XX51(基本型)8XX52(增强型)访问访问SFRSFR采用直接寻址采用直接寻址访问高访问高128128字节字节RAMRAM采用寄存器间接寻址采用寄存器间接寻址访问访问低低128128字节字节RAMRAM时两种寻址方式都可以。时两种寻址方式都可以。