51单片机存储器内部结构

1、MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间: 1 、片内程序存储器2、片外程序存储器3、片内数据存储器4、片外数据存储器但在逻辑上，即从用户的角度上， 8051 单片机有三个存储空间:1、片内外统一编址的 64K 的程序存储器地址空间（ MOVC）2、256B的片内数据存储器的地址空间（MOV ）3、以及 64K 片外数据存储器的地址空间（ MOVX ）在访问三个不同的逻辑空间时， 应采用不同形式的指令 （具体我们在后面的指令系统学习时将会讲解），以产生不同的存储器空间的选通信号。程序内存 ROM寻址范围: 0000H FFFFH 容量 64KBEA = 1 ，寻址内部 ROM；EA = 0

2、，寻址外部 ROM地址长度: 16位作用: 存放程序及程序运行时所需的常数。七个具有特殊含义的单元是:0000H 系统复位，PC指向此处；0003H 外部中断 0 入口000BH T0 溢出中断入口0013H外中断1入口001BH T1溢出中断入口0023H串口中断入口002BHT2溢出中断入口内部数据存储器RAM物理上分为两大区：00H 7FH即128B内RAM 和SFR区作用：作数据缓冲器用。下图是8051单片机存储器的空间结构图理序存储器内熏坟Jg存储器外88敖觴存碣器64KB1 MCS-51 的内存结初编辑版 word程序存储器一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，

3、还需要它 们运行的软件， 其实微处理器并不聪明， 它们只是完全按照人们预先编写的程序 而执行之。 那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中， 俗称只 读程序存储器（ROM）。程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。其实 程序和数据一样， 都是由机器码组成的代码串。 只是程序代码则存放于程序存储 器中。MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间，它是用于存放用户程序、数据和表格 等信息。对于内部无 ROM 的 8031 单片机，它的程序存储器必须外接，空间地 址为64kB，此时单片机的端必须接地。强制 CPU从外部程序存储器读取程序。 对于内部有 ROM 的 8051 等单片机，正

4、常运行时，则需接高电平，使 CPU 先从 内部的程序存储中读取程序，当 PC值超过内部ROM的容量时，才会转向外部 的程序存储器读取程序。当=1时，程序从片内ROM开始执行，当PC值超过片内ROM容量时会自动 转向外部 ROM 空间。当=0 时，程序从外部存储器开始执行，例如前面提到的片内无ROM 的 8031单片机，在实际应用中就要把 8031的引脚接为低电平。8051片内有4kB的程序存储单元，其地址为 0000HOFFFH,单片机启动复 位后，程序计数器的内容为0000H,所以系统将从0000H单元开始执行程序。但 在程序存储中有些特殊的单元，这在使用中应加以注意：其中一组特殊是0000

5、H 0002H单元，系统复位后，PC为0000H,单片机从 0000H 单元开始执行程序， 如果程序不是从 0000H 单元开始， 则应在这三个单元 中存放一条无条件转移指令，让 CPU 直接去执行用户指定的程序。另一组特殊单元是0003H 002AH,这40个单元各有用途，它们被均匀地分 为五段，它们的定义如下：0003H 000AH外部中断0中断地址区。000BH0012H定时/计数器0中断地址区。0013H 001AH外部中断1中断地址区。001BH0022H定时/计数器1中断地址区。0023H 002AH串行中断地址区。可见以上的40个单元是专门用于存放中断处理程序的地址单元，中断响应

6、后，按中断的类型，自动转到各自的中断区去执行程序。从上面可以看出，每个中断服务程序只有8个字节单元，用8个字节来存放一个中断服务程序显然是不可能 的。因此以上地址单元不能用于存放程序的其他内容，只能存放中断服务程序。但是通常情况下，我们是在中断响应的地址区安放一条无条件转移指令，指向程 序存储器的其它真正存放中断服务程序的空间去执行 ，这样中断响应后，CPU读 到这条转移指令，便转向其他地方去继续执行中断服务程序。下图是ROM的地址分配图:OT32H/O033KppO2AH/O02W-0032H/0023lf-OOIAH/OOIKFK-poiaHroom- WOAH/OOOBH00DOH用户R

7、UH区 IFliI_T箜出生师帧U中斷B* I- ii-!iTl宙皿中斯 b I! 9 JII吊越丽- is r中亶屮也卫pIJMPcROM分布图从上图中大家可以看到，0000H-0002H,只有三个存储单元，3个存储单元在 我们的程序存放时是存放不了实际意义的程序的， 通常我们在实际编写程序时是 在这里安排一条ORG指令，通过ORG指令跳转到从0033H开始的用户ROM 区域，再来安排我们的程序语言。从 0033开始的用户 ROM 区域用户可以通过 ORG 指令任意安排，但在应用中应注意，不要超过了实际的存储空间，不然程 序就会找不到。数据存储器数据存储器也称为随机存取数据存储器。数据存储器

8、分为内部数据存储和外部数据存储。MCS-51内部RAM有128或256个字节的用户数据存储（不同的型 号有分别），片外最多可扩展 64KB 的 RAM ，构成两个地址空间， 访问片内 RAM 用“ MOV指令，访问片外RAM用“ MOVX指令。它们是用于存放执行的中 间结果和过程数据的。MCS-51的数据存储器均可读写，部分单元还可以位寻址。MCS-51单片机的内部数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间，即：数据存储器空间（低 128单元）；特殊功能寄存器空间（高 128单元）； 这两个空间是相连的，从用户角度而言，低 128单元才是真正的数据存储器。下 面我们就来详细的与大家讲解一下：

9、低 128单元：片内数据存储器为 8位地址，所以最大可寻址的范围为 256个单元地址，对片外数据存储器采用间接寻址方式，RO、R1和DPTR都可以做为间接寻址寄存 器，RO、R1是8位的寄存器，即RO、R1的寻址范围最大为256个单元，而DPTR是16位地址指针，寻址范围就可达到64KB。也就是说在寻址片外数据存储器时，寻址范围超过了 256B,就不能用RO、R1做为间接寻址寄存器，而必须用 DPTR 寄存器做为间接寻址寄存器。组KS1 RSQR2虻E4R5R6R7厂00C0H01H02M03H04H05H06H07H10108H09H0CH0DHOfH21010H11H12H13H14H15

10、HL6H17Hp_111SH19H1AH1BH1CH1DH1EH1FH |从上图中我们可以看到，8051单片机片内RAM共有256个单元（00H-FFH）， 这256个单元共分为两部分。其一是地址从 00H7FH单元（共128个字节）为 用户数据RAM。从80H FFH地址单元（也是128个字节）为特殊寄存器（SFR） 单元。从图1中可清楚地看出它们的结构分布。1、通用寄存器区（00H-仆H）在00H 1FH共32个单元中被均匀地分为四块，每块包含八个 8位寄存器，均以R0 R7来命名，我们常称这些寄存器为通用寄存器。这四块中的寄存器都 称为R0 R7,那么在程序中怎么区分和使用它们呢？聪明的

11、INTEL工程师们又安排了一个寄存器一一程序状态字寄存器（PSW）来管理它们，CPU只要定义 这个寄存的PSW的D3和D4位（RS0和RS1），即可选中这四组通用寄存器。 对应的编码关系如下表所示。惹程序中并不需要用4组，那么其余的可用做一般 的数据缓冲器，CPU在复位后，选中第0组工作寄存器。KAM位寻址区地址表单元地址MSB位地址LSB2FH7FH7EH7DH7CH7BH7 AH7?H7SH2EH7?H|76H74H73H72H70H2DHdFH6H6DH6CH(5BH6 AHdPH68H2CH(57H(5tH(55HMHt53H62H(51Ht5OH2BH5FH5EH5DH5CH5 AH

12、59H5SHSTH-TJ55H54H翊52H51H50H轡4FH4EH4DH4CH4BH4 AH4QH4SH2SH|47H145H44H43H42H41H40H3FH3DH3 CH3BH3 AH39H38H37H3&H35H34H33H32H31H30H2FH .2EH2DH2CH2BH2 AH29H2SH24H.26H25H24H23R22HIH20HJ23H1FH1EHIdhI CH1BHI AH1PH18HQH17HIfiH15H14H13H12H11H10Hi21HoraOEHCDHOCHOBHOAHCPHcsH!20H07H5HO4H03H02HO1HOOH2、位寻址区（20H-2F

13、H）片内RAM的20H 2FH单元为位寻址区，既可作为一般单元用字节寻址，也可对它们的位进行寻址。位寻址区共有16个字节，128个位，位地址为OOH 7FH位地址分配如下表所示：+CPU能直接寻址这些位，执行例如置“1 ”、清“ 0”、求“反”、转移，传送和逻辑等操作。我们常称 MCS-51具有布尔处理功能，布尔处理的存储空间指的就是这些为寻址区。3、用户 RAM 区（ 30H-7FH） 在片内 RAM 低 128单元中，通用寄存器占去 32 个单元，位寻址区占去 16 个单 元，剩下的 80个单元就是供用户使用的一般 RAM 区了，地址单元为 30H-7FH 对这部份区域的使用不作任何规定和限制， 但应说明的是， 堆栈一般开辟在这个 区域。高 128 单元：（