单片机第三章 MCS-51存储器与布尔处理器

第三章MCS-51存储器和布尔处理器内存：存放当前执行的程序和数据，主机能直接访问，存取速度快，容量小。外存：存放暂不执行的程序和数据，主机不能直接访问，存取速度慢，容量大。

存储器的功能是存储程序和数据。§3.1概述3.1.1存储器的分类2/2/20231RAM存储器双极型：由双极型晶体管构成，速度快、功耗大、集成度低、价格贵。MOS型：由MOS管构成，速度比双极型RAM慢、功耗小、集成度高、价格便宜。按信息的存储方式分为：静态RAM和动态RAM及新出现的iRAM。ROMEEPROM，电擦除(擦除以Byte为单位)。可擦写EPROM，紫外线（一次全部）擦除，需专门的擦除设备。掩膜ROM,出厂时已固化。可编程PROM，用户一次固化。FLASHROM，随机改写，速度快(擦除以Block为单位)。2/2/20232EEPROMFLASHROM区别FLASH集成度高，容量大，写入速度更快。FLASH擦除以Block为单位；EEPROM擦除以Byte为单位2/2/202333.1.28051的片内存储器8051单片机与一般微机的存储器配置方式很不相同。一般微机通常采用冯·诺依曼结构，只有一个逻辑空间，可以随意安排ROM或RAM。访问存储器时，同一地址对应唯一的存储单元，可以是ROM也可以是RAM，并用同类访问指令。而MCS-51则不同：2/2/202348051在物理结构上设计成程序存储器与数据存储器独立分开的哈佛结构：

片内程序存储器4KB（ROM0000H~0FFFH）

片内数据存储器128B（RAM00H~7FH）★§3.2MCS-51的存储器结构8051在物理结构上有四个存储空间：

片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。2/2/2023564KBROMEA=0EA=10000H0FFFH1000HFFFFH4KBROMFFH80H7FH00HSFRRAM64KBRAM(I/O)0000HFFFFH片内片外片外程序存储器数据存储器2/2/20236

8051在逻辑上，即从用户角度上8051有三个存储空间：

片内外统一编址的程序存储器

片内外不统一编址的数据存储器特殊功能寄存器（片内）★访问这几个不同的逻辑空间时，采用的指令：片内外程序存储器空间----MOVC片内数据存储器空间和SFR----MOV片外数据存储器地址空间----MOVX2/2/202373.2.1程序存储器及地址空间作用--程序存储器用于存放编好的程序和表格常数。①8051片内有4K字节ROM，片外用16位地址线最多可扩展64K字节ROM，两者是统一编址的。★如果EA端保持高电平，8051执行片内前4KBROM地址(0000H～0FFFH)中的程序。当寻址范围超过4KB（1000H～FFFFH）时，则从片外存储器取指令。★当EA端保持低电平时，8051的所有取指令操作均在片外程序存储器中进行，这时片外存储器可以从0000H开始编址。2/2/20238②在程序存储器中，有6个单元具有特殊功能0003H：外部中断0入口。000BH：定时器0溢出中断入口。0013H：外部中断1入口。001BH：定时器1溢出中断入口。0023H：串行口中断入口。使用时，通常在这些入口地址处存放一条绝对跳转指令，使程序跳转到用户安排程序上。0000H:

8051复位后，PC＝0000H，即程序从0000H开始执行指令。2/2/202393.2.2数据存储器及地址空间数据存储器片外RAM64KB，地址范围0000H~FFFFH片内RAM128B，地址范围00H~7FH使用时只能用MOVX指令访问使用MOV指令访问，可以进行堆栈操作2/2/202310片内数据存储器空间分布图通用RAM区(80B)位地址区(16B)寄存器区4组(32B)7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器区4组(32B).........①由PSW中的2位RS1、RS0来决定选哪一组为当前工作寄存器：

RS1、RS0=00选0组RS1、RS0=01选1组RS1、RS0=10选2组RS1、RS0=11选3组②在位地址区，每一个BIT都有一个

地址，共16×8=128位00H30H2FH20H1FH...2/2/202311片内数据存储器空间分布图通用RAM区(80B)位地址区(16B)7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器0组寄存器区4组(32B).........RS1、RS0=00R7R6R5R4R3R2R1R000H01H02H03H04H05H06H07H00H30H2FH20H1FH...2/2/202312片内数据存储器空间分布图通用RAM区(80B)位地址区(16B)7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器1组R7R6R5R4R3R2R1R008H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH寄存器区4组(32B).........RS1、RS0=0100H30H2FH20H1FH...2/2/202313片内数据存储器空间分布图通用RAM区(80B)位地址区(16B)7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器2组R7R6R5R4R3R2R1R010H11H12H13H14H15H16H17H寄存器区4组(32B).........RS1、RS0=1000H30H2FH20H1FH...2/2/202314片内数据存储器空间分布图通用RAM区(80B)位地址区(16B)7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器3组R7R6R5R4R3R2R1R018H19H1AH1BH1CH1DH1EH1FH寄存器区4组(32B).........RS1、RS0=1100H30H2FH20H1FH...2/2/202315片内数据存储器空间分布图通用RAM区(80B)位地址区(16B)7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组位地址区20H21H22H23H24H25H26H27H28H29H2AH2BH2CH2DH2EH2FH00H01H02H03H04H05H06H07H08H0FH10H7FH78H70H68H60H58H50H48H40H38H30H28H20H77H6FH67H1FH5FH57H4FH47H3FH37H2FH27H1FH17H........................D7D6D5D4D3D2D1D0.........00H30H2FH20H1FH...2/2/202316片内数据存储器空间分布图通用RAM区(80B)位地址区(16B)00H30H2FH20H1FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组通用RAM区............共80个字节，作为一般的数据缓冲区并可设置堆栈区2/2/2023173.2.3特殊功能寄存器（21个字节）SFR

(SpecialFunctionalRegister)见书P40表3-6①与ALU相关的（3个）

ARegister(Accumulator)：

累加器，通常用A或ACC表示。可字节寻址(E0H)，

也可位寻址(E0H~E7H)

在运算器做运算时其中一个数一定是在ACC中。

BRegister：暂存寄存器。

暂存寄存器。在做乘、除法时放乘数或除数及结果。

PSW(ProgramStatusWord

）：

PSW是8位寄存器，用于作为程序运行状态的标志。借此，可以了解CPU的当前状态，并作出相应的处理。2/2/202318它的各位功能如下：当CPU进行各种逻辑操作或算术运算时，为反映操作或运算结果的状态，把相应的标志位置1或清0。这些标志的状态，可由专门的指令来测试，也可通过指令来读出。它为计算机确定程序的下一步进行方向提供依据。PSW寄存器中各位的名称及位置如上所示，下面说明各标志位的作用。D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HCYACF0RS1RS0OVPPSW位地址2/2/202319

CY：进位标志。

加减运算时，保存最高位进位、借位状态。

AC：半进位标志。

例：78H+97H01111000+10010111100001111

D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H

CYACF0RS1RS0OVPPSW位地址有进位CY=1没有半进位AY=02/2/202320

RS1、RS0：工作寄存器组选择位。

00选择工作寄存器0组（内部RAM地址00H～07H）

01选择工作寄存器1组（内部RAM地址08H～0FH）

10选择工作寄存器2组（内部RAM地址10H～17H）

11选择工作寄存器3组（内部RAM地址18H～1FH）

P：奇偶校验位，它用来表示累加器A内容中二进制数位“1”的个数的奇偶性。若为奇数，则P=1，否则为0。例：某运算结果是78H（01111000），P=0。D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1H

D0HCY

ACF0

RS1

RS0OV

PPSW位地址2/2/202321F0：用户标志位。作为软件标志，由编程人员决定何时使用。OV：OV（PSW.2）：溢出标志位，运算结果的D7或 D6位中只有一位产生进/借位时，置位OV，表 示产生溢出。D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1H

D0HCY

AC

F0RS1RS0

OVPPSW位地址2/2/202322②与指针相关的（2个）

SP(StackPointer)：

堆栈指针，8位寄存器，用来指定堆栈的栈顶位置，初值为07H，它是加1计数。

DPTR(DataPointer)（分成DPH、DPL两个）：

数据指针可以用它来访问外部数据存储器中的任一单元，也可以作为通用寄存器来用，由我们自已决定如何使用。2/2/202323P0、P1、P2、P3：

四个并行输入/输出口的寄存器（锁存器）。它里面的内容对应着管脚的输出。SCON(SerialControl

Register)SBUF

(SerialDateBuffer)PCON(PowerControl

Register)③与端口相关的（7个）④与定时/计数器相关的（6个）TMOD(Timer/CounterModeRegister)

定时器工作模式寄存器。TCON(Timer/CounterControlRegister)

定时器控制寄存器。TH0、TL0、TH1、TL1：分别是T0、T1的记数初值寄存器。2/2/202324IP(InterruptPriority

Register)IE(InterruptEnableRegister)⑤与中断相关的（2个）课堂练习补充题：下列是关于8031单片机存储空间的描述,分析其对错：

a.特殊功能寄存器容量为21B,没有位地址。

b.外部数据存储器容量可达64kB,字节地址和位地址范围均为0000H～FFFFH

c.程序存储器容量可达64kB,字节地址和位地址范围均为0000H～FFFFH2/2/202325d.内部数据存储器容量为128B,字节地址和位地址范围均为00H～7FHe.特殊功能寄存器容量为21B,有一部分特殊功能寄存器具有位地址。f.程序存储器容量可达64kB,地址范围为0000H～FFFFH。

2.MCS-51单片机的工作寄存器组如何选择？若PSW的RS1、RS0位的内容是01，那么此时工作寄存器R1的字节地址是多少？3.MCS-51内部RAM的寄存器区一共有多少个存储单元？分为多少组？每组有多少个存储单元？分别以什么作为寄存器名？2/2/2023264.8051存储空间的结构与8086/8088有什么不同？它的物理结构是怎样的？5.MCS-51单片机的内部数据存储器容量是多少？它有什么特点？2/2/202327注（了解）：8052/8032既有高128B的内部RAM，又有全部的SFR，它们地址空间重叠，依靠不同的寻址方式实现区别访问.比较：