极简51单片机：体系结构、程序设计与案例开发（汇编语言版）课件 第1章 单片机的基本概念

第1章

单片机的基本概念1.1单片机的基本概念

1.1.151单片机的内部结构1.1.251单片机的外部引脚与最小系统

1.251单片机中的存储器1.2.1存储器的基本概念 1.2.2内部RAM与特殊功能寄存器1.151单片机的基本结构

单片机（SingleChipMicroprocessor）又称微控制器（MCU，Micro-ControllerUnit），是将微型计算机中的微处理器、存储器和各种资源（输入/输出接口、定时器/计数器、串行接口、中断系统等电路）集成在一块电路芯片上形成的微型计算机。MCS-51系列单片机（简称51单片机）是Intel公司1980年推出的高性能8位单片机，包含51和52两个子系列。 基本的51单片机具有如下主要特点：（1）8位CPU，片内采用单总线结构，采用单一的+5V电源；（2）片内带振荡器，主频1.2~12MHz；（3）指令系统中提供了111条指令；（4）程序存储器和片外数据存储器的最大容量和寻址空间分别为64K字节；（5）128个位寻址存储单元，具有较强的位处理能力；（6）内部集成了4个8位并口、1个全双工串口、2/3个16位定时器/计数器、5/6个中断源。1.1.151单片机的内部结构1.1.251单片机的外部引脚与最小系统最小系统：能够保证单片机正常启动/复位运行所需连接的最少外部电路和硬件系统。对51单片机，主要包括单片机、电源电路、时钟电路、复位电路。复位操作后，单片机进行初始状态。在此状态下，内部的累加器ACC、PSW、DPTR都初始化为全零（即00H），但SP中的数据初始化为07H，4个并口P0~P3初始化为全1（即FFH）。1.251单片机的存储器

程序存储器ROM数据存储器RAM内部ROM外部ROM内部RAM外部RAM存储器4个物理地址空间1.2.1存储器的基本概念不管是ROM还是RAM，都是由若干存储单元构成。每个单元可以保存8位二进制数据，称为一个字节（Byte），其中每位二进制称为一个比特（bit）。存储单元的数据和地址为了让单片机中的CPU找到指定的存储单元，给每个存储单元一个编号，称为存储单元的字节地址（Address）。

显然，每个单元应该具有不同的编号和唯一的、固定不变的字节地址，这样的单元又称为字节单元。由于51单片机最多可以有64KB的ROM和RAM，因此每个ROM或RAM单元的地址都需要用16位二进制表示。为了简化书写，在图1-6中将这些地址分别用4位十六进制数据表示。对于内部RAM，由于只有128字节或256字节，因此每个单元的地址都只用8位二进制或者两位十六进制表示。地址数据CPU对存储器的访问程序计数器PC（ProgramCounter）中保存的16位二进制数据是作为需要访问的ROM单元地址。单片机在执行程序的过程中，任何时刻都由PC给出指令所在的ROM单元地址，单片机据此找到ROM单元，从中取出接下来需要执行的指令。数据指针DPTR（DataPointer）中保存的16位二进制数据是作为需要访问的外部RAM单元地址。在程序执行过程中，操作和参加运算的数据需要从指定的RAM单元读入CPU，程序和指令执行后的结果数据也需要从CPU保存到指定的RAM单元，这些单元的地址由DPTR给出。图1-751单片机的存储空间51单片机中的内部和外部ROM单元采用相同的方法进行访问，而内部RAM和外部RAM的访问方法有所区别，因此说51单片机中的存储器有3个相对独立的逻辑地址空间，如图1-7所示。内部ROM内部RAM外部RAM外部ROM逻辑地址空间物理地址空间1.2.2内部RAM与特殊功能寄存器图1-851单片机的内部RAM工作寄存器组区：32个单元分为4组，每组8个，用R0-R7表示。只能字节访问。位寻址区：共16个字节单元，128个位单元。可字节访问，也可位操作。程序中位单元的给定方法直接给出位单元的地址，例如00H；采用“字节地址.位号”给出，例如20H.0。一般RAM区地址在30H～7FH范围内的共80个字节单元称为一般RAM区，这些单元用于存放程序中的临时变量和中间结果数据，只能实现字节操作，不能进行位操作。对52子系列的单片机，一般RAM区共208个字节单元，地址范围为30H～FFH。因此内部RAM总的单元数为32＋16＋208＝256。对51子系列，一般RAM区只有80个字节单元，因此内部RAM字节单元共有32＋16＋80＝128个。特殊功能寄存器区：共128个字节单元，但未全用。字节地址都在80H～FFH范围内，但未全用。字节地址可以被8整除（即地址的最低3位二进制全为0）的特殊功能寄存器都可进行位操作访问，表中同时给出了这些特殊功能寄存器中各位单元的位地址。其他特殊功能寄存器只能进行字节访问。对所有的字节单元和位单元，在程序中一般用专门的符号表示，因此这些字节地址和位地址不需要记