第三章MCS-51系列單片機存儲器,3.1MCS-51系列單片機系統(tǒng)的存儲器配置,8051的存儲器有4個不同的邏輯空間，即內(nèi)部程序存儲器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、外部程序存儲器、外部數(shù)據(jù)存儲器。它們分別由不同的指令和尋址方式訪問，對外部的兩個邏輯空間還使用不同的讀控制信號。MCS-51系列單片機8051的存儲器配置圖見下頁,3.2內(nèi)部存儲器和特殊功能寄存器,3.2.1內(nèi)部程序存儲器,8051/8751內(nèi)部有4KBROM/EPROM程序存儲器，地址為0000H0FFFH。當接高電平時，使程序從內(nèi)部ROM/EPROM開始運行，當PC值超過OFFFH時，自動轉(zhuǎn)到外部程序存儲區(qū)1000HFFFFH去執(zhí)行程序。,3.2.2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器,8031/8051/8751單片機內(nèi)有128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，字節(jié)地址為00H7FH，與外部數(shù)據(jù)存儲器低端128字節(jié)地址相同，但訪問它們的指令不同，訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器用MOV指令，訪問外部數(shù)據(jù)存儲器用MOVX指令。內(nèi)部這128個字節(jié)的SRAM又分為三個區(qū)域，即工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和數(shù)據(jù)緩存區(qū)。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器見下頁。,（1）工作寄存器區(qū)：00H1FH為4個工作寄存器區(qū)，每區(qū)8個單元，分別稱為R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，且4個區(qū)的工作寄存器同名。實際上，它們都是通用的數(shù)據(jù)寄存器，可用于寄存器地址和數(shù)據(jù)，其中R0、R1還可作為間接尋址寄存器使用。當程序中需使用工作寄存器時，必須先指出它們是哪一個區(qū)的，這是由特殊功能寄存器PSW中的RS1和RS0兩位來選擇的。（2）位尋址區(qū)：20H2FH這16個字節(jié)的每一位都可以單獨進行操作，每一位有一個地址，稱為位地址，例如20H單元的位地址為00H07H。共有128個位地址。（3）數(shù)據(jù)緩沖區(qū)：30H3FH這80個字節(jié)為一般的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，但通常將堆棧區(qū)放在這個空間。由于復(fù)位后堆棧指針自動指向07H（即工作寄存器區(qū)），故在程序開始需要用指令將SP設(shè)置在30H以后。,8051單片機內(nèi)部地址80HFFH空間有21個專用寄存器，見表3-1所示（書上25頁），也稱為特殊功能寄存器SFR。其中有11個可以位尋址，如圖3-3所示（書上26頁）。圖中有7個控制寄存器，各位功能見表3-2所示（書上27頁）。表中PCON、TMOD不可位尋址。1程序計數(shù)器PC程序計數(shù)器PC用于存放下一條要執(zhí)行指令的地址（PC總是指向程序存儲器地址），是一16位專用寄存器，尋址范圍64K字節(jié)，PC在物理結(jié)構(gòu)上是獨立的，不屬于特殊功能寄存器SFR塊。,3.2.3特殊功能寄存器,2累加器A累加器A是一個最常用的專用寄存器，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時工作最頻繁，大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)取自累加器A，很多雙操作數(shù)指令的一個操作數(shù)取自A；加、減、乘、除算術(shù)運算以及邏輯操作指令的結(jié)果都存放在累加器A或AB寄存器中；輸入/輸出大多數(shù)指令都以累加器A為核心操作。指令系統(tǒng)中采用A作累加器的助記符。3寄存器B它是一個8位寄存器。一般用于乘除法指令，與累加器A配合使用。寄存器B存放第二操作數(shù)、乘積的高位字節(jié)或除法的余數(shù)部分。在其他指令中，可作為中間結(jié)果的暫存器使用，相當于RAM中的一個特殊單元。,程序狀態(tài)字是一個8位寄存器，用來存放程序的狀態(tài)信息，表征指令的執(zhí)行狀態(tài)，供程序查詢和辨別之用。其PSW格式如下：,（1）CY：（PSW.7）進/借位標志在執(zhí)行加/減法指令時，如果操作結(jié)果D7位有進/借位，CY置“1”，否則清“0”。在布爾處理機中被定義為布爾（位）累加器（或稱位累加器）。（2）AC：（PSW.6）輔助進位標志或稱為半進位標志當進行加法操作而產(chǎn)生由低4位數(shù)（十進數(shù)的1位數(shù)）向高4位數(shù)進位時，AC將被硬件置“1”，否則被清“0”。AC被用于BCD碼加法調(diào)整，詳見DA指令。,4程序狀態(tài)字PSW,（3）F0：（PSW.5）用戶標志0由用戶定義的一個狀態(tài)標志。可以用軟件來使它置“1”或清“0”，也可以由軟件測試F0來控制程序流向。（4）RS1、RS0：（PSW.4、PSW.3）工作寄存器區(qū)選擇控制位可由軟件來改變RS1和RS0的組合以確定當前工作寄存器區(qū)，詳見表3-3所示。（5）P：（PSW.0）奇偶標志每個指令周期都由硬件來置位或清零，以表示累加器A中值為“1”的位數(shù)的奇偶性。若P=1，則A中“1”的位數(shù)為奇數(shù)，否則P=0。,（6）OV:（PSW.2）溢出標志用于補碼運算，以指示溢出狀態(tài)。當執(zhí)行加法指令時，若以Ci表示i位向位i+1有進位，則OV=C6C7即當位6向位7有進位，而位7不向CY進位時；或位6不向位7進位，而位7向CY進位時，溢出標志OV被置“1”，否則被清“0”。同樣，若以Ci表示減法運算時，位i向位i+1有借位，則執(zhí)行減法指令SUBB時，OV=C6C7無符號數(shù)乘法指令MUL的執(zhí)行結(jié)果也會影響溢出標志；除法指令DIV也會影響溢出標志，當除數(shù)為0時，OV=1，否則OV=0。,5堆棧指針SP它是一個8位寄存器，用來存放棧頂?shù)刂贰CS-51堆棧設(shè)在內(nèi)部RAM中，是一個按“先進后出”順序，受SP管理的存儲區(qū)域。在程序中斷，子程序調(diào)用等情況下，用于存放一些特殊信息（亦可作數(shù)據(jù)傳送的中轉(zhuǎn)站）。當數(shù)據(jù)壓入堆棧時，SP就自動加“1”；當數(shù)據(jù)從堆棧中彈出時，SP就自動減“1”。因而SP指針始終指向棧頂。MCS-51堆棧最大深度為128個字節(jié)，系統(tǒng)復(fù)位時硬件使SP=07H。,6數(shù)據(jù)指針DPTR是一16位專用寄存器，其高字節(jié)寄存器用DPH表示，低字節(jié)寄存器用DPL表示。既可作為16位寄存器（DPTR）使用，又可作為兩個獨立的8位寄存器（DPH、DPL）來使用。DPTR主要用來保持16位地址，當對64KB外部數(shù)據(jù)存儲器RAM（或I/O口）空間尋址時，作間址寄存器用，指向外部數(shù)據(jù)存儲器地址。7I/O端口P0P3專用寄存器P0、P1、P2和P3分別是I/O端口P0P3的鎖存器。8串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF用于存放欲發(fā)送或已接受的數(shù)據(jù)。它由兩個獨立的寄存器組成，一個是發(fā)送緩沖器，一個是接受緩沖器（兩個緩沖器共用一個地址）。,9定時器/計數(shù)器MCS-51子系列中有兩個16位定時器/計數(shù)器T0和T1，MCS-52子系列增加了一個16位定時器/計數(shù)器T2。它們各由兩個獨立的8位寄存器組成，共分為6個獨立的寄存器；TH0、TL0，TH1、TL1，TH2和TL2?？梢詫@6個寄存器尋址，但不可把T0、T1和T2當作一個16位寄存器來對待。10其他控制寄存器IP、IE、TMOD、TCON、T2CON、SCON和PCON寄存器分別包括有中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串行口和供電方式的控制和狀態(tài)位，這些寄存器將在有關(guān)章節(jié)中一一介紹。,3.3MCS-51系列單片機外部存儲器及其擴展,1半導(dǎo)體存儲器的分類半導(dǎo)體存儲器可分為只讀存儲器和讀寫存儲器兩大類,3.3.1常用半導(dǎo)體存儲器芯片,2單片機系統(tǒng)中常用的典型半導(dǎo)體存儲器芯片介紹,（1）EPROM芯片：EPROM芯片有許多系列，這里介紹一種常用的系列27。這個系列的EPROM存儲器芯片有2716、2732、2764、27128、27256、27512、27010、27020、27040，它們的存儲器容量分別是2K8、4K8、8K8、32K8、64K8、128K8、256K8、512K8。它們的引腳功能列于表3-4。圖3-5給出了2764的引腳圖,（2）SRAM芯片：HM6116是存儲容量為2K8的高速靜態(tài)CMOS可讀寫半導(dǎo)體存儲器集成電路。其引腳圖如圖所示：,（3）E2PROM芯片：電可擦除可編程只讀存儲器E2PROM,E2PROM是電可擦除可編程的半導(dǎo)體存儲器，比EPROM在使用上要方便得多，它具有RAM的在線隨機讀寫性能，掉電后信息不丟失。+5V供電下即可進行編程，而且對編程脈沖寬度一般沒有特殊要求，不需專門的編程器和擦除器，是一種特殊的可讀寫存儲器。E2PROM2864的引腳圖如圖,3.3.2MCS-51系列單片機外部存儲器擴展設(shè)計,1程序存儲器擴展設(shè)計,（1）單片程序存儲器擴展數(shù)據(jù)線的連接：2764的數(shù)據(jù)線直接與單片機的數(shù)據(jù)線對應(yīng)相接?？刂凭€的連接：由于是單片存儲器擴展，所以其CE可直接接地。特別要注意的是，MCS-51系列單片機讀外部程序存儲器的控制信號為專用信號PSEN，所以一定要將程序存儲器的讀信號OE接PSEN引腳，而不能接RD。電源線等的連接：在讀方式下，編程電壓VPP和編程脈沖PGM以及空腳都與工作電源引腳VCC一起接至“+5V”。,地址線的連接：由于MCS-51系列單片機的數(shù)據(jù)線與低8位地址線分時復(fù)用，所以P0口輸出的信息經(jīng)74LS373鎖存后才是低8位地址線，與2764的低8位地址線對應(yīng)相接，高5位地址與單片機P2口輸出的地址線A8A12（P2.0P2.4）對應(yīng)相接。,圖3-92764與8031的連接圖,（2）多片程序存儲器擴展設(shè)計書上39頁圖3-10是8031系統(tǒng)中擴展3片2764的連接圖，圖中對3片2764的選址采用完全譯碼法。除片選信號CE外，其他引腳的連接與單片存儲器擴展時相同。3片2764的片選信號CE分別連接譯碼器74LS138的Y0、Y1和Y2，圖3-10中同時給出了74LS138的引腳圖及功能表。由連接方式計算出它們的尋址空間分別為：0000H1FFFH、2000H3FFFH和4000H5FFFH，并且尋址空間唯一確定。,2數(shù)據(jù)存儲器擴展設(shè)計（單片數(shù)據(jù)存儲器擴展設(shè)計）,書上40頁圖3-11所示為8051系統(tǒng)中使用1片HM6116的硬件連接。,2數(shù)據(jù)存儲器擴展設(shè)計（單片數(shù)據(jù)存儲器擴展設(shè)計）,片選信號CE接單片機P2.7，即最高位地址A15，這在存儲器選址方式中屬于線選法。而地址線A14、A13、A12、A11未使用，因此HM6116的尋址空間不能唯一確定，而是占用64K數(shù)據(jù)存儲空間的前32K。也就是說將前32K空間分成了16個2K的空間，這32K中的任意一個地址都對應(yīng)HM6116的某一個單元。計算出16個2K的空間分別為：0000H07FFH、0800H0FFFH、1000H17FFH、1800H1FFFH2000H27FFH、2800H2FFFH、3000H37FFH、3800H3FFFH4000H47FFH、4800H4FFFH、5000H57FFH、5800H5FFFH6000H67FFH、6800H6FFFH、7000H77FFH、7800H7FFFH讀信號OE接RD單片機。在MCS-51系列單片機中外部程序存儲器的讀信號用PSEN，外部數(shù)據(jù)存儲器和擴展的I/O接口的讀信號用RD。寫信號WE接WR單片機。,多片數(shù)據(jù)存儲器擴展設(shè)計,3程序/數(shù)據(jù)存儲器擴展設(shè)計有時我們希望系統(tǒng)中只擴展1片存儲器，但它既能用作程序存儲器，又能用作數(shù)據(jù)存