1、MCS-51單片機存儲器采用單片機存儲器采用哈佛哈佛結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，ROM與與RAM獨立設置獨立設置。1.物理上可分為物理上可分為4個存儲器空間：個存儲器空間：片內(nèi)片內(nèi)ROM、片外片外ROM、片內(nèi)片內(nèi)RAM、片外片外RAM。2.邏輯上可分為邏輯上可分為3個地址空間個地址空間 ：片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址的：片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址的64KB64KB的的ROMROM，片內(nèi)，片內(nèi)256B256B的的RAMRAM，片外，片外64KB64KB的的RAMRAM。3.在尋址方式上分成：在尋址方式上分成：直接尋址和間接尋址直接尋址和間接尋址方式。方式。4.2.4 2.4 存儲器體系結(jié)構(gòu)存儲器體系結(jié)構(gòu)內(nèi)部內(nèi)部 ROM4KBEA

2、=1外部外部 ROM4KBEA=0內(nèi)部內(nèi)部 RAM128B0FFFH0000H0FFFH0000HFFFFH1000H外部外部 RAM64KB特殊功能特殊功能寄存器寄存器(21個個SFR)外部外部 ROM60KBFFH80H7FH00H程序存儲器地址空間程序存儲器地址空間數(shù)據(jù)存儲器地址空間數(shù)據(jù)存儲器地址空間FFFFH0000H（MOV 指令操作域）指令操作域）（MOVX 指令操作域）指令操作域）（MOVC 指令操作域）指令操作域）1.作用：作用：存放程序及運行中不變的信息。存放程序及運行中不變的信息。2.結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：物理上分片內(nèi)、片外；邏輯上是一個連續(xù)的物理上分片內(nèi)、片外；邏輯上是一個連續(xù)的6

3、4k空空間。間。 片內(nèi)片內(nèi)ROM和外部擴展和外部擴展ROM是是統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址的。的。 當芯片引腳當芯片引腳EA為高電平時，為高電平時，8051的程序計數(shù)器的程序計數(shù)器PC在在0000H0FFFH（4KB）地址時從內(nèi)部）地址時從內(nèi)部ROM取指令，超過取指令，超過4KB時，時，CPU自動轉(zhuǎn)向外自動轉(zhuǎn)向外部部ROM的的1FFFH執(zhí)行程序。執(zhí)行程序。 如果如果EA為低電平（接地），則所有取指令操作均在外部為低電平（接地），則所有取指令操作均在外部ROM中進中進行，這時外部擴展的行，這時外部擴展的ROM從從0000H開始編址。開始編址。 80318031單片機無片內(nèi)單片機無片內(nèi)ROMROM，只能使用外

4、部擴展，只能使用外部擴展ROMROM且從且從0000H0000H開始開始編址，編址，EAEA必須接低電平必須接低電平。入口地址入口地址名名 稱稱0000H程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC地址地址0003H外部中斷外部中斷INT0入口地址入口地址000BH定時、器定時、器T0溢出中斷入口地址溢出中斷入口地址0013H外部中斷外部中斷INT1入口地址入口地址001BH定時定時/計數(shù)器計數(shù)器T1溢出中斷入口地址溢出中斷入口地址0023H串行口接收串行口接收/發(fā)送中斷入口地址發(fā)送中斷入口地址002BH定時/計數(shù)器T2溢出中斷入口地址（僅52單片機有）3.3.控制引腳：控制引腳：讀外部讀外部ROMROM時，時，

5、PSENPSEN引腳有效，啟動片外引腳有效，啟動片外ROMROM的讀操作。的讀操作。4.4.地址地址：64k64k連續(xù)地址，絕大多數(shù)地址空間平等，特殊情況如下：連續(xù)地址，絕大多數(shù)地址空間平等，特殊情況如下：5用于存放運算中間結(jié)果，用作緩沖和數(shù)據(jù)暫存，以及用于存放運算中間結(jié)果，用作緩沖和數(shù)據(jù)暫存，以及設置特征標志等。設置特征標志等。物理上、邏輯上分物理上、邏輯上分2 2個獨立的存儲空間，分別獨立尋址。個獨立的存儲空間，分別獨立尋址。（一）（一） 片外片外RAM:RAM:可擴展為可擴展為64KB64KB，與外設，與外設統(tǒng)一編制統(tǒng)一編制，多個地，多個地址址平等平等。（二）（二） 片內(nèi)片內(nèi)RAM:25

6、6B.RAM:256B.數(shù)據(jù)存儲器的空間結(jié)構(gòu)128B特特 殊殊 功功 能能 寄寄 存存 器器 區(qū)區(qū)數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 緩緩 沖沖 區(qū)區(qū)位位 尋尋 址址 區(qū)區(qū)(128 (128 位位) )工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)FFH80H7FH30H2FH20H1FH00H128B80B16B32B片內(nèi)片內(nèi)RAM的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)0000HFFFFH64KB片外可擴展片外可擴展RAM區(qū)域區(qū)域訪問片外訪問片外RAM的地址由的地址由DPTR給給出出片內(nèi)片內(nèi)RAM的訪問有多種尋址方式的訪問有多種尋址方式1.1.低低128B128B。地址。地址007FH007FH，分，分3 3個區(qū)域。個區(qū)域。 (1) (1)工作寄存器區(qū)工作寄存器

7、區(qū) 作用：存放經(jīng)常變更的信息。作用：存放經(jīng)常變更的信息。 結(jié)構(gòu)：共結(jié)構(gòu)：共4 4組，每組組，每組8 8個，用個，用R0R7R0R7表示，占用表示，占用001FH001FH空間。空間。由由 RS0RS0，RS1RS1決定用哪一組。決定用哪一組。 （二）（二） 片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM工作寄存器區(qū)的結(jié)構(gòu)工作寄存器區(qū)的結(jié)構(gòu)FFH80H7FH30H2FH20H1FH00H特特 殊殊 功功 能能 寄寄 存存 器器 區(qū)區(qū)數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 緩緩 沖沖 區(qū)區(qū)位位 尋尋 址址 區(qū)區(qū)(128 (128 位位) )工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)76543210765432107654321076543210765432107654

8、321076543210765432100 號寄存器組號寄存器組1 號寄存器組號寄存器組2 號寄存器組號寄存器組3 號寄存器組號寄存器組1FH18H17H10H0FH08H07H00H07H06H05H04H03H02H01H00HR7R6R5R4R3R2R1R0規(guī)定：每次只能使用一組寄存器規(guī)定：每次只能使用一組寄存器使用哪一組寄存器是由使用哪一組寄存器是由PSW決定決定工作寄存器組 0工作寄存器組 1工作寄存器組 2工作寄存器組 3地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器00HR008HR010HR018HR001HR109HR111HR119HR102HR20AHR212HR21AHR20

9、3HR30BHR313HR31BHR304HR40CHR414HR41CHR405HR50DHR515HR51DHR506HR60EHR616HR61EHR607HR70FHR717HR71FHR7工作寄存器的使用方法：工作寄存器的使用方法： 以寄存器的形式使用，用以寄存器的形式使用，用寄存器符號寄存器符號表示；表示； 以存儲單元的形式使用，以以存儲單元的形式使用，以單元地址單元地址表示。表示。 (2) (2) 位尋址區(qū)位尋址區(qū)范圍：范圍：20H2FH字節(jié)，字節(jié)，16個字節(jié)共個字節(jié)共128位，位編址為：位，位編址為：00H7FH，用戶可對它們進行位操作，用戶可對它們進行位操作(置置1，清，清0

10、，取反等，取反等)?！拔晃弧钡膬煞N表示方式：的兩種表示方式：p 以以位地址位地址的形式，如位尋址區(qū)的最后一個位是的形式，如位尋址區(qū)的最后一個位是7FH；p 以以存儲單元地址加位存儲單元地址加位的形式表示，如位尋址區(qū)的最后一個位的形式表示，如位尋址區(qū)的最后一個位表示為表示為2FH.7。字節(jié)地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D02FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H20H07H06H05H04H03H02H01H00H位尋址區(qū)的結(jié)構(gòu)位尋址區(qū)的結(jié)構(gòu)特特 殊殊 功功 能能 寄

11、寄 存存 器器 區(qū)區(qū)數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 緩緩 沖沖 區(qū)區(qū)位位 尋尋 址址 區(qū)區(qū)(128 (128 位位) )工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)FFH80H7FH30H2FH20H1FH00H單元地址位 地 址D7D6D5D4D3D2D1D02F H7F7E7D7C7B7A79782E H77767574737271702D H6F6E6D6C6B6A69682C H67666564636261602B H5F5E5D5C5B5A59582A H575655545352515029 H4F4E4D4C4B4A494828 H474645444342414027 H3F3E3D3C3B3A393826 H37363

12、5343332313025 H2F2E2D2C2B2A292824 H272625242322212023 H1F1E1D1C1B1A191822 H171615141312111021 H0F0E0D0C0B0A090820 H0706050403020100 (3) (3) 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)作用：存放一般變量，臨時數(shù)據(jù)，堆棧。作用：存放一般變量，臨時數(shù)據(jù)，堆棧?？臻g：空間：51子系列子系列30H7FH字節(jié)，共字節(jié)，共80個字節(jié)。個字節(jié)。一般把堆棧開辟在此區(qū)中。一般把堆棧開辟在此區(qū)中。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)特特 殊殊 功功 能能 寄寄 存存 器器 區(qū)區(qū)數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 緩緩 沖沖 區(qū)區(qū)位位 尋尋 址址 區(qū)

13、區(qū)(128 (128 位位) )工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)FFH80H7FH30H2FH20H1FH00H“堆棧堆?！奔捌涓拍罴捌涓拍钍莾?nèi)存中（是內(nèi)存中（RAM）開辟）開辟的一個存儲區(qū)域；的一個存儲區(qū)域；按照按照“先進后出先進后出”的原的原則進行存取，由堆棧指則進行存取，由堆棧指針針SP給出棧頂位置；給出棧頂位置；數(shù)據(jù)進棧時數(shù)據(jù)進棧時SP自動加自動加1，給出本次進棧的地址；給出本次進棧的地址；1.SP的復位值為的復位值為07H，通常，通常將堆棧設在將堆棧設在“數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖區(qū)區(qū)”工作寄存器組工作寄存器組 0位尋址區(qū)位尋址區(qū)（位地址：（位地址：00H7FH）用戶用戶RAM區(qū)區(qū)（堆棧、數(shù)據(jù)緩沖）（

14、堆棧、數(shù)據(jù)緩沖）7FH30H2FH20H工作寄存器組工作寄存器組 3工作寄存器組工作寄存器組 2工作寄存器組工作寄存器組 11FH18H17H10H0FH08H07H00HR7R0R7R0R7R0R7R0工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)（共（共32個字節(jié)單元，分為個字節(jié)單元，分為4組，組，每組每組8個個8位寄存器，位寄存器，只能按字節(jié)尋址）只能按字節(jié)尋址）用戶用戶RAM區(qū)區(qū)（共（共80個字節(jié)單元，個字節(jié)單元，只能按字節(jié)尋址）只能按字節(jié)尋址）位尋址區(qū)位尋址區(qū)（共（共16個字節(jié)單元，個字節(jié)單元，128個位，個位，可按位尋址，也可按字節(jié)尋址）可按位尋址，也可按字節(jié)尋址） (4)(4)特殊功能寄存器區(qū)特殊功能

15、寄存器區(qū)(SFR)(SFR)作用：保存作用：保存CPU寄存器或偏內(nèi)外設端口。寄存器或偏內(nèi)外設端口。組織：片內(nèi)組織：片內(nèi)RAM高高128B（80HFFH），分布），分布21/26個。個。特殊功能寄存器區(qū)的結(jié)構(gòu)特殊功能寄存器區(qū)的結(jié)構(gòu)SFRSFR一覽表一覽表（見教材見教材P.19P.19） 除程序計數(shù)器除程序計數(shù)器PCPC外，外，5151單片機的單片機的1818個專用寄存器均個專用寄存器均列在此表中，其中有列在此表中，其中有3 3個為個為雙字節(jié)寄存器，共占有雙字節(jié)寄存器，共占有2121個個字節(jié)。字節(jié)。 字節(jié)地址末位為字節(jié)地址末位為0H0H或或8H8H的為的為“可位尋址的寄存器可位尋址的寄存器”特特

16、殊殊 功功 能能 寄寄 存存 器器 區(qū)區(qū)數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 緩緩 沖沖 區(qū)區(qū)位位 尋尋 址址 區(qū)區(qū)(128 (128 位位) )工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)FFH80H7FH30H2FH20H1FH00H17pPC是一個是一個16位位的寄存器，用來存放的寄存器，用來存放下一條要執(zhí)行的指令地址下一條要執(zhí)行的指令地址，它控制著程序的它控制著程序的運行軌跡運行軌跡。PC可自加可自加1，自修改，沒有地址，自修改，沒有地址，不可訪問。不可訪問。p復位時，復位時，PC自動裝入自動裝入0000H，使程序從，使程序從0000H單元開始執(zhí)行。單元開始執(zhí)行。 8位寄存器，它是位寄存器，它是CPU中使用最頻繁的寄存器。存放被操

17、作數(shù)中使用最頻繁的寄存器。存放被操作數(shù)和中間結(jié)果。和中間結(jié)果。 主要用在乘除運算中，也可作為通用寄存器使用。主要用在乘除運算中，也可作為通用寄存器使用。18 PSW PSW是一個是一個8 8位的標志寄存器，它保存指令執(zhí)行位的標志寄存器，它保存指令執(zhí)行結(jié)果結(jié)果的的特征特征信息，信息，以供程序以供程序查詢查詢和和判別判別。pCY （PSW.7） 進位標志位進位標志位pAC （PSW.6） 輔助進位（或稱半進位）標志輔助進位（或稱半進位）標志 pF0 （PSW.5） 由用戶定義的標志位。復位時該位為由用戶定義的標志位。復位時該位為“0” pRS1和和RS0 （PSW.4 和和 PSW.3 ） 工作寄

18、存器組選擇位工作寄存器組選擇位 pOV （PSW.2） 溢出標志位。溢出標志位。 由硬件置位或清零。由硬件置位或清零。 p PSW.1 未定義位未定義位p P （PSW.0） 奇偶標志位（奇偶標志位（A中中1的個數(shù)：偶的個數(shù)：偶0 ，奇，奇1 ）19p16位特殊功能寄存器位特殊功能寄存器，也可作為兩個，也可作為兩個8位寄存器，高位寄存器，高8位用位用DPH表示，低表示，低8位用位用DPL表示。表示。p它是它是MCS-51中唯一一個供用戶使用的中唯一一個供用戶使用的16位寄存器。位寄存器。p功能：功能： 在訪問外部在訪問外部RAM時作地址指針使用。時作地址指針使用。 在變址尋址方式中，用作基址寄

19、存器，用于對在變址尋址方式中，用作基址寄存器，用于對ROM的訪問。的訪問。 堆棧指針堆棧指針SP是是8位的特殊功能寄存器，可指向片內(nèi)位的特殊功能寄存器，可指向片內(nèi)RAM 128字節(jié)（字節(jié)（00H7FH）的任何單元。）的任何單元。堆棧的兩種操作（進棧和出棧）都是對棧頂單元進行的。堆棧的兩種操作（進棧和出棧）都是對棧頂單元進行的。SP用來指示棧頂，用來指示棧頂，SP的內(nèi)容就是堆棧棧頂?shù)拇鎯卧膬?nèi)容就是堆棧棧頂?shù)拇鎯卧刂返刂?。系統(tǒng)復位后，系統(tǒng)復位后，SP的內(nèi)容為的內(nèi)容為07H，但由于堆棧一般在內(nèi)部，但由于堆棧一般在內(nèi)部RAM的的30H7FH單元中開辟，所以在程序設計時應注意把單元中開辟，所以在

20、程序設計時應注意把SP值初值初始化為始化為30H以后，以免堆棧占用工作寄存器區(qū)和位尋址區(qū)。以后，以免堆棧占用工作寄存器區(qū)和位尋址區(qū)。SP的內(nèi)容一經(jīng)確定，堆棧的位置也就跟著確定下來，由于的內(nèi)容一經(jīng)確定，堆棧的位置也就跟著確定下來，由于SP可初始化為不同值，因此可初始化為不同值，因此堆棧位置是浮動堆棧位置是浮動的。的。：棧底在低地址單元。：棧底在低地址單元。操作規(guī)則：操作規(guī)則：l 進棧操作：先進棧操作：先SP加加1，后寫入數(shù)據(jù)，后寫入數(shù)據(jù)l 出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后SP減減1棧底在高地址單元。棧底在高地址單元。操作規(guī)則：操作規(guī)則：l 進棧操作：先進棧操作：先SP減減1，后寫

21、入數(shù)據(jù)，后寫入數(shù)據(jù)l 出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后SP加加1MCS-51的堆棧屬于向上生長型的堆棧屬于向上生長型棧底棧底棧底棧底SPSP+1SP進棧進棧出棧出棧出棧出棧進棧進棧SPSP SP-1作用：作用：時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號, , 時鐘時鐘頻頻率直接影響單片機的速度。率直接影響單片機的速度。 組成組成：時鐘電路由：時鐘電路由振蕩器振蕩器和和分頻器分頻器組成，振蕩器產(chǎn)生基本的振組成，振蕩器產(chǎn)生基本的振蕩信號。震蕩電路有蕩信號。震蕩電路有內(nèi)部震蕩內(nèi)部震蕩和和外部震蕩外部震蕩。 80C51的時鐘振蕩電路的時鐘振蕩電

22、路2.5 2.5 時鐘電路時鐘電路l 振蕩器的頻率主要取決于晶體，振蕩器的頻率主要取決于晶體，電容有微調(diào)作用。晶體的振蕩頻電容有微調(diào)作用。晶體的振蕩頻率范圍通常是率范圍通常是1.212MHz, 電容電容C1、C2一般取一般取30 pF。l 晶體振蕩頻率越高，系統(tǒng)的時晶體振蕩頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率越高，單片機運行速度越鐘頻率越高，單片機運行速度越快。某些高速單片機芯片的時鐘快。某些高速單片機芯片的時鐘頻率已達頻率已達40MHz振蕩電路產(chǎn)生的振蕩信號并不直接為單片機所用，而要進行分振蕩電路產(chǎn)生的振蕩信號并不直接為單片機所用，而要進行分頻，以得到單片機各種相關(guān)的時鐘信號。頻，以得到單片機各種相關(guān)的

23、時鐘信號。時鐘頻率為振蕩頻率的時鐘頻率為振蕩頻率的2分頻，分頻，ALE信號頻率為振蕩頻率的信號頻率為振蕩頻率的6分分頻，機器頻率為振蕩頻率的頻，機器頻率為振蕩頻率的12分頻。分頻。 當振蕩脈沖頻率為當振蕩脈沖頻率為12MHz時，一個時，一個機器周期為機器周期為1m ms； 當振蕩脈沖頻率當振蕩脈沖頻率為為6MHz時，一個機器周期為時，一個機器周期為2m ms。1.1.內(nèi)部振蕩方式內(nèi)部振蕩方式 由內(nèi)部的由內(nèi)部的高增益反向放大器高增益反向放大器結(jié)合結(jié)合片外晶體諧振器片外晶體諧振器構(gòu)成振構(gòu)成振蕩器。蕩器。2.2.外部振蕩方式外部振蕩方式 不用不用片內(nèi)放大器片內(nèi)放大器，完全由，完全由片外電路產(chǎn)生時鐘信

24、號片外電路產(chǎn)生時鐘信號，引，引入單片機。入單片機。2.6 2.6 指令時序指令時序 時序：以時序：以時鐘脈沖時鐘脈沖為基本單位，控制器按照為基本單位，控制器按照時間順序時間順序控制計算機工作?？刂朴嬎銠C工作。 時序定時單位有時序定時單位有4個：個：振蕩周期振蕩周期、狀態(tài)周期狀態(tài)周期、機器周機器周期期、指令周期指令周期。 振蕩周期（節(jié)拍振蕩周期（節(jié)拍P）：晶體振蕩器的振蕩周期，最基本的節(jié)拍；：晶體振蕩器的振蕩周期，最基本的節(jié)拍； 時鐘周期（狀態(tài)時鐘周期（狀態(tài)S）：兩個振蕩周期為一個時鐘周期。一個狀：兩個振蕩周期為一個時鐘周期。一個狀態(tài)包含兩個節(jié)拍，前半周期對應的節(jié)拍叫態(tài)包含兩個節(jié)拍，前半周期對應

25、的節(jié)拍叫P1，后半周期對應的，后半周期對應的節(jié)拍叫節(jié)拍叫P2。 機器周期機器周期：一個機器周期的寬度為：一個機器周期的寬度為6個狀態(tài)周期，在一個機器個狀態(tài)周期，在一個機器周期中，周期中，CPU可以完成某種規(guī)定的操作?？梢酝瓿赡撤N規(guī)定的操作。 MCS-51MCS-51單片機每單片機每1212個時鐘周期為一個機器周期個時鐘周期為一個機器周期. .若時鐘的晶體的若時鐘的晶體的振 蕩 頻 率 為振 蕩 頻 率 為 f o s cf o s c ， 則 時 鐘 周 期， 則 時 鐘 周 期 T c y = 1 2 / f o s c T c y = 1 2 / f o s c 如如 : : fosc=12MHzfosc=12MHz，Tcy=1Tcy=1 ss一個機器周期又分為6個狀態(tài)（時鐘周期）：S1S6。每個狀態(tài)又分為兩拍（振蕩周期）：P1和P2。因此，一個機器周期中的12個時鐘周期表示為：S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、S6P2。 指令周期執(zhí)行一條指令所需要的時間，它以機器周期為單位，是最大的時序定時單位。MCS-51的指令周期根據(jù)指令的不同，可包含有1、2、4個機器周期。執(zhí)行一條指令時，可分為取指令階段和指令執(zhí)行階段