单片机结构存储器结构 (2)优秀课件.ppt

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1、单片机结构存储器结构第1页，本讲稿共26页n 专用寄存器组n专用寄存器组主要用来指示当前要执行指令的内存地址、存放操作数和指示指令执行后的状态等。n专用寄存器组主要包括以下专用寄存器：n1)程序计数器PC(Program Counter)nPC是二进制16位的程序地址寄存器，用来存放下一条需要执行指令的地址，能自动加1。n单片机复位后PC内容为0000Hn2)累加器ACC(Accumulator)n二进制8位寄存器，专门用来存放操作数或运算结果。nMOV A,#03H ;A3nADD A,#05H ;AA+05H第2页，本讲稿共26页n3)通用寄存器B(General Purpose Regi

2、ster)n二进制8位寄存器，专用于乘法和除法，乘除运算前，用于存放乘数或除数，运算后用于存入乘积的高八位或除法的余数。MOV A,#05H ;A5 MOV B,#03H ;B3 MUL A,B ;BAAxB=5*3第3页，本讲稿共26页n4)程序状态字PSW(Program Status Word)nPSW用来存放指令执行后的有关状态n(1)Cy:进位标志位，表示加减运算过程中最高位A7（ACC最高位）有无进位或借位。n(2)AC:辅助进位位，用于表示加减运算过程中低4位有无向高4位（即A4）进位或借位。n(3)F0:用户标志位，由用户确定。n(4)RS1和RS0:工作寄存器组（R0-R7）

3、选择，用户通过改变RS1和RS0的状态来决定工作寄存器的实际物理地址。n主要用于保护R0-R7中的数据，多用于中断服务程序。第4页，本讲稿共26页n(5)OV:溢出标志，指示运算过程中是否发生了溢出。n(6)P:奇偶标志位，用于指示运算结果中1的个数n例：F0=0，RS1=0，RS0=0，执行下面指令后，PSW=？MOV A,#0FH ;ADD A,#0F8H ;nOV确定方法：确定方法：OV=OV=CP CS=1 1=0 n PSW=C1H 第5页，本讲稿共26页n5)堆栈指针SP(stack pointer)n8位寄存器，能自动加1或减1，专门用于存放堆栈的栈顶地址。n堆栈是一种能按“先进

4、后出”或“后进先出”规律存取数据的RAM区域（P16），主要用于子程序和中断服务程序中保护现场。例：下面指令设定了栈底地址70H MOV SP，#70H第6页，本讲稿共26页n6)数据指针DPTRn16位寄存器,可以用来存入片内ROM的地址,也可以用来存放片外RAM或片外ROM的地址.例：设片外RAM的2000H单元中有一个数x，若要把它取入累加器A中。MOV DPTR，#2000H ;DPTR2000H MOVX A，DPTR ;Ax 第7页，本讲稿共26页五、MCS51单片机存储器及存储空间n1 MCS51单片机存储器分类及配置n MCS51单片机存储器的分类从物理结构上可分为:片内、片外

5、程序存储器（8031和8032没有片内程序存储器）与片内、片外数据存储器4个部分;从寻址空间分布可分为:程序存储器、内部数据存储器和外部数据存储器3大部分;从功能上可分为:程序存储器、内部数据存储器、特殊功能寄存器、位地址空间和外部数据存储器5大部分。n片内、片外程序存储器和数据存储器各自总容量为64 KB。第8页，本讲稿共26页n2 MCS51单片机的存储空间n64KB的外部ROM地址空间n64KB的外部RAM地址空间n4KB的片内ROM(8051)n128B片内RAMn特殊功能寄存器第9页，本讲稿共26页MCS51单片机存储器空间结构图（a）程序存储器;（b）内部数据存储器;（c）外部数据

6、存储器第10页，本讲稿共26页n3 程序存储器n1.程序存储器的编址n计算机的工作是按照事先编制好的程序命令一条条循序执行的,程序存储器就是用来存放这些已编好的程序和表格常数,它由只读存储器ROM或EPROM组成。n2.程序运行的入口地址n实际应用时,程序存储器的容量由用户根据需要扩展，而程序地址空间原则上也可由用户任意安排。但程序最初运行的入口地址，MCS51单片机是固定的,用户不能更改。程序存储器中有复位和中断源共7个固定的入口地址。第11页，本讲稿共26页MCS51单片机复位、中断入口地址 第12页，本讲稿共26页n单片机复位后程序计数器PC的内容为0000H,故必须从0000H单元开始

7、取指令来执行程序。0000H单元是系统的起始地址,一般在该单元存放一条无条件转移指令,用户设计的程序是从转移后的地址开始存放执行的。n可以用MOVC指令访问程序存储器（ROM），使用PSEN信号选通片外ROM。n单片机EA引脚接地，从片内ROM取指，接+5V，则从片内ROM取指。n访问程序存储器一定用16位地址。第13页，本讲稿共26页n4 内部数据存储器n1.内部数据存储器的编址nMCS51系列单片机的内部数据存储器由读写存储器RAM组成,用于存储数据。它由RAM块和特殊功能寄存器（SFR）块组成。n2.内部数据存储器RAM块n内部数据存储器RAM块共分为工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲区3

8、个部分。n1）工作寄存器区n内部RAM块的00H1FH区,共分4个组,每组有8个工作寄存器R0R7,共32个内部RAM单元。第14页，本讲稿共26页工作寄存器和RAM地址对照表 第15页，本讲稿共26页工作寄存器共有4组,但程序每次只用1组,其它各组不工作。哪1组寄存器工作由程序状态字PSW中的PSW.3（RS0）和PSW.4（RS1）两位来选择,其对应关系如表26所示。CPU通过软件修改PSW中RS0和RS1两位的状态,就可任选一个工作寄存器工作,这个特点使MCS51单片机具有快速现场保护功能,对于提高程序的效率和响应中断的速度是很有利的。若程序中并不要4个工作寄存器组,那么剩下的工作寄存器

9、组所对应的单元也可以作为一般的数据缓冲区使用。第16页，本讲稿共26页n2）位寻址区n20H2FH单元为位寻址区,这16个单元（共计128位）的每1位都有一个8位表示的位地址,位地址范围为00H7FH。位寻址区的每1位都可当作软件触发器,由程序直接进行位处理。通常可以把各种程序状态标志,位控制变量存于位寻址区内。同样,位寻址的RAM单元也可以按字节操作作为一般的数据缓冲 第17页，本讲稿共26页n内部RAM中位地址表第18页，本讲稿共26页n3）数据缓冲区 n用于存放运算数据和结果。n30H7FH是数据缓冲区,也即用户RAM区,共80个单元，还包括不使用的可以位寻址的字节和不使用的工作寄存器区

10、都可以作用数据缓冲区。第19页，本讲稿共26页n4）堆栈与堆栈指针n堆栈是在片内RAM中临时开辟的暂存区，堆栈主要是为子程序调用和中断操作而设立的。其具体功能有两种：保护现场和保护断点。nMCS51单片机堆栈区不是固定的,原则上可设在内部RAM的任意区域内,但为了避开工作寄存器区和位寻址区,一般设在30H以后的范围内,栈顶的位置由专门设置的堆栈指针寄存器SP（8位）指出。MCS51单片机的堆栈属向上生长型,如左图所示。第20页，本讲稿共26页n堆栈用堆栈指针SP指示栈顶地址。n堆栈的数据存放是后进先出，或先进后出。n堆栈有两种操作，即进栈和出栈操作，两者都是对堆栈的栈顶单元进行的。n进栈操作：

11、先SP+1，再写入数据n出栈操作：先从SP指示的单元读出数据，再SP-1。第21页，本讲稿共26页n3.特殊功能寄存器SFR块n特殊功能寄存器SFR,又称为专用寄存器。它专用于控制、管理单片机内算术逻辑部件、并行I/O口锁存器、串行口数据缓冲器、定时器/计数器、中断系统等功能模块的工作,SFR的地址空间为80HFFH。n8051的SFR有18个 占21个字节；其中3个双字节寄存器，它们是DPTR，T0，T1；nSFR的地址可以被8整除的可以使用位寻址，共11个字节。n80HFFH之间的地址，除SFR外，其余地址无效。n注意SFR都有复位值，因此凡用到的SFR，在单片机复位后应重新赋值。n805

12、2还有3个SFR，占5个单元。n程序计数器PC不是SFR。第22页，本讲稿共26页特殊功能寄存器名称、标识符、地址一览表第23页，本讲稿共26页第24页，本讲稿共26页n4.位寻址空间n在MCS51单片机的内部数据寄存器RAM块和特殊功能寄存器SFR块中,有一部分地址空间可以按位寻址,按位寻址的地址空间又称之为位寻址空间。位寻址空间一部分在内部RAM的20H2FH的16个字节内,共128位;另一部分在SFR的80HFFH空间内,凡字节地址能被8整除的专用寄存器都有位地址,共93位。因此,MCS51系列单片机共有221个可寻址位。第25页，本讲稿共26页n4 外部数据存储器nMCS51单片机访问外部数据存储器可用1个特殊功能寄存器数据指针寄存器DPTR进行寻址。由于DPTR为16位,可寻址的范围可达64 KB,所以扩展外部数据存储器的最大容量是64 KB。nMOVX指令访问片外RAMn用RD和WR信号读写片外RAM第26页，本讲稿共26页