第2章 MCS-51单片机硬件结构和原理.ppt

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1、单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录单片机单片机原理与接口技术原理与接口技术第第2章章MCS-51单片机单片机硬件结构和原理硬件结构和原理1/19/20231单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录n n熟熟熟熟悉悉悉悉MCS-51MCS-51单单单单片片片片机机机机CPUCPU内内内内部部部部组组组组成成成成结结结结构构构构和和和和各各各各功功功功能能能能部件的作用。部件的作用。部件的作用。部件的作用。n n掌握掌握掌握掌握MCS-51MCS-51单片机引脚功能。单片机引脚功能。单片机引脚功能。单片机引脚功能。n n掌掌掌掌握握握握存存存存储储储储器器器器的的

2、的的组组组组织织织织结结结结构构构构。程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器、数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器、内内内内部部部部特特特特殊殊殊殊功功功功能能能能寄寄寄寄存存存存器器器器（SFRSFR）的的的的配配配配置置置置情情情情况况况况，熟悉程序状态寄存器（熟悉程序状态寄存器（熟悉程序状态寄存器（熟悉程序状态寄存器（PSWPSW）各位的含义。）各位的含义。）各位的含义。）各位的含义。n n掌掌掌掌握握握握P0P0P3P3并并并并行行行行I/OI/O口口口口结结结结构构构构及及及及其其其其特特特特点点点点，掌掌掌掌握握握握时时时时钟钟钟钟电路、电路、电路、电路、CPUCPU时序和复

3、位电路。时序和复位电路。时序和复位电路。时序和复位电路。本章教学要求本章教学要求 1/19/20232单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录本本章章目目录录2.1 MCS-51系列单片机分类系列单片机分类2.2 MCS-51单片机引脚及硬件结构单片机引脚及硬件结构2.3 MCS-51单片机单片机CPU2.4 存储器存储器2.5 并行输入并行输入/输出端口输出端口2.6 时钟电路和时序时钟电路和时序2.7 单片机的工作方式单片机的工作方式1/19/20233单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录2.1MCS-51系列单片机的分类系列单片机的分类 自自自自Intel

4、Intel公公公公司司司司推推推推出出出出MCS-51MCS-51系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机以以以以后后后后，所所所所有有有有的的的的5151系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机都都都都是是是是以以以以IntelIntel公公公公司司司司最最最最早早早早的的的的典典典典型型型型产产产产品品品品80518051为为为为核核核核心心心心，增增增增加加加加一一一一定定定定的的的的功功功功能能能能部部部部件件件件后后后后构构构构成成成成的的的的。本本本本课课课课程程程程以以以以80518051为为为为主主主主阐阐阐阐述述述述MCS-51MCS-51系系系系列列列列单单单单片片片片机机

5、机机的的的的系系系系统统统统结结结结构构构构、工作原理和应用中的一些技术问题。工作原理和应用中的一些技术问题。工作原理和应用中的一些技术问题。工作原理和应用中的一些技术问题。MCS-51MCS-51系系系系列列列列可可可可分分分分为为为为两两两两大大大大系系系系列列列列：5151子子子子系系系系列列列列和和和和5252子子子子系列系列系列系列。1/19/20234单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录表表表表2-1MCS-512-1MCS-51系列单片机的性能一览表系列单片机的性能一览表系列单片机的性能一览表系列单片机的性能一览表 2.1MCS-51系列单片机的分类系列单片机的

6、分类 5252系列系列5151系列系列1/19/20235单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录2.2MCS-51单片机引脚及硬件结构单片机引脚及硬件结构2.2.12.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能单片机的引脚功能单片机的引脚功能 不不不不同同同同型型型型号号号号MCS-51MCS-51单单单单片片片片机机机机CPUCPU处处处处理理理理能能能能力力力力和和和和指指指指令令令令系系系系统统统统是是是是完完完完全全全全兼兼兼兼容容容容的的的的，只只只只是是是是存存存存储储储储器器器器和和和和I/OI/O接接接接口口口口的的的的配配配配置置置置有有有有所所所所不不不不同同同

7、同。基本配置如下：基本配置如下：基本配置如下：基本配置如下：1.1.8 8位位位位CPU 2.CPU 2.片内片内片内片内ROMROM、RAMRAM 3.3.片内并行片内并行片内并行片内并行 I/OI/O接口接口接口接口 4.4.片内片内片内片内1616位定时器位定时器位定时器位定时器/计数器计数器计数器计数器 5.5.片内中断处理系统片内中断处理系统片内中断处理系统片内中断处理系统 6.6.片内全双工串行片内全双工串行片内全双工串行片内全双工串行I/OI/O口口口口。MCS-51MCS-51系列单片机有系列单片机有系列单片机有系列单片机有4040个引脚，外形尺寸有双列个引脚，外形尺寸有双列个

8、引脚，外形尺寸有双列个引脚，外形尺寸有双列直插封装（直插封装（直插封装（直插封装（DIPDIP）或）或）或）或LCC/QFPLCC/QFP封装，每个引脚有规定的封装，每个引脚有规定的封装，每个引脚有规定的封装，每个引脚有规定的序号和名称。序号和名称。序号和名称。序号和名称。DIPDIP封装的引脚排列和逻辑符号如图封装的引脚排列和逻辑符号如图封装的引脚排列和逻辑符号如图封装的引脚排列和逻辑符号如图2-12-1所所所所示。示。示。示。1/19/20236单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录芯片引脚按功能分为芯片引脚按功能分为芯片引脚按功能分为芯片引脚按功能分为3 3类，即：类，即

9、：类，即：类，即：-51-51单片机的引脚功单片机的引脚功单片机的引脚功单片机的引脚功能能能能数据总线数据总线数据总线数据总线地址总线地址总线地址总线地址总线控制总线控制总线控制总线控制总线2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能1/19/20237单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录1.1.电源引脚电源引脚电源引脚电源引脚VccVcc和和和和VssVssVccVcc（+5V+5V）电源输入端电源输入端电源输入端电源输入端VssVss（GNDGND）共用接地端共用接地端共用接地端共用接地端 2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能-51-51单片机电源引脚单片机电源引脚单

10、片机电源引脚单片机电源引脚1/19/20238单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录2.2.时钟振荡电路引脚时钟振荡电路引脚时钟振荡电路引脚时钟振荡电路引脚XTAL1XTAL1和和和和XTAL2XTAL2 XTAL1XTAL1和和和和XTAL2XTAL2分分分分别别别别用用用用做做做做晶晶晶晶体体体体振振振振荡荡荡荡电电电电路路路路的的的的反反反反相相相相器器器器输输输输入入入入端端端端和和和和输输输输出出出出端端端端。在在在在使使使使用用用用内内内内部部部部振振振振荡荡荡荡电电电电路路路路时时时时，这这这这两两两两个个个个引引引引脚脚脚脚用用用用来来来来外外外外接接接接石石石

11、石英英英英晶晶晶晶体体体体；当当当当使使使使 用用用用 外外外外 部部部部 振振振振 荡荡荡荡 器器器器 时时时时，XTAL2XTAL2接接接接收收收收振振振振荡荡荡荡器器器器信信信信号号号号，XTAL1XTAL1接地接地接地接地。2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能-51-51单片机时钟引脚单片机时钟引脚单片机时钟引脚单片机时钟引脚时钟周期时钟周期1/19/20239单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录n 复位信号输入端复位信号输入端复位信号输入端复位信号输入端RSTRST RSTRST端端端端出出出出现现现现两两两两个个个个机机机机器器器器周周周周期期期期以以以以上

12、上上上的的的的高高高高电电电电平平平平时时时时，完完完完成成成成复复复复位位位位操操操操作。作。作。作。VPDVPD为为为为内内内内部部部部RAMRAM的的的的备备备备用用用用电电电电源源源源输输输输入入入入端端端端。当当当当VccVcc发发发发生生生生断断断断电电电电或或或或电电电电压压压压降降降降到到到到一一一一定定定定值值值值时时时时，可可可可通通通通过过过过VPDVPD为为为为单单单单片片片片机机机机内内内内部部部部RAMRAM提提提提供供供供电电电电源源源源，以以以以保保保保护护护护片片片片内内内内RAMRAM中中中中的的的的信信信信息息息息不丢失。不丢失。不丢失。不丢失。2.2.1

13、单片机的引脚功能单片机的引脚功能-复位引复位引复位引复位引脚脚脚脚3.控制信号引脚控制信号引脚1/19/202310单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录访访访访问问问问外外外外部部部部ROMROM时时时时，在在在在每每每每个个个个机机机机器器器器周周周周期期期期，PSENPSEN有有有有效效效效时时时时，程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器的的的的内内内内容容容容出出出出现现现现在在在在P0P0口。口。口。口。2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能-ALE-ALE与与与与PSENPSEN引脚引脚引脚引脚n 地址锁存允许信号地址锁存允许信号地址锁存允许信号地址锁存允许信

14、号ALEALE访问访问访问访问外部外部外部外部存储器时存储器时存储器时存储器时ALEALE用用用用来锁存来锁存来锁存来锁存P0P0送出的低送出的低送出的低送出的低8 8位地址位地址位地址位地址信号。信号。信号。信号。PROGPROG是对是对是对是对87518751内部内部内部内部EPROMEPROM编程时的编程脉冲编程时的编程脉冲编程时的编程脉冲编程时的编程脉冲输入端。输入端。输入端。输入端。n外部程序存储器读选通外部程序存储器读选通外部程序存储器读选通外部程序存储器读选通信号信号信号信号PSENPSEN1/19/202311单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录n 外部程序存

15、储器访问允许信号外部程序存储器访问允许信号外部程序存储器访问允许信号外部程序存储器访问允许信号EAEAEA=0EA=0：访问外部程序存储器。访问外部程序存储器。访问外部程序存储器。访问外部程序存储器。EA=1EA=1：访问片内与片外程序存访问片内与片外程序存访问片内与片外程序存访问片内与片外程序存储器。储器。储器。储器。VPPVPP为为为为8751EPROM8751EPROM的的的的21V21V编程电源输入端。编程电源输入端。编程电源输入端。编程电源输入端。2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能-内外程序存储器控制引脚内外程序存储器控制引脚内外程序存储器控制引脚内外程序存储器控制引脚1/1

16、9/202312单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录-P0-P0端口端口端口端口n nP0端口（端口（P0.0P0.7）第一功能：是一个第一功能：是一个8位位漏极开路型漏极开路型准双向准双向I/O口口。访问外部存储器时，。访问外部存储器时，分时分时作为低作为低8位地址和位地址和8位双向数据总线。位双向数据总线。先送先送出地址再送出数据。出地址再送出数据。4.P04.P0、P1P1、P2P2、P3P3端口端口端口端口2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能1/19/202313单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录n n P1P1口（口（口（口（P1.0P1.

17、0P1.7P1.7）内部带上拉电阻的内部带上拉电阻的内部带上拉电阻的内部带上拉电阻的8 8位准双向位准双向位准双向位准双向I/OI/O口。口。口。口。n n P2P2口（口（口（口（P2.0P2.0P2.7P2.7）第第第第一一一一功功功功能能能能：内内内内部部部部带带带带上上上上拉拉拉拉电电电电阻阻阻阻的的的的8 8位位位位准准准准双向双向双向双向I/OI/O口。口。口。口。第第第第二二二二功功功功能能能能：在在在在访访访访问问问问外外外外部部部部存存存存储储储储器器器器时时时时，输输输输出高出高出高出高8 8位地址。位地址。位地址。位地址。n n P3P3口（口（口（口（P3.0P3.0P

18、3.7P3.7）第第第第一一一一功功功功能能能能：内内内内部部部部带带带带上上上上拉拉拉拉电电电电阻阻阻阻的的的的8 8位位位位准准准准双双双双向向向向I/OI/O口。口。口。口。8 8个引脚都有各自的第二功能。个引脚都有各自的第二功能。个引脚都有各自的第二功能。个引脚都有各自的第二功能。2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能-P1-P1、P2P2和和和和P3 P3 端端端端口口口口1/19/202314单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录2.2.2单片机的内部结构单片机的内部结构-51-51单片机内部主要部件单片机内部主要部件单片机内部主要部件单片机内部主要部件控制器控

19、制器1/19/202315单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录2.3MCS-51单片机单片机CPU运算器运算器运算器运算器包括算术包括算术包括算术包括算术逻辑单元逻辑单元逻辑单元逻辑单元ALUALU、累、累、累、累加器加器加器加器ACCACC、寄存器、寄存器、寄存器、寄存器B B、暂存器暂存器暂存器暂存器TMP1TMP1和和和和TMP2TMP2、程序状态字、程序状态字、程序状态字、程序状态字PSWPSW寄存器。寄存器。寄存器。寄存器。-运算器的组成运算器的组成运算器的组成运算器的组成1/19/202316单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录1.1.累加器累加

20、器累加器累加器累累累累加加加加器器器器：8 8位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器。是是是是最最最最常常常常用用用用、最最最最繁繁繁繁忙忙忙忙的的的的特特特特殊殊殊殊功功功功能能能能寄寄寄寄存存存存器器器器，用用用用来来来来存存存存放放放放操操操操作作作作数数数数、运运运运算算算算结结结结果果果果。在在在在指指指指令令令令系系系系统统统统中中中中采采采采 用用用用 A A作作作作 为为为为 累累累累 加加加加 器器器器ACCACC的助记符。的助记符。的助记符。的助记符。-累加器累加器累加器累加器2.3MCS-51单片机单片机CPU1/19/202317单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业

21、返回目录-算术算术算术算术/逻辑部件逻辑部件逻辑部件逻辑部件作作用用:在在控控制制器器的的控控制制下下进进行行算算术术运运算算和和逻逻辑辑运运算算。进进行行运运算算的的两两个个数数据据存存入入暂暂存存器器1和和暂暂存存器器2等等待待ALU接收。接收。2.2.算术算术算术算术/逻辑部件逻辑部件逻辑部件逻辑部件ALUALU2.3MCS-51单片机单片机CPU1/19/202318单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录-程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器 程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSWPSW是一个是一个是一个是一个

22、8 8位寄存器，用来存位寄存器，用来存位寄存器，用来存位寄存器，用来存放运算结果的一些特征。放运算结果的一些特征。放运算结果的一些特征。放运算结果的一些特征。进进进进位位位位标标标标志志志志位位位位半半半半进进进进位位位位标标标标志志志志位位位位用用用用户户户户自自自自定定定定义义义义标标标标志志志志位位位位工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器组组组组选选选选择择择择位位位位溢溢溢溢出出出出标标标标志志志志位位位位奇奇奇奇偶偶偶偶校校校校验验验验标标标标志志志志位位位位3.3.程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器 2.3MCS-51单片机单片机CPU1/19/2

23、02319单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录n n CyCy（PSW.7PSW.7）：进进进进位位位位标标标标志志志志位位位位。在在在在执执执执行行行行加加加加、减减减减法法法法指指指指令令令令时时时时，若若若若运运运运算算算算结结结结果果果果的的的的最最最最高高高高位位位位（D7D7位位位位）有有有有进进进进位位位位或或或或借借借借位，则位，则位，则位，则CyCy位被置位被置位被置位被置1 1，否则清零。，否则清零。，否则清零。，否则清零。n n ACAC（PSW.6PSW.6）：半半半半进进进进位位位位标标标标志志志志位位位位。在在在在执执执执行行行行加加加加、减减减减

24、法法法法指指指指令令令令时时时时，如如如如果果果果其其其其低低低低半半半半字字字字节节节节向向向向高高高高半半半半字字字字节节节节有有有有进进进进位位位位或或或或借借借借位（位（位（位（D3D3位向位向位向位向D4D4位），则位），则位），则位），则ACAC位被置位被置位被置位被置1 1，否则清零。，否则清零。，否则清零。，否则清零。n n F0F0（PSW.5PSW.5）：用用用用户户户户自自自自定定定定义义义义标标标标志志志志位位位位。用用用用户户户户可可可可用用用用软软软软件对件对件对件对F0F0赋以一定的含义，决定程序的执行转向。赋以一定的含义，决定程序的执行转向。赋以一定的含义，决定

25、程序的执行转向。赋以一定的含义，决定程序的执行转向。-程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器2.3MCS-51单片机单片机CPU1/19/202320单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录n n OV（PSW.2）：溢溢出出标标志志位位。当当运运算算的的结结果果超超出出范范围围（-128127）时时，产产生生溢溢出出 OV=1，否否则则无无溢溢出出OV=0。PSW.1：未未定定义位。义位。n n P（PSW.0）：奇奇偶偶校校验验标标志志位位。单单片片机机在在指指令令执执行行后后，根根据据ACC中中1的的个个数数的的奇奇偶偶性性，自自动动将将该该标标志

26、志位位置置1或或清清零零。若若1的的个个数数为为奇奇数，则数，则P=1，否则，否则P=0。-程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器2.3MCS-51单片机单片机CPU1/19/202321单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录RS1RS1、RS0RS0与片内工作寄存器组的对应关系与片内工作寄存器组的对应关系与片内工作寄存器组的对应关系与片内工作寄存器组的对应关系 -片内四组工作寄存器的选择片内四组工作寄存器的选择片内四组工作寄存器的选择片内四组工作寄存器的选择n nRS1RS1（PSW.4PSW.4）和和和和RS0RS0（PSW.3PSW.3）：工工工

27、工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器组组组组选选选选择位。择位。择位。择位。2.3MCS-51单片机单片机CPU1/19/202322单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录4.B4.B寄存器寄存器寄存器寄存器 在在在在 进进进进 行行行行 乘乘乘乘 法法法法、除除除除法法法法运运运运算算算算时时时时，B B寄寄寄寄存存存存器器器器作作作作为为为为ALUALU的的的的输输输输入入入入之之之之一一一一，与与与与ACCACC配配配配合合合合完完完完成成成成运运运运算算算算，并并并并存存存存放放放放运运运运算算算算结结结结果果果果。在在在在无无无无乘乘乘乘除除除除运运运运算算算算时时时时

28、，它它它它可可可可作作作作为为为为内内内内部部部部RAMRAM的的的的一一一一个单元。个单元。个单元。个单元。-寄存器寄存器寄存器寄存器2.3MCS-51单片机单片机CPU1/19/202323单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录定时控制逻辑定时控制逻辑定时控制逻辑定时控制逻辑指令寄存器指令寄存器指令寄存器指令寄存器数据指针（数据指针（数据指针（数据指针（DPTRDPTR）程序计数器（程序计数器（程序计数器（程序计数器（PCPC）堆栈指针堆栈指针堆栈指针堆栈指针（SPSP）地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址缓冲器地址缓冲器地址缓冲器地址缓冲器-控制器的组成控制器的组

29、成控制器的组成控制器的组成控制器控制器控制器控制器-CPUCPU的大脑中枢，的大脑中枢，的大脑中枢，的大脑中枢，它包括：它包括：它包括：它包括：2.3MCS-51单片机单片机CPU1/19/202324单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录1.1.程序计数器程序计数器程序计数器程序计数器ProgramCounterProgramCounter，PCPCPCPC用用用用来来来来存存存存放放放放下下下下一一一一条条条条要要要要执执执执行指令的行指令的行指令的行指令的地址地址地址地址;当当当当按按按按照照照照PCPC所所所所指指指指的的的的地地地地址址址址从从从从存存存存储储储储器器

30、器器中中中中取取取取出出出出一一一一条条条条指指指指令令令令后后后后，PCPC会会会会自自自自动动动动加加加加l l，即即即即指指指指向向向向下下下下一一一一条指令。条指令。条指令。条指令。PCPC的数值是随程序运行的数值是随程序运行的数值是随程序运行的数值是随程序运行而改变的，而改变的，而改变的，而改变的，用户不能修改用户不能修改用户不能修改用户不能修改。PCPC没有地址没有地址没有地址没有地址，是不可寻，是不可寻，是不可寻，是不可寻址的，不属于专用寄存器。址的，不属于专用寄存器。址的，不属于专用寄存器。址的，不属于专用寄存器。-程序计数器程序计数器程序计数器程序计数器2.3MCS-51单片

31、机单片机CPU1/19/202325单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录2.2.堆栈指针（堆栈指针（堆栈指针（堆栈指针（StackPointerStackPointer，SPSP）是是是是8 8位位位位特特特特殊殊殊殊功功功功能能能能寄寄寄寄存存存存器器器器,可可可可指指指指向向向向片片片片内内内内RAMRAM空空空空间间间间中中中中开开开开辟辟辟辟的的的的堆堆堆堆栈栈栈栈区区区区的的的的栈栈栈栈顶顶顶顶地地地地址址址址，并并并并随随随随时时时时跟跟跟跟踪踪踪踪栈顶地址而变化。栈顶地址而变化。栈顶地址而变化。栈顶地址而变化。-堆栈指针堆栈指针堆栈指针堆栈指针2.3MCS-51

32、单片机单片机CPU1/19/202326单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录3.3.数据指针（数据指针（数据指针（数据指针（DPTRDPTR）由由由由于于于于80518051系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机可可可可以以以以外外外外接接接接64KB64KB的的的的数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器，故故故故在在在在单单单单片片片片机机机机内内内内设设设设置置置置了了了了l6l6位位位位的的的的数数数数据据据据指指指指针针针针寄寄寄寄存存存存器器器器（DataDataPointerPointer）。它它它它可可可可以以以以对对对对64KB64KB的的的的外外外外部部

33、部部数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器进进进进行行行行寻寻寻寻址址址址，DPTRDPTR可可可可分分分分为为为为高高高高8 8位位位位数数数数据据据据指指指指针针针针寄寄寄寄存存存存器器器器（DPHDPH）和低和低和低和低8 8位数据指针寄存器（位数据指针寄存器（位数据指针寄存器（位数据指针寄存器（DPLDPL）。）。）。）。-数据指针数据指针数据指针数据指针2.3MCS-51单片机单片机CPUMOVXAMOVXA，DPTRDPTR；读外存储器；读外存储器；读外存储器；读外存储器MOVXDPTRMOVXDPTR，AA；写外存储器；写外存储器；写外存储器；写外存储器1/19/202327单

34、片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录 在在80518051单片机系统中，与字节处理器相对单片机系统中，与字节处理器相对应，还特别设置应，还特别设置布尔（位）处理器布尔（位）处理器。CyCyCyCy：进位标志位（位累加器）进位标志位（位累加器）进位标志位（位累加器）进位标志位（位累加器）位寻址区位寻址区位寻址区位寻址区位操作指令系统位操作指令系统位操作指令系统位操作指令系统2.3MCS-51单片机单片机CPU1/19/202328单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录2.4存储器存储器n存存储储器器是是计计算算机机的的记记忆忆部部件件，CPU要要执执行行的的程程序

35、序、处处理理的的数数据据、处处理理的的中中间间结结果果都都存存在在存存储储器器中中。存存储储器器的的容容量量和和存存取取时时间间是是存存储储器器的的两两项项重重要要指指标标，反反映映存存储储器器记记忆忆信信息息的的多多少少和和工工作作速速度度的的快快慢慢。分分为为只只读读存存储储器器（ROM)和和可可读读写写存存储储器器(RAM)，闪闪存存（Flash）存储器。）存储器。nRAM又又叫叫数数据据存存储储器器，能能在在存存储储器器中中任任意意给给定定的的地地方方随随时时写写入和读出信息，当电源掉电后入和读出信息，当电源掉电后RAM中的内容就会消失。中的内容就会消失。nROM只只读读存存储储器器，

36、用用以以存存放放不不变变的的信信息息。电电源源掉掉电电后后，信信息息扔扔保保持持不不变变。其其内内容容不不能能随随意意修修改改。一一般般存存放放程程序序和和一一些些固固定定的的数据表。数据表。n闪闪存存则则是是一一种种不不挥挥发发性性内内存存，掉掉电电后后能能够够长长久久保保持持数数据据，任任何何flash器器件件的的写写入入操操作作只只能能在在空空或或已已擦擦除除的的单单元元内内进进行行,所所以以大大多多数情况下数情况下,在进行写入操作之前必须先执行擦除。在进行写入操作之前必须先执行擦除。1/19/202329单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录2.4存储器存储器8051在

37、在物理结构上物理结构上有有4个存储空间：个存储空间：n片内程序存储器片内程序存储器(ROM)n片外程序存储器片外程序存储器n片内数据存储器片内数据存储器(RAM)n片外数据存储器片外数据存储器从用户使用的角度上，从用户使用的角度上，MSC-51有有3个存储空间：个存储空间：n片内外统一编址的片内外统一编址的64KB程序存储器空间（用程序存储器空间（用16位地址）位地址）n256B片内数据存储器空间片内数据存储器空间n64KB片外数据存储器地址空间片外数据存储器地址空间三三个个存存储储空空间间地地址址是是重重叠叠的的，8051指指令令系系统统设设计计了了不不同同的的数数据据传传送送指指令令的的符

38、符号号：访访问问片片内内、外外ROM用用MOVC,访问片外访问片外RAM用用MOVX，访问片内，访问片内RAM用用MOV.-51-51单片机存储器布局单片机存储器布局单片机存储器布局单片机存储器布局1/19/202330单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录-存储器结构存储器结构存储器结构存储器结构2.4存储器存储器MOVCMOVMOVX当当当当P PC C值值值值超超超超过过过过片片片片内内内内R ROOMM容容容容量量量量时时时时会会会会自自自自动动动动转转转转向向向向外外外外部部部部存存存存储储储储器器器器空空空空间间间间1/19/202331单片机原理与接口技术.中北大

39、学电子科学技术专业返回目录程序存储器程序存储器程序存储器程序存储器在程序存储器的开始部分，定义了一段具有特殊在程序存储器的开始部分，定义了一段具有特殊在程序存储器的开始部分，定义了一段具有特殊在程序存储器的开始部分，定义了一段具有特殊功能的地址段，用作程序起始和各种中断的入口功能的地址段，用作程序起始和各种中断的入口功能的地址段，用作程序起始和各种中断的入口功能的地址段，用作程序起始和各种中断的入口。2.4.1程序存储器程序存储器-程序入口地址程序入口地址程序入口地址程序入口地址1/19/202332单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录2.4.1程序存储器程序存储器-外部程序

40、存储器的扩展外部程序存储器的扩展VCCVCCVSSVSSALEALEPSENPSEN1/19/202333单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录2.4.2数据存储器数据存储器 数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器用用用用于于于于存存存存放放放放中中中中间间间间运运运运算算算算结结结结果果果果、数数数数据据据据暂暂暂暂存存存存和和和和缓缓缓缓冲冲冲冲、标标标标志志志志位位位位等等等等。数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器分分分分为为为为片片片片外外外外数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器、片片片片内内内内数据存储器。数据存储器。数据存储器。数据存储器。-数据存储器的用

41、途数据存储器的用途数据存储器的用途数据存储器的用途MOVMOVX1/19/202334单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录-片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器2.4.2数据存储器数据存储器工作寄工作寄工作寄工作寄存器区存器区存器区存器区位位位位寻寻寻寻址址址址区区区区数据缓数据缓数据缓数据缓冲器区冲器区冲器区冲器区1/19/202335单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录（1 1）工作寄存器区）工作寄存器区）工作寄存器区）工作寄存器区 工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器也也也也称称称称为为为为通通通通用用用用寄寄寄寄存存存存器器器

42、器，供供供供用用用用户户户户编编编编程程程程时时时时使使使使用用用用，用于临时存储用于临时存储用于临时存储用于临时存储8 8位数据信息。位数据信息。位数据信息。位数据信息。工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器地地地地址址址址为为为为00H00H1FH1FH的的的的3232个个个个单单单单元元元元，并并并并分分分分成成成成4 4个个个个工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器组组组组，每每每每个个个个组组组组有有有有8 8个个个个工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器，名名名名称称称称为为为为R0R7R0R7。工作寄存器和工作寄存器和工作寄存器和工作寄存器和RAMRAM地址的对应关系如表所

43、示。地址的对应关系如表所示。地址的对应关系如表所示。地址的对应关系如表所示。2.4.2数据存储器数据存储器-工作寄存器区工作寄存器区工作寄存器区工作寄存器区每每个个工工作作寄寄存存器器组组都都可可被被选选为为CPU的的当当前前工工作作寄寄存存器器，通通过改变程序状态字寄存器（过改变程序状态字寄存器（PSW）中的中的RS1、RS0两位来实现。两位来实现。1/19/202336单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录（2 2）位寻址区）位寻址区）位寻址区）位寻址区 内内内内部部部部RAMRAM中中中中地地地地址址址址为为为为20H20H2FH2FH的的的的1616个个个个单单单单元元

44、元元，CPUCPU不不不不仅仅仅仅具具具具有字节寻址功能，而且还具有位寻址功能。这有字节寻址功能，而且还具有位寻址功能。这有字节寻址功能，而且还具有位寻址功能。这有字节寻址功能，而且还具有位寻址功能。这1616个单元共个单元共个单元共个单元共1281282.4.2数据存储器数据存储器-位寻址区位寻址区位寻址区位寻址区位位位位，每每每每一一一一位位位位都都都都赋赋赋赋予予予予1 1个个个个 位位位位 地地地地址址址址，位位位位地地地地址址址址范范范范围围围围是是是是00H00H7FH7FH。1/19/202337单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录（3 3）数据缓冲区）数据缓冲

45、区）数据缓冲区）数据缓冲区数数数数据据据据缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区，即即即即用用用用户户户户RAMRAM区区区区，共共共共8080个个个个单单单单元元元元，地地地地址址址址30H30H7FH7FH是。是。是。是。2.4.2数据存储器数据存储器-数据缓冲区数据缓冲区数据缓冲区数据缓冲区用途：用途：n 用于存放运算的中间结果；用于存放运算的中间结果；n开辟堆栈，用于调用子程序或响应中断时保护现场开辟堆栈，用于调用子程序或响应中断时保护现场.1/19/202338单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录（4 4）特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器 特殊功能寄存器特

46、殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SpecialFunctionRegisterSpecialFunctionRegister，SFRSFR）也称为专用寄存器，用于控制、管理单片机也称为专用寄存器，用于控制、管理单片机也称为专用寄存器，用于控制、管理单片机也称为专用寄存器，用于控制、管理单片机内部算术逻辑部件、并行内部算术逻辑部件、并行内部算术逻辑部件、并行内部算术逻辑部件、并行I/OI/O口、串行口、串行口、串行口、串行I/OI/O口、定时口、定时口、定时口、定时器器器器/计数器、中断系统等功能模块的工作。计数器、中断系统等功能模块的工作。计数器、中断系统等功能模块的工作。计数器、中

47、断系统等功能模块的工作。2.4.2数据存储器数据存储器-特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器1/19/202339单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录表表表表2-62-6特殊功能寄存器地址对照表特殊功能寄存器地址对照表特殊功能寄存器地址对照表特殊功能寄存器地址对照表 2.4.2数据存储器数据存储器-特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器1/19/202340单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录 数据指针寄存器（数据指针寄存器（数据指针寄存器（数据指针寄存器（DPTRDPTR）1616位的专用数据地址指针寄存器。可对外部数

48、据位的专用数据地址指针寄存器。可对外部数据位的专用数据地址指针寄存器。可对外部数据位的专用数据地址指针寄存器。可对外部数据存储器和存储器和存储器和存储器和I/OI/O口进行寻址，也可拆成高字节口进行寻址，也可拆成高字节口进行寻址，也可拆成高字节口进行寻址，也可拆成高字节DPHDPH和低和低和低和低字节字节字节字节DPLDPL两个独立的两个独立的两个独立的两个独立的8 8位寄存器，在位寄存器，在位寄存器，在位寄存器，在CPUCPU内分别占据内分别占据内分别占据内分别占据83H83H和和和和82H82H两个地址。两个地址。两个地址。两个地址。当对当对当对当对64KB64KB外部数据存储器寻址时，外

49、部数据存储器寻址时，外部数据存储器寻址时，外部数据存储器寻址时，DPTRDPTR可作为可作为可作为可作为间接寻址寄存器使用：间接寻址寄存器使用：间接寻址寄存器使用：间接寻址寄存器使用：从外部数据存储器取数从外部数据存储器取数从外部数据存储器取数从外部数据存储器取数 MOVXA,DPTRMOVXA,DPTR送数到外部数据存储器送数到外部数据存储器送数到外部数据存储器送数到外部数据存储器 MOVXDPTR,AMOVXDPTR,A2.4.2数据存储器数据存储器-DPTR-DPTR1/19/202341单片机原理与接口技术.中北大学电子科学技术专业返回目录堆栈指针（堆栈指针（堆栈指针（堆栈指针（SPS

50、P）堆栈是个特殊的存储区，主要功能是暂时存放数据和堆栈是个特殊的存储区，主要功能是暂时存放数据和堆栈是个特殊的存储区，主要功能是暂时存放数据和堆栈是个特殊的存储区，主要功能是暂时存放数据和地址，通常用来保护断点和现场。它的特点是按照先进后地址，通常用来保护断点和现场。它的特点是按照先进后地址，通常用来保护断点和现场。它的特点是按照先进后地址，通常用来保护断点和现场。它的特点是按照先进后出的原则存取数据，可指向出的原则存取数据，可指向出的原则存取数据，可指向出的原则存取数据，可指向80518051片内片内片内片内00H-7FH00H-7FH的任何单元。的任何单元。的任何单元。的任何单元。栈顶栈顶