(15.4)--第2章2 80C51单片机存储器.ppt

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1、*1第第2章章2 MCS-51 硬件结构和工作原理硬件结构和工作原理本本 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 单片机硬件结构单片机硬件结构 2.2.1 单片机的内部结构单片机的内部结构 2.2.2 中央处理器（中央处理器（CPU）2.3 单片机的引脚功能单片机的引脚功能2.4 2.4 80C5180C51单片机存储器单片机存储器 2.4.1 2.4.1 程序存储器程序存储器程序存储器程序存储器 2.4.2 2.4.2 数据存储器数据存储器数据存储器数据存储器*22.5 2.5 并行输入并行输入并行输入并行输入/输出端口输出端口输出端口输出端口2.6 2.6

2、时钟电路和时序时钟电路和时序时钟电路和时序时钟电路和时序2.7 2.7 单片机的工作方式单片机的工作方式单片机的工作方式单片机的工作方式习题与思考题习题与思考题习题与思考题习题与思考题 80C5180C51的的存存储储器器组组织织结结构构可可以以分分为为三三个不同的存储空间，分别是：个不同的存储空间，分别是：6464KBKB程序存储器程序存储器(ROMROM),),包括片内包括片内ROMROM和片外和片外ROMROM；256256B B内部数据存储器内部数据存储器(内内RAMRAM)(包括特殊功能寄存器包括特殊功能寄存器）。6464KBKB外部数据存储器外部数据存储器（外外RAMRAM）；）；

3、2.4 80C512.4 80C51单片机存储器单片机存储器*80C5180C51存储空间配置图存储空间配置图MCS-52单片机单片机片内片内ROM8K片内片内RAM256B片外片外RAM64K片外片外ROM64K*（1）MCS-51 片内数据存储器片内数据存储器特殊功能特殊功能寄存器寄存器SFR通用数据通用数据存储器存储器80H7FH00HFFH1.内部数据存储器内部数据存储器RAMD7D6D5D4D3D2D1D0000000001111111100HFFH（2）片内）片内RAM低低 128B 功能分配图功能分配图 位寻址区位寻址区3 3区区2 2区区1 1区区0 0区区便笺区便笺区07H0

4、7H0000H H7FH7FH30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH17H17H0FH0FH 四个工作寄存器区四个工作寄存器区 每个区中有每个区中有R0-R7R0-R7八个工作寄存器八个工作寄存器位寻址区位寻址区1616个单元个单元20H-2FH20H-2FH，共有共有128 128 可寻址位个位。可寻址位个位。位地址：位地址：00H-7FH00H-7FH注意：位地址与字节地址的区注意：位地址与字节地址的区别别通用的通用的RAMRAM区区 地址：地址：30H-7FH30H-7FH*0区工作寄存器区结构图区工作寄存器区结构图R7R6R5R4R3R2R1R0RAM地址地址07H06H05

5、H04H03H02H01H00H返回上一次返回上一次*（3）片内）片内 RAM（20H-2FH）位寻址区）位寻址区7F7E7D7C7B7A797877767574737271706F6E6D6C6B6A696867666564636261605F5E5D5C5B5A595857565554535251504F4E4D4C4B4A494847464544434241403F3E3D3C3B3A393837262524232221202F2E2D2C2B2A292827262524232221201F1E1D1C1B1A191817161514131211100F0E0D0C0B0A0908070

6、60504030201002FH20H字节地址字节地址位位地地址址*字节地址和位地址是靠不同类型的指令来字节地址和位地址是靠不同类型的指令来区分的。如：区分的。如：MOV A，2FH；将将RAM的的20单元内容送累加器单元内容送累加器A；MOV C，2FH；将将RAM位寻址区中位寻址区中20H位送位送CY中。中。*2.2.片内片内RAM高高 128B 特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR SFR（2121）特殊用途寄存器的集合。用来特殊用途寄存器的集合。用来设定单片机内部各设定单片机内部各个部件的工作方式，个部件的工作方式，存放相关部件的状态，定时器存放相关部件的状态，定时器初值寄存器，并行端口

7、的锁存器等。初值寄存器，并行端口的锁存器等。SFR高128B低128B0FFH80H7FH00H特殊功能寄存器SFR在片内RAM中的位置*标识符标识符名名 称称地地 址址ACCBPSWSPDPTRP0P1P2P3IPIETMODTCON累加器累加器B寄存器寄存器程序状态字程序状态字堆栈指针堆栈指针数据指针数据指针(包括包括DPH,DPL)口口0口口1口口2口口3中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器定时定时/计数器方式控制寄存器计数器方式控制寄存器定时定时/计数器控制寄存器计数器控制寄存器0E0H0F0H0D0H81H83H,82H80H90H0A0H0B

8、0H0B8H0A8H89H88H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 SFRSFR（2121页表页表页表页表2-42-4）*标识符标识符名名 称称地地 址址TH0TH0TL0TL0TH1TH1TL1TL1SCONSCONSBUFSBUFPCONPCON定时定时/计数器计数器0 0初值寄存器高初值寄存器高8 8位位定时定时/计数器计数器0 0初值寄存器低初值寄存器低8 8位位定时定时/计数器计数器1 1初值寄存器高初值寄存器高8 8位位定时定时/计数器计数器1 1初值寄存器低初值寄存器低8 8位位串行口控制寄存器串行口控制寄存器串行口数据缓冲器串行口数据缓冲器(接收接收,发送

9、发送)电源控制寄存器电源控制寄存器8CH8CH8AH8AH8DH8DH8BH8BH98H98H99H99H97H97H*特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR说明：说明：累加器累加器A:A:最常用的专用寄存器最常用的专用寄存器,大多大多数的指令操作数都来自累加器数的指令操作数都来自累加器A.A.所有的所有的算术运算指令的运算结果都存放在算术运算指令的运算结果都存放在A A中中.B B寄存器寄存器:乘除法指令使用的寄存器乘除法指令使用的寄存器.*数据指针数据指针DPTR:DPTR:1616位寄存器，位寄存器，高八位高八位DPHDPH和低八位和低八位DPLDPL构成。构成。SP 堆栈指针：堆栈指针：8

10、位寄存器位寄存器，用来指示堆栈的位置，用来指示堆栈的位置,可由可由软件修改。在软件修改。在MCS-51单片机的设计中，片单片机的设计中，片内内RAM区为堆栈的可用空间。上电或复位时，区为堆栈的可用空间。上电或复位时，SP被初始化为被初始化为07H，既堆栈底部被确定在，既堆栈底部被确定在RAM的的07H单元。单元。*并行端口并行端口P0-P3P0-P3：SFRSFR中的中的P0-P3P0-P3实际上就是实际上就是I/OI/O端口的数端口的数据锁存器。与据锁存器。与RAMRAM中的任意一个单元一样，中的任意一个单元一样，P0-P3P0-P3都有自己的都有自己的RAMRAM地址：地址：80H80H、

11、90H90H、A0HA0H、B0HB0H。所以，在。所以，在5151单片机中的输入、输出操单片机中的输入、输出操作实际上就是个普通的作实际上就是个普通的RAMRAM单元操作一样：单元操作一样：*执执行行调调用用子子程程序序或或发发生生中中断断时时，CPUCPU会会自自动动将将当当前前 PCPC值值压压入入堆堆栈栈，将将子子程程序序入入口口地地址址或或中中断断入入口口地地址址装装入入PCPC；子子程程序序返返回回或或中中断断返返回回时时，恢恢复复原原有有被被压压入入堆堆栈的栈的PCPC值，继续执行原顺序程序指令。值，继续执行原顺序程序指令。*程序计数器程序计数器PC PC#5#5 PCPC不属于

12、特殊功能寄存器，不可访问，在物理结构上是不属于特殊功能寄存器，不可访问，在物理结构上是独立的。独立的。PC PC是一个是一个1616位的地址寄存器，用于存放将要从位的地址寄存器，用于存放将要从ROMROM中读中读出的下一字节指令码的地址，因此也称为地址指针。出的下一字节指令码的地址，因此也称为地址指针。PC PC的基本工作方式有：的基本工作方式有：自动加自动加1 1。CPUCPU从从ROMROM中每读一个字节，自动执行中每读一个字节，自动执行 PC+1PCPC+1PC；执行转移指令时，执行转移指令时，PCPC会根据该指令要求修改下一次会根据该指令要求修改下一次 读读ROMROM新的地址；新的地

13、址；*FFFFH2000H1FFFH0000H片外程序存储器片外程序存储器（最大（最大64K）1FFFH0000H单片机内部单片机内部程序存储器程序存储器（8K）3.程序存储器程序存储器（ROMROM）地址范围地址范围：0000H0000HFFFFHFFFFH，共，共64KB64KB。其中。其中:低段低段4KB4KB：0000H0000H0FFFH0FFFH 80C51 80C51和和87C5187C51在片内，在片内，80C3180C31在片外。在片外。高段高段60KB60KB：1000H1000HFFFFHFFFFH。在片外。在片外。读写读写ROMROM用用MOVCMOVC指令，控制信号是

14、指令，控制信号是PSENPSEN和和EAEA。读读ROMROM是以程序计数器是以程序计数器PCPC作为作为1616位地址指针，依次读相应位地址指针，依次读相应地址地址ROMROM中的指令和数据，每读一个字节，中的指令和数据，每读一个字节，PC+1PCPC+1PC，这是，这是CPUCPU自动形成的。自动形成的。但是有些指令有修改但是有些指令有修改PCPC的功能，例如转移类指令和的功能，例如转移类指令和MOVCMOVC指令，指令，CPUCPU将按修改后将按修改后PCPC的的1616位地址读位地址读ROMROM。*l读读外外ROMROM的过程：的过程：CPUCPU从从PCPC(程序计数器程序计数器)

15、中取出当前中取出当前ROMROM的的1616位地位地址，分别由址，分别由P0P0口（低口（低8 8位）位）和和P2P2口（高口（高8 8位）位）同时输同时输出，出，ALEALE信号有效时由地址锁存器锁存低信号有效时由地址锁存器锁存低8 8位地址信位地址信号，地址锁存器输出的低号，地址锁存器输出的低8 8位地址信号和位地址信号和P2P2口输出的口输出的高高8 8位地址信号同时加到外位地址信号同时加到外ROM 16ROM 16位地址输入端，位地址输入端，当当PSENPSEN信号有效时信号有效时，外，外ROMROM将相应地址存储单元中数据将相应地址存储单元中数据送至数据总线（送至数据总线（P0P0口

16、），口），CPUCPU读入后存入指定单元。读入后存入指定单元。*需要指出的是需要指出的是:64KB64KB中有一小段范围是中有一小段范围是80C5180C51系统专用单元，系统专用单元，0003H0003H0023H0023H是是5 5个中断源中断服务个中断源中断服务程序入口地址程序入口地址(详见第详见第5 5章章)，用户不能安排其他内，用户不能安排其他内容。容。80C5180C51复位后，复位后，PC=0000HPC=0000H，CPUCPU从地址为从地址为0000H0000H的的ROMROM单元中读取指令和数据。从单元中读取指令和数据。从0000H0000H到到0003H0003H只有只有

17、3B3B，根本不可能安排一个完整的系统程序，而，根本不可能安排一个完整的系统程序，而80C5180C51又是依次读又是依次读ROMROM字节的。字节的。因此因此，这，这3B3B只能用来只能用来安排安排一条跳转指令一条跳转指令，跳转到其他合适的地址范围去，跳转到其他合适的地址范围去执行真正的主程序。执行真正的主程序。*4.4.外部数据存储器（外外部数据存储器（外RAMRAM）l 地址范围地址范围：0000H0000H FFFFHFFFFH 共共64KB64KB。l 读写外读写外RAMRAM用用MOVXMOVX指令，指令，控制信号是控制信号是P3P3口中的口中的RDRD和和WRWR。一般情况下，只

18、有在内一般情况下，只有在内RAM不能满足不能满足应用应用要求时，才外接要求时，才外接RAMRAM。*外外RAM RAM 1616位地址分别位地址分别由由P0P0口（低口（低8 8位）和位）和P2P2口（高口（高8 8位）位）同时输出，同时输出，ALEALE信号信号有效时由地址锁存器锁存低有效时由地址锁存器锁存低8 8位地址信位地址信号，地址锁存器输出的低号，地址锁存器输出的低8 8位地址信号和位地址信号和P2P2口输出的高口输出的高8 8位位地址信号同时加到外地址信号同时加到外RAM 16RAM 16位地址输入端，当位地址输入端，当RDRD信号信号有效有效时，外时，外RAMRAM将相应地址存储

19、单元中的将相应地址存储单元中的数据数据送至数据总线送至数据总线（P0P0口），口），CPUCPU读入后存入指定单元。读入后存入指定单元。l读外读外RAMRAM的过程的过程增加增加 l写写外外RAMRAM的过程的过程：写外写外RAMRAM的过程与读外的过程与读外RAMRAM的过程相同。只是控制的过程相同。只是控制信号不同，信号换成信号不同，信号换成WRWR信号。当信号。当WRWR信号有效时，信号有效时，外外RAMRAM将数据总线（将数据总线（P0P0口分时传送）上的数据写入相口分时传送）上的数据写入相应地址存储单元中。应地址存储单元中。*89C5189C51单片机存储器配置单片机存储器配置片内片

20、内RAM 128RAM 128字节（字节（00H00H7FH7FH）；）；片内片内RAMRAM前前3232个单元是工作寄存器区个单元是工作寄存器区(00H(00H1FH)1FH)片内片内RAMRAM有有128128个可按位寻址的位，占个可按位寻址的位，占1616个单元。个单元。位地址编号为：位地址编号为：00H00H7FH7FH 分布在：分布在：20H20H2FH2FH单元单元片内片内2121个特殊功能寄存器个特殊功能寄存器(SFR)(SFR)中：地址号能被中：地址号能被 8 8整除的整除的 SFRSFR中的各位也可按位寻址中的各位也可按位寻址可寻址片外可寻址片外RAM 64KRAM 64K字

21、节字节 （0000H0000HFFFFHFFFFH）可寻址片外可寻址片外ROM 64KROM 64K字节字节 （0000H0000HFFFFHFFFFH）片内片内 Flash ROM 4KFlash ROM 4K字节字节 （000H000HFFFHFFFH）小结*存储器配置（片内存储器配置（片内RAMRAM）片内片内RAM 128RAM 128字节（字节（00H00H7FH7FH）00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区SFR分布在分布在80H

22、-FFH其中其中92个位个位可位寻址可位寻址80H80HFFHFFH所有的所有的RAMRAM区区(包括位寻址包括位寻址区、工作寄存器区）都可区、工作寄存器区）都可以用于存放数据，故也称以用于存放数据，故也称为数据缓存寄存器为数据缓存寄存器128128字节字节 小结*单片机存储器配置（片外单片机存储器配置（片外RAM/ROMRAM/ROM）可寻址片外可寻址片外RAM 64KRAM 64K字节字节 （0000H0000HFFFFHFFFFH）；）；可寻址片外可寻址片外ROM 64KROM 64K字节字节 （0000H0000HFFFFHFFFFH）；）；片内片内 Flash ROM 4KFlash ROM 4K字节字节 （000H000HFFFHFFFH）；）；FFFFH0000H可寻址可寻址片外片外RAMRAM 64K字节字节FFFFH0000H可寻址可寻址片外片外ROMROM 64K字节字节FFFH000H可寻址可寻址片内片内 Flash Flash ROMROM 4K字节字节89C5189C517FH00H片内片内 RAMRAM 128字节字节FFH80H 小结*Thank you!*