单片机第三章-MCS-51存储器和布尔处理器概要课件.ppt

1、MCS-51存储器和布尔处理器存放当前执行的程序和数据，主机能直接访问，存取速度快，容量小。存放暂不执行的程序和数据，主机不能直接访问，存取速度慢，容量大。存储器的功能是存储程序和数据。3.1 概述3.1.1 存储器的分类RAM存储器双极型：由双极型晶体管构成，速度快、功耗大、集成度低、价格贵。MOS型：由MOS管构成，速度比双极型RAM慢、功耗小、集成度高、价格便宜。按信息的存储方式分为：静态RAM和动态RAM及新出现的iRAM。ROMEEPROM，电擦除(擦除以Byte为单位)。可擦写EPROM，紫外线（一次全部）擦除，需专门的擦除设备。掩膜ROM,出厂时已固化。可编程PROM，用户一次固

2、化。FLASHROM，随机改写，速度快(擦除以Block为单位)。3.1.2 8051的片内片内存储器 8051单片机与一般微机的存储器配置方式很不相同。一般微机通常采用冯诺依曼结构，只有一个逻辑空间，可以随意安排ROM或RAM。访问存储器时，同一地址对应唯一的存储单元，可以是ROM也可以是RAM，并用同类访问指令。而MCS-51则不同：8051在物理结构上设计成程序存储器与数据存储器独立分开的哈佛结构：片内程序存储器4KB（ROM 0000H0FFFH）片内数据存储器128B（RAM 00H7FH）3.2 MCS-51的存储器结构8051在物理结构上有四个存储空间：片内程序存储器、片外程序存

3、储器、片内数据存储器、片外数据存储器。64KBROMEA=0EA=10000H0FFFH1000HFFFFH4KBROMFFH80H7FH00H SFRRAM64KBRAM(I/O)0000HFFFFH片内片外片外程序存储器数据存储器 8051在逻辑上，即从用户角度上8051有三个存储空间：片内外统一编址的程序存储器 片内外不统一编址的数据存储器 特殊功能寄存器（片内）访问这几个不同的逻辑空间时，采用的指令：片内外程序存储器空间-MOVC 片内数据存储器空间和SFR-MOV 片外数据存储器地址空间-MOVX3.2.1 程序存储器及地址空间作用-程序存储器用于存放编好的程序和表格常数。8051片

4、内有4K字节ROM，片外用16位地址线最多可扩展64K字节ROM，两者是统一编址的。如果EA端保持高电平，8051执行片内前4KB ROM地址(0000H0FFFH)中的程序。当寻址范围超过4KB（1000HFFFFH）时，则从片外存储器取指令。当EA端保持低电平时，8051的所有取指令操作均在片外程序存储器中进行，这时片外存储器可以从0000H开始编址。在程序存储器中，有6个单元具有特殊功能0003H0003H：外部中断0入口。000BH000BH：定时器0溢出中断入口。0013H0013H：外部中断1入口。001BH001BH：定时器1溢出中断入口。0023H0023H：串行口中断入口。使

5、用时，通常在这些入口地址处存放一条绝对跳转指令，使程序跳转到用户安排程序上。0000H0000H:8051复位后，PC0000H，即程序从0000H 开始执行指令。3.2.2 数据存储器及地址空间数据存储器片外RAM64KB，地址范围0000HFFFFH片内RAM128B，地址范围00H7FH使用时只能用MOVXMOVX指令访问使用MOVMOV指令访问，可以进行堆栈操作片内数据存储器空间分布图通用RAM区 (80B)位地址区(16B)寄存器区4组(32B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器区4组(32B).由PSW中的2位RS1、RS0来决定选 哪一组为当前工作寄存器：

6、RS1、RS0=00 选0组 RS1、RS0=01 选1组 RS1、RS0=10 选2组 RS1、RS0=11 选3组在位地址区，每一个BIT都有一个 地址，共168=128位00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.片内数据存储器空间分布图通用RAM区 (80B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器0组寄存器区4组(32B).RS1RS1、RS0=RS0=0000R7R6R5R4R3R2R1R000H00H01H01H02H02H03H03H04H04H05H05H06H06H07H07H00H00H30H30H2FH2FH20H2

7、0H1FH1FH.片内数据存储器空间分布图通用RAM区 (80B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器1组R7R6R5R4R3R2R1R008H08H09H09H0AH0AH0BH0BH0CH0CH0DH0DH0EH0EH0FH0FH寄存器区4组(32B).RS1RS1、RS0=RS0=010100H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.片内数据存储器空间分布图通用RAM区 (80B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器2组R7R6R5R4R3R2R1R010H10H11H11H12H12H13H

8、13H14H14H15H15H16H16H17H17H寄存器区4组(32B).RS1RS1、RS0=RS0=101000H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.片内数据存储器空间分布图通用RAM区 (80B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组寄存器3组R7R6R5R4R3R2R1R018H18H19H19H1AH1AH1BH1BH1CH1CH1DH1DH1EH1EH1FH1FH寄存器区4组(32B).RS1RS1、RS0=RS0=111100H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.片内数据存储器空间分布图通用RAM区 (8

9、0B)位地址区(16B)7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组位地址区20H20H21H21H22H22H23H23H24H24H25H25H26H26H27H27H28H28H29H29H2AH2AH2BH2BH2CH2CH2DH2DH2EH2EH2FH2FH00H00H01H01H02H02H03H03H04H04H05H05H06H06H07H07H08H08H0FH0FH10H10H7FH7FH78H78H70H70H68H68H60H60H58H58H50H50H48H48H40H40H38H38H30H30H28H28H20H20H77H77H6FH6FH67H67H

10、1FH1FH5FH5FH57H57H4FH4FH47H47H3FH3FH37H37H2FH2FH27H27H1FH1FH17H17H.D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0.00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH.片内数据存储器空间分布图通用RAM区 (80B)位地址区(16B)00H00H30H30H2FH2FH20H20H1FH1FH7FH7FH寄存器3组寄存器2组寄存器1组寄存器0组通用RAM区.共80个字节，作为一般的数据缓冲区并可设置堆栈区3.2.3 特殊功能寄存器（21个字节）SFR(Special Fun

11、ctional Register)见书P40表3-6与与ALUALU相关的（相关的（3 3个）个）A Register(AccA Register(Accumulatorumulator)：累加器，通常用A A或ACCACC表示。可字节寻址(E0H)，也可位寻址(E0HE7H)在运算器做运算时其中一个数一定是在ACCACC中。B RegisterB Register：暂存寄存器。暂存寄存器。在做乘、除法时放乘数或除数及结果。PSW (PSW (P Programrogram S Statustatus W Wordord）：）：PSW是8位寄存器，用于作为程序运行状态的标志。借此，可以了解CP

12、U的当前状态，并作出相应的处理。它的各位功能如下：当CPU进行各种逻辑操作或算术运算时，为反映操作或运算结果的状态，把相应的标志位置1或清0。这些标志的状态，可由专门的指令来测试，也可通过指令来读出。它为计算机确定程序的下一步进行方向提供依据。PSW寄存器中各位的名称及位置如上所示，下面说明各标志位的作用。D7H D6H D5H D4HD3HD2HD1HD0H CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW位地址 CYCY：进位标志。加减运算时，保存最高位进位、借位状态。AC：半进位标志。例：78H+97H 0111 1000 +1001 0111 1 0000 1111 D7H D6H D

13、5H D4HD3HD2HD1H D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW位地址有进位CY=1没有半进位AY=0 RS1、RS0：工作寄存器组选择位。0 0 选择工作寄存器0组（内部RAM地址00H07H）0 1 选择工作寄存器1组（内部RAM地址08H0FH）1 0 选择工作寄存器2组（内部RAM地址10H17H）1 1 选择工作寄存器3组（内部RAM地址18H1FH）P：奇偶校验位，它用来表示累加器A内容中二进制数位“1”的个数的奇偶性。若为奇数，则P=1，否则为0。例：某运算结果是78H（01111000），P=0。D7H D6H D5H D4HD3HD2HD1H D0H

14、CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW位地址F0：用户标志位。作为软件标志，由编程人员决定 何时使用。OV：OV（PSW.2）：溢出标志位，运算结果的D7或 D6位中只有一位产生进/借位时，置位OV，表示产生溢出。D7H D6H D5H D4HD3HD2HD1H D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW位地址与指针相关的（与指针相关的（2 2个）个）SP(SP(S Stack tack P Pointerointer)：堆栈指针，8位寄存器，用来指定堆栈的栈顶位置，初值为07H07H，它是加1计数。DPTR (DDPTR (Dataata P Poinoint te

15、er)r)（分成DPHDPH、DPLDPL两个）：）：数据指针可以用它来访问外部数据存储器中的任一单元，也可以作为通用寄存器来用，由我们自已决定如何使用。P0P0、P1P1、P2P2、P3P3：四个并行输入四个并行输入/输出口的寄存器（锁存器）。它里面的输出口的寄存器（锁存器）。它里面的内容对应着管脚的输出。内容对应着管脚的输出。SCON(SSCON(Serialerial Con Controltrol RegisterRegister)SBUFSBUF (S(Serial Date erial Date BufBuffer)fer)PCON(PCON(P Powerower Con Con

16、troltrol RegisterRegister)与端口相关的（与端口相关的（7 7个）个）与定时与定时/计数器相关的（计数器相关的（6 6个）个）TMOD(TTMOD(Timer/Counterimer/Counter Mod Mode Registere Register)定时器工作模式寄存器。定时器工作模式寄存器。TCON(TTCON(Timer/Counter imer/Counter ConControl Registertrol Register)定时器控制寄存器。定时器控制寄存器。TH0TH0、TL0 TL0、TH1TH1、TL1TL1：分别是分别是T0T0、T1T1的记数初值

17、寄存器。的记数初值寄存器。IP(IIP(Interrupt nterrupt P Priorityriority RegisterRegister)IE(IIE(Interruptnterrupt E Enable Registernable Register)与中断相关的（与中断相关的（2 2个）个）课堂练习补充题：1.下列是关于8031单片机存储空间的描述,分析其对错：a.a.特殊功能寄存器容量为21B,没有位地址。b.b.外部数据存储器容量可达64kB,字节地址和位地址范围均为0000HFFFFH c.c.程序存储器容量可达64kB,字节地址和位地址范围均为0000HFFFFHd.d.内

18、部数据存储器容量为128B,字节地址和位地址范围均为00H7FHe.特殊功能寄存器容量为21B,有一部分特殊功能寄存器具有位地址。f.f.程序存储器容量可达64kB,地址范围为0000HFFFFH。2.MCS-51单片机的工作寄存器组如何选择？若PSW 的RS1、RS0位的内容是01，那么此时工作寄存器R1的字节地址是多少？3.MCS-51内部RAM的寄存器区一共有多少个存储单元？分为多少组？每组有多少个存储单元？分别以什么作为寄存器名？4.8051存储空间的结构与8086/8088有什么不同？它的物理结构是怎样的？5.MCS-51单片机的内部数据存储器容量是多少？它有 什么特点？3.3 外部

19、程序存储器与访问 P0口和P2口输出16位地址。读取的指令码由P0口输入。P0口分时复用，所以必须用地址锁存器，锁存信号有ALE引脚提供。当EA=1时，CPU首先访问内部ROM，当PC4095时，CPU自动转向访问外部程序存储器，同时PSEN信号有效，以选通外部程序存储器。3.3.1 外部程序存储器与访问 当EA=0时，所有取指操作均对外部程序存储器进行（8031必须如此）。ALE：访问外部存储器时，允许地址锁存信号输出，并以1/12震荡器速率输出。非访问外部存储器时，以1/6震荡器固定不变的速率输出。PSEN：访问外部程序存储器选通信号（每个机器周期2次，执行MOVX类指令除外），CPU每个机器周期访问外部存储器2次。3.3.2 外部数据存储器与访问 外部数据存储器的访问地址可由工作寄存器Ri（由P0输出8位地址）或数据指针DPTR提供（DPL由P0输出；DPH由P2输出）。读写数据的操作由P0和P2口输出、由P0口输入。访问外部RAM的读写选通信号由RD、WR提供，均为低电平有效。通过指令来区别内、外部RAM。