1、单片机原理及应用物联网工程学院自动化系吴定会第一章第一章 单片机概述单片机概述1 1实训目的实训目的 (1) 了解单片机应用系统的基本组成。 (2) 通过最简应用系统实例了解单片机的基本工作过程。实训实训1 1 信号灯的控制信号灯的控制1 12 2实验电路实验电路3 3实训程序实训程序ORG 0000HSTART：MOV P1,#00H ACALL DELAYMOV P1,#0FFH ACALL DELAY SJMP STARTDELAY: MOV R3,#0FFHDEL2: MOV R4,#0FFH DEL1: NOP DJNZ R4,DEL1 DJNZ R3,DEL2 RET END 00
2、00000011111111ALEWR RDP1. 0P1. 1P1. 2P1. 3P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7+5V单片机到底是如何实现单片机到底是如何实现这些动作？它里面有些这些动作？它里面有些什么呢？什么呢？00000000微微机机系系统统微型计算机微型计算机微处理器微处理器CPU运算器运算器控制器控制器计算机处理信计算机处理信息的主要部件息的主要部件控制计算机控制计算机各部件自动地、各部件自动地、协调一致地工作协调一致地工作与外围设备之间与外围设备之间进行信息交换进行信息交换 的必经通道的必经通道使用和管理计算机使用和管理计算机的各种程序的各种程序内部存储器内部存储器输入输
3、入/输出接口输出接口软件软件用来存放程序和用来存放程序和数据的部件数据的部件 1-1什么是单片机什么是单片机一、微机系统一、微机系统微处理器微处理器（CPU） 运算器运算器控制器控制器控制总线控制总线数据总线数据总线地址总线地址总线Input/Output设备设备Input/Output接口接口只读存储器只读存储器 ROM随机存储器随机存储器 RAM二、微型计算机的硬件结构二、微型计算机的硬件结构三、什么是单片机三、什么是单片机单片计算机：单片计算机：SCMCSingle Chip Micro Computer单片机又称微控制器：单片机又称微控制器：MCUMicro Controller Un
4、it 单单 片片 机机（微（微控制控制器）器）CPU （微处理器）（微处理器）RAM ROM(EPROM)I/O（串、并、（串、并、C/T、A/D、中断、中断.）一块芯片上一块芯片上三、什么是单片机三、什么是单片机所谓单片机是指在一块硅片上集成了所谓单片机是指在一块硅片上集成了CPU、随机存储器（、随机存储器（RAM）、程序存）、程序存储器（储器（ROM或或EPROM）和各种）和各种I/O口口（包括并行（包括并行I/O口、串行口、串行I/O口、定时口、定时器器/计数器和计数器和A/D转换器等），也就是转换器等），也就是集成在一块芯片上的计算机。集成在一块芯片上的计算机。按按CPU字长，可分为字
5、长，可分为4、8、16、32位单片机。位单片机。根据内部程序存储器的结构不同，单片机可分为：根据内部程序存储器的结构不同，单片机可分为：ROM型单片机；型单片机；EPROM型单片机；型单片机；E2PROM型单片机；型单片机；无无ROM型单片机。型单片机。四、通用单片机和专用单片机四、通用单片机和专用单片机通用单片机：通用单片机：是一个基本芯片，内部资源比较丰富，性能全面且是一个基本芯片，内部资源比较丰富，性能全面且通用性强，覆盖多种应用需求。通用性强，覆盖多种应用需求。专用单片机：专用单片机：针对某一产品，或某一种控制应用而专门设计的。针对某一产品，或某一种控制应用而专门设计的。设计时已经使系
6、统结构最简；软硬件资源利用最优；设计时已经使系统结构最简；软硬件资源利用最优；可靠性以及经济成本最佳。可靠性以及经济成本最佳。本课程介绍的本课程介绍的MCSMCS5151系列单片机是一种通用单片系列单片机是一种通用单片机，其结构和原理对所有单片机都是适用的。机，其结构和原理对所有单片机都是适用的。五、单片机系统五、单片机系统在单片机芯片基础上，扩展其他电路或芯片构成具在单片机芯片基础上，扩展其他电路或芯片构成具有一定应用功能的计算机系统。有一定应用功能的计算机系统。六、单片机应用系统六、单片机应用系统为控制应用而设计，系统和控制对象结合在一起为控制应用而设计，系统和控制对象结合在一起七、单片机
7、开发系统七、单片机开发系统单片机系统开发调试工具单片机系统开发调试工具111-21-2单片机的发展概况单片机的发展概况首次宣布首次宣布1971Intel4004位微处理器位微处理器第一阶段第一阶段1971- -1976 萌芽阶段萌芽阶段 4位、位、8位双片，功能简单；位双片，功能简单； 1974- -12 Fairchild(仙童）仙童） F8 8位（配位（配3851芯片）。芯片）。第二阶段第二阶段 1976- -1978 初级初级8位机；位机； 1976- -09 Intel MCS-48系列系列若干若干I/O、8位位C/T 1977- -10 GI PIC 1650 系列系列有限有限ROM
8、、RAM 1978ROCKWEL R6500/1 系列系列简单中断简单中断第三阶段第三阶段 1978-1982 高级高级8位机位机 1978 Motorola 6801系列系列串串I/O、16位位C/T 1978- -10 Zilog Z8 系列系列较多较多ROM.RAM 1980Intel MCS-51系列系列多级中断多级中断第四阶段第四阶段1982 - 16位机位机1982 Intel MCS-96 系列系列 Mostek MK 68200 系列系列据统计据统计 50多个系列、多个系列、300多个品种多个品种我国位单片机的应用，大体上始于我国位单片机的应用，大体上始于1982年。年。86年
9、上海召开全国首届单片机应用与开发交流会，成立年上海召开全国首届单片机应用与开发交流会，成立了单片机应用协会，使单片机应用的普及和深化掀起了了单片机应用协会，使单片机应用的普及和深化掀起了全国性的高潮。全国性的高潮。CPU的发展的发展CPU字长：字长：8位、位、16位、位、32位位时钟频率：时钟频率：6MHz、 12MHz、 20MHz双双CPU结构：处理能力大大提高结构：处理能力大大提高片内存储器的发展片内存储器的发展所谓片内（相对于片外）：所谓片内（相对于片外）：集成在单片机芯片内的存储单元。集成在单片机芯片内的存储单元。l扩大存储容量早期单片机RAM：64128字节ROM：12K字节寻址范
10、围：14k（212）新型单片机RAM：256字节ROM：816K字节寻址范围：64k （216）l片内片内EPROM开始开始E2PROM电擦除可编程只读存储器E2PROM可在正常工作电压下进行读写，并能在断电情况下，保持信息不丢失。l片内程序的保密措施片内程序的保密措施 早期单片机：并行输入早期单片机：并行输入/输出口，定时器输出口，定时器/计数器计数器现代单片机：大功率输入现代单片机：大功率输入/输出口，输出口，可直接驱动可直接驱动VFD（荧光显示管）；（荧光显示管）；LCD（液晶显示器）和（液晶显示器）和LED（数码显示管）（数码显示管）片内片内A/D，D/A转换器；转换器；CRT控制器，
11、控制器，LCD、LED驱动器，正弦波发生器，驱动器，正弦波发生器，声音发生器，字符发生器，频率合成器等。声音发生器，字符发生器，频率合成器等。加强片内输入输出口的功能加强片内输入输出口的功能1-31-3单片机的特点单片机的特点 体积小、重量轻、便宜、省电。体积小、重量轻、便宜、省电。 抗干扰性能强，可靠性高。抗干扰性能强，可靠性高。 控制功能强，运行速度快。控制功能强，运行速度快。片内存储器及片内存储器及I/O口有限，适宜于构成专用微机系统。口有限，适宜于构成专用微机系统。1-41-4单片机的应用单片机的应用 工业方面：工业机器人、过程控制、数字控制工业方面：工业机器人、过程控制、数字控制 仪
12、器仪表：智能仪器、医疗器械、色谱仪、视波器仪器仪表：智能仪器、医疗器械、色谱仪、视波器 民用方面：电路玩具、游戏机、录象机、光盘驱动器民用方面：电路玩具、游戏机、录象机、光盘驱动器 电讯方面：调制解调器、智能线路运行控制电讯方面：调制解调器、智能线路运行控制 导航与控制：导弹、鱼雷制导控制、智能武器装置导航与控制：导弹、鱼雷制导控制、智能武器装置 数据处理：图形终端、复印机、硬盘驱动器、磁带机数据处理：图形终端、复印机、硬盘驱动器、磁带机MCS-48、MCS-51、MCS-96 三大系列三大系列1-5 INTEL公司系列产品简介公司系列产品简介7676年年 MCS-48MCS-48系列系列 基
13、本型基本型 EPROM ROM EPROM ROM 无无ROM(ROM RAM ROM(ROM RAM 扩展扩展 C/T I/O C/T I/O 中断）中断） 8748 8048 8035 (1K 64B 4K/320 18748 8048 8035 (1K 64B 4K/320 1* *8 28 2* *8 2 8 2 ）改进型改进型 87498749 8049 8039 8049 8039（ROMROM、RAM RAM 扩大一倍）扩大一倍） 87508750 8050 8040 8050 8040（ROMROM、RAM RAM 再扩大一倍）再扩大一倍）84-85 年年51-96、之间、之间
14、CHMOS 87C252 83C25280C252 指令与指令与51系列完全系列完全兼容，并具有兼容，并具有96系列的系列的HSIO（高速输入输出）功能。（高速输入输出）功能。82年年 MCS-96 8796 8396 8096 (ROM RAM 扩展扩展 C/T I/O 中断中断 串口串口 ） （8K 232B 64K/64K 4*16 40位位 8 1 HSIO）80年年 MCS-51系列系列基本型基本型8751 8051 8031改进型改进型8752 8052 8032常用单片机系列：常用单片机系列： Philips 51系列系列ATMEL 51系列系列Microchip PIC16C
15、5XMotorla M68HC05、M68HC11、M68HC16；Zilog Z8 ； NSCOP800、HPC习习 题题 和和 思思 考考 题题 一一、一个完整的单片微机芯片内至少有哪些部件？、一个完整的单片微机芯片内至少有哪些部件？、根据程序存储器的差别单片机可以分为那些类型？、根据程序存储器的差别单片机可以分为那些类型？、单片机的主要特性是什么？它适宜于构成一个通用、单片机的主要特性是什么？它适宜于构成一个通用微机系统还是专用微机系统？为什么？微机系统还是专用微机系统？为什么？第二章第二章MCS-51MCS-51系列单片机的硬件结构系列单片机的硬件结构2-12-1总体概况总体概况Int
16、el 80年年51子系列：子系列： 8031、8051、87518031芯片：无内部芯片：无内部ROM，须外接，须外接EPROM8051芯片：内部有芯片：内部有4KB工厂掩膜编程的工厂掩膜编程的ROM8751芯片：内部有芯片：内部有4KB用户可编程的用户可编程的EPROM52子系列：子系列： 8032、8052、8752一、主要功能一、主要功能8位位CPUfosc1.212MHZ片内片内 RAM 128B（52为为256B）ROM 4K（52为为8K）片外扩展能力：片外扩展能力：64KROM,64KRAM(通过通过P0.P2口扩展）口扩展）21个特殊功能寄存器（个特殊功能寄存器（SFR）并行并
17、行I/O口：口：48 P0、P1、P2、P3 一个全双工串行口（一个全双工串行口（P3口两位兼）口两位兼）定时器定时器/计数器计数器216 T0、T1（52 3个个 T2）中断源中断源5个（个（2外外3内）内）, 2个优先级个优先级(52 6个中断源）个中断源） 111条指令，位寻址、位处理能力强条指令，位寻址、位处理能力强 片内单总线结构片内单总线结构单一单一5V电源电源二、内部结构框图二、内部结构框图震荡器震荡器P1驱动器驱动器P3驱动器驱动器RAM地址地址寄存器寄存器RAMP0驱动器驱动器P0锁存器锁存器EPROM或或 ROM A SPB寄存器寄存器暂存器暂存器1ALUPSW定时定时及及
18、控制控制指指令令寄寄存存器器中断系统中断系统串行口串行口定时器定时器/计数器计数器16位地址寄存器位地址寄存器缓冲器缓冲器PC加加1 P C DPTR暂存器暂存器2P2驱动器驱动器P2锁存器锁存器P1锁存器锁存器P3锁存器锁存器PSENALEEARESETXTAL1XTAL2P1.0P1.7VccVSSP2.0P2.7P0.0P0.7P3.0P3.7CPUROMRAM SFRI/O（PIO SIO C/T.）时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器结构框图结构框图中央处理器中央处理器CPU：8位，位，运算和控制
19、运算和控制功能功能内部内部RAM：共共256个个RAM单单元，用户使用元，用户使用前前128个单元，个单元，用于存放可读用于存放可读写数据，后写数据，后128个单元被个单元被专用寄存器占专用寄存器占用。用。内部内部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程序、用于存放程序、原始数据和表原始数据和表格。格。定时定时/计数器：计数器：两个两个16位的定位的定时时/计数器，实计数器，实现定时或计数现定时或计数功能。功能。并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一个全一个全双工串行口。双工串行口。中断控制系统：中断控制系统：5个中断源（外个中断源（外部中断
20、部中断2个，定个，定时时/计数中断计数中断2 个，串行中断个，串行中断1个）个）时钟电路：时钟电路：可可产生时钟脉冲产生时钟脉冲序列，允许晶序列，允许晶振频率振频率6MHZ和和12MHZ8052+4K8052 +128B8052+T2三、外部引脚说明三、外部引脚说明40脚脚 双列直插式封装双列直插式封装1） 主电源管脚：主电源管脚：Vcc:5V 正常运行、编程、校验正常运行、编程、校验Vss:电源地电源地2） 外接晶体引脚：外接晶体引脚：XTAL1：片内反相放大器输入端片内反相放大器输入端XTAL2：片内反相放大器输出端片内反相放大器输出端VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.
21、1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7EA1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C51PSENP0口：口： 双向双向I/O口口 扩展：低扩展：低8位地址位地址/数据复用总线数据复用总线P2口：口： 准双向准
22、双向I/O口口 扩展：高扩展：高8位地址总线位地址总线P1口：准双向口：准双向I/O口口 52：P1.0T2计数脉冲输入端计数脉冲输入端P1.1 T2外部控制端外部控制端T2EXP3口：口： 准双向准双向I/O口口 第二功能：第二功能： （P41，表，表 2-1）3） 输入输入/输出引脚输出引脚 48 = 32根根 表表 2-1P3.0 RXDP3.1 TXDP3.2 INT0P3.3 INT1P3.4 T0P3.5 T1P3.6 WRP3.7 RD4） 控制管脚和某些电源复用管脚控制管脚和某些电源复用管脚ALE/PROG ALE 地址锁存允许信号，输出地址锁存允许信号，输出1/6 fosc周
23、期性周期性 正脉冲，当访问外存时，正脉冲，当访问外存时，ALE用于锁存地址用于锁存地址 低字节。低字节。 高电平：地址有效；下降沿：锁存地址。高电平：地址有效；下降沿：锁存地址。PSEN 外部程序存储器读选通信号。外部程序存储器读选通信号。 从外部从外部ROM取指或常数时，每机器周期取指或常数时，每机器周期2次有效，次有效， 访问外部访问外部RAM时无此信号。时无此信号。 PROG EPROM 编程时编程脉冲输入端。编程时编程脉冲输入端。RST/VPD RST复位端（两个机器周期的高电平信号，复位端（两个机器周期的高电平信号， 大于大于10ms） VPD: 备用电源输入端（备用电源输入端（5V
24、0.5V）保护片内）保护片内 RAM数据。数据。特点特点:1）复用管脚多）复用管脚多 2）对外呈三总线）对外呈三总线 VDD：EPROM外部电源输入端外部电源输入端 21VEA/VDD EA：片外程序存储器选用端：片外程序存储器选用端 “0” 只选用外部只选用外部ROM “1” 0000H0FFFH内部；内部；0FFFH以上外部以上外部P2P0地址锁存地址锁存ALERSTPSENT0RDWRINT0INT1T1EA803180518751A15 A8A7 A0地址总线地址总线D7 D0数据总线数据总线控控制制总总线线习题与思考题二习题与思考题二、8051单片机内包含哪些主要逻辑功能部件？单片机
25、内包含哪些主要逻辑功能部件？、MCS-51单片机结构上有哪些主要特点？单片机结构上有哪些主要特点？计算机处理信息的主要部件。计算机处理信息的主要部件。由算术逻辑单元由算术逻辑单元ALU、累加器、累加器A、暂存寄存器、暂存寄存器TR、程序状态字程序状态字PSW和和B寄存器等部件组成。寄存器等部件组成。微处理器（微处理器（CPU）：由运算器、控制器组成。）：由运算器、控制器组成。是计算机的核心部件，决定功能特性。是计算机的核心部件，决定功能特性。功能：功能：实现数据的算术、逻辑运算，位变量处理，数据传送。实现数据的算术、逻辑运算，位变量处理，数据传送。l算术和逻辑运算，可对半字节（算术和逻辑运算，
26、可对半字节（4 4位）和单字节数据进行操作位）和单字节数据进行操作l加、减、乘、除、加加、减、乘、除、加1 1、减、减1 1、比较等算术运算、比较等算术运算l与、或、异或、求补、循环等逻辑运算与、或、异或、求补、循环等逻辑运算l布尔处理器（位处理器）布尔处理器（位处理器）2-2 微处理器微处理器一、运算器一、运算器C ACF0 RS1 RS0 OVPPSW进位进位辅助进位辅助进位用户标志用户标志选择工作选择工作寄存器区寄存器区溢出位溢出位奇偶位奇偶位8位寄存器，主要反映程序执行过程中的状态。位寄存器，主要反映程序执行过程中的状态。程序状态字程序状态字PSWD7D6D5D4D3D2D1 D0（1
27、）进位标志位）进位标志位 C（PSW.7）算术运算：最高位产生进位或借位时，算术运算：最高位产生进位或借位时，C1， 否则否则 C0。位操作中位操作中: C是位累加器，又称布尔累加器。是位累加器，又称布尔累加器。 (2) 辅助进位标志辅助进位标志 AC（PSW.6)在加减运算中，低在加减运算中，低4位向高位向高4位产生进位或借位时，位产生进位或借位时，AC=1；否则；否则AC=0。（3）软件标志）软件标志F0（PSW.5）用户自定义状态标志，可软件置位或清零。用户自定义状态标志，可软件置位或清零。（4）工作寄存器区选择位）工作寄存器区选择位RS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)用于选择工作
28、寄存器用于选择工作寄存器Rn的区域。的区域。RS1 RS0 工作寄存器区工作寄存器区所在地址范围所在地址范围000 区区 00 H 07 H011 区区 08 H 0F H102 区区 10 H 17 H113 区区 18 H 1F H算术运算中，结果溢出算术运算中，结果溢出OV=1；否则；否则OV=0。最高位、次高位之一有进（借）位时，最高位、次高位之一有进（借）位时，OV1，否则，否则OV0（6）奇偶标志）奇偶标志 P（PSW.0）当当Acc中有偶数个中有偶数个1时，时，P=0；当当Acc中有奇数个中有奇数个1时，时，P=1。B寄存器寄存器在乘、除运算中，存放操作数和运算结果；在乘、除运算
29、中，存放操作数和运算结果；在其他运算中，可以作为一个中间结果寄存器使用。在其他运算中，可以作为一个中间结果寄存器使用。（5）溢出标志）溢出标志OV（PSW. 2）控制器是产生操作时序和控制信号来控制计算机控制器是产生操作时序和控制信号来控制计算机各种操作的部件。是计算机的心脏。各种操作的部件。是计算机的心脏。它包括：指令寄存器它包括：指令寄存器指令译码器指令译码器定时及控制电路定时及控制电路程序计数器程序计数器PC程序地址寄存器程序地址寄存器数据指针数据指针DPTR堆栈指针堆栈指针SP时钟复位电路时钟复位电路二、控制器二、控制器指令寄存器指令寄存器指令寄存器用于存放指令代码指令寄存器用于存放指
30、令代码CPU执行指令过程：执行指令过程：由程序存储器（由程序存储器（ROM）中读取指令代码送入指令寄存）中读取指令代码送入指令寄存器，经译码器译码后由定时与控制电路发出相应的控制器，经译码器译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能信号，完成指令功能程序计数器程序计数器PCPC用来存放即将要执行的指令地址，共用来存放即将要执行的指令地址，共16位，可对位，可对64KROM直接寻址。直接寻址。PC低低8位经位经P0口输出，高口输出，高8位经位经P2口输出。口输出。三、震荡器和三、震荡器和CPU时序时序、震荡器、震荡器XTAL1、XTAL2为为51系列单片机内部反相放大器系列单片机内部
31、反相放大器的输入端、输出端，可由这两引脚接入参考时钟源的输入端、输出端，可由这两引脚接入参考时钟源（内部方式或外部方式）。（内部方式或外部方式）。内部方式：内部方式：定时电路：定时电路： 晶体、电容并联谐振晶体、电容并联谐振 晶体：晶体：1.212MHZ 电容：电容：530PF 频率微调频率微调晶晶振振XTAL1XTAL1XTAL2XTAL28031803119191818C01C01C02C02单片机外接晶体的接法单片机外接晶体的接法外部方式：（外部方式：（44 表表 2-2） 对外部震荡信号无特殊要求，但需保证高低电平对外部震荡信号无特殊要求，但需保证高低电平宽度，一般为小于宽度，一般为小
32、于12MHZ的方波。的方波。XTALXTAL1 1XTALXTAL2 280318031 外外 部部 振荡源振荡源18181919+5V+5VHMOS型单片机片外振荡器接法型单片机片外振荡器接法2、CPU时序时序一条指令可分解为若干基本微操作，这些微操作所一条指令可分解为若干基本微操作，这些微操作所对应的脉冲信号在时间上有严格的先后次序，这种次序对应的脉冲信号在时间上有严格的先后次序，这种次序就是计算机的时序。就是计算机的时序。S1S1P1 P2P1 P2S2S2P1 P2P1 P2S3S3P1 P2P1 P2S4S4P1 P2P1 P2S5S5P1 P2P1 P2S6S6P1 P2P1 P2
33、振荡器信号振荡器信号（XTAL2XTAL2）ALEALES1S1S2S2S3S3S4S4S5S5S6S6单周期指令的时序单周期指令的时序震荡周期震荡周期fosc(XTAL2:振荡器输出的振荡脉冲振荡器输出的振荡脉冲)时钟周期（状态周期或时钟周期（状态周期或S周期）周期）= 2fosc周期周期 分两相分两相:（ P1 运算、运算、 P2传送）传送）机器周期机器周期 = 6个状态周期个状态周期指令周期指令周期 = 14个机器周期个机器周期(MUL.DIV 4周期周期)ALE = 3个状态周期个状态周期(可作为单片机时钟输出可作为单片机时钟输出)例例 6MHZ1/6us1/3 s2 s28 s1 s
34、v程序存储器（程序存储器（ROM）用来存放程序和始）用来存放程序和始终要保留的数据。终要保留的数据。2-3 存储器存储器v数据存储器（数据存储器（RAM）用来存放程序运行中）用来存放程序运行中所需要的常数和变量。当然，全局数据也可以所需要的常数和变量。当然，全局数据也可以放在放在RAM中。中。特点：特点：程序存储器（程序存储器（ROM）、数据存储器（）、数据存储器（RAM）分开，各有各的寻址系统、控制信号和功能。分开，各有各的寻址系统、控制信号和功能。从物理空间上看：从物理空间上看：MCS51单片机有四个存储器地址空间。单片机有四个存储器地址空间。片内程序存储器片内程序存储器片外程序存储器片外
35、程序存储器片内数据存储器片内数据存储器片外数据存储器片外数据存储器片内片内ROMROMEA = 1EA = 1片外片外ROMROMEA = 0EA = 0片外片外ROMROM0000H0000H0000H0000H0FFFH0FFFH0FFFH0FFFH1000H1000HFFFFHFFFFH片内片内RAMRAMSFRSFR00H00H7FH7FH80H80HFFHFFH片外片外RAMRAM0000H0000HFFFFHFFFFH程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器 51 51子系列的存储器编址图子系列的存储器编址图8051存储器映象存储器映象存存储储器器 程序程序存储器存储器 数据数据存
36、储器存储器片内无片内无ROM 或或 EPROM，片外可，片外可扩展扩展EPROM 64K（0000HFFFFH）片内有片内有 4 K ROM 或或 EPROM（0000H0FFFH），片外可扩展），片外可扩展EPROM 60K（1000HFFFFH）片内片内 RAM 256个字节个字节片外片外 RAM 可扩展可扩展 64 K（0000HFFFFH），包括），包括 I/O 口。口。00H1FH 工作寄存器区工作寄存器区20H2FH 位寻址区位寻址区30H7FH 普通普通 RAM区区80HFFH SFR区区12345678910111213142827262524232221 2019181716
37、15EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM27641234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 80318751805189C51256B（字节）4K64K64K1、编址情况、编址情况统一编址统
38、一编址（1）片内无）片内无ROM或或EPROM时：时：外部程序外部程序存储器存储器EA = 00000HFFFFHEA = 0（即（即31脚接地）。脚接地）。此时，单片机复位后，此时，单片机复位后，PC 自动自动指向外部程序存储器的指向外部程序存储器的0000H单单元，元，CPU从外部程序存储器取从外部程序存储器取指令执行。指令执行。ROM/EPROM 存放程序、常数。存放程序、常数。指针指针：程序计数器：程序计数器PC，16位，寻址位，寻址64K 0000HFFFFH外部外部 ROM 选通信号选通信号：PSEN一、程序存储器一、程序存储器（2）片内有）片内有 4K ROM或或EPROM时：时
39、：外部程序外部程序存储器存储器内部程序内部程序存储器存储器EA = 1EA = 10000H0000HFFFFHFFFFH1000H1000H0FFFH0FFFHEA = 1EA = 1（即（即3131脚接电源）。脚接电源）。此时，单片机复位后，自动先从此时，单片机复位后，自动先从片内开始执行程序；当片内开始执行程序；当PCPC值大于值大于0FFFH0FFFH时，自动转向外部程序时，自动转向外部程序存储器取指令执行。存储器取指令执行。注意：注意：5252系列系列 0000H0000H1FFFH1FFFH EA=1 EA=1 内部；内部；EA=0 EA=0 外部外部 2000H2000HFFFF
40、H FFFFH 外部外部EAEA不能悬空；不能悬空；80318031、80328032的的EAEA只能接地。只能接地。2、几个特殊单元（、几个特殊单元（P47 表表2-4）：）： 0000H 上电复位入口，系统复位后，上电复位入口，系统复位后，PC所指向的单所指向的单元，程序从元，程序从此处开始执行；此处开始执行； 0003H 外部中断源外部中断源 0 （ INT0 ）入口地址；）入口地址； 000BH 定时器定时器 / 计数器计数器 0 （ T0 ）入口地址；）入口地址； 0013H 外部中断源外部中断源 1 （ INT1）入口地址；）入口地址； 001BH 定时器定时器 / 计数器计数器
41、1 （ T1 ） 入口地址；入口地址； 0023H 串行口中断源串行口中断源 入口地址入口地址； 002BH 定时器定时器 / 计数器计数器 2（ T2）入口地址。）入口地址。51系列单片机系统复位后系列单片机系统复位后PC0000H，系统从，系统从0000H开开始执行程序。安排一条跳转指令。始执行程序。安排一条跳转指令。0003H0032H单元被保留专用于中断服务程序（入口单元被保留专用于中断服务程序（入口地址）。地址）。每个中断服务程序只有每个中断服务程序只有8个字节单元存放，显然不够，故个字节单元存放，显然不够，故此此8个单元通常放一条跳转指令，指向被实际分配的中个单元通常放一条跳转指令
42、，指向被实际分配的中断服务程序段断服务程序段用户用户ROM区区T2溢出中断溢出中断串行口中断串行口中断T1溢出中断溢出中断外部中断外部中断1（INT1）T0溢出中断溢出中断外部中断外部中断0（INT0）LJMP0000H0002H/0003H000AH/000BH0012H/0013H001AH/001BH0022H/0023H002AH/002BH0032H/0033H0FFFFH2FH20H7FH30HFFH80HSFR 数据缓冲区数据缓冲区 位寻址区位寻址区1FH00H工作寄存器区工作寄存器区18H1FH00H07H10H17H08H0FH3 区区2 区区1 区区0 区区工作寄存器区工作
43、寄存器区这这 16 个单元的每一位都被赋予个单元的每一位都被赋予了位地址，共有了位地址，共有 128 个位地址。个位地址。设置堆栈，存放数据设置堆栈，存放数据共有共有 21 个个 特殊功能特殊功能SFR ，占用了占用了 80H FFH 的一部分。的一部分。二、数据存储器二、数据存储器0000HFFFFH(64K)内部外部数据数据存储器存储器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM专用寄存器0000H H07H07H0808H H0FH0FH1010H H17H17H1818H H1FH1FH0区区R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R71区区2区区3区
44、区工作寄存器区工作寄存器区可位寻址区可位寻址区20H2FH7F 7807 0030H7FH数据缓冲区数据缓冲区/堆栈区堆栈区内部内部RAMRAM存储器存储器 工作寄存器区工作寄存器区选择位选择位RS0RS0、RS1RS1PSW位地址 CY ACF0RS1RS0OVF1P二、数据存储器二、数据存储器51系列系列128B 00H7FH52系列系列256B 00HFFH工作寄存器区、位寻址区、数据缓冲区。工作寄存器区、位寻址区、数据缓冲区。 工作寄存器区工作寄存器区 00H1FH 分为分为 4个区，每区个区，每区8个工作个工作寄存器寄存器 R0R7。在指令中，。在指令中，R0 R7 代表哪个区域，由
45、代表哪个区域，由 PSW 中的中的 RS1、RS0决定。决定。作用：快速保护现场、方便编程。作用：快速保护现场、方便编程。其中其中R0、R1作内部作内部RAM间址指针。间址指针。RS1 RS0 选中选中 0 0 0区区 0 1 1区区 1 0 2区区 1 1 3区区1、内部数据存储器、内部数据存储器 位寻址区位寻址区20H2FH 16个单元个单元 128个位个位 ，编址：，编址：00H7FH软件触发器、各种程序状态标志、位控制变量软件触发器、各种程序状态标志、位控制变量 数据缓冲区（用户数据缓冲区（用户RAM区）区）51系列系列 30H7FH52系列系列 30HFFH注意：工作寄存器区、位寻址
46、区、数据缓冲区统一编址，注意：工作寄存器区、位寻址区、数据缓冲区统一编址，便于统一调度。便于统一调度。 堆栈：后进先出堆栈：后进先出RAM区，保护现场区，保护现场 原则上栈底可设在内部原则上栈底可设在内部RAM任何区域，但一般任何区域，但一般 设在设在30H7FH内。内。 指针：指针：SP，复位时（，复位时（SP）=07H，栈底为，栈底为08H3F3E3D3C3B3A393827H2、特殊功能寄存器块、特殊功能寄存器块I/O口锁存器，定时器，串行口数据缓冲区，控制口锁存器，定时器，串行口数据缓冲区，控制寄存器，状态寄存器都以特殊功能寄存器的形式出现。寄存器，状态寄存器都以特殊功能寄存器的形式出
47、现。共共21（26）个，离散分布在内部）个，离散分布在内部RAM80HFFH空间内。空间内。（P50 表表2-7） 属于属于CPU范围：范围：A.B.PSW.SP.DPTR(DPL.DPH) 属于接口范围：属于接口范围：并口：并口：P0、P1、P2、P3串口：串口：SCON、SBUF、PCONC/T ：TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1、 T2CON、RLDL、RLDH、TH2、TL2中断：中断：IP、IE其中字节地址能被其中字节地址能被8整除的整除的SFR具有位地址，可按位寻址具有位地址，可按位寻址3、外部、外部RAM和和I/O口口外部外部RAM和和I/O口统一编址，用口统一
48、编址，用MOVX指令访问。指令访问。指针：指针：R0、R1、DPTR，可寻址，可寻址64K 0000HFFFFH。4、MCS - 51系列单片机存储器的特点：系列单片机存储器的特点： RAM和和ROM分开，有各自的寻址机构和寻址方式。分开，有各自的寻址机构和寻址方式。 地址复用，一个地址对应两个或两个以上单元。地址复用，一个地址对应两个或两个以上单元。TCON(88H)TCON(88H) TF1TF1TR1TR1TF0TF0TR0TR0IE1IE1IT1IT1IE0 IT0IE0 IT08F8F8E8E8D8D8C8C8B8B8A8A89898888PSW (D0H)PSW (D0H) C C
49、ACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOV- -P PD7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0 内部内部RAM位地址和字节地址复用位地址和字节地址复用 00H7FH 位操作指令位操作指令 SFR与内部与内部RAM地址复用（地址复用（52）80HFFH SFR:可直接寻址，可直接寻址，RAM：只能用：只能用R0、R1间址。间址。 片内片内ROM和片外和片外ROM地址复用地址复用 0000H0FFFH (0000H1FFFH) 当当EA=1时，片内时，片内ROM地址地址; EA=0时，片外时，片外ROM地址地址 ROM和外部和外部RAM 0000HFFFFH ROM：
50、PC寻址，寻址，PSEN选通。选通。 外部外部RAM：DPTR、R0、R1寻址，寻址，RD/WR选通。选通。存存 储储 器器访访 问问 性性 质质所用指令及寻址方式所用指令及寻址方式 依次取指依次取指根据根据PCPC值自动访问值自动访问 ROMROM程序转移程序转移程序转移类指令程序转移类指令用户访问用户访问( (查表查表) ) MOVCMOVC指令指令访问整个字节访问整个字节MOVMOV指令（寄存器间址，指令（寄存器间址，片内片内RAMRAM 直接寻址）直接寻址）访问可寻址位访问可寻址位位操作指令（直接寻址）位操作指令（直接寻址） SFRSFR访问整个字节访问整个字节MOVMOV指令（直接寻
