第二章 mcs-51存储器配置

1、 存储器的两种结构：存储器的两种结构： 普林斯顿结构：普林斯顿结构：ROM和和RAM统一编址，即在同统一编址，即在同 一个空间队列内寻址一个空间队列内寻址 哈佛结构：哈佛结构：ROM和和RAM分别编址，在物理空间分别编址，在物理空间 上相互独立。上相互独立。51单片机的存储器是哈佛结构。单片机的存储器是哈佛结构。 物理上，物理上，MCS-51有有4个存储器空间：个存储器空间： 片内程序存储器和片外程序存储器；片内程序存储器和片外程序存储器； 片内数据存储器和片外数据存储器；片内数据存储器和片外数据存储器； 从用户使用的角度，即逻辑上，从用户使用的角度，即逻辑上，MCS-51有有3个存个存 储器

2、空间：储器空间： 片内外统一的片内外统一的64kb的程序存储器地址空间；的程序存储器地址空间； 256b或或384b的内部数据存储器地址空间；的内部数据存储器地址空间； 64kb的外部数据存储器地址空间；的外部数据存储器地址空间； 访问这访问这3 3个不同逻辑空间时应采用不同形式的指令个不同逻辑空间时应采用不同形式的指令 程序存储器用于存放编好的程序和表格常数。程序存储器用于存放编好的程序和表格常数。 在在MCS-51中，中，64kb程序存储器的地址空间是统一的。对于程序存储器的地址空间是统一的。对于 有内部有内部ROM的单片机，在正常运行时，应把的单片机，在正常运行时，应把EA引脚接高引脚接

3、高 电平，使程序从内部电平，使程序从内部ROM开始执行，当开始执行，当PC值超出内部值超出内部ROM 的容量时，会自动转向外部程序存储器空间；对这类芯片，的容量时，会自动转向外部程序存储器空间；对这类芯片， 若把若把EA引脚接低电平，可用于调试状态，把调试程序放置引脚接低电平，可用于调试状态，把调试程序放置 在与内部在与内部ROM空间重叠的外部存储器内。对于无内部空间重叠的外部存储器内。对于无内部ROM 的芯片，的芯片，EA引脚应始终接低电平，迫使系统从外部程序存引脚应始终接低电平，迫使系统从外部程序存 储器取指。储器取指。 EA=1 64K 字节字节 FFFFH 1000H 片外片外ROMR

4、OM 0FFFH 0000H 片内片内ROMROM 4K字节字节 EA=0 片外片外ROMROM 0FFFH 0000H 8051/8751程序存储器配置图程序存储器配置图 EA=1 64K 字节字节 FFFFH 2000H 片外片外ROMROM 1FFFH 0000H 片内片内ROMROM 8K字节字节 EA=0 片外片外ROMROM 1FFFH 0000H 8052/8752程序存储器配置图程序存储器配置图 对程序存储器可以采用立即寻址和基址对程序存储器可以采用立即寻址和基址+变址寻址方式变址寻址方式 64kb程序存储器中有程序存储器中有7个单元具有特殊功能个单元具有特殊功能 0000H单

5、元单元 MCS-51复位后程序计数器复位后程序计数器PC的内容为的内容为 0000H，所以系统必须从，所以系统必须从0000H单元开始取指，执行程序。单元开始取指，执行程序。 该单元是系统的启动地址，一般在该单元中存放一条绝对该单元是系统的启动地址，一般在该单元中存放一条绝对 跳转指令，而用户设计的主程序从跳转地址开始安放。跳转指令，而用户设计的主程序从跳转地址开始安放。 除除0000H单元外，其它单元外，其它6个特殊单元分别对应于个特殊单元分别对应于6种中断源种中断源 的中断服务子程序的入口地址。通常在这些入口地址处都的中断服务子程序的入口地址。通常在这些入口地址处都 安放一条绝对跳转指令，

6、而真正的中断服务子程序从转移安放一条绝对跳转指令，而真正的中断服务子程序从转移 地址开始安放。地址开始安放。 程序存储器中的几个特殊单元程序存储器中的几个特殊单元 地址地址用途用途 0000H0000H复位地址复位地址 0003H0003H外部中断外部中断0 0入口地址入口地址 000BH000BH定时器定时器0 0中断入口地址中断入口地址 0013H0013H外部中断外部中断1 1入口地址入口地址 001BH001BH定时器定时器1 1中断入口地址中断入口地址 0023H0023H串行口中断入口地址串行口中断入口地址 002BH002BH定时器定时器2 2溢出或溢出或T2EXT2EX（P1.

7、1P1.1）端负跳变时）端负跳变时 数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间，一个数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间，一个 内部和一个外部数据存储器空间。访问内部数据存储器用内部和一个外部数据存储器空间。访问内部数据存储器用 MOV指令；访问外部数据存储器用指令；访问外部数据存储器用MOVX指令。指令。 内部数据存储器在物理上又可以区分为内部数据存储器在物理上又可以区分为3个不同的块：个不同的块： 00H7FH（0127）单元组成的低）单元组成的低128字节的字节的RAM块；块； 80HFFH（128255）单元组成的高）单元组成的高128字节的字节的RAM块块 （8052单片机

8、有这一块）；单片机有这一块）； 128b的专用寄存器（的专用寄存器（SFR）块；）块； 在在51子系列中，只有低子系列中，只有低128b的的RAM块和块和128b的专用寄存的专用寄存 器块，后者占有器块，后者占有80HFFH（128255）地址空间，两块）地址空间，两块 地址空间是相连的；地址空间是相连的； 而在而在52子系列中，高子系列中，高128字节字节RAM块与块与SFR块的地址是重块的地址是重 合的，究竟访问哪一块是通过不同的寻址方式加以区分的。合的，究竟访问哪一块是通过不同的寻址方式加以区分的。 访问高地址字节访问高地址字节RAM时采用寄存器间接寻址方式，访问时采用寄存器间接寻址方式

9、，访问 SFR块则采用直接寻址方式。而访问低块则采用直接寻址方式。而访问低128字节字节RAM时，时， 两种寻址方式都可以采用。两种寻址方式都可以采用。 注意：注意：128b128b的的SFRSFR块中只有块中只有2626个字节是有定义的，若访问个字节是有定义的，若访问 这一块中没有定义的单元，将得到一个不确定的随机数这一块中没有定义的单元，将得到一个不确定的随机数 FFH 80H 7FH 00H 专用寄存器专用寄存器 内部内部RAM 片外片外RAMRAM FFFFH 0000H 内部数据存储器内部数据存储器外部数据存储器外部数据存储器 8051/8751数据存储器配置图数据存储器配置图 FF

10、H 80H 7FH 00H 内部内部RAM 片外片外RAMRAM FFFFH 0000H 内部数据存储器内部数据存储器外部数据存储器外部数据存储器 专用寄存器专用寄存器 8052/8752数据存储器配置图数据存储器配置图 内部数据存储器的内部数据存储器的00H1FH（031）单元共）单元共32b是是4个通个通 用寄存器区，每个区有用寄存器区，每个区有8个个8位寄存器，编号为位寄存器，编号为R0R7。 在专用寄存器在专用寄存器PSW（程序状态字）中有（程序状态字）中有2位（位（RS0、RS1) 可以用来确定采用哪一个工作寄存器区。可以通过两种方可以用来确定采用哪一个工作寄存器区。可以通过两种方

11、法改变这两位的值：法改变这两位的值：1）对）对PSW寻址，通过改变寻址，通过改变PSW的值的值 来间接改变这来间接改变这2位的值；位的值；2）直接对）直接对RS0、RS1寻址，改变寻址，改变 它们的值。例如，它们的值。例如， RS0=0、RS1=1选择的是区选择的是区1，而，而 RS0=0、RS1=0选择区选择区0 片内片内RAMRAM 低低128128字节字节（00H7FH00H7FH） 00H00H 20H20H 2FH2FH 7FH7FH 1FH1FH 30H30H 80H80H FFHFFH 52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

12、作寄存器区 SFR分布在分布在 80H-FFH 其中其中92个位个位 可位寻址可位寻址 80H80H FFHFFH 所有的所有的RAMRAM区区( (包括包括位位 寻址区、工作寄存器寻址区、工作寄存器 区）都可以用于存放区）都可以用于存放 数据，故也称为数据，故也称为数据数据 缓存寄存器缓存寄存器 89C51 128128字节字节 00H00H 20H20H 2FH2FH 7FH7FH 1FH1FH 30H30H 80H80H FFHFFH 52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R0 R2 R1 R3 R4 R5 R6 R707

13、H 02H 01H 00H 06H 04H 05H 03H 08H 1FH 工作寄存器区工作寄存器区3 工作寄存器区工作寄存器区2 工作寄存器区工作寄存器区1 工作寄存器区工作寄存器区0 0FH 10H 17H 18H 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 (00H1FH)(00H1FH) MCS-51内部数据存储器中可以设置堆栈，但是其位置不内部数据存储器中可以设置堆栈，但是其位置不 固定。可以通过一个专用寄存器固定。可以通过一个专用寄存器SP（栈指针）来确定栈（栈指针）来确定栈 顶的地址。堆栈深度可达顶的地址。堆栈深度可达128b，但是以不超出内部，但是

14、以不超出内部RAM 空间为限。空间为限。 内部内部RAM块中的块中的20H2FH（3247）单元和）单元和SFR块中的块中的 12个单元构成了布尔处理机的存储器空间，这个单元构成了布尔处理机的存储器空间，这28单元的单元的 221位（位（288减去减去3个未定义位）各自都有专门的位地址，个未定义位）各自都有专门的位地址， 可以被直接寻址。可以被直接寻址。 00H00H 20H20H 2FH2FH 7FH7FH 1FH1FH 30H30H 80H80H FFHFFH 52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 27H 22H 21H

15、20H 26H 24H 25H 23H 28H 2FH 单元地址单元地址 07 06 05 04 03 02 01 00 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 17 16 15 14 13 12 11 10 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 27 26 25 24 23 22 21 20 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 37 36 35 34 33 32 31 30 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 47 46 45 44 43 42 41 40 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 位地址位地址 总共总共 128 个可个可 按位

16、按位 寻址寻址 的位的位 片内片内RAMRAM中有中有128128个可按位寻址的位。个可按位寻址的位。 位地址位地址: :00H7FH 00H7FH 分布在分布在: :20H2FH20H2FH单元单元 内部内部RAM块中专用位的寻址块中专用位的寻址 SFR中的位地址分布中的位地址分布 8051/8052中共有中共有22个专用寄存器（个专用寄存器（3个只属于个只属于8052），）， 其中其中5个是双字节寄存器。个是双字节寄存器。PC寄存器在物理上是独立的，寄存器在物理上是独立的， 其余其余21个寄存器都属于内部数据存储器的个寄存器都属于内部数据存储器的SFR块，共占了块，共占了 26个字节个字节

17、 标识符号标识符号地址地址寄存器名称寄存器名称 ACCACC0E0H0E0H累加器累加器 B B0F0H0F0HB B寄存器寄存器 PSWPSW0D0H0D0H程序状态字程序状态字 SPSP81H81H堆栈指针堆栈指针 DPTRDPTR82H82H、83H83H数据指针数据指针(16(16位位) )含含DPLDPL和和DPHDPH IEIE0A8H0A8H中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器 IPIP0B8H0B8H中断优先控制寄存器中断优先控制寄存器 P0P080H80HI/OI/O口口0 0寄存器寄存器 P1P190H90HI/OI/O口口1 1寄存器寄存器 P2P20A0H0A0HI/O

18、I/O口口2 2寄存器寄存器 P3P30B0H0B0HI/OI/O口口3 3寄存器寄存器 专用寄存器（专用寄存器（PC除外）除外） 标识符号标识符号 地址地址寄存器名称寄存器名称 PCONPCON87H87H电源控制及波特率选择寄存器电源控制及波特率选择寄存器 SCONSCON98H98H串行口控制寄存器串行口控制寄存器 SBUFSBUF99H99H串行数据缓冲寄存器串行数据缓冲寄存器 TCONTCON88H88H定时控制寄存器定时控制寄存器 TMODTMOD89H89H定时器方式选择寄存器定时器方式选择寄存器 TL0TL08AH8AH定时器定时器0 0低低8 8位位 TH0TH08CH8CH

19、定时器定时器0 0高高8 8位位 TL1TL18BH8BH定时器定时器1 1低低8 8位位 TH1TH18DH8DH定时器定时器1 1高高8 8位位 TL2TL20CCH0CCH定时器定时器2 2低低8 8位位 TH2TH20CDH0CDH定时器定时器2 2高高8 8位位 专用寄存器（专用寄存器（PC除外）除外） 1程序计数器程序计数器PC 程序计数器程序计数器PC用于存放下一条要执行指令的地址（用于存放下一条要执行指令的地址（PC总总 是指向程序存储器地址），是一个是指向程序存储器地址），是一个16位专用寄存器，寻址位专用寄存器，寻址 范围范围64K字节，字节，PC在物理结构上是独立的，不属

20、于特殊在物理结构上是独立的，不属于特殊 功能寄存器功能寄存器SFR块。块。 2累加器累加器A 累加器累加器A是一个最常用的专用寄存器，系统运转时工作最是一个最常用的专用寄存器，系统运转时工作最 频繁，大部分单操作数指令的操作数取自累加器频繁，大部分单操作数指令的操作数取自累加器A，很多，很多 双操作数指令的一个操作数取自双操作数指令的一个操作数取自A；加、减、乘、除算术；加、减、乘、除算术 运算以及逻辑操作指令的结果都存放在累加器运算以及逻辑操作指令的结果都存放在累加器A或或AB寄存寄存 器中；输入器中；输入/输出大多数指令都以累加器输出大多数指令都以累加器A为核心操作。指为核心操作。指 令系

21、统中采用令系统中采用A作累加器的助记符。作累加器的助记符。 3寄存器寄存器B 它是一个它是一个8位寄存器。一般用于乘除法指令，与累加器位寄存器。一般用于乘除法指令，与累加器A 配合使用。寄存器配合使用。寄存器B存放第二操作数、存放第二操作数、 乘积的高位字节或乘积的高位字节或 除法的余数部分。在其他指令中，可作为中间结果的暂存除法的余数部分。在其他指令中，可作为中间结果的暂存 器使用，相当于器使用，相当于RAM中的一个特殊单元。中的一个特殊单元。 程序状态字是一个程序状态字是一个8位寄存器，用来存放程序的状态位寄存器，用来存放程序的状态 信息，表征指令的执行状态，供程序查询和辨别之用。其信息，

22、表征指令的执行状态，供程序查询和辨别之用。其 PSW格式如下：格式如下： CYACF0RS1RS0OVP （1）CY：（：（PSW.7）进）进/借位标志借位标志 在执行加在执行加/减法指令时，如果操作结果减法指令时，如果操作结果D7位有进位有进/借位，借位，CY 置置“1”，否则清，否则清“0”。在布尔处理机中被定义为布尔（位）累。在布尔处理机中被定义为布尔（位）累 加器（或称位累加器）。加器（或称位累加器）。 （2）AC：（：（PSW.6）辅助进位标志或称为半进位标志）辅助进位标志或称为半进位标志 当进行加法操作而产生由低当进行加法操作而产生由低4位数（十进数的位数（十进数的1位数）向高位数

23、）向高4 位数进位时，位数进位时，AC将被硬件置将被硬件置“1”，否则被清，否则被清“0”。AC被用于被用于 BCD码加法调整，详见码加法调整，详见DA指令。指令。 4程序状态字程序状态字PSW （3）F0：（：（PSW.5）用户标志）用户标志0 由用户定义的一个状态标志。可以用软件来使它置由用户定义的一个状态标志。可以用软件来使它置“1”或清或清 “0”，也可以由软件测试，也可以由软件测试F0来控制程序流向。来控制程序流向。 （4）RS1、RS0：（：（PSW.4、PSW.3）工作寄存器区选择控制位）工作寄存器区选择控制位 可由软件来改变可由软件来改变RS1和和RS0的组合以确定当前工作寄区

24、。的组合以确定当前工作寄区。 （5）P：（：（PSW.0）奇偶标志）奇偶标志 每个指令周期都由硬件来置位或清零，以表示累加器每个指令周期都由硬件来置位或清零，以表示累加器A中值中值 为为“1”的位数的奇偶数。若的位数的奇偶数。若P=1，则，则A中中“1”的位数为奇数，否的位数为奇数，否 则则P=0。 （6）OV: （PSW.2 ）溢出标志）溢出标志 用于补码运算，以指示溢出状态。用于补码运算，以指示溢出状态。 当执行加法指令时，若以当执行加法指令时，若以Ci表示表示i位向位位向位i+1有进位，则有进位，则 OV=C6 C7 即当位即当位6向位向位7有进位，而位有进位，而位7不向不向CY进位时；

25、或位进位时；或位6不向位不向位7 进位，而位进位，而位7向向CY进位时，溢出标志进位时，溢出标志OV被置被置“1”，否则被清，否则被清 “0”。 同样，若以同样，若以Ci表示减法运算时，位表示减法运算时，位i向位向位i+1有借位，则执行减有借位，则执行减 法指令法指令SUBB时，时， OV=C6 C7 无符号数乘法指令无符号数乘法指令MUL的执行结果也会影响溢出标志；的执行结果也会影响溢出标志； 除法指令除法指令DIV也会影响溢出标志，当除数为也会影响溢出标志，当除数为0时，时，OV=1，否，否 则则OV=0。 5堆栈指针堆栈指针SP 它是一个它是一个8位寄存器，用来存放栈顶地址。位寄存器，用

26、来存放栈顶地址。 MCS-51堆栈设在内部堆栈设在内部RAM中，是一个按中，是一个按“先进后出先进后出”顺序，顺序， 受受SP管理的存储区域。在程序中断，子程序调用等情况下，用管理的存储区域。在程序中断，子程序调用等情况下，用 于存放一些特殊信息（亦可作数据传送的中转站）。当数据压入于存放一些特殊信息（亦可作数据传送的中转站）。当数据压入 堆栈时，堆栈时，SP就自动加就自动加“1”；当数据从堆栈中弹出时，；当数据从堆栈中弹出时，SP就自动就自动 减减“1”。因而。因而SP指针始终指向栈顶。指针始终指向栈顶。 MCS-51堆栈最大深度为堆栈最大深度为128个字节，系统复位时硬件使个字节，系统复位时硬件使 SP=07H。 6数据指针数据指针DPTR 是一是一16位专用寄存器，其高字节寄存器用位专用寄存器，其高