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1、2019/2/14,1,第三章 MCS-51存储器和布尔处理器,内存：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。 外存：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,2019/2/14,2,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。,ROM,EEPROM，电擦除(擦除以Byte为单位)。,可擦写EPROM，
2、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，用户一次固化。,FLASHROM，随机改写，速度快(擦除以Block为单位) 。,2019/2/14,3,EEPROM FLASHROM区别,FLASH集成度高，容量大，写入速度更快。 FLASH擦除以Block为单位； EEPROM擦除以Byte为单位,2019/2/14,4,3.1.2 8051的片内存储器,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，
3、并用同类访问指令。 而MCS-51则不同：,2019/2/14,5,8051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、片外程序存储器、 片内数据存储器、片外数据存储器。,2019/2/14,6,片外,片外,程序存储器,数据存储器,2019/2/14,7,8051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
4、）,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-MOVX,2019/2/14,8,3.2.1 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
5、器可以从0000H开始编址。,2019/2/14,9,在程序存储器中，有6个单元具有特殊功能,0003H：外部中断0入口。 000BH：定时器0溢出中断入口。 0013H：外部中断1入口。 001BH：定时器1溢出中断入口。 0023H：串行口中断入口。 使用时，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。,0000H: 8051复位后，PC0000H，即程序从0000H 开始执行指令。,2019/2/14,10,3.2.2 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MOV
6、X指令访问,使用MOV指令访问，可以进行堆栈操作,2019/2/14,11,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),7FH,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： 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,00H,30H 2FH 20H 1FH,. . .,2019
7、/2/14,12,片内数据存储器空间分布图,通用RAM区 (80B),位地址区 (16B),7FH,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),. . . . . . . . .,RS1、RS0=00,00H,30H 2FH 20H 1FH,. . .,2019/2/14,13,片内数据存储器空间分布图,通用RAM区 (80B),位地址区 (16B),7FH,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,寄存器区 4组(32B),. . . . . . . . .,RS1、RS0=01,00H,30H 2FH 20H 1FH,. . .,
8、2019/2/14,14,片内数据存储器空间分布图,通用RAM区 (80B),位地址区 (16B),7FH,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,寄存器区 4组(32B),. . . . . . . . .,RS1、RS0=10,00H,30H 2FH 20H 1FH,. . .,2019/2/14,15,片内数据存储器空间分布图,通用RAM区 (80B),位地址区 (16B),7FH,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,寄存器区 4组(32B),. . . . . . . . .,RS1、RS0=11,00H,30H 2FH 20H 1FH,.
9、. .,2019/2/14,16,片内数据存储器空间分布图,通用RAM区 (80B),位地址区 (16B),7FH,寄存器3组 寄存器2组 寄存器1组 寄存器0组,位地址区,. . . . . . . . .,00H,30H 2FH 20H 1FH,. . .,2019/2/14,17,片内数据存储器空间分布图,通用RAM区 (80B),位地址区 (16B),00H,30H 2FH 20H 1FH,7FH,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,2019/2/14,18,3.
10、2.3 特殊功能寄存器（21个字节）,SFR (Special Functional Register) 见书P40表3-6 与ALU相关的（3个） A Register (Accumulator)： 累加器，通常用A或ACC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ACC中。 B 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 (Program Status Word ）： 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CPU的当前状态，并作出相应的处理。,2019/2/14,19,它的
11、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。,2019/2/14,20,CY：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,有进位 CY=1,没有半进位AY=0,2019/2/14,21,RS1、RS0：工作寄存器组选择位。 0 0 选择工作寄存器0组（内部
12、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。,2019/2/14,22,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。,2019/2/14,23,与指针相关的（
13、2个） SP (Stack Pointer)： 堆栈指针，8位寄存器，用来指定堆栈的栈顶位置，初值为07H，它是加1计数。 DPTR (Data Pointer)（分成DPH、DPL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。,2019/2/14,24,P0、P1、P2、P3： 四个并行输入/输出口的寄存器（锁存器）。它里面的内容对应着管脚的输出。 SCON (Serial Control Register) SBUF (Serial Date Buffer) PCON (Power Control Register),与端口相
14、关的（7个）,与定时/计数器相关的（6个）,TMOD (Timer/Counter Mode Register) 定时器工作模式寄存器。 TCON (Timer/Counter Control Register) 定时器控制寄存器。 TH0、TL0 、TH1、TL1：分别是T0、T1的记数初值寄存器。,2019/2/14,25,IP (Interrupt Priority Register) IE (Interrupt Enable Register),与中断相关的（2个）,课堂练习 补充题： 下列是关于8031单片机存储空间的描述,分析其对错： a.特殊功能寄存器容量为21B, 没有位地址。
15、 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.程序存储器容量可达64kB, 字节地址和位地址范围均为0000HFFFFH,2019/2/14,26,d. 内部数据存储器容量为128B, 字节地址和位地址范围均为00H7FH e.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.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
16、组？每组有多少个存储单元？分别以什么作为寄存器名？,2019/2/14,27,4.8051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？,2019/2/14,28,注（了解）：,8052/8032既有高128B的内部RAM，又有全部的SFR，它们地址空间重叠，依靠不同的寻址方式实现区别访问. 比较： MOV A,#01（MOV 0E0H,#01） MOV R1,#0E0H MOV R1,#01H,2019/2/14,29,3.3 外部程序存储器与访问,P0口和P2口输出16位地址。读取的指令码由P0口输入
17、。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,2019/2/14,30,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。,2019/2/14,31,3.3.2 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。,2019/2/14,32,作业：P50 3、6、7,