单片机结构 - 存储器、特殊功能寄存器
特殊功能寄存器
特殊功能寄存器（SFR）也称为专用寄存器，特殊功能寄存器反映了MCS-51单片机的运行状态。
很多功能也通过特殊功能寄存器来定义和控制程序的执行。
MCS-51有21个特殊功能寄存器，它们被离散地分布在内部RAM的80H—FFH地址中，这些寄存的功能已作了专门的规定，用户不能修改其结构。
表2是特殊功能寄存器分布一览表，我们对其主要的寄存器作一些简单的介绍。
表2 特殊功能寄存器标识符号地址寄存器名称ACC 0E0H 累加器B 0F0H B寄存器PSW 0D0H 程序状态字SP 81H 堆栈指针DPTR 82H、83H 数据指针（16位）含DPL和DPHIE 0A8H 中断允许控制寄存器IP 0B8H 中断优先控制寄存器P0 80H I/O口0寄存器P1 90H I/O口1寄存器P2 0A0H I/O口2寄存器P3 0B0H I/O口3寄存器PCON 87H 电源控制及波特率选择寄存器SCON 98H 串行口控制寄存器SBUF 99H 串行数据缓冲寄存器TCON 88H 定时控制寄存器TMOD 89H 定时器方式选择寄存器TL0 8AH 定时器0低8位TH0 8CH 定时器0高8位TL1 8BH 定时器1低8位TH1 8DH 定时器1高8位程序计数器PC(program Counter)程序计数器在物理上是独立的，它不属于特殊内部数据存储器块中。
PC是一个16位的计数器，用于存放一条要执行的指令地址，寻址范围为64kB，PC有自动加1功能，即完成了一条指令的执行后，其内容自动加1。
PC本身并没有地址，因而不可寻址，用户无法对它进行读写，但是可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以控制程序按我们的要求去执行。
累加器ACC(Accumulator)累加器A是一个最常用的专用寄存器，大部分单操作指令的一个操作数取自累加器，很多双操作数指令中的一个操作数也取自累加器。
加、减、乘、除法运算的指令，运算结果都存放于累加器A或AB累加器对中。
单片机寄存器_MCS-51单片机特殊功能寄存器详解
1、定时器/计数器的方式寄存器TMODTMOD是一个8位的特殊功能寄存器，对应的地址是89H，不可位寻址。
A．主要完成三个功能：*确定选择定时器还是计数器；*选择何种工作方式；*是否借用外中断控制定时器和计数器的启停；B．TMOD的低4位是控制T0的字段（T0--P3.4 定时器/计数器0外部事件脉冲输入端）；TMOD的高4位是控制T1的字段（T1--P3.5定时器/计数器1外部事件脉冲输入端）C．控制字的格式和含义a、GATE(TMOD.7)分为两种情况：GATE=0，定时器的启停和INT1无关，只取决于TR0;GATE=1，定时器的启停不仅要由TR0来控制，而且要INT1引脚的控制，只有二者都为高电平时定时器才开始工作；b、C/T(TMOD.6)分为两种情况：C/T=0，用作定时器；C/T=1，用作计数器；d、M1(TMOD.5), M0(TMOD.4)用M1,M0来控制定时器/计数器的4种工作方式:*方式0：M1=0,M0=0.13位定时/计数方式*方式1：M1=0,M0=1.16位定时/计数器*方式2，M1=1,M0=0.8位初值自动重新装入的8位定时/计数器*方式3，M1=1,M0=1.仅适用于T0，分为两个8位计数器，T1停止计数2、定时器/计数器控制寄存器TCONTCON是一个8位的特殊功能寄存器，对应的地址为88H，可为寻址。
A 控制字的格式和含义a、TF1(TCON.7),TF0(TCON.5)----T1、T0计数溢出标志位当计数器计数溢出时，该位置“1”。
使用查询方式时，此位作为状态位供cpu查询，但应注意在查询该位有效后应以软件方法及时将该位清“0”。
使用中断方式时，此位作为中断申请标志位，进入中断服务程序后由硬件自动清0.b、TR1(TCON.6),TR0(TCON.4)----计数运行控制位TR1(TR0)=1,启动定时/计数器工作的必要条件，还与GATE位的状态有关。
详细解读AT89S51存储器的结构
详细解读AT89S51存储器的结构AT89S51单片机存储器结构的特点之一是将程序存储器和数据存储器分开(称为哈佛结构)，并有各自的对这两个不同的存储器空间的访问指令。
AT89S51的存储器空间可划分为如下4类。
1.程序存储器空间单片机能够按照一定的次序工作是由于程序存储器中存放了经调试正确的程序。
程序存储器可以分为片内和片外两部分。
AT89Ssl单片机的片内程序存储器为4 KB的Flash存储器，编程和擦除完全是电气实现，且速度快。
可使用通用的编程器对其编程，也可在线编程。
当AT89S51片内的4 KB的Flash存储器不够用时，用户可在片外扩展程序存储器，最多可扩展至64 KB。
2.数据存储器空间数据存储器空间分为片内与片外两部分。
AT89S51单片机内部有128 B的RAM(增强型的52子系列为256 B)，用来存放可读/写的数据。
当AT89S51的片内RAM不够用时，又给用户提供了在片外可扩展至64 KB RAM的功能。
至于究竟扩展多少RAM，则根据用户实际需要来定。
3.特殊功能寄存器(SFR，Special Function Register)特殊功能寄存器实际上是AT89S51片内各功能部件的控制寄存器及状态寄存器。
SFR综合反映了整个单片机基本系统内部实际的工作状态及工作方式。
4.位地址空间AT89S51单片机内共有211个可寻址位，构成了位地址空间。
它们位于内部RAM(共128位)和特殊功能寄存器区(共83位)中。
程序存储器空间程序存储器是只读存储器(ROM)，用于存放程序和表格之类的固定常数。
AT89S51单片机的片内程序存储器为4 KB的Flash存储器，地址范围为0000H～0FFFH。
AT89S51有16位地址线，可外扩的程序存储器空间最大为64KB，地址范围为0000H～FFFFH。
片内与片外扩展的程序存储器在使用时应注意以下问题：(1)整个程序存储器空间可以分为片内和片外两部分，CPU究竟是访问片内的还是片外的程序存储器，可由EA(的反)引脚上所接的电平来确定。
51单片机的基本结构
51单片机的基本结构51单片机是一种高性能、低功耗的微控制器，是嵌入式系统中常用的一种芯片。
它具有集成度高、易编程、可编程性强等特点，在各种电子设备中广泛应用，包括家电、工业控制、汽车电子、智能仪器等领域。
51单片机的基本结构主要包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分。
1.CPU51单片机的CPU是其核心部分，负责执行指令、进行运算处理。
它通常采用哈佛结构，即指令和数据分开存储。
51单片机的CPU主要由ALU （算术逻辑单元）、寄存器组、指令寄存器、程序计数器等部分组成，能够完成基本的运算和控制功能。
2.存储器51单片机的存储器包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。
ROM用于存储程序代码和常量数据，是只读的；RAM用于存储变量数据和临时结果，是可读写的。
在51单片机中，通常ROM用于存储程序代码和初始化数据，RAM用于存储运行时数据和临时结果。
3.输入输出端口51单片机的输入输出端口用于与外部设备进行数据交换。
它可以通过不同的接口与外部设备连接，比如并行口、串行口、通用输入输出口等。
通过输入输出端口，51单片机可以与外部设备进行数据传输和通信，实现各种功能。
4.定时计数器51单片机的定时计数器可以用于计时和计数，通常用于控制时序和频率。
在51单片机中，定时计数器可以生成各种定时中断，实现定时控制功能。
定时计数器可以根据需要设定不同的时钟源和计数模式，实现灵活的定时控制。
5.串口通信51单片机的串口通信功能可以用于与外部设备进行串行通信，比如与PC机、外围设备等进行数据传输。
串口通信包括串行口和UART（通用异步收发器），可以通过串行口进行双向数据传输。
串口通信在51单片机中广泛应用于各种通信设备和控制系统中。
总的来说，51单片机的基本结构包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分，通过这些部分的组合和协作，可以实现各种功能和应用。
在实际应用中，设计人员可以根据需要对这些部分进行配置和扩展，实现更丰富的功能和性能要求。
第1章 MCS-51单片机结构
一个8位的CPU。 程序存储器：4KBROM。
128字节RAM。
两个16位可编程定时器/计数器。 可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器的控制电路。
32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）。
一个可编程全双工串行口。 具有两个优先级嵌套的中断结构。
★ 掌握51系列单片机各存储空间的地址分配、使用特点。
位名称
1.3 特殊功能寄存器
CY：进/借位标志,反映最高位的进位借位情况，加法为进位、 减法为借位。CY=1，有进/借位 ； CY=0，无进/借位。 AC：辅助进/借位标志,反映高半字节与低半字节之间的进/借 位，AC=1有进/借位； AC=0无进/借位 。 FO：用户标志位,可由用户设定其含义。 RS1，RS0：工作寄存器组选择位。 OV：溢出标志,反映补码运算的运算结果有无溢出 有溢出 OV=1，无溢出OV=0。 -：无效位。 P：奇偶标志,运算结果有奇个“1”，P=1；运算结果有偶个“1”， P=0。
1.5 引脚功能
8XX51单片机有44引脚的方形 封装和40个引脚的双列直插式封 装形式，最常用的40个引脚DIP 封装。
各个引脚的功能如下： Vss:接地端。 Vcc:电源端，接+5V。 XTAL1，XTAL2: 接外部晶体或外部时 钟。 RST/VPD：①复位信号输入。 ②接备用电源，当VCC掉电
在中断入口地址中通常用一条无条件转移指令，转到 中断处理子程序。
1.2.2 外部数据储存器
用于存放随机读写的数据；
外部数据存储器和外部I/O口统一编址。 控制信号相同，使用相同的MOVX指令访问。 最多可扩展64KB外部数据存储器
1.2.3 内部数据储存器
特殊功能寄存器
特殊功能寄存器
特殊功能寄存器在单片机中扮演着非常重要的角色，单片机的各硬件组成部分如算术逻辑单元、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统等都有对应的特殊功能寄存器，用户程序通过特殊功能寄存器对各个硬件组成部分进行设置，并通过特殊功能寄存器获得各设备的当前工作状态。
要想使用单片机的各项功能，必须对相关的特殊功能寄存器非常熟悉。
特殊功能寄存器本质上是一些具有特殊功能的存储单元，这些存储单元分布在内部数据存储器地址80H~7FH的存储区域，用直接寻址的寻址方式进行访问。
存储器
单片机的存储器按照其功能可分为数据存储器（RAM）和程序存储器（ROM），按照其存在的位置又可以分为片外存储器和片内存储器。
在片内RAM区中，专门划分出一块区域用来存放特殊功能寄存器SFR（Special Function Register），称为特殊功能寄存器区。
在片内RAM 中，有一些特殊地址的存储单元的每一个二进制位都具有位地址，这些存储单元组成可位寻址区。
片内RAM地址为00H~1FH的存储单元用作工作寄存器区。
综上所述，单片机的整个存储器空间按照其所处的位置和功能可划分为内部程序存储器区、外部程序存储器区、低128字节的内部数据存储器区（包含工作寄存器区和位寻址区）、高128字节的内部数据存储器区、特殊功能寄存器区、外部数据存储器区等6个区域。
C51单片机21个特殊功能寄存器
21个特殊功能寄存器（52系列是26个）不连续地分布在128个字节的SFR存储空间中，地址空间为80H-FFH，在这片SFR空间中，包含有128个位地址空间，地址也是80H-FFH，但只有83个有效位地址，可对11个特殊功能寄存器的某些位作位寻址操作（这里介绍一个技巧：其地址能被8整除的都可以位寻址）。
在51单片机内部有一个CPU用来运算、控制，有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2、P3，有ROM，用来存放程序，有RAM，用来存放中间结果，此外还有定时/计数器，串行I/O口，中断系统，以及一个内部的时钟电路。
在单片机中有一些独立的存储单元是用来控制这些器件的，被称之为特殊功能寄存器（SFR）。
这样的特殊功能寄存器51单片机共有21个并且都是可寻址的列表如下(其中带*号的为52系列所增加的特殊功能寄存器）：分别说明如下：1、ACC---是累加器，通常用A表示这是个什么东西，可不能从名字上理解，它是一个寄存器，而不是一个做加法的东西，为什么给它这么一个名字呢？或许是因为在运算器做运算时其中一个数一定是在ACC中的缘故吧。
它的名字特殊，身份也特殊，稍后在中篇中我们将学到指令，可以发现，所有的运算类指令都离不开它。
自身带有全零标志Z，若A＝0则Z＝1；若A≠0则z＝0。
该标志常用作程序分枝转移的判断条件。
2、B--一个寄存器在做乘、除法时放乘数或除数，不做乘除法时，随你怎么用。
3、PSW-----程序状态字。
这是一个很重要的东西，里面放了CPU工作时的很多状态，借此，我们可以了解CPU的当前状态，并作出相应的处理。
它的各位功能请看下表：下面我们逐一介绍各位的用途CY：进位标志。
，如果做加法的话，两数位运算器只能表示到0-255中的运算器是一种8位的运算器，我们知道，88051，这样最高位就会丢失，造成运算的错误，怎么办？最高位就进到这里来。
这样就没事了。
有相加可能会超过2550CY＝＝1；无进、借位，进、借位，CY ）78H+97H（01111000+10010111例：。
第2章51系列单片机系统结构2.2存储器组织
字节 地址 80H
复位后 初值 FFH
I/O 端口 0(P0 口)
*I/O 端口 1(P1 口)
P1
P1.7 A7H
90H
FFH
*I/O 端口 2(P2 口)
P2
P2.7 B7H P3.7
A0H
FFH
*I/O 端口 3(P3 口) 串行数据缓冲 *串行控制 电源控制及 波特率选择 从地址寄存器 从地址掩蔽寄存器
(1) 工作寄存器区。该区域容量为32个字节，分为 四个区，每区8个字节，对应R0～R7寄存器名。 因此，R0的物理地址可能是00H，也可能是08H、 10H 或18H；同理，R1的物理地址可能是01H， 也可能是09H、11H或19H。 任何时候都只能选择四个工作寄存器区中的一个区 作为当前工作寄存器区，当前工作寄存器区由程序 状态字寄存器PSW的b4(RS1)、b3(RS0)位确定，具 体情况4、b3位 当前区 寄存器R7～R0地址 00 0区 07H～00H 01 1区 0FH～08H 10 2区 17H～10H 11 3区 1FH～18H 由于复位后PSW的b4、b3位为00，因此复位后将选择0 区作为当前工作寄存器区。 修改PSW的b4、b3位即可选择不同的工作寄存器区，这 有利于快速保护现场，提高程序执行效率和中断的响应速 度。
SFR 寄存器名 累加器 B 寄存器 助功能寄存器 助功能寄存器 1 时钟控制寄存器 堆栈指针 数据指针低 8 位 数据指针高 8 位 *程序状态字 符号 b7 Acc B AUXR AUXR1 CKCON SP DPL DPH PSW D7H Cy AFH EA BFH IP — IPH — E7H F7 — — —
哈佛体系结构的程序存储器与数据存储器都拥有自己独立 的总线和寻址空间（典型的如DSP，TI的C5000系列）
51单片机特殊功能寄存器
51单⽚机特殊功能寄存器51单⽚机特殊功能寄存器（SFR）介绍作者:huqin 来源:本站原创点击数: 5937 更新时间：2013年12⽉28⽇【字体：⼤中⼩】1、21个寄存器介绍51系列单⽚机内部主要有四⼤功能模块，分别是I/O⼝模块、中断模块、定时器模块和串⼝通信模块(串⾏I/O⼝)，如其结构和功能如下图：图1 51单⽚机结构和功能图51单⽚机掌握的好坏，其实就是能否正确操作这四个功能模块，⽽其操作的实质则⼜是能否对每个模块所对应寄存器的正确操纵。
所以下⾯重点介绍⼀下51系列单⽚机内部的特殊功能寄存器（简称SFR，以下说明以此代替）。
（关于什么叫特殊功能寄存器，这⾥先不作介绍，不懂的请查阅51单⽚机相关资料。
）51单⽚机内部共有21个SFR，其布局如图2，从图中可以看出，每个SFR 占1个字节，多数字节单元中的每⼀位⼜有专⽤的“位名称”。
这21个SFR⼜按是否可以位寻址分为两⼤部分，ACC、IE、P1等11个可以位寻址，SP、TMOD 等不可以位寻址。
图2 51单⽚机SFR布局图2、位寻址解释下⾯以P1、IE寄存器（可位寻）和TMOD(不可位发)为例解释⼀下位寻址。
能位寻址是指能够对它的每⼀位都可以进⾏位操作，如图3，如P1⼝接8个灯，灯阳极接正极，阴极接单⽚机的P1⼝的8个脚。
现在要让接P1⼝第1个引脚的灯亮，程序中可以写P1=0xfe，也可以先定义deng1=P1^0,即P1⼝的第1位，⾄于为什么写P1^0，是因为KEIL软件规定的，然后deng1=0。
也就是P1=0xfe和deng1=0都是可以点亮第⼀个灯，后者deng1=0属于位操作，前者P1 =0xfe属于总线操作，也就是8个引脚⼀起操作。
图3 8位灯接线图下⾯再以IE寄存器为例进⾏位操作的解释。
IE寄存器为中断允许寄存器，如各位的作⽤如图4.其中第7位EA是51单⽚机5个中断的总开关，如要进⼊任何⼀个中断时，需先把EA打开，因为可以进⾏位操作，此时程序有两种写法：1）IE=0x80(假如其它位为0，即1000 0000)，也可以直接写EA=1,后者EA=1即属于位操作。
MCS-51单片机的(SFR)特殊功能寄存器
MCS-51单片机的特殊功能寄存器从图中我们可以看出，在51单片机内部有一个CPU用来运算、控制，有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2、P3，有ROM，用来存放程序，有RAM，用来存放中间结果，此外还有定时/计数器，串行I/O口，中断系统，以及一个内部的时钟电路。
在一个51单片机的内部包含了这么多的东西。
对图进行进一步的分析，我们已知，对并行I/O口的读写只要将数据送入到相应I/O 口的锁存器就可以了，那么对于定时/计数器，串行I/O口等怎么用呢？在单片机中有一些独立的存储单元是用来控制这些器件的，被称之为特殊功能寄存器（SFR）。
事实上，我们已接触过P1这个特殊功能寄存器了，还有哪些呢？看下表下面，我们介绍一下几个常用的SFR。
1、ACC---是累加器，通常用A表示。
这是个什么东西，可不能从名字上理解，它是一个寄存器，而不是一个做加法的东西，为什么给它这么一个名字呢？或许是因为在运算器做运算时其中一个数一定是在ACC中的缘故吧。
它的名字特殊，身份也特殊，稍后在中篇中我们将学到指令，可以发现，所有的运算类指令都离不开它。
自身带有全零标志Z，若A＝0则Z＝1；若A≠0则z＝0。
该标志常用作程序分枝转移的判断条件。
2、B--一个寄存器。
在做乘、除法时放乘数或除数，不做乘除法时，随你怎么用。
3指针寄存器（1）程序计数器PC指明即将执行的下一条指令的地址，16位，寻址64KB范围，复位时PC = 0000H（2）堆栈指针SP指明栈顶元素的地址，8位，可软件设置初值，复位时SP = 07H（3）数据指针DPTR@R0、@R1、@DPTR；指明访问的数据存储器的单元地址，16位，寻址范围64KB。
DPTR = DPH + DPL。
可以用它来访问外部数据存储器中的任一单元，如果不用，也可以作为通用寄存器来用，由我们自已决定如何使用。
分成DPL(低8位)和DPH(高8位)两个寄存器。
用来存放16位地址值，以便用间接寻址或变址寻址的方式对片外数据RAM或程序存储器作64K字节范围内的数据操作4、PSW-----程序状态字。
单片机基础知识讲解
以及常数，表格等；而数据存储器则存放缓冲数据。 2.常用MCS-51單片機的存儲器結構 MCS-51单片机存储器的结构共有3部分，一是程序存储器，二是内部数据存储
，然后发出各种控制信号，完成一系列定时控制的微操作，用来控制单片机各 部分的运行。其中，有一些控制信号线能够简化应用系统的外围控制逻辑. 6.單片機CPU的時序 单片机执行的每一条指令都可以分解为若干基本的微操作，而这些微操作在时 间上都有极严格的先后次序，这些次序就是计算机的CPU时序.
第三章 单片机的存储器、寄存器及位地址空间
第三章 单片机的存储器、寄存器及位地址空间
5.單片機復位 单片机复位后，程序计数器PC的内容为0000H，所以系统必须从0000H单元开始
取指令来执行程序。0000H单元是系统的起始地址，一般在该单元存放一条绝 对跳转指令（LJMP），而用户设计的主程序，则从跳转后的地址开始安放. 6. MCS-51单片机内部数据存储器的设置 MCS-51单片机内部有128个字节的数据存储器，内部RAM编址为00H~7FH。MCS51对其内部的RAM存储器有很丰富的操作指令，方便了程序设计 7.单片机内部数据存储器的特点 工作寄存器和数据存储器是统一编址的，这是单片机内部存储器的主要特点 8.什么是堆栈以及MCS-51单片机的堆栈的设置 程序设计时，往往需要一个后进先出的RAM区，以保存CPU的现场。这种后进先 出的缓冲区，就称为堆栈。MCS-51单片的堆栈原则上设在内部RAM的任意区域 内，但是，一般设在31H~7FH的范围之间，栈顶的位置由栈指针SP指出.
单片机的基本构成
单片机（Microcontroller）是一种包含处理器核心、内存、输入/输出设备以及定时器等基本功能的集成电路。
它通常被用于嵌入式系统中，以执行特定的任务。
以下是单片机的基本构成要素：
1. 中央处理器（CPU）：单片机的核心，负责执行指令和控制计算机的操作。
它可以是不同架构的，如ARM、AVR、PIC等。
2. 存储器：
- 程序存储器（Flash Memory）：用于存储单片机的程序代码。
- 数据存储器（RAM）：用于存储程序执行时的临时数据。
3. 输入/输出设备（I/O Devices）：
- 数字输入/输出口：用于连接数字设备，如开关、LED等。
- 模拟输入/输出口：用于连接模拟传感器或设备。
4. 定时器和计数器（Timers and Counters）：用于产生精确的时间延迟和计数操作。
5. 串行通信接口（Serial Communication Interface）：用于与其他设备进行串行通信，如UART （通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（Inter-Integrated Circuit）等。
6. 中断系统（Interrupt System）：用于处理紧急事件和实时响应。
7. 时钟电路（Clock Circuit）：产生单片机的时钟信号，驱动其内部操作。
8. 电源管理电路：用于提供适当的电源电压和电流。
这些基本组件共同构成了单片机系统，使其能够执行特定的任务或控制应用。
不同型号和品牌的单片机具有不同的规格和功能，适用于各种应用领域。
单片机的结构及原理
单片机的结构及原理单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种小型、低成本且功能强大的微处理器。
它集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出端口（I/O）、时钟电路以及各种外设接口等组成部分，可广泛应用于各个领域，如家用电器、工业自动化、汽车电子等。
一、单片机的结构单片机的基本结构包括如下组成部分：1. 中央处理器（CPU）：负责处理各种指令和数据，是单片机的核心部件。
它通常由控制单元和算术逻辑单元组成，控制单元用于控制指令的执行，算术逻辑单元用于执行各种算术和逻辑运算。
2. 存储器（Memory）：包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于存储临时数据和程序运行时的变量，ROM用于存储固定的程序指令和常量数据。
3. 输入/输出端口（I/O）：用于与外部设备进行数据交互，包括输入口和输出口。
输入口用于接收来自外部设备的信号或数据，输出口则用于向外部设备输出信号或数据。
4. 时钟电路（Clock）：提供单片机运行所需的时钟信号，控制程序的执行速度和数据的处理。
5. 外设接口（Peripheral Interface）：用于连接各种外部设备，如显示器、键盘、传感器等。
通过外设接口，单片机可以与外部设备进行数据交换和控制操作。
二、单片机的工作原理单片机的工作原理如下：1. 程序存储：单片机内部ROM存储了一段程序代码，也称为固化程序。
当单片机上电或复位时，程序从ROM中开始执行。
2. 取指令：控制单元从ROM中读取指令，并将其送入指令寄存器。
3. 指令译码：指令寄存器将读取的指令传递给控制单元，控制单元根据指令的类型和操作码进行译码，确定指令需要执行的操作。
4. 指令执行：控制单元执行译码后的指令，包括算术逻辑运算、数据传输、输入输出等操作。
5. 中断处理：单片机可响应外部中断信号，当发生中断时，单片机会中止当前的程序执行，转而处理中断请求。
第1章 MCS-51单片机结构
第1章 MCS-51单片机结构
1.2.2
外部数据存储器
用于存放随机读写的数据。 外部I/O口地址影像区。 MCS-51单片机的外部数据存储器和外部I/O口实行统一编址 ， 并使用相同的RD WR作选通控制信号，均使用 MOVX 指令访 问。 MCS-51 单片机最多可扩展64KB外部数据存储器
1.2.3 内部数据储存器
MCS-51仅能实现两个8位二进 制数的算术逻辑运算！
第1章 MCS-51单片机结构
2. 控制器
（1）组成： 定时与控制部件，复位电路，程序计数器 （PC），指令寄存器、指令译码器，数据指针 （DPTR）,堆栈指针（SP）等 （2）作用：产生计算机所需的时序，控制程序自动执行。
外RAM, EPROM, 外I/O CPU
第1章 MCS-51单片机结构
程序存储器中的几个特殊地址的使用：
地址
0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
用途
复位操作后的程序入口 外部中断0服务程序入口 定时器0中断服务程序入口 外部中断1服务程序入口 定时器1中断服务程序入口 串行口中断服务程序入口
串行口中断入口 T1中断入口 T0中断入口 中断入口 INT1
在8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地 址空间的4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序储 存器），而在8031片内，则无内部程序储存器， 必须外部扩展EPROM。MCS-51单片机中64KB内、外 程序储存器的地址是统一编排的。
第1章 MCS-51单片机结构
8031单片机无内部程序存储器，地址从0000H～ EA 应始终接地， FFFFH都是外部程序存储空间。 对于内部有ROM的单片机（51、52系列） ， EA 引脚接高电平，使程序从内部ROM开始执行。当PC 值超出内部ROM的容量时，会自动转向外部程序存 储器空间。外部程序存储器地址空间为1000H～ FFFFH。 访问程序存储器使用MOVC指令。 单片机执行程序时由PC 指示地址, 复位时PC内 容为0000H, 由此, 程序必须从0号单元开始存放.
8051单片机21个特殊功能寄存器和指令汇总
MCS－51单片机21个特殊功能寄存器（52系列是26个）不连续地分布在128个字节的SF R存储空间中，地址空间为80H-FFH，在这片SF R空间中，包含有128个位地址空间，地址也是80H-FFH，但只有83个有效位地址，可对11个特殊功能寄存器的某些位作位寻址操作（这里介绍一个技巧：其地址能被8整除的都可以位寻址）。
在51单片机内部有一个CPU用来运算、控制，有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2、P3，有R OM，用来存放程序，有R AM，用来存放中间结果，此外还有定时/计数器，串行I/O口，中断系统，以及一个内部的时钟电路。
在单片机中有一些独立的存储单元是用来控制这些器件的，被称之为特殊功能寄存器（SF R）。
这样的特殊功能寄存器51单片机共有21个并且都是可寻址的列表如下(其中带*号的为52系列所增加的特殊功能寄存器）：分别说明如下：1、ACC---是累加器，通常用A表示这是个什么东西，可不能从名字上理解，它是一个寄存器，而不是一个做加法的东西，为什么给它这么一个名字呢？或许是因为在运算器做运算时其中一个数一定是在ACC中的缘故吧。
它的名字特殊，身份也特殊，稍后在中篇中我们将学到指令，可以发现，所有的运算类指令都离不开它。
自身带有全零标志Z，若A＝0则Z＝1；若A≠0则z＝0。
该标志常用作程序分枝转移的判断条件。
2、B--一个寄存器在做乘、除法时放乘数或除数，不做乘除法时，随你怎么用。
3、PSW-----程序状态字。
这是一个很重要的东西，里面放了CPU工作时的很多状态，借此，我们可以了解CPU的当前状态，并作出相应的处理。
它的各位功能请看下表：下面我们逐一介绍各位的用途CY：进位标志。
8051中的运算器是一种8位的运算器，我们知道，8位运算器只能表示到0-255，如果做加法的话，两数相加可能会超过255，这样最高位就会丢失，造成运算的错误，怎么办？最高位就进到这里来。
这样就没事了。
简述51系列单片机的内部组成结构
简述51系列单片机的内部组成结构51系列单片机是一种非常常见的单片机产品，被广泛应用于各种电子设备中。
它具有强大的功能和灵活的可编程性，能够满足不同应用场景的需求。
那么，究竟51系列单片机的内部是如何组成的呢？我们来了解一下51系列单片机的基本结构。
51系列单片机由中央处理器、存储器、输入输出端口、定时器、中断系统等多个部分组成。
其中，中央处理器是51系列单片机的核心部件，负责执行指令和进行数据处理。
存储器用于存储程序代码和数据，包括ROM、RAM 和特殊功能寄存器等。
输入输出端口用于与外部设备进行数据交互，可以实现数据输入、输出和控制功能。
定时器可以生成指定时间间隔的定时信号，用于定时操作和计时功能。
中断系统可以在特定条件下中断正常的程序执行，执行相应的中断服务程序。
接下来，我们详细介绍一下51系列单片机的内部组成结构。
首先是中央处理器部分，它由一个8位的CPU核心组成，具有丰富的指令集和寄存器。
这些指令可以执行各种算术和逻辑操作，以及数据传输、位操作等功能。
CPU核心还包括时钟发生器和系统控制逻辑，用于产生时钟信号和控制系统的运行。
其次是存储器部分，51系列单片机的存储器主要包括ROM和RAM。
ROM是只读存储器，用于存储程序代码和常量数据。
RAM是随机存储器，用于存储变量和临时数据。
此外，51系列单片机还具有一些特殊功能寄存器，用于存储各种控制和状态信息。
再次是输入输出端口部分，51系列单片机有多个I/O口，用于与外部设备进行数据交互。
每个I/O口都有一个特定的地址和控制寄存器，可以设置输入输出方向和电平状态。
通过读写这些寄存器，可以实现数据输入、输出和控制功能。
51系列单片机还具有定时器部分，用于生成精确的定时信号。
定时器可以根据设定的参数生成不同频率和周期的定时信号，用于各种定时操作和计时功能。
此外，定时器还可以用于产生脉冲信号、PWM 信号等。
最后是中断系统部分，51系列单片机具有多个中断源和中断向量。
第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理
2.3 引脚功能——封装形式
40P6-PDIP
单 片 机 技 术
2.3 引脚功能——引脚含义
P1. 0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST RXD/ P3. 0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3 T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7 XTAL2 XTAL1 VSS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 22 21 VCC P0. 0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
2mcs51系列单片机的内部总体结构88微处理器运算部件b数据存储器ramp0口p2口程序存储器特殊功特殊功能寄存器sfrromepromvccvss图21mcs51单片机的基本结构控制部件p1口p3口串行口定时计数器中断系统88xtal1xtal2psenaleeareset端口0驱动器端口2驱动器ram地址锁存器ram1288端口0锁存器端口2锁存器rom4k8b寄存器程序地址寄存器缓冲器寄存器vcc5vvss堆栈指针spacctmp2tmp1p00p07p20p27图22mcs51片内总体结构框图rstpc1寄存器pcdptr指针p10p17psw端口3锁存器端口1锁存器端口1驱动器端口3驱动器scontl0tmodth1iepconth0sbuftxrx中断串行口和定时器逻辑tcontl1iposcp30p37alepsenxtal2xtal1alu指令寄存器定时与控制指令译码器返回本节2
51单片机的结构
51单片机的结构51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，其结构十分复杂而精致。
在实际的嵌入式系统设计中，了解对于程序员和硬件工程师来说至关重要。
首先，51单片机的结构主要由CPU、存储器、I/O口、定时器/计数器和串行通信接口等几个主要部分组成。
其中，CPU是整个单片机的核心部分，负责执行各种指令和控制整个系统的运行。
51单片机采用的是哈佛结构，即指令存储器与数据存储器分开，这样可以提高指令的执行效率。
其次，51单片机的存储器方面包括ROM和RAM两部分。
ROM主要用来存储程序代码和常量数据，而RAM则用来存储运行时产生的数据和临时变量。
在实际应用中，程序员需要合理地利用ROM和RAM的空间，以保证程序的运行效率和稳定性。
此外，51单片机还具有丰富的I/O口资源，可以用来连接各种外部设备和传感器。
通过I/O口，单片机可以与外部世界进行数据交换和通信，从而实现各种功能。
在实际的嵌入式系统设计中，工程师需要根据具体的需求选择合适的I/O口配置，以实现系统的功能。
定时器/计数器是51单片机中的重要模块之一，用来产生各种定时和计数功能。
通过定时器/计数器，单片机可以实现精确的时间控制和周期性任务处理，例如PWM波形产生、脉冲计数等。
工程师可以根据具体的需求配置定时器/计数器的参数，以满足系统的要求。
最后，51单片机还包含串行通信接口，可以用来与外部设备进行数据传输和通信。
通过串行通信接口，单片机可以与PC机、传感器等设备进行数据交换，从而实现系统的功能。
在实际应用中，工程师需要根据通信协议选择合适的串行通信接口，并合理地设计通信协议，以保证数据的可靠传输。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，51单片机的结构复杂而精致，包含了CPU、存储器、I/O口、定时器/计数器和串行通信接口等多个部分。
了解51单片机的结构对于嵌入式系统设计和开发至关重要，只有深入理解其结构和原理，才能更好地应用在实际项目中，实现系统的稳定运行和功能实现。
单片机结构原理
单片机结构原理单片机是一种集成电路，在一个芯片上包含了中央处理器（CPU）、存储器和各种输入输出设备。
它通常由控制器、运算器、存储器和各种输入输出接口组成。
控制器是单片机的核心部件，用于控制整个系统的运行。
它包含指令寄存器、程序计数器和指令译码器等功能模块。
指令寄存器用于存储当前执行的指令，程序计数器则用于存储下一条将要执行的指令的地址。
指令译码器用于解析指令，并将其转换为对应的操作。
运算器是负责执行算术和逻辑运算的模块。
它包含算术逻辑单元（ALU）和状态寄存器等组件。
ALU能够执行加法、减法、乘法、除法等算术运算，同时也能够执行逻辑运算，如与、或、非等。
状态寄存器用于存储运算结果的状态信息，如溢出、进位等。
存储器用于存储程序和数据。
主要包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储单片机的程序指令，常见的有闪存（Flash）和只读存储器（ROM）等。
数据存储器用于存储程序的数据，通常包括随机存取存储器（RAM）和特殊功能寄存器等。
单片机还包含各种输入输出接口，用于与外部设备进行交互。
常见的包括通用输入输出口（GPIO）、串行通信接口（UART）、并行输入输出口（PIO）等。
GPIO用于连接各种输入和输出设备，如按键、LED灯等。
UART用于与外部设备进行串行通信，如连接计算机或其他设备进行数据传输。
PIO用于并行数据的输入输出，适用于连接并行设备。
使用单片机可以实现各种控制和数据处理功能，如嵌入式系统、工业自动化、家电控制等。
其结构原理的核心在于控制器的指令执行和运算器的运算能力，以及存储器和接口的协同工作。
通过编程和配置相应的硬件接口，可以实现对外部设备的控制和数据交换。
C51单片机21个特殊功能寄存器
21个特殊功能寄存器（52系列是26个）不连续地分布在128个字节的SFR存储空间中，地址空间为80H-FFH，在这片SFR空间中，包含有128个位地址空间，地址也是80H-FFH，但只有83个有效位地址，可对11个特殊功能寄存器的某些位作位寻址操作（这里介绍一个技巧：其地址能被8整除的都可以位寻址）。
在51单片机内部有一个CPU用来运算、控制，有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2、P3，有ROM，用来存放程序，有RAM，用来存放中间结果，此外还有定时/计数器，串行I/O口，中断系统，以及一个内部的时钟电路。
在单片机中有一些独立的存储单元是用来控制这些器件的，被称之为特殊功能寄存器（SFR）。
这样的特殊功能寄存器51单片机共有21个并且都是可寻址的列表如下(其中带*号的为52系列所增加的特殊功能寄存器）：分别说明如下：1、ACC---是累加器，通常用A表示这是个什么东西，可不能从名字上理解，它是一个寄存器，而不是一个做加法的东西，为什么给它这么一个名字呢？或许是因为在运算器做运算时其中一个数一定是在ACC中的缘故吧。
它的名字特殊，身份也特殊，稍后在中篇中我们将学到指令，可以发现，所有的运算类指令都离不开它。
自身带有全零标志Z，若A＝0则Z＝1；若A ≠0则z＝0。
该标志常用作程序分枝转移的判断条件。
2、B--一个寄存器在做乘、除法时放乘数或除数，不做乘除法时，随你怎么用。
3、PSW-----程序状态字。
这是一个很重要的东西，里面放了CPU工作时的很多状态，借此，我们可以了解CPU的当前状态，并作出相应的处理。
它的各位功能请看下表：下面我们逐一介绍各位的用途CY：进位标志。
8051中的运算器是一种8位的运算器，我们知道，8位运算器只能表示到0-255，如果做加法的话，两数相加可能会超过255，这样最高位就会丢失，造成运算的错误，怎么办？最高位就进到这里来。
这样就没事了。
有进、借位，CY＝1；无进、借位，CY＝0例：78H+97H（01111000+10010111）AC：辅助进、借位(高半字节与低半字节间的进、借位)。
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00H
F0H
E0H
D0H
C8H
B8H B0H A8H A0H 98H 90H 88H 80H
专用寄存器 中的可寻址位 (93位)
通 用 RAM区
只能按字节 寻 址 的 RAM区
位地址为 00H～7FH
3组 2组 1组 0组
既可按位也可 按字节寻址的 16字节(128位)
➢F0 (PSW.5) : 用户自定义标志。可由软件置位或复位
➢RS1,RS0 (PSW.4,PSW.3) : 工作寄存器组选: 溢出标志。在对有符号数进行加减运算时， OV=1表示运算结果超出了A所能表示的有符号数的范围(128~127)。 在对无符号数进行乘法运算时，OV=1表示乘积超出255， 此时积的高8位在B寄存器中，低8位在A内。 在除法运算时，如果除数为0，OV=1
当EA=0时，单片机总是访问外部程序存储器中的代码 数据。
单片机程序的运行控制与ROM地址的关系： (1)复位控制
单片机复位后自动从程序存储器的地址0000H处开始执行
(2) 中断控制 单片机系统的中断地址是固定的，如下表所示：
事件 系统复位 外部中断INT0 定时器中断T0 外部中断INT1 定时器中断T1 串行口中断
4组工作寄存器 每 组 为 R0~R7 (也可作按字节 寻 址 的 RAM用 ) 32字节
与该地址范围重叠
的特殊功能寄存器 SFR空间采用直接 寻址方式访问
(三) 特殊功能寄存器(SFR)及其操作
SFR实际上是特殊的RAM单元(可读或写，PC除外)； SFR的地址空间分布在高128字节中； 并非所有的128字节均有定义，标准的51只有21个特殊 功能寄存器； 对SFR的操作可以是位操作和字节操作；
➢P (PSW.0) : 奇偶标志。每条指令执行中都由硬件来更新， 用来表示累加器A中所存数据的1的个数的奇偶性，若1的个 数为奇数，则P置位，否则清零。这是针对ACC的偶校验。 此标志可用在串行通信中生成奇偶校验位。
(6) 数据指针DPTR (Data Pointer)
➢16位寄存器； ➢主要用作16位间接寻址，在访问程序存储器和片外数 据寄存器时提供16位的地址信息； ➢可分为两个独立的8位寄存器DPH(高8位)和DPL(低8 位)使用。
天津现代职业技术学院
机电工程学院
单片机技术
四、存储器、特殊功能寄存器
8051的存储器可分为五类： 1)、程序存储器(内部ROM、外部ROM)； 2)、内部数据存储器(Data)； 3)、特殊功能寄存器(SFR)； 4)、位存储器(位地址空间)； 5)、外部数据存储器(XData)；
(一) 程序存储器的结构 程序存储器用于存放编好的程序和表格常数等，它以程 序计数器PC作为地址指针，可以访问64K的地址空间。
ROM地址空间结构
0x0000
片内 ROM/Flash
(EA=1)
片外 ROM/Flash
(EA=0)
寻 址 空 0x0FFF 间 共 和内部 64K
ROM/Flash 大小有关
0xFFFF
对于内部有ROM/FLASH ROM的单片机，EA=1时， 程序运行在内部ROM地址范围内时，单片机访问的是内部 ROM中的代码数据；
单片机RAM结构及地址安排 >>>
增强型才会有，高 128B单元为一般 RAM,仅能采用寄存 器间接寻址方式访 问
特殊功能 寄存器 128~255
80个单元通用数据缓 冲区，堆栈常设在此 区间
16个单元可以用 作位寻址，位地 址范围00H—7FH
32个单元工作寄 存器
内部数据
RAM 0~127
FFH
带*号的SFR为8032/8052单片机所特有
(4) 工作寄存器
➢内部RAM 00H~1FH共32字节，分为4组，每组8个 RAM单元作为工作寄存器，记为R0~R7； ➢程序通过PSW中的RS0/RS1位的组合选择使用哪个 工作寄存器区。参见...
(5) 程序状态字PSW
➢8位寄存器； ➢用于存放程序运行过程中的状态信息； ➢各状态位在指令执行过程中自动更新，也可由程序更 改，其定义如下：
Cy Ac F0 RS1 RS0 OV - P
➢Cy (PSW.7) : 判断ACC中的最高位是否有进位的进位标 志。当算术/逻辑运算的最高位有进位或借位时Cy=1。Cy 在布尔处理机中可由软件置位或复位；
➢Ac (PSW.6) : 辅助进位标志。当算术运算中低4位向高 4位有进位或借位时，Ac=1，否则Ac=0。Ac被用于二/ 十进制调整；
位操作：对字节的每一bit可分别置位或复位 字节操作：只能对整个字节一次性操作 地址可被8整除的SFR均可位操作； SFR P0~P3的D0~D7和单片机的端口引脚相对应
8051单片机SFR列表(共21个)
名称 P0 SP DPL DPH PCON TCON TMOD
地址 80H 81H 82H 83H 87H 88H 89H
入口地址 0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
(二) 内部数据存储器的结构和运行操作
单片机内部数据存储器分为 (1)工作寄存器组(通过RS0,RS1选择) (2)位寻址区 (3)内部RAM (4)高128字节内部RAM (5)SFR(地址和高128字节RAM重叠)
(7)堆栈指针SP (Stack Pointer)
➢8位寄存器； ➢8051单片机的堆栈使用内部RAM空间存储数据； ➢8051单片机的堆栈向上增长,SP指出了栈顶地址； ➢堆栈是用于数据暂存，如中断、子程序调用时断点和 现场的保护与恢复； ➢系统复位后SP=07H，实际应用中要根据RAM使用情 况进行调整。
名称 SCON SBUF B TL0 TL1 TH0 TH1
地址 名称 98H P1 99H P2 F0H P3 8AH IE 8BH IP 8CH PSW 8DH ACC
地址
名称
90H T2CON*
A0H RCAP2L*
B0H RCAP2H*
A8H TL2*
B8H TH2*
D0H
E0H
地址 C8H CAH CBH CCH CDH