第五讲 MCS-51单片机存储器配置
51单片机：存储器
内部 RAM 0000 H
RAM （64K ）
007FH
0000 H
数据存储器
引脚接为高电平时，CPU可访问内部和外部ROM，并 且程序自片内程序存储器开始执行，PC值超出片内 ROM容量时，会自动转向片外程序存储器中的程序。 引脚接为低电平时，CPU只 能访问外部ROM，无法使 用片内程序存储器。
(3)EPROM型(Erasable Programmable ROM，可擦除可编程 ROM)，其典型外观标志是芯片上有一个紫外线擦除窗口。 这种存储器编程使用一定的直流电源（如+21V电压），而 擦除则用紫外线灯光照射芯片窗口（一般需15～30分钟）， 重新编程后用不透明标签将窗口贴覆遮盖住即可。 MCS-51系列单片机8751的片内ROM以及27系列存储器 芯片都属于此类产品。 （4）E2PROM型(Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除可编程ROM)。这种存储器可以直接用电擦 写，比较方便数据的改写，较新型只读存储器，编程速度较 快。擦除、写入和读出电压均为+5V。28系列存储器属于此 类产品。
（二） 存储器的分类
sk ROM 型 OTPROM型
ROM
半导体存储器 （Memory）
EPROM型 E2PROM型 Flash ROM型 SRAM
RAM
DRAM
(1)Mask ROM 型：掩膜ROM。其编程只能由制造商通过 半导体掩膜技术完成，用户无法改写，所以对用户而言， 它是严格意义的只读存储器。如8051中的4KB程序存储器 就是这一种，这种ROM适用于有固定程序且大批量生产的 产品中。 一次可编程ROM(One Time 型：一次可编程 (2)OTPROM型： Programmable ROM)。用户可通过专门设备对其一次性写 入程序，此后便不能改写。这种程序存储器可靠性很高， 适合于存放已调试成功的用户程序，投入规模生产，但调 试阶段不宜用。目前，国内外有很多单片机制造商提供片 内集有OTPROM的单片机产品，可供用户选择。
MCS-51单片机的存储结构
MCS-51单片机存储器结构MCS-51的存储器可分为四类：程序存储器一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。
那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中，俗称只读程序存储器（ROM）。
程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。
其实程序和数据一样，都是由机器码组成的代码串。
只是程序代码则存放于程序存储器中。
MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间，它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。
对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时单片机的端必须接地。
强制CPU从外部程序存储器读取程序。
对于内部有ROM的8051等单片机，正常运行时，则需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC值超过内部ROM的容量时，才会转向外部的程序存储器读取程序。
8051片内有4kB的程序存储单元，其地址为0000H—0FFFH，单片机启动复位后，程序计数器的内容为0000H，所以系统将从0000H 单元开始执行程序。
但在程序存储中有些特殊的单元，这在使用中应加以注意：其中一组特殊是0000H—0002H单元，系统复位后，PC为0000H，单片机从0000H单元开始执行程序，如果程序不是从0000H单元开始，则应在这三个单元中存放一条无条件转移指令，让CPU直接去执行用户指定的程序。
另一组特殊单元是0003H—002AH，这40个单元各有用途，它们被均匀地分为五段，它们的定义如下：0003H—000AH 外部中断0中断地址区。
000BH—0012H 定时/计数器0中断地址区。
0013H—001AH 外部中断1中断地址区。
001BH—0022H 定时/计数器1中断地址区。
0023H—002AH 串行中断地址区。
可见以上的40个单元是专门用于存放中断处理程序的地址单元，中断响应后，按中断的类型，自动转到各自的中断区去执行程序。
MCS-51单片机的存储器组织结构
MCS-51 单片机的存储器组织结构
特点：哈佛结构，程序存储器与数据存储器分开，两者各有一个相互独
立的64K(0x0000 ~ 0xFFFF)的寻址空间(准确地说，内部数据存储器与外部数据存储器不是一回事)。
程序存储器：
①用于存放程序(可执行的二进制代码映像文件，包括程序中的数据信息)，还包括初始化代码等固件。
②为只读存储器。
注意，这里的只读，是指单片机(CPU)在正常工作时对其的访问方式是只读的;而现在大多数单片机的程序存储器(不管是内部还
是外部)都采用了FLASH ROM，来取代以前所用的ROM、E2PROM 等，可方便地进行在线编程(ISP)。
③标准8051 的内部程序存储器大小为4KB(0x0000 ~ 0x0FFF);而具体的
51 核的兼容单片机的内部ROM 大小需要参考其Datasheet，例如
P89C51RA2xx 的内部程序存储器是8K 的Flash。
④内部、外部存储器统一编址，在软件设计上(指令系统中)没有差别;是否使用外部程序存储器是通过引脚EA 在硬件电路上控制的：不使用外部程
序存储器时，EA=0(接地);如果扩展了外部程序存储器，则使EA=1，当寻址
到内部存储空间以外时，会自动转向外部程序存储器空间(与扩展外部程序存。
51单片机存储器内部结构
MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间：1、片内程序存储器2、片外程序存储器3、片内数据存储器4、片外数据存储器但在逻辑上，即从用户的角度上，8051单片机有三个存储空间：1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间（MOVC）2、256B的片内数据存储器的地址空间（MOV）3、以及64K片外数据存储器的地址空间（MOVX）在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令（具体我们在后面的指令系统学习时将会讲解），以产生不同的存储器空间的选通信号。
程序内存ROM寻址范围：0000H ~ FFFFH 容量64KBEA = 1，寻址内部ROM；EA = 0，寻址外部ROM地址长度：16位作用：存放程序及程序运行时所需的常数。
七个具有特殊含义的单元是：0000H ——系统复位，PC指向此处；0003H ——外部中断0入口000BH —— T0溢出中断入口0013H ——外中断1入口001BH —— T1溢出中断入口0023H ——串口中断入口002BH —— T2溢出中断入口内部数据存储器RAM物理上分为两大区：00H ~ 7FH即128B内RAM 和 SFR区。
作用：作数据缓冲器用。
下图是8051单片机存储器的空间结构图程序存储器一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。
那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中，俗称只读程序存储器（ROM）。
程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。
其实程序和数据一样，都是由机器码组成的代码串。
只是程序代码则存放于程序存储器中。
MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间，它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。
对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时单片机的端必须接地。
强制CPU从外部程序存储器读取程序。
MCS-51系列单片机的结构
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
3.控制总线
(1)
：ALE为地址锁存允许信号。在访问外部
存储器时，ALE用来把扩展地址低8位锁存到外部锁存器。在
不访问外部存储器时，ALE引脚以不变的频率(时钟振荡器频
率的1/6)周期性地发出正脉冲信号，因而它又可用作外部定
品有8031和87510 8031是一个无ROM的8051，它从外部ROM 获取所用的指令，8751是一个用EPROM代替ROM的8051， 除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。今后，除特另 11说明外，用8051这个名称来代表8031、8051和87510
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
二功能是在访问外部存储器时，它分时作为低8位地址线和8 位双向数据线。当P0口作为普通输入口使用时，应先向口锁 存器写“1”。 (2) P1口(P1. 0~P1. 7)是一个内部带上拉电阻的准双向I/O口。 当P1口作为普通输入口使用时，应先向口锁存器写“1” 。
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
(1)带进位和不带进位的加法。 (2)带借位减法。 (3) 8位无符号数乘法和除法。 (4)逻辑与、或、异或操作。 (5)加1、减1操作。 (6)按位求反操作。 (7)循环左、右移位操作。 (8)半字节交换。 (9)二一十进制调整。 (10)比较和条件转移的判断等操作。
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
2)指令寄存器IR (Instruction Register) 指令寄存器是一个8位寄存器，用于暂存待执行的指令，等
51单片机资源分配和功能定义
51单片机资源分配和功能定义1.引言在51单片机的开发过程中，资源的合理分配和功能的准确定义是确保项目成功的关键。
本文将介绍51单片机资源的分配策略以及功能定义的步骤和方法。
2. 51单片机资源分配2.1内存资源分配在51单片机中，内存资源的合理分配对于程序的运行至关重要。
通常情况下，内存资源可以分为3个部分：内部R AM、外部R AM和R OM。
内部R AM分为数据内存和特殊功能寄存器（S FR），而外部R AM一般用于存储大量的数据。
R OM则用于存储程序代码。
在进行内存资源分配时，需要考虑以下几个因素：-程序的规模：根据程序的规模和功能需求，合理分配数据内存和外部R A M的大小；-数据内存和SF R的分配：根据程序的需求，合理分配数据内存和SF R 的地址；-R OM的分配：根据程序代码的大小，合理分配R OM的大小。
2.2I/O资源分配51单片机的I/O资源分配主要涉及到引脚的使用和外设的选择。
在进行I/O资源分配时，需要考虑以下几个因素：-引脚的数量和类型：根据项目需求和外设的连接方式，选择合适的引脚数量和类型；-引脚的功能定义：根据项目需求，在程序中准确定义每个引脚所承担的功能；-外设的选择：根据项目需求和功能要求，选择合适的外设进行连接和使用。
3.功能定义在进行51单片机的功能定义时，需要明确每个功能的需求和实现方式。
以下是功能定义的步骤和方法：3.1需求分析在功能定义之前，首先进行需求分析是十分重要的。
通过与项目团队的沟通和理解，明确项目的功能需求和目标。
3.2功能划分根据需求分析的结果，将项目功能进行划分，并确定每个功能的优先级和重要性。
3.3功能描述对于每个功能，进行详细的功能描述。
功能描述应包括功能的输入、输出、处理逻辑以及与其他功能的关联。
3.4功能实现根据功能描述，确定功能的具体实现方式。
可以使用编程语言来实现功能，也可以利用硬件电路来实现。
4.总结本文介绍了51单片机资源分配和功能定义的相关内容。
MCS-51单片机的组成
• • • • • •
3) 内部程序存储器（内部ROM） 8051 共有 4KB 掩膜 ROM ，用于存放程序、 原始数据或表格，因此，称之为程序存储器， 简称内部ROM。 4) 定时/计数器 8051 共有两个 16 位的定时 / 计数器，以实 现定时或计数功能，并以其定时或计数结果 对计算机进行控制。 5) 并行I/O口 MCS-51 共有 4 个 8 位的 I/O 口（ P0 、 P1 、 P2、P3），以实现数据的并行输入/输出。
87C52
8 KB
256 B
2×64 KB
3×16
4×8
1
6
2.2.1 51子系列和52子系列
•
• • • •
MCS-51系列又分为51和52两个子系列，并 以芯片型号的最末位数字作为标志。其中，51 子系列是基本型，而52子系列则属增强型。52 子系列功能增强的具体方面，从表 1-1 所列内 容中可以看出： (1) 片内ROM从4 KB增加到8 KB。 (2) 片内RAM从128 B增加到256 B。 (3) 定时/计数器从2个增加到3个。 (4) 中断源从5个增加到6个。
微型计算机系统
ห้องสมุดไป่ตู้
输 入 设 备
输 入 接 口 电 路
CPU 运 算 器 控 制 器
输 出 接 口 电 路
输 出 设 备
软 件 ＋ 系 统
存 储 器 硬件系统
图1-1 微型计算机硬件系统组成示意图
• 下面把组成计算机的5个基本部件作简单说明。 • 1) 运算器 • 运算器是计算机的运算部件，用于实现算术和逻辑 运算。计算机的数据运算和处理都在这里进行。 • 2) 控制器 • 控制器是计算机的指挥控制部件，它控制计算机各 部分自动、协调地工作。运算器和控制器是计算机的核 心部分，常把它们合在一起称之为中央处理器，简称 CPU。
MCS-51单片机的内部存储器
③ F0（PSW.5）——用户标志位。这是一个由用户自定义的标 志位，用户根据需要用软件方法置位或复位。例如用它来控 制程序的转向。
4. 堆栈类型
向上生长型和向下生长型。MCS-51的堆栈是向上生长的。
5. 堆栈使用方法
① 调用子程序或中断时，返回地址（断点）自动进栈。程序返回时， 断点再自动弹回PC。
② 使用专用的堆栈操作指令，进行进出栈操作。保护现场（PUSH）； 恢复现场（POP）。
1.4 内部程序存储器
MCS-51单片机的程序计数器PC为16位，因此可以寻址的 地址空间为64KB。8051和8751单片机内部有4KB字节 ROM/EPROM程序存储器（0000H～0FFFH），1000H～FFFFH是外 部扩展程序存储器地址空间。而8052单片机内部有8KB ROM程 序存储器，同样可以扩展到64KB。在64KB程序存储器中，有6 个地址单元具有特殊功能。
3. 堆栈指示器
堆栈共有两种操作：进栈和出栈。
但不论是数据进栈还是出栈，都是对堆栈的栈顶单元进行的， 即对堆栈栈顶单元的写和读操作。为了指示栈顶地址，所以 要设置堆栈指示器SP。SP的内容就是堆栈栈顶的存储单元地 址。
MCS-51单片机由于堆栈设在内部RAM上，因此SP是一个8位 寄存器。实际上SP就是专用寄存器的一员。系统复位后，SP 的内容为07H，但由于堆栈最好在内部RAM的30H～7FH单元中 开辟，所以在程序设计时，应注意把SP值初始化为30H。SP的 内容一旦确定，栈顶的位置就确定了。
MCS-51单片机的硬件结构
MCS-51单⽚机的硬件结构MCS-51单⽚机的基本组成MCS-51是Intel公司⽣产的⼀个单⽚机系列的总称.在功能上,该系列单⽚机有基本型和增强型两⼤类,通常以芯⽚型号的末位数字来区别。
末位数字位“1”的型号是基本型，为“2”的信号是增强型。
MCS-51单⽚机的内部结构如图所⽰，基本结构包括：⼀个8位的CPU及⽚内振荡器；4KB掩膜ROM（8051），4KB EPROM（8751），⽆ROM（8031）；128B RAM，21个特殊功能寄存器SFK；4个（P0~P3）8位并⾏I/O接⼝，⼀个可编程全双⼯通⽤异步串⾏接⼝（UART）；具有5个中断源，2个优先级；可寻址64KB 的⽚外ROM和64KB的⽚外RAM；两个16位的定时/计数器;具有位操作功能的布尔处理机及位寻址功能。
MCS-51单⽚机的引脚及其功能MCS-51单⽚机的引脚封装MCS-51单⽚机有普通的HMOS芯⽚和CMOS低功耗芯⽚。
HMOS芯⽚采⽤双列直插封装⽅式，⽽CMOS芯⽚采⽤的封装⽅式有双列直插也有⽅形封装的。
尽管封装的⽅式不同，但是它们的结构完全⼀样。
输⼊/输出接⼝MCS-51单⽚机有4个双向8位I/O接⼝，它们是P0、P1、P2、P3。
在⽆外接存储器时，这4个I/O接⼝均可以作为通⽤I/O接⼝使⽤，CPU既可以对它们进⾏字节操作也可以进⾏位操作。
当外接程序存储器或数据存储器时，P0⼝和P2⼝不再作为通⽤I/O⼝使⽤。
此时，P0⼝传送存储器地址的低8位以及双向的8位数据，P2⼝传送存储器地址的⾼8位。
P0⼝和P2共同组成MCS-51单⽚机的16位地址总线，⽽低8位地址总线与8位双向数据总线分时复⽤。
P0⼝P0⼝有8位，每⼀位由⼀个锁存器、两个三态输⼊缓冲器、控制电路和驱动电路组成。
P0⼝有两种功能，⼀是作为通⽤I/O⼝；⼆是当外接存储器时，作为低8位地址总线和8位双向数据总线。
P0 ⼝作为通⽤I/O ⼝作为通⽤I/O ⼝时，P0 ⼝既可以做输⼊⼝，也可以做输出⼝，并且每⼀位都可以设定为输⼊或输出。
第05讲 MCS-51单片机存储器的扩展
0000 0000 0000)
最高地址07FFH(A15 A14 A13 A12 A11 A10…A0 = 0000 0111 1111 1111)
6.2.1 扩展EPROM型程序存储器
由于P2.3~P2.6的状态与该芯片2716的寻址无关，所以 P2.3~P2.6可为任意状态，从0000至1111共有16种组合，因 此实际上该2716芯片可有16个地址范围。这种多地址范围的 重叠现象是线选法本身造成的，因此地址范围的非惟一性是 线选法的一大缺点。
第05讲 MCS-51单片机存储器的扩展
本讲要解决的问题？ 单片机作为一个芯片级的微型计算机，是工业测控领域 里广泛使用的一种机型，可谓“麻雀虽小，五脏俱全”，它 具备运行应用程序的基本条件，所提供的资源能够满足一般
应用系统的需求，然而对于一些特殊的情况，其内部资源也 显得不够用(比如，程序存储器的容量太小，不能容纳更大 的应用程序)，且必须通过在单片机芯片外围的扩展才能达 到应用系统的要求。那么，如何对单片机的资源进行扩展， 进行资源扩展过程中要注意哪些问题呢？
6.2.2 扩展EEPROM型程序存储器
EEPROM兼有程序存储器和数据存储器的特点，既可以作 为程序存储器，又可以作为数据存储器使用。 典型的EEPROM芯片有：2816（2K×8位）、2817（2K×8 位）、2864A（8K×8位）等。
6Hale Waihona Puke 2.2 扩展EEPROM型程序存储器
EEPROM对硬件电路无特殊要求，操作简便。早期设计的 EEPROM是依靠片外高电压进行擦写，近期已将高压电源集成 在芯片内，可以直接使用单片机系统的5V电源在线擦除和改 写；在芯片的引脚设计上，8KB的EEPROM 2864A与同容量的 EPROM 2764和静态RAM 6264是兼容的，给用户的硬件设计和 调试带来了极大的方便。 EEPROM具有ROM的非易失性，又具有RAM的随机读／写特 性，每个单元可以重复进行1万次改写，保留信息的时间可
单片机第2章MCS-51系列单片机的资源配置
单片机第2章MCS-51系列单片机的资源配置单片机作为一种集成电路芯片，在现代电子技术领域中发挥着重要作用。
MCS-51 系列单片机是其中应用广泛且具有代表性的一类。
要深入了解和运用 MCS-51 系列单片机，就必须清楚其资源配置。
MCS-51 系列单片机的中央处理器（CPU）是其核心部分。
它负责执行指令、进行运算和控制整个系统的工作。
该 CPU 由运算器和控制器组成。
运算器能够进行算术运算和逻辑运算，而控制器则按照程序的指令顺序，有条不紊地控制单片机的各项操作。
在存储资源方面，MCS-51 系列单片机拥有程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存放用户编写的程序代码，通常采用只读存储器（ROM）。
而数据存储器则用于存储运行过程中的临时数据，一般使用随机存取存储器（RAM）。
程序存储器又分为片内程序存储器和片外程序存储器。
片内程序存储器的容量因具体型号而异，一般为 4KB 或 8KB。
当程序较大，片内存储器无法满足需求时，可以通过扩展片外程序存储器来解决。
数据存储器也分为片内数据存储器和片外数据存储器。
片内数据存储器包括工作寄存器区、位寻址区、用户 RAM 区等。
工作寄存器区可以提高数据处理的速度，位寻址区方便对单个位进行操作，用户 RAM区则用于存放用户自定义的数据。
片外数据存储器的扩展则可以满足更大的数据存储需求。
MCS-51 系列单片机的 I/O 端口是其与外部设备进行信息交换的通道。
它共有 4 个 8 位的并行 I/O 端口，分别为 P0、P1、P2 和 P3 端口。
每个端口都可以作为输入或输出使用。
P0 端口是一个三态双向端口，既可以作为地址/数据总线的低8 位，也可以作为普通的 I/O 端口。
但作为普通 I/O 端口使用时，需要外接上拉电阻。
P1 端口是一个准双向端口，通常作为普通的 I/O 端口使用。
P2 端口既可以作为普通的 I/O 端口，也可以在访问片外存储器时作为高 8 位地址线。
MCS-51单片机的硬件结构
XTAL1 19
VSS
20
8031 8051 8751
40 VCC 39 P0.0 38 P0.1 37 P0.2 36 P0.3 35 P0.4 34 P0.5 33 P0.6 32 P0.7 31 EA/Vpp 30 ALE/PROG 29 PSEN 28 P2.7
27 P2.6 26 P2.5 25 P2.4 24 P2.3
P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4
P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST/VPD 9
RXD/P3.0
10
TXD/P3.1
11
INT0/P3.2
12
INT1/P3.3
13
T0/P3.4
14
T1/P3.5
15
WR/P3.6
16
RD/P3.7
17
XTAL2 18
17
RD（外部数据存储器读脉
P3.7
冲）
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2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构
2.2.1 MCS-51单片机芯片引脚描述 2.2.2 MCS-51单片机的片外总线结构
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2.2.1 MCS-51单片机芯片引脚描述
图2-7为MCS-51单片机的引脚配置图。 1．主电源引脚VCC和VSS 2．外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 3．控制或其他电源复用引脚RST/ VPD、ALE/、 和/VPP 4．输入/输出引脚P0、P1、P2、P3（共32根）
VCC
P2.7 PP22..56 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 PPP000...756
P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
ALE
第五章MCS-51单片机的硬件资源
单片机原理及应用
潭
大 第五章MCS-51单片机的硬件资源
学
单 片
5.1 MCS-51的并行接口及其应用
机 原
5.2 MCS-51的中断系统
理 及
5.3 MCS-51的定时器/计数器
应 用
5.4 MCS-51的串行接口及串行通信
编
著
组
第五章MCS-51单片机的硬件资源
湘 5.1 MCS-51的并行接口及其应用
著 组
MOS输入电路，且能驱动四个LSTTL输入。P2口常用
作外部存储器的高八位地址口。当不用作地址口时，
P2口亦可作通用I/O口，这时它也是一个准双向I/O口。
第五章MCS-51单片机的硬件资源
湘
潭
大 读锁存器
学
单
片
机 原
内部总线
理
DQ
及
应 写入
用
锁存器 CP Q
编
著
组 读引脚
地址
控制
MUX
（b）p2口电路逻辑
理 处于截止状态。引脚上的外部信号即加在下面一个
及 三态缓冲器的输入端，又加在下拉FET的漏极，假
应 用
定在此之前曾输出锁存过数据0 ，则FET是导通的，
编 这样引脚上的电位就始终被钳位在0 电平，使输入
著 组
高电平无法读入。因此作为一般I/O口使用时，P0口
是一个准双向口，即输入数据时，应先向口写“1”，
原 理
P3·1 TxD （串行输出通道）
及
P3·2
INT0 （外中断0）
应 用
P3·3
INT1 （外中断1）
编 著
P3·4
T0 （定时器0外部输入）
第五章_MCS-51单片机的系统扩展
8255A的控制字与工作模式
8255A有3种工作方式,即模式0、模式1和模式2,这些工作方式可用软件编程来 指定，其设定格式如图5-21所示，设定指令由单片机根据表5-5所示的地址选择表实 现，其中8255A芯片的三个端口在模式0下被分成两组，在模式1和模式2下PC口为 读写控制信号线，只有PA能工作在模式2下。 此外，PC口还具有位控制功能，可以通过工作方式控制字将其任意一位置“1” 或者清“0”，其控制方式见图5-22所示。
图5-21 8255A方式控制字设置
图5-22 PC口位操作控制字
（1）方式0(基本输入/输出方式) 这种工作方式不需要任何选通信号，A口、B口及C口的高4位和低4位都 可以设定为输入或输出。作为输出口时，输出的数据均被锁存；作为输入口 时，A口的数据能锁存，B口与C口的数据不能锁存。例如，欲设定PA口和PC 口高四位工作在模式0输出以及PB口和PC口低四位工作在模式0输入方式的指 令为： MOV DPTR，#8003H ；控制字的地址为8003H MOV A，#83H ；工作方式控制字为83H MOVX @DPTR，A ；设定工作方式控制字 在这种模式下，单片机可以对8255A的数据端口进行无条件读写，8255A 三个I/O端口数据可得到锁存和缓冲。因此，8255A的模式0属于基本输入输出 模式。
（2）方式1(选通输入/输出方式) 在这种工作方式下，A口可由编程设定为输入口或输出口，C口的3位用来作 为A口输入/输出操作的控制和同步信号；B口同样可由编程设定为输入口或输出口， C口的另3位用来作为B口输入/输出操作的控制和同步信号。在方式1下A口和B口的 输入数据或输出数据都能被锁存。C口的6条线作为控制和状态信号线，其定义如 表5-6所示。
图5-18 利用74LS164扩展并行输出口
MCS-51单片机存储器结构
MCS-51单片机存储器结构MCS-51的存储器可分为四类：【1】外部程序存储器ROM 【2】外部数据存储器RAM【3】内部程序存储器ROM一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。
那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中，俗称只读程序存储器（ROM）。
程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。
其实程序和数据一样，都是由机器码组成的代码串。
只是程序代码则存放于程序存储器中。
MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间，它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。
【对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时单片机的端必须接地。
强制CPU从外部程序存储器读取程序。
】【对于内部有ROM的8051等单片机，正常运行时，则需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC值超过内部ROM的容量时，才会转向外部的程序存储器读取程序。
】8051片内有4kB的程序存储单元，其地址为0000H—0FFFH，单片机启动复位后，程序计数器的内容为0000H，所以系统将从0000H单元开始执行程序。
但在程序存储中有些特殊的单元，这在使用中应加以注意：其中一组特殊是0000H—0002H单元，系统复位后，PC为0000H，单片机从0000H单元开始执行程序，如果程序不是从0000H单元开始，则应在这三个单元中存放一条无条件转移指令，让CPU直接去执行用户指定的程序。
另一组特殊单元是0003H—002AH，这40个单元各有用途，它们被均匀地分为五段，它们的定义如下：0003H—000AH 外部中断0中断地址区。
000BH—0012H 定时/计数器0中断地址区。
0013H—001AH 外部中断1中断地址区。
001BH—0022H 定时/计数器1中断地址区。
0023H—002AH 串行中断地址区。
单片机教程 第5章-存储器
MOS存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为： 存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为： 存储器按工作特点
动态DRAM 数据存储器 动态 RAM Random Access Memory 静态SRAM 静态 MOS存储器 存储器 掩膜ROM — Read Only Memory 非易失 掩膜 ROM 现场可编程 现场可编程PROM — Programmable ROM 程序存储器 可擦可编程EPROM — Erasable PROM 可擦可编程 电可擦可编程E 电可擦可编程 2ROM — Electrically EPROM 闪速存储器 — Flash Memory
第5章：半导体存储器
本章基本要求： 本章基本要求：
1、存储器基本概念 2、RAM、ROM存储器工作原理RAM、ROM存储器工作原理 存储器工作原理51单片机系统外部存储器的连接 单片机系统外部存储器的连接* 3、51单片机系统外部存储器的连接*
单极性MOS存储器分类 存储器分类 单极性
易失
双极性存储器有TTL、ECL
5.1
半导体存储器基础
1、单译码编址存储器 如图：注意地址译码器、存储器阵列。 如图：注意地址译码器、存储器阵列。
5.1
半导体存储器基础
2、双译码编址存储器 如图：注意它的译码与选中单元的过程。 如图：注意它的译码与选中单元的过程。
5.2
只读存储器ROM 只读存储器
特点： 存放的信息是固定的， 特点 ： 存放的信息是固定的 ， 不会随停电而 丢失。在使用过程中，其信息只可以读取， 丢失 。 在使用过程中 ， 其信息只可以读取 ， 不可 以改写。 以改写。 常用的ROM种类有： ROM种类有 常用的ROM种类有： 掩模ROM 由制造厂家写入信息。 ROM， 1、掩模ROM，由制造厂家写入信息。 PROM，由用户一次性写入信息。 2、PROM，由用户一次性写入信息。 EPROM，多次可改写ROM ROM， 3、EPROM，多次可改写ROM，可由用户使用紫外线 灯擦除再次写入信息。 灯擦除再次写入信息。 EEPROM，可用电脉冲擦除， 4、EEPROM，可用电脉冲擦除，并再次由用户写入 信息。 信息。
MCS-51单片机的基本组成
RST/VP D（9脚）
EA/VPP （31脚）
电源端，接＋5 V。
RST即为RESET，VPD为 备用电源。
2）晶体振荡器接入或外部振荡信号输入引脚 （1）XTAL1（19脚）：晶体振荡器接入的一个引脚。采用外部
振荡器时，此引脚接地。 （2）XTAL2（18脚）：晶体振荡器接入的另一个引脚。采用外
方式可以分成两大类：一类是随机存取存储器（random access memory， RAM），主要用于存放暂存数据及调试程序,所以又称为数据存储器；另 一类是只读存储器（read only memory，ROM），主要用于存放常数及固 定程序，又称为程序存储器。
存储器内部结构
Hale Waihona Puke 3.定时器/计数器 8051单片机有两个16位的可编程定时器/计数器T0和T1，用于精
部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端。 3）地址锁存及外部程序存储器编程脉冲信号输入引脚
ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号输出/编程脉冲输入引 脚。ALE为地址锁存允许信号输出引脚，当8051单片机上电正常工 作时，自动在该引脚上输出六分之一晶振频率（fOSC/6）的脉冲序 列。当CPU访问外部存储器时，此信号作为锁存低8位地址的控制信 号。PROG为编程脉冲输入引脚，在对片内ROM编程写入时，作为编 程脉冲输入端。
1.2 单片机的片外总线与引脚功能
1.MCS-51单片机的引脚分布
MCS-51系列单片机引脚图和逻辑图
2.MCS-51单片机的引脚功能 1）电源及复位引脚
接地端。
VCC（40 脚）
VSS（20 脚）
EA为片内外程序存储器选用端。 该引脚为低电平时，只选用片外 程序存储器；该引脚为高电平 时，先选用片内程序存储器，然 后选用片外程序存储器。
MCS-51单片机存储空间的介绍以及划分
MCS-51单片机存储空间的介绍以及划分
1.前言
MCS-51的存储器有片内RAM、片外RAM 和ROM 三个空间。
MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间
1、片内程序存储器(片内ROM)
2、片外程序存储器(片外ROM)
3、片内数据存储器(片内RAM)
4、片外数据存储器(片外RAM)
在逻辑上(即从用户的角度上)MCS-51单片机有三个存储空间
1、片内外统一编址的64K的程序存储器(ROM)地址空间(MOVC)
2、256B的片内数据存储器(片内RAM)的地址空间(MOV)
3、以及64K片外数据存储器(片外RAM)的地址空间(MOVX)
注：在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令以产生不同的存储器空间的选通信号。
2.存储空间划分
2.1 片内RAM
图：片内AM地址空间划分
地址范围是00H到7FH （52系列延伸到FFH），为8位地址，所以最大可寻址的范围为256个单元地址
•00H到1FH
共32字节，分成四个工作寄存器区，每区有寄存器R0~R7。
对此区域，可以使用R0~R7 来操作，代码短捷，但是，只有一个当前工作区是可以这样读写的。
对此区域，也可以使用字节地址，来读写。
•20H-2FH
共16字节，是位寻址区，共有128个“位”，位地址：00~7FH。
此区域，也可按照字节。
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第五讲 MCS-51单片机存储器配置
教学方法: 讲授法 教学目的:
1、了解特殊功能寄存器名称
2、了解单片机位地址空间分配
3、掌握MCS-51单片机内部存储器的空间与分配
教学重点、难点：：
单片机内部存储器的空间与分配
主要教学内容（提纲）：
一、MCS-51的存储器结构 二、MCS-51的输入输出结构 三、CPU 的时序 四、单片机的工作过程
讲授要点
§2-3 MCS-51单片机内存配置
一、MCS-51机的内存结构 (如图1所示)
0FFFH FFH
80H 7FH
0000H 00H 0000H
程序存储器 内部数据存储器 外部数据存储器
图1 MCS-51机的内存结构
物理上分为：4个空间，片内ROM、片外ROM
片内RAM、片外RAM
逻辑上分为；3个空间，程序内存（片内、外）统一编址MOVC
数据存储器（片内）MOV
数据存储器（片外）MOVX
1、程序内存
寻址范围：0000H ~ FFFFH 容量64KB
EA = 1，寻址内部ROM；EA = 0，寻址外部ROM
地址长度：16位
作用：存放程序及程序运行时所需的常数。
七个具有特殊含义的单元是：0000H ——系统复位，PC指向此处；
0003H ——外部中断0入口
000BH ——T0溢出中断入口
0013H ——外中断1入口
001BH ——T1溢出中断入口
0023H ——串口中断入口
002BH ——T2溢出中断入口
2、内部数据存储器
物理上分为两大区：00H ~ 7FH即128B内RAM 和SFR区。
如图2所示。
7F
资料缓冲区
堆栈区80B
工作单元
30
2F
位地址：16B
00H~7FH 128 可位寻址位
20
1F 3区
2区
1区32B 4组R0~R7工作寄存器
0区
图2 内部数据存储器
作用：作数据缓冲器用。
二、殊功能寄存器SFR
寻址空间：80H ~ FFH ，其中有6个双字节寄存器。
注意PC不在此范围内。
表2-4 P22
表中：T2CO；TH2、TL2；RLDH、RLDL属于8032 / 8052。
可位寻址的SFR为其地址能被8整除（表2-4、表2-5）
各寄存器的名称：
1、算术运算寄存器
（1）累加器A（E0H）
（2）B寄存器：乘、除法运算用
（3）程序状态字PSW寄存器：包含程序运行状态信息。
PSW CY AC FO RS1 RS0 OV —P
CY ——进位/借位标志；位累加器。
AC ——辅助进/借位标志；用于十进制调整。
F0 ——用户定义标志位；软件置位/清零。
OV ——溢出标志；硬件置位/清零。
P ——奇偶标志；A中1的个数为奇数P = 1；否则P = 0。
RS1、RS0 ——寄存器区选择控制位。
0 0 ：0区R0 ~ R7
0 1 ：1区R0 ~ R7
1 0 ：2区R0 ~ R7
1 1 ：3区R0 ~ R7
2、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，也可单独使用。
3、并行输入/输出端口
寄存器P0、P1、P2、P3实为相应端口锁存器。
4、串行输入/输出端口
（1）串行数据缓冲器SBUF
是物理上独立的两个寄存器，共同使用一个地址。
（2）串行控制/状态寄存器SCON
控制监视串行口的工作状态
（3）电源控制寄存器PCON
控制单片机的低功耗工作方式及波特率选择。
5、中断系统
（1）中断优先级寄存器IP：2级优先，可软件设定
（2）中断允许寄存器IE
6、定时/计数器
（1）定时器方式寄存器：TMOD
（2）定时器控制寄存器：TCON
（3）计数寄存器：TH0、TL0；TH1、TL1。
可用于设定计数初值。
7、8052/8032增设专用寄存器
（1）定时器2控制寄存器T2CON；控制、设置工作方式。
（2）计数寄存器：TH2、TL2
（3）定时器2捕获/重装载寄存器：RCAP2H、RCAP2L
存放自动重装载到TH2、TL2的数据。
三、位地址空间
（1）内部RAM 20H ~ 2FH共16个单元可按位寻址128位。
（2）SFR 80H ~ FFH 51子系列，有21个寄存器，83位；
52子系列，有26个寄存器，93位。
四、外部数据存储器
（1）容量最大扩展到64KB
（2）寻址范围：0000H ~ FFFFH
（3）寻址方式：间接寻址可用R0，R1及DPTR
§2-4 时序
时钟的基本概念（投影胶片）
启动单片机后，指令执行顺序
结合时序图说明单周期单字节指令在执行过程中ALE脉冲、取指操作、执行操作等在时间上的先后关系，从而引出时序的概念：
单片机内的各种操作都是在一系列脉冲控制下进行的，而各脉冲在时间上是有先后顺序的，这种顺序就称为时序。
执令周期：即从取指到执行完，所需时间。
不同机器指令周期不一样；即使相同机器，不同的指令其指令周期也不一样。
机器周期：机器的基本操作周期。
一个指令周期含若干机器周期（单、双、四周期）
状态周期：一个机器周期分6个状态周期Si
每个状态周期含两个振荡周期，即相位P1、P2。
振荡周期：由振荡时钟产生。
振荡周期Tosc = 1/fosc
一个机器周期= 12个振荡周期= 12×1/fosc 。
例如，若fosc = 12MHz，则一个机器周期= 1μs。
时钟的产生：
XTAL1（19）、XTAL（18）。
1、内部方式
与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起组成一个自激振荡器。
（内振电路图）（外振电路图）
2、外部方式
CMOS工艺的8031，其XTAL1接外信号；XTAL2可悬空。
HMOS工艺的8031，其XTAL2接外信号；XTAL1接地。
§2-5 并行I / O端口
四个端口、双向、每个口包含一个锁存器、一个输出驱动器和二个输入缓冲器。
一、P0口
1、结构（P0口电路图）
2、通用I / O口
1）读（端口外数据内部寄存器）
方式1（读锁存器）Q G2 D 内部总线，适于“读—修改—写”
方式2（读引脚）：P0·x G1 D 内部总线。
作为通用I / O使用，是一个准双向口：
“在输入数据时应先把口置1，使两个FET都截止，引脚处于悬浮状态，可作高阻抗输入”
2）写（片内数据端口）
数据锁存MUX P0·x
3）地址/数据总线口
控制MUX
写：地址/数据为1，P0·x ——高
地址/数据为0，P0·x ——低
读：经缓冲器G1读入
4）负载能力
可带8个TTL输入，驱动NMOS时，接上拉电阻。
总结特点：
（1）P0口可作通用I / O口使用，又可作地址/数据总线口；
（2）P0既可按字节寻址，又可按位寻址；
（3）P0作为输入口使用时：是准双向口；
（4）作通用I / O 口输出时：是开漏输出；
（5）作地址/数据总线口时，P0是一真正双向口，而作通用I / O口时，只是一个准双向口
二、P1口
1、结构
（逻辑电路图）
只能作I / O口用，且是一个准双向口。
内部已有上拉电阻，不是开漏输出口。
2、特点
（1）无地址/数据口功能
（2）可按字节寻址，也可按位寻址
（3）作I / O输入口时：是一准双向口，不是开漏输出。
三、P2口
1、结构
2、特点
（1）当P2口作为通用I / O时，是一准双向口。
（2）从P2口输入数据时，先向锁存器写“1”。
（3）可位寻址，也可按字节寻址
（4）可输出地址高8位。
四、P3口
1、结构图
2、特点
（1）作通用I / O时，“选择输出功能”应保持高电平，
（2）工作于第二功能时，该位锁存器应置1，
（3）作输入口时，输出锁存器和选择输出功能端都应置1
（4）第二功能专用输入，取自输入通道第一缓冲器（G1）输出端，通用输入信号取自“读引脚”。
小结：
MCS—51存储结构分配是怎样的？
SFR中各寄存器的名称？
P0口：地址低8位与数据线分时使用端口，
P1口：按位可编址的输入输出端口，
P2口：地址高8位输出口
P3口：双功能口。
若不用第二功能，也可作通用I / O 口。
按三总线划分：
地址线：P0低八位地址，P2高八地址；
数据线：P0输入输出8位数据；
控制线：P3口的8位加上/PSEN、ALE共同完成控制总线。