第2章 存储器的认识

行，在程序比较复杂的运算中，累加器成了制约软件效
率的“瓶颈”，它的功能较多，地位也十分重要。
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（2）程序状态字寄存器（PSW） PSW是一个8位寄存器，它也是一个特殊功
能寄存器，其在SFR中的地址为D0H，用于存放 程序运行中的各种状态信息，这个寄存器的一 些位可由软件设置，有些位则由硬件自动设置。 寄存器的各位定义及功能如表2-1所示。
第1节 存储器的认识
特殊功能寄存器区离散地分布了21个特殊功 能寄存器（又称为专用寄存器），这些寄存器反 映了51单片机的运行状态，很多功能均是通过特 殊功能寄存器来定义和控制执行的，这些寄存的 功能已做了专门的规定，用户不能修改其结构。 例如累加器A、寄存器B、程序状态字寄存器 （PSW）、数据指针（DPTR）、I/O口寄存器 P0～P3等均为特殊功能寄存器。
工作寄存器组
第0组（00H～07H） 第1组（08H～0FH） 第2组（10H～17H） 第3组（18H～1FH）
PSW.5
F0
用户标志 位
供用户设置的标志位，由用户置1或清0
PSW.6 PSW.7
辅助
AC
进位 当进行加、减运算时当低4位向高4位有进位或借位时，AC置1，
标志
否则清0。AC辅助进位位常用于十进制调整
为384B。实际提供给用户使用的片内数据存储
器容量对51子系列为128B，对52子系列为256B，
它们是用于存放程序执行的中间结果和过程数据
的。
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第1节 存储器的认识
片内256个字节数据存储器分为两部分：低128字节
为用户数据RAM单元，地址为00H～7FH，该部分为用户
数据存取使用；高128字节为特殊功能寄存器（SFR）单
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第1节 存储器的认识
工作寄存器区32个字节被均匀地分为4个组， 每组有8个工作寄存器，均以R0～R7来命名。第 0组工作寄存器，地址为00H～07H；第1组工作 寄存器，地址为08H～0FH；第2组工作寄存器， 地址为10H～17H；第3组工作寄存器，地址为 18H～1FHH。在程序运行时，究竟使用的是哪组 工作寄存器，就要通过一个特殊功能寄存器程序 状态字寄存器（PSW）的第4和第3位（RS1和 RS0）的值来区分它们。RS1和RS0为00则用第0 组工作寄存器；RS1和RS0为01则用第1组工作寄 存器；RS1和RS0为10则用第2组工作寄存器； RS1和RS0为11则用第3组工作寄存器。若程序中 并不需要4组，那么其余的可作为一般的数据存 储器。CPU复位后，选中第0组工作寄存器。 10
83H和82H。它通常在访问外部数据存储器时作 为地址指针使用。编程时既可以按16位寄存器 来使用，也可以按两个8位寄存器来使用，即高 字节寄存器（DPH，地址为83H）和低字节寄存 器（DPL，地址为82H）。当访问程序存储器时， DPTR可用来作为基址寄存器，采用基址+变址 寻址方式访问程序存储器。
FFH 256B RAM
80H
SFR
7FH
RAM
00H
0000H
EA 1
1000H 0FFFH
EA 0
0000H 片外程序存储器
图2-1 51单片机存储器地址空间
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第1节 存储器的认识
三、相关知识
1．程序存储器
程序存储器用于存放用户程序、数据和表格等信息，
其存储单元只能读不能写。51单片机程序存储器有16位
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第1节 存储器的认识
（1）片内数据存储器
51单片机内部数据存储器地址为8位，可寻
址的范围为256B，但实际的片内数据存储器因
单片机型号不同有所不同：其中8031，8051，
8751，89C51，89S51等51子系列为256B，而
8032，8052，8752，89C52，89S52等52子系列
第 3 组工作寄存器 8B
地址：18H~1FH
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图2-3 单片机存储器各部分的功能及使用注意
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第1节 汇编语言程序设计基础 任务一 存储器的认识
图2-4 单片机片内数据存储器结构
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第1节 存储器的认识
4．软件仿真时存储器的观察窗口 在编写好程序后，必须用伟福或Keil软件对
编译通过的程序进行调试，在调试过程中打开工 作寄存器窗口、特殊功能寄存器窗口和内部RAM 窗口，进行程序运行时各输入端口状态的设置， 观察程序运行过程中各相关单元的值。在程序调 试时，先用单步或跟踪运行，在程序调试通过后 再用全速运行，如图2-5～图2-8所示。
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第1节 汇编语言程序设计基础 任务一 存储器的认识
图2-6 伟福软件存储器观察窗口
图2-5 伟福软件特殊功能寄存器观察窗口
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第1节 汇编语言程序设计基础 任务一 存储器的认识
图2-8 Keil软件存储器观察窗口
图2-7 Keil软件CPU寄存器观察窗口
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三、相关知识
1．特殊功能寄存器
范围（−128～+127）时，即产生溢出，OV=1，表明运算
结果错误；如运算结果没有超出有效范围，则OV=0，表
明运算结果正确。执行加法指令时，当位6向位7有进位，
OV 溢出标志
而位7向CY没有进位时，OV=1。或者位6向位7没有进位， 而位7向CY有进位时，同样OV=1。所以OV为位6进位与位
7进位的异或，即OV=CY6⊕CY7。执行乘法指令时，乘积 超过255时，OV=1，乘积在AB寄存器中；若OV=0，则说
元，地址为80H～FFH，该部分为单片机功能控制用。
片内数据存储器低128B根据其用途的不同，又可分为3 个区：工作寄存器区，地址为00H～1FH，共32个字节， 该区为工作寄存器使用；位寻址区，地址为20H～2FH， 共16个字节128位，位地址为00H～7FH，该区单元既可 按字节操作，又可按位操作；用户RAM区，地址为 30H～7FH，共80个字节，该区为用户数据存取使用，只 能按字节操作。
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第1节 存储器的认识
单片机的存储器又可分为片内和片外存储
器。片内存储器是在单片机内部的存储器，通常
容量有限。当单片机程序很大，同时单片机运行
时的数据较大，片内存储器容量不够，就需要对
单片机扩展外部存储器，这就是片外存储器。
综上所述，51单片机有两种存储器：程序
存储器和数据存储器。51单片机同时拥有4个存
明乘积没有超过255，乘积只在累加器A中。执行 除法指
令时，OV=1，表示除数为0，运算不被执行；否则OV=0。
表2-1 程序状态字寄存器位定义及位功能表
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位序
第1节 位 标 志
位名
称
汇编语言程功序能 设计基础
任务二 寻址方式的认识
PSW.
4
RS1
PSW. RS0
3
工作寄存 器组 选择 位
RS1 RS0 00 01 00 11
储空间（物理结构上）：片内ROM、片外ROM、
片内RAM和片外RAM。图2-1所示为51单片机存
储器地址空间，其中使用最频繁的是片内数据存
储器，应重点掌握。
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第1节 存储器的认识
64KB RAM FFFFH
FFFFH 64KB ROM
0000H 片外数据存储器
片内存储器 0FFFH 4KB ROM
第1节 汇编语言程序设计基础
程序存储器
数据存储器
任务一 存储器的认识
片内程序存储器
4KB
地址：0000H~0FFFH
片外程序存储器 64KB
地址：0000H~FFFFH
片内数据存储器 256B
地址：00H~FFH
片外数据存储器 64KB
地址：0000H~FFFFH
RAM 区 128B
地址：00H~7FH
访问。片内数据存储器是程序设计中使用频率最
高的存储器部分，用户的许多参数、变量及单片
机功能控制寄存器均取自于该部分存储器。
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第1节 存储器的认识
（2）片外数据存储器结构 51单片机片外数据存储器为16位地址空间，
因此最多可扩展64KB的片外RAM。由图2-1可知， 片内RAM和片外RAM的低256B的地址相同，但 它们却是两个不同的地址空间。区分这两个地址 空间的方法是采用不同的指令，访问片内RAM用 MOV指令，访问片外RAM用MOVX指令。
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2．程序计数器（PC）
PC在物理上是独立的，它不属于特殊功能 寄存器区的一个寄存器。PC是一个16位的计数 器，它的作用是控制程序的执行顺序，用于存 放一条将要执行的指令地址，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 程序按用户要求去执行。
第1节 存储器的认识
一、任务目标 学习51单片机的存储器结构。通过本任务的
学习，使读者掌握51单片机存储器的结构及使用 方法。 二、任务分析 在单片机中，用户设计好的程序及程序运行 时的数据要放到一个载体里，这个载体就叫存储 器（集成电路）。
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第1节 存储器的认识
程序设计完成后写到存储器中，在单片机运 行时程序只需从存储器中读取出来运行。用来存 放程序的存储器，我们称之为程序存储器（只读 存储器），简称ROM。而在单片机运行时，数据 将随着程序的运行发生变化，我们将存放数据的 存储器称为数据存储器（随机存储器），简称 RAM。
地址，可寻址的范围为64KB，因此片外程序存储器最大
容量为64KB，而片内程序存储器容量为4KB。程序存储
器在物理结构上分为片内程序存储器和片外程序存储器
两个部分，在逻辑结构上（即用户使用角度）为一个部
分，采用同一指令（MOVC指令）进行数据读取，用外部 引脚进行区分低4KB空间使用的是片内程序存储器还是片 外程序存储器。
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第1节 存储器的认识
对52子系列的高128B（地址为80H～FFH）
对应两个物理空间，一个空间作为用户RAM区，
为用户使用；另一空间作为特殊功能寄存器区，
为单片机功能部件控制使用，两部分地址重叠，
但通过不同的寻址方式可将它们区分开：对
80H～FFH的用户RAM区只能采用寄存器间接寻
址方式访问，而对SFR区只能采用直接寻址方式
（1）累加器（ACC）
ACC是8位寄存器，它是一个最常用的特殊功能寄
存器（专用寄存器），其在SFR中的地址为E0H，在指
令中常将ACC简写为A。大部分单操作数指令的操作数取
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、除法运算指令，运算结果都存放于
A或寄存器B中。大部分的数据操作都会通过累加器A进
位
此位有两个功能：一是执行加法或减法运算时，存放运算结果
进位标志
CY
位
的进位或借位标志，当运算结果的最高位有进位或借位时 置1，否则清0；二是在位操作中作为累加位使用，在指令
中常简写为C
表2-1 程序状态字寄存器位定义及位功能表
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（3）数据指针（DPTR） DPTR为16位寄存器，其在SFR中的地址为
高电平，使CPU先读内部程序存储器中的程序，
当PC值超过内部ROM的容量时，才会转而读外
部程序存储器中的程序。
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第1节 存储器的认识
2．数据存储器 数据存储器也称为随机存取存储器，用于存
取程序运行时的中间结果、标志位及控制功能数 据等。51单片机的数据存储器在物理上和逻辑上 都分为两个地址空间：片内数据存储器和片外数 据存储器。
SFR 区 128B
地址：80H~FFH
工作寄存器区 32B
地址：00H~1FH
位寻址区 16B
地址：20H~2FH
用户 RAM 区 80B
地址：30H~7FH
第 0 组工作寄存器 8B
地址：00H~07H
第 1 组工作寄存器 8B
地址：08H~0FH
第 2 组工作寄存器 8B
地址：10H~17H
图2-2 单片机存储器总体分配图
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第1节 存储器的认识
对于8031单片机来说，它的内部没有ROM，
因此，在实际使用时，必须对它扩展外部程序存
储器，最大可扩展空间地址为64KB，此时8031
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8051，8751，
89C51，89S51等单片机，正常运行时，则需接
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第1节 存储器的认识
四、任务实施 1．单片机存储器总体分配 单片机存储总体分配图如图2-2所示。 2．单片机存储器各部分的功能及使用注意 单片机存储器各部分的功能及使用注意如图
2-3所示。 3．单片机片内数据存储器的结构 单片机片内数据存储器的结构如图2-4所示。
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51 单片机存储器
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位
序
第1节 位 标 位 名
志
称
汇编语言程功序能 设计基础
任务二 寻址方式的认识
PSW.0
P
奇偶校验 表明A内容的奇偶性，凡是改变A中内容的指令均影响奇偶校
位
验位，若A中值为1的位数为奇数，则P置1，否则清0
PSW.1
Hale Waihona Puke Baidu
F1
用户标志 位
供用户设置的标志位，由用户置1或清0
PSW.2
在有符号加减法运算中，如运算结果超出8位有符号数的有效