MCS-51单片机硬件结构和原理.ppt

张兴忠制作：返回目录单片机原理与接口技术单片机原理与接口技术太原理工大学电子工业出版社第第2章章MCS-51单片机单片机硬件结构和原理硬件结构和原理制作 张兴忠 修审牛昱光5/26/20241.张兴忠制作：返回目录n n熟悉熟悉熟悉熟悉MCS-51MCS-51单片机单片机单片机单片机CPUCPU内部组成结构、各功内部组成结构、各功内部组成结构、各功内部组成结构、各功能部件的作用；能部件的作用；能部件的作用；能部件的作用；n n掌握掌握掌握掌握MCS-51MCS-51单片机引脚功能；单片机引脚功能；单片机引脚功能；单片机引脚功能；n n掌握存储器的组织结构；掌握存储器的组织结构；掌握存储器的组织结构；掌握存储器的组织结构；n n掌握掌握掌握掌握P0P0P3P3并行并行并行并行I/OI/O口结构；口结构；口结构；口结构；n n掌握时钟电路、掌握时钟电路、掌握时钟电路、掌握时钟电路、CPUCPU时序和复位电路。时序和复位电路。时序和复位电路。时序和复位电路。本章教学要求本章教学要求 5/26/20242.张兴忠制作：返回目录本本章章目目录录2.1 MCS-512.1 MCS-51系列单片机分类系列单片机分类系列单片机分类系列单片机分类2.2 2.2 单片机硬件结构单片机硬件结构单片机硬件结构单片机硬件结构 2.2.1 2.2.1 单片机的引脚功能单片机的引脚功能单片机的引脚功能单片机的引脚功能 2.2.2 2.2.2 单片机的内部结构单片机的内部结构单片机的内部结构单片机的内部结构2.3 2.3 中央处理器（中央处理器（中央处理器（中央处理器（CPUCPU）2.3.1 2.3.1 运算器运算器运算器运算器2.3.2 2.3.2 控制器控制器控制器控制器2.3.3 2.3.3 布尔（位）处理器布尔（位）处理器布尔（位）处理器布尔（位）处理器2.4 2.4 存储器存储器存储器存储器 2.4.1 2.4.1 程序存储器程序存储器程序存储器程序存储器 2.4.2 2.4.2 数据存储器数据存储器数据存储器数据存储器5/26/20243.张兴忠制作：返回目录本本章章目目录录2.7 2.7 单片机的工作方式单片机的工作方式单片机的工作方式单片机的工作方式 2.7.1 2.7.1 复位方式复位方式复位方式复位方式 2.7.2 2.7.2 程序执行方式程序执行方式程序执行方式程序执行方式 2.7.3 2.7.3 低功耗运行方式低功耗运行方式低功耗运行方式低功耗运行方式习题与思考题习题与思考题习题与思考题习题与思考题2.5 2.5 并行输入并行输入并行输入并行输入/输出端口输出端口输出端口输出端口 2.5.1 P12.5.1 P1口口口口 2.5.2 P22.5.2 P2口口口口 2.5.3 P32.5.3 P3口口口口 2.5.4 P02.5.4 P0口口口口 2.5.5 2.5.5 并行口的应用并行口的应用并行口的应用并行口的应用2.6 2.6 时钟电路和时序时钟电路和时序时钟电路和时序时钟电路和时序 2.6.1 2.6.1 时钟电路时钟电路时钟电路时钟电路 2.6.2 2.6.2 时序时序时序时序5/26/20244.张兴忠制作：返回目录2.1MCS-51系列单片机的分类系列单片机的分类 自自自自从从从从IntelIntel公公公公司司司司于于于于2020世世世世纪纪纪纪8080年年年年代代代代初初初初推推推推出出出出MCS-51MCS-51系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机以以以以后后后后，所所所所有有有有的的的的5151系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机都都都都是是是是以以以以IntelIntel公公公公司司司司最最最最早早早早的的的的典典典典型型型型产产产产品品品品80518051为为为为核核核核心心心心，增增增增加加加加一一一一定定定定的的的的功功功功能能能能部部部部件件件件后后后后构构构构成成成成的的的的。本本本本章章章章以以以以80518051为为为为主主主主阐阐阐阐述述述述MCS-51MCS-51系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机的的的的系系系系统统统统结结结结构构构构、工工工工作作作作原原原原理理理理和和和和应应应应用用用用中中中中的的的的一一一一些些些些技技技技术术术术问题。问题。问题。问题。MCS-51MCS-51系列可分为两大系列：系列可分为两大系列：系列可分为两大系列：系列可分为两大系列：5151子系列子系列子系列子系列和和和和5252子系列子系列子系列子系列。5151子系列主要有子系列主要有子系列主要有子系列主要有80318031、80518051和和和和87518751三种机三种机三种机三种机型。型。型。型。5252子系列主要有子系列主要有子系列主要有子系列主要有80328032、80528052和和和和87528752三种机型。三种机型。三种机型。三种机型。5/26/20245.张兴忠制作：返回目录表表2-1 MCS-512-1 MCS-51系列单片机的性能一览表系列单片机的性能一览表 2.1MCS-51系列单片机的分类系列单片机的分类 5/26/20246.张兴忠制作：返回目录2.2单片机硬件结构单片机硬件结构 芯片引脚按功能分成芯片引脚按功能分成芯片引脚按功能分成芯片引脚按功能分成3 3类，即：类，即：类，即：类，即：2.2.12.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能单片机的引脚功能单片机的引脚功能5151单片机的引脚功能单片机的引脚功能单片机的引脚功能单片机的引脚功能数据总线数据总线数据总线数据总线地址总线地址总线地址总线地址总线控制总线控制总线控制总线控制总线5/26/20247.张兴忠制作：返回目录1.1.主电源引脚主电源引脚主电源引脚主电源引脚VccVcc和和和和VssVssVccVcc（+5V+5V）电源输入端电源输入端电源输入端电源输入端VssVss（GNDGND）共用接地端共用接地端共用接地端共用接地端 2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能5151单片机电源引脚单片机电源引脚单片机电源引脚单片机电源引脚5/26/20248.张兴忠制作：返回目录2.2.时钟振荡电路引脚时钟振荡电路引脚时钟振荡电路引脚时钟振荡电路引脚XTAL1XTAL1和和和和XTAL2XTAL2 XTAL1XTAL1和和和和XTAL2XTAL2分分分分别别别别用用用用做做做做晶晶晶晶体体体体振振振振荡荡荡荡电电电电路路路路的的的的反反反反相相相相器器器器输输输输入入入入端端端端和和和和输输输输出出出出端端端端。在在在在使使使使用用用用内内内内部部部部振振振振荡荡荡荡电电电电路路路路时时时时，这这这这两两两两个个个个端端端端子子子子用用用用来来来来外外外外接接接接石石石石英英英英晶晶晶晶体体体体，振振振振荡荡荡荡频频频频率率率率为为为为晶晶晶晶体体体体振振振振荡荡荡荡频频频频率率率率，振振振振荡荡荡荡信信信信号号号号送送送送至至至至内内内内部部部部时时时时钟钟钟钟电电电电路路路路产产产产生生生生时钟脉冲信号。时钟脉冲信号。时钟脉冲信号。时钟脉冲信号。2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能5151单片机时钟引脚单片机时钟引脚单片机时钟引脚单片机时钟引脚5/26/20249.张兴忠制作：返回目录3.3.控制信号引脚控制信号引脚控制信号引脚控制信号引脚RSTRST为复位信号输入端为复位信号输入端为复位信号输入端为复位信号输入端VPDVPD为为为为内内内内部部部部RAMRAM的的的的备备备备用电源输入端用电源输入端用电源输入端用电源输入端PSENPSEN外外外外部部部部程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器的读选通信号的读选通信号的读选通信号的读选通信号ALEALE地地地地址址址址锁锁锁锁存存存存允允允允许许许许信信信信号号号号2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能复位复位复位复位/外部存储器外部存储器外部存储器外部存储器/地址锁存引脚地址锁存引脚地址锁存引脚地址锁存引脚5/26/202410.张兴忠制作：返回目录n 复位信号输入端复位信号输入端复位信号输入端复位信号输入端RSTRST当当当当RSTRST（RESETRESET）端端端端保保保保持持持持两两两两个个个个机机机机器器器器周周周周期期期期（2424个个个个时时时时钟钟钟钟周周周周期期期期）以以以以上上上上的的的的高高高高电电电电平平平平时时时时，单单单单片片片片机机机机完完完完成成成成复复复复位位位位操操操操作作作作。VPDVPD为为为为内内内内部部部部RAMRAM的的的的备备备备用用用用电电电电源源源源输输输输入入入入端端端端。当当当当主主主主电电电电源源源源VccVcc一一一一旦旦旦旦发发发发生生生生断断断断电电电电或或或或电电电电压压压压降降降降到到到到一一一一定定定定值值值值时时时时，可可可可通通通通过过过过VPDVPD为为为为单单单单片片片片机机机机内内内内部部部部RAMRAM提提提提供供供供电电电电源源源源，以以以以保保保保护护护护片片片片内内内内RAMRAM中中中中的的的的信信信信息息息息不不不不丢丢丢丢失失失失，使使使使VccVcc上电后能继续正常运行。上电后能继续正常运行。上电后能继续正常运行。上电后能继续正常运行。2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能复位引脚复位引脚复位引脚复位引脚5/26/202411.张兴忠制作：返回目录外外外外部部部部程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器的的的的读读读读选选选选通通通通信信信信号号号号。当当当当访访访访问问问问外外外外部部部部ROMROM时时时时，产产产产生生生生负负负负脉脉脉脉冲冲冲冲作作作作为为为为外外外外部部部部ROMROM的选通信号。的选通信号。的选通信号。的选通信号。2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能ALEALE与与与与PSENPSEN引脚引脚引脚引脚n 地址锁存允许信号地址锁存允许信号地址锁存允许信号地址锁存允许信号ALEALE在访问外部存储器时，在访问外部存储器时，在访问外部存储器时，在访问外部存储器时，ALEALE用来锁存用来锁存用来锁存用来锁存P0P0送出的低送出的低送出的低送出的低8 8位地位地位地位地址信号。址信号。址信号。址信号。PROGPROG是对是对是对是对87518751内内内内部部部部EPROMEPROM编程时的编程脉编程时的编程脉编程时的编程脉编程时的编程脉冲输入端。冲输入端。冲输入端。冲输入端。n 读选通信号读选通信号读选通信号读选通信号PSENPSEN5/26/202412.张兴忠制作：返回目录n 外部程序存储器外部程序存储器外部程序存储器外部程序存储器控制信号控制信号控制信号控制信号EAEAEA=0EA=0：访问外部程序存储器。访问外部程序存储器。访问外部程序存储器。访问外部程序存储器。EA=1EA=1：访问片内与片外程序存访问片内与片外程序存访问片内与片外程序存访问片内与片外程序存储器。储器。储器。储器。VPPVPP为为为为8751EPROM8751EPROM的的的的21V21V编程电源输入端。编程电源输入端。编程电源输入端。编程电源输入端。2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能内外程序存储器控制引脚内外程序存储器控制引脚内外程序存储器控制引脚内外程序存储器控制引脚5/26/202413.张兴忠制作：返回目录P0P0端口端口端口端口n nP0P0端口（端口（端口（端口（P0.0P0.0P0.7P0.7）第一功能：是一个第一功能：是一个第一功能：是一个第一功能：是一个8 8位位位位漏极漏极漏极漏极开路型的双向开路型的双向开路型的双向开路型的双向I/OI/O口口口口，这时，这时，这时，这时P0P0口可看成用户数据总线；口可看成用户数据总线；口可看成用户数据总线；口可看成用户数据总线；第二功能：是在访问外部存第二功能：是在访问外部存第二功能：是在访问外部存第二功能：是在访问外部存储器时，分时储器时，分时储器时，分时储器时，分时提供低提供低提供低提供低8 8位地位地位地位地址和址和址和址和8 8位双向数据总线位双向数据总线位双向数据总线位双向数据总线，这，这，这，这时先用做地址总线再用做数时先用做地址总线再用做数时先用做地址总线再用做数时先用做地址总线再用做数据总线。据总线。据总线。据总线。4.P04.P0、P1P1、P2P2、P3P3端口端口端口端口2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能5/26/202414.张兴忠制作：返回目录n nP1P1口（口（口（口（P1.0P1.0P1.7P1.7）内部带上拉电阻的内部带上拉电阻的内部带上拉电阻的内部带上拉电阻的8 8位准双向位准双向位准双向位准双向I/OI/O口。口。口。口。n nP2P2口（口（口（口（P2.0P2.0P2.7P2.7）第第第第一一一一功功功功能能能能：一一一一个个个个内内内内部部部部带带带带上上上上拉拉拉拉电电电电阻阻阻阻的的的的8 8位准双向位准双向位准双向位准双向I/OI/O口。口。口。口。第第第第二二二二功功功功能能能能：在在在在访访访访问问问问外外外外部部部部存存存存储储储储器器器器时时时时，输输输输出高出高出高出高8 8位地址。位地址。位地址。位地址。n nP3P3口（口（口（口（P3.0P3.0P3.7P3.7）第第第第一一一一功功功功能能能能：内内内内部部部部带带带带上上上上拉拉拉拉电电电电阻阻阻阻的的的的8 8位位位位准准准准双双双双向向向向I/OI/O口口口口。在在在在系系系系统统统统中中中中，这这这这8 8个个个个引引引引脚脚脚脚都都都都有各自的第二功能。有各自的第二功能。有各自的第二功能。有各自的第二功能。2.2.1单片机的引脚功能单片机的引脚功能P1P1、P2P2和和和和P3 P3 端口端口端口端口5/26/202415.张兴忠制作：返回目录2.2.2单片机的内部结构单片机的内部结构n n一个一个一个一个8 8位位位位CPUCPU；n n4 4 KBKB程程程程 序序序序 存存存存 储储储储 器器器器，采采采采 用用用用 ROMROM或或或或 EPROMEPROM（80318031无无无无ROMROM）；）；）；）；n n128B128B通用数据存储器；通用数据存储器；通用数据存储器；通用数据存储器；n n2121个特殊功能寄存器（个特殊功能寄存器（个特殊功能寄存器（个特殊功能寄存器（SFRSFR）；）；）；）；n n4 4个个个个8 8位位位位并并并并行行行行口口口口，其其其其中中中中P0P0、P2P2、P3P3是是是是复复复复用用用用口口口口（P0P0和和和和P2P2为为为为地址地址地址地址/数据线，可寻址数据线，可寻址数据线，可寻址数据线，可寻址64KBROM64KBROM和和和和64KBRAM64KBRAM）；）；）；）；n n一个可编程全双工串行口；一个可编程全双工串行口；一个可编程全双工串行口；一个可编程全双工串行口；n n具有具有具有具有5 5个中断源，两个优先级嵌套结构；个中断源，两个优先级嵌套结构；个中断源，两个优先级嵌套结构；个中断源，两个优先级嵌套结构；n n两个两个两个两个1616位定时位定时位定时位定时/计数器；计数器；计数器；计数器；n n一个片内振荡器与时钟电路。一个片内振荡器与时钟电路。一个片内振荡器与时钟电路。一个片内振荡器与时钟电路。5151单片机内部主要器件单片机内部主要器件单片机内部主要器件单片机内部主要器件5/26/202416.张兴忠制作：返回目录2.2.2单片机的内部结构单片机的内部结构5151单片机内部主要部件单片机内部主要部件单片机内部主要部件单片机内部主要部件5/26/202417.张兴忠制作：返回目录2.3中央处理器（中央处理器（CPU）单片机的核心部分是单片机的核心部分是CPU，由运算器、控制器和布尔（位）由运算器、控制器和布尔（位）处理器组成。处理器组成。5/26/202418.张兴忠制作：返回目录2.3.1运算器运算器 运算器运算器运算器运算器算术逻算术逻算术逻算术逻辑单元（辑单元（辑单元（辑单元（ALUALUALUALU）包括：包括：包括：包括：累加器（累加器（累加器（累加器（ACCACCACCACC）程序状态字（程序状态字（程序状态字（程序状态字（PSWPSWPSWPSW）暂存器暂存器暂存器暂存器B B B B寄存器等部件寄存器等部件寄存器等部件寄存器等部件运算器的组成运算器的组成运算器的组成运算器的组成5/26/202419.张兴忠制作：返回目录1.1.累加器累加器累加器累加器累累加加器器是是一一个个8位位寄寄存存器器。在在指指令令系系统统中中，累累加加器器在在直直接接寻寻址址时时的的助助记记符符为为ACC。除除此此之之外外全全部用助记符部用助记符A表示。表示。2.3.1运算器运算器 累加器累加器累加器累加器5/26/202420.张兴忠制作：返回目录算术算术算术算术/逻辑部件逻辑部件逻辑部件逻辑部件 算算算算术术术术/逻逻逻逻辑辑辑辑部部部部件件件件ALUALU是是是是用用用用于于于于对对对对数数数数据据据据进进进进行行行行算算算算术术术术运运运运算算算算和和和和逻逻逻逻辑辑辑辑操操操操作作作作的的的的执执执执行行行行部部部部件件件件，由由由由加加加加法法法法器器器器和和和和其其其其他他他他逻逻逻逻辑辑辑辑电电电电路路路路（移移移移位位位位电电电电路和判断电路等）组成。路和判断电路等）组成。路和判断电路等）组成。路和判断电路等）组成。在在在在控控控控制制制制信信信信号号号号的的的的作作作作用用用用下下下下，完完完完成成成成算算算算术术术术加加加加、减减减减、乘乘乘乘、除除除除和和和和逻逻逻逻辑辑辑辑与与与与、或或或或、异异异异或或或或等等等等运运运运算算算算，以以以以及及及及循循循循环环环环移移移移位位位位操操操操作作作作、位位位位操操操操作作作作等等等等功能。功能。功能。功能。2.3.1运算器运算器2.2.算术算术算术算术/逻辑部件逻辑部件逻辑部件逻辑部件5/26/202421.张兴忠制作：返回目录程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器 程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSWPSW是一个是一个是一个是一个8 8位寄存器，用来存放运位寄存器，用来存放运位寄存器，用来存放运位寄存器，用来存放运算结果的一些特征。算结果的一些特征。算结果的一些特征。算结果的一些特征。进进进进位位位位标标标标志志志志位位位位半半半半进进进进位位位位标标标标志志志志位位位位用用用用户户户户自自自自定定定定义义义义标标标标志志志志位位位位工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器组组组组选选选选择择择择位位位位溢溢溢溢出出出出标标标标志志志志位位位位奇奇奇奇偶偶偶偶校校校校验验验验标标标标志志志志位位位位2.3.1运算器运算器3.3.程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器程序状态字寄存器 5/26/202422.张兴忠制作：返回目录RS1RS1、RS0RS0与片内工作寄存器组的对应关系与片内工作寄存器组的对应关系与片内工作寄存器组的对应关系与片内工作寄存器组的对应关系 2.3.1运算器运算器片内四组工作寄存器的选择片内四组工作寄存器的选择片内四组工作寄存器的选择片内四组工作寄存器的选择5/26/202423.张兴忠制作：返回目录4.B4.B寄存器寄存器寄存器寄存器 在在在在进进进进行行行行乘乘乘乘法法法法、除除除除法法法法运运运运算算算算时时时时，B B寄寄寄寄存存存存器器器器作作作作为为为为ALUALU的的的的输输输输入入入入之之之之一一一一，与与与与ACCACC配配配配合合合合完完完完成成成成运运运运算算算算，并并并并存存存存放放放放运运运运算算算算结结结结果果果果。在在在在无无无无乘乘乘乘除除除除运运运运算算算算时时时时，它它它它可可可可作作作作为为为为内内内内部部部部RAMRAM的的的的一一一一个个个个单单单单元。元。元。元。2.3.1运算器运算器寄存器寄存器寄存器寄存器5/26/202424.张兴忠制作：返回目录2.3.2控制器控制器定时控制逻辑定时控制逻辑定时控制逻辑定时控制逻辑指令寄存器指令寄存器指令寄存器指令寄存器数据指针（数据指针（数据指针（数据指针（DPTRDPTR）程序计数器（程序计数器（程序计数器（程序计数器（PCPC）堆栈指针（堆栈指针（堆栈指针（堆栈指针（SPSP）地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址缓冲器地址缓冲器地址缓冲器地址缓冲器控制器的组成控制器的组成控制器的组成控制器的组成控制器控制器控制器控制器是是是是CPUCPU的大脑中枢，的大脑中枢，的大脑中枢，的大脑中枢，它包括：它包括：它包括：它包括：5/26/202425.张兴忠制作：返回目录1.1.程序计数器程序计数器程序计数器程序计数器 程程程程序序序序计计计计数数数数器器器器（ProgramProgramCounterCounter，PCPC）用用用用来来来来存存存存放放放放下下下下一一一一条条条条要要要要执执执执行行行行的的的的指指指指令令令令的的的的地地地地址址址址。当当当当按按按按照照照照PCPC所所所所指指指指的的的的地地地地址址址址从从从从存存存存储储储储器器器器中中中中取取取取出出出出一一一一条条条条指指指指令令令令后后后后，PCPC会会会会自自自自动动动动加加加加l l，即即即即指向下一条指令。指向下一条指令。指向下一条指令。指向下一条指令。2.3.2控制器控制器程序计数器程序计数器程序计数器程序计数器5/26/202426.张兴忠制作：返回目录2.2.堆栈指针堆栈指针堆栈指针堆栈指针 堆堆堆堆栈栈栈栈指指指指针针针针（StackStackPointerPointer，SPSP）是是是是 指指指指 在在在在 片片片片 内内内内 RAMRAM的的的的l28Bl28B（5252子子子子系系系系列列列列为为为为256B256B）空空空空间间间间中中中中开开开开辟辟辟辟的的的的堆堆堆堆栈栈栈栈区区区区的的的的栈栈栈栈顶顶顶顶地地地地址址址址，并随时跟踪栈顶地址变化。并随时跟踪栈顶地址变化。并随时跟踪栈顶地址变化。并随时跟踪栈顶地址变化。堆堆堆堆栈栈栈栈是是是是按按按按先先先先进进进进后后后后出出出出的的的的原原原原则则则则存存存存取取取取数数数数据据据据的的的的，开开开开机机机机复复复复位位位位后后后后，单单单单片片片片机栈底地址为机栈底地址为机栈底地址为机栈底地址为07H07H。2.3.2控制器控制器堆栈指针堆栈指针堆栈指针堆栈指针5/26/202427.张兴忠制作：返回目录3.3.指令寄存器和指令译码器指令寄存器和指令译码器指令寄存器和指令译码器指令寄存器和指令译码器 指指指指令令令令寄寄寄寄存存存存器器器器和和和和指指指指令令令令译译译译码码码码器器器器（InstructionInstructionRegisterRegister，IRIR）的的的的功功功功能能能能是是是是对对对对将将将将要要要要执执执执行行行行的的的的指指指指令令令令进进进进行行行行存存存存储储储储和和和和译译译译码码码码。当当当当指指指指令令令令送送送送入入入入指指指指令令令令寄寄寄寄存存存存器器器器后后后后，对对对对该该该该指指指指令令令令进进进进行行行行译译译译码码码码，即即即即把把把把指指指指令令令令转转转转变变变变成成成成所所所所需需需需的的的的电电电电平平平平信信信信号号号号，CPUCPU根根根根据据据据译译译译码码码码输输输输出出出出的的的的电电电电平平平平信信信信号号号号，使使使使定定定定时时时时控控控控制制制制电电电电路路路路产产产产生生生生执执执执行行行行该该该该指指指指令令令令所所所所需需需需的的的的各各各各种种种种控控控控制制制制信信信信号号号号，以以以以便便便便计计计计算算算算机机机机能能能能正正正正确确确确地地地地执执执执行行行行指指指指令令令令所所所所要求的操作。要求的操作。要求的操作。要求的操作。2.3.2控制器控制器指令寄存与译码指令寄存与译码指令寄存与译码指令寄存与译码5/26/202428.张兴忠制作：返回目录4.4.数据指针数据指针数据指针数据指针 由由由由于于于于80518051系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机可可可可以以以以外外外外接接接接64KB64KB的的的的数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器和和和和I/OI/O接接接接口口口口电电电电路路路路，故故故故在在在在单单单单片片片片机机机机内内内内设设设设置置置置了了了了l6l6位位位位的的的的数数数数据据据据指指指指针针针针寄寄寄寄存存存存器器器器（DataData PointerPointer，DPTRDPTR）。它它它它可可可可以以以以对对对对64KB64KB的的的的外外外外部部部部数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器和和和和I/OI/O进进进进行行行行寻寻寻寻址址址址，DPTRDPTR可可可可分分分分为为为为高高高高8 8位位位位数数数数据据据据指指指指针针针针寄寄寄寄存存存存器器器器（DPHDPH）和和和和低低低低8 8位位位位数数数数据据据据指指指指针针针针寄存器（寄存器（寄存器（寄存器（DPLDPL），地址分别为），地址分别为），地址分别为），地址分别为83H83H和和和和82H82H。2.3.2控制器控制器数据指针数据指针数据指针数据指针5/26/202429.张兴忠制作：返回目录5.5.布尔（位）处理器布尔（位）处理器布尔（位）处理器布尔（位）处理器 在在80518051单片机系统中，与字节处理器相对单片机系统中，与字节处理器相对应，还特别设置应，还特别设置布尔（位）处理器布尔（位）处理器。CyCyCyCy：进位标志位：进位标志位：进位标志位：进位标志位位寻址寄存器位寻址寄存器位寻址寄存器位寻址寄存器位寻址的并行位寻址的并行位寻址的并行位寻址的并行I/OI/OI/OI/O口口口口位操作指令系统位操作指令系统位操作指令系统位操作指令系统2.3.2控制器控制器位处理器位处理器位处理器位处理器5/26/202430.张兴忠制作：返回目录2.4存储器存储器80518051在物理结构上有在物理结构上有在物理结构上有在物理结构上有4 4个存储空间：个存储空间：个存储空间：个存储空间：n n片内程序存储器片内程序存储器片内程序存储器片内程序存储器n n片外程序存储器片外程序存储器片外程序存储器片外程序存储器(ROM)(ROM)n n片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器n n片外数据存储器片外数据存储器片外数据存储器片外数据存储器(RAM)(RAM)从用户使用的角度上，从用户使用的角度上，从用户使用的角度上，从用户使用的角度上，MSC-51MSC-51有有有有3 3个存储空间：个存储空间：个存储空间：个存储空间：n n片内外统一编址的片内外统一编址的片内外统一编址的片内外统一编址的64KB64KB程序存储器空间（用程序存储器空间（用程序存储器空间（用程序存储器空间（用1616位地址）位地址）位地址）位地址）n n256B256B片内数据存储器空间（用片内数据存储器空间（用片内数据存储器空间（用片内数据存储器空间（用8 8位地址）位地址）位地址）位地址）n n64KB64KB片外数据存储器地址空间片外数据存储器地址空间片外数据存储器地址空间片外数据存储器地址空间5151单片机存储器布局单片机存储器布局单片机存储器布局单片机存储器布局5/26/202431.张兴忠制作：返回目录存储器结构存储器结构存储器结构存储器结构2.4存储器存储器5/26/202432.张兴忠制作：返回目录2.4.1程序存储器程序存储器 程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器用用用用于于于于存存存存放放放放编编编编好好好好的的的的程程程程序序序序或或或或表表表表格格格格常常常常数数数数。5151子子子子系系系系列列列列片片片片内内内内有有有有4KB4KB ROMROM，5252子子子子系系系系列列列列片片片片内内内内有有有有8KB8KBROMROM，二二二二者者者者片片片片外外外外地地地地址址址址线线线线均均均均为为为为1616位位位位，最最最最多多多多可可可可扩展扩展扩展扩展64KBROM64KBROM，片内片外统一编址。，片内片外统一编址。，片内片外统一编址。，片内片外统一编址。若若若若EAEA端端端端保保保保持持持持低低低低电电电电平平平平，则则则则所所所所有有有有取取取取指指指指令令令令操操操操作作作作均均均均在片外程序存储器中进行，在片外程序存储器中进行，在片外程序存储器中进行，在片外程序存储器中进行，0000H0000H地址在片外。地址在片外。地址在片外。地址在片外。若若若若EAEA端端端端保保保保持持持持高高高高电电电电平平平平，0000H0000H地地地地址址址址在在在在片片片片内内内内，所所所所有取指令操作均在片内程序存储器中进行。有取指令操作均在片内程序存储器中进行。有取指令操作均在片内程序存储器中进行。有取指令操作均在片内程序存储器中进行。程序存储器的用途程序存储器的用途程序存储器的用途程序存储器的用途5/26/202433.张兴忠制作：返回目录程序存储器程序存储器程序存储器程序存储器在程序存储器的开始部分，定义了一段具有特殊功在程序存储器的开始部分，定义了一段具有特殊功在程序存储器的开始部分，定义了一段具有特殊功在程序存储器的开始部分，定义了一段具有特殊功能的地址段，用作程序起始和各种中断的入口。能的地址段，用作程序起始和各种中断的入口。能的地址段，用作程序起始和各种中断的入口。能的地址段，用作程序起始和各种中断的入口。2.4.1程序存储器程序存储器程序入口地址程序入口地址程序入口地址程序入口地址5/26/202434.张兴忠制作：返回目录2.4.2数据存储器数据存储器数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器用用用用于于于于存存存存放放放放中中中中间间间间运运运运算算算算结结结结果果果果、数数数数据据据据暂暂暂暂存存存存和和和和缓冲、标志位等。缓冲、标志位等。缓冲、标志位等。缓冲、标志位等。MCS-51MCS-51系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机的的的的片片片片内内内内数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器除除除除RAMRAM块块块块外，还有特殊功能寄存器（外，还有特殊功能寄存器（外，还有特殊功能寄存器（外，还有特殊功能寄存器（SFRSFR）块。）块。）块。）块。片片片片内内内内数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器的的的的容容容容量量量量很很很很小小小小，常常常常需需需需要要要要扩扩扩扩展展展展片片片片外外外外数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器。MCS-51MCS-51系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机有有有有一一一一个个个个数数数数据据据据指指指指针针针针寄寄寄寄存存存存器器器器，可可可可用用用用于于于于寻寻寻寻址址址址程程程程序序序序存存存存储储储储器器器器或或或或数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器单单单单元元元元，它它它它有有有有1616位位位位，寻址范围可达寻址范围可达寻址范围可达寻址范围可达64KB64KB。数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器分分分分为为为为片片片片外外外外数数数数据据据据存存存存储储储储器器器器、片片片片内内内内数数数数据据据据存存存存储储储储器、特殊功能存储器，以下分别加以介绍。器、特殊功能存储器，以下分别加以介绍。器、特殊功能存储器，以下分别加以介绍。器、特殊功能存储器，以下分别加以介绍。数据存储器的用途数据存储器的用途数据存储器的用途数据存储器的用途5/26/202435.张兴忠制作：返回目录2.4.2数据存储器数据存储器片内通用数据存储器有：片内通用数据存储器有：片内通用数据存储器有：片内通用数据存储器有：工作寄存器区工作寄存器区工作寄存器区工作寄存器区位寻址区位寻址区位寻址区位寻址区数据缓冲区数据缓冲区数据缓冲区数据缓冲区片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器3 3个区域个区域个区域个区域1.1.片内通用数据存储器片内通用数据存储器片内通用数据存储器片内通用数据存储器5/26/202436.张兴忠制作：返回目录片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器2.4.2数据存储器数据存储器工作寄工作寄工作寄工作寄存器区存器区存器区存器区位位位位寻寻寻寻址址址址区区区区数据缓数据缓数据缓数据缓冲器区冲器区冲器区冲器区5/26/202437.张兴忠制作：返回目录（1 1）工作寄存器区）工作寄存器区）工作寄存器区）工作寄存器区工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器也也也也称称称称为为为为通通通通用用用用寄寄寄寄存存存存器器器器，供供供供用用用用户户户户编编编编程程程程时时时时使使使使用用用用，用于临时存储用于临时存储用于临时存储用于临时存储8 8位数据信息。位数据信息。位数据信息。位数据信息。工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器地地地地址址址址为为为为00H00H1FH1FH的的的的3232个个个个单单单单元元元元，并并并并分分分分成成成成4 4个个个个工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器组组组组，每每每每个个个个组组组组有有有有8 8个个个个工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器，名名名名称称称称为为为为R0R0R7R7。工作寄存器和。工作寄存器和。工作寄存器和。工作寄存器和RAMRAM地址的对应关系如表所示。地址的对应关系如表所示。地址的对应关系如表所示。地址的对应关系如表所示。2.4.2数据存储器数据存储器工作寄存器区工作寄存器区工作寄存器区工作寄存器区每每每每个个个个工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器组组组组都都都都可可可可被被被被选选选选为为为为CPUCPU的的的的当当当当前前前前工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器，通通通通过过过过改改改改变变变变程程程程序序序序状状状状态态态态字字字字寄寄寄寄存存存存器器器器（PSWPSW）中中中中的的的的RS1RS1、RS0RS0两位来实现。两位来实现。两位来实现。两位来实现。5/26/202438.张兴忠制作：返回目录（2 2）位寻址区）位寻址区）位寻址区）位寻址区内内内内部部部部RAMRAM中中中中地地地地址址址址为为为为20H20H2FH2FH的的的的1616个个个个单单单单元元元元，CPUCPU不不不不仅仅仅仅具具具具有有有有字节寻址功能，而且还具有位寻址功能。这字节寻址功能，而且还具有位寻址功能。这字节寻址功能，而且还具有位寻址功能。这字节寻址功能，而且还具有位寻址功能。这1616个单元共个单元共个单元共个单元共1281282.4.2数据存储器数据存储器位寻址区位寻址区位寻址区位寻址区位位位位，每每每每一一一一位位位位都都都都赋赋赋赋予予予予1 1个个个个 位位位位 地地地地址址址址，位位位位地地地地址址址址范范范范围围围围是是是是00H00H7FH7FH。5/26/202439.张兴忠制作：返回目录（3 3）数据缓冲区）数据缓冲区）数据缓冲区）数据缓冲区 30H30H7FH7FH是是是是数数数数据据据据缓缓缓缓冲冲冲冲区区区区，即即即即用用用用户户户户RAMRAM区区区区，共共共共8080个个个个单单单单元元元元。5252子子子子系系系系列列列列片片片片内内内内RAMRAM有有有有256256个个个个单单单单元元元元，工工工工作作作作寄寄寄寄存存存存器器器器区区区区和和和和位位位位寻寻寻寻址址址址区区区区的的的的单单单单元元元元数数数数与与与与地地地地址址址址都都都都和和和和5151子子子子系系系系列列列列的的的的一一一一致致致致，而数据缓冲区有而数据缓冲区有而数据缓冲区有而数据缓冲区有208208个单元，地址范围是个单元，地址范围是个单元，地址范围是个单元，地址范围是30H30HFFHFFH。2.4.2数据存储器数据存储器数据缓冲区数据缓冲区数据缓冲区数据缓冲区5/26/202440.张兴忠制作：返回目录（4 4）堆栈与堆栈指针）堆栈与堆栈指针）堆栈与堆栈指针）堆栈与堆栈指针堆堆堆堆栈栈栈栈是是是是一一一一种种种种执执执执行行行行“后后后后进进进进