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单片微型计算机原理与接口技术 PAGE 34 第一章 MCS－51单片机的硬件结构与工作原理 1．微型计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出电路这四部分组成，其中运算器与控制器集成于CPU中。 2．8031单片机除有CPU、存储器和输入输出电路外，还包括定时器/计数器、中断控制和时钟振荡电路等。 3．将这些部件集成在一块芯片上，通过内部总线连接构成 完整的单片微型计算机，简称单片机。 第一节 MCS－51存储器配置 1．微型计算机必须配置一定数量的存储器，但不同的微型计算机存储器的配置不同。 2．一种是程序与数据共用一个存储器，一般的通用计算机都采用此种形式。 3．另一种是将程序与数据分别放在两个存储器内，一个称程序存储器，另一个称数据存储器，MCS－51单片机属于此类。 4．MCS－51片内集成有一定容量的程序存储器(8031/80C31/8032除外) 和数据存储器，并具有较大的外部存储器扩展能力。 5．MCS－51有4个存储器空间：(1)片内程序存，（2）片外程序存储器，（3）片内数据存储器，（4）片外数据存储器。 6．从用户角度（逻辑上），MCS－51分为3个存储器空间：（1)片内、外统一编址的64KB程序存储器地址空间，（2)256B内部数据存储器和特殊功能寄存器地址空间，（3)64KB外部数据存储器地址空间。 一．内部数据存储器 1．数据存储器在物理上和逻辑上分为二个地址空间：一个内部数据存储器和一个外部数据存储器。 2．访问内部数据存储器，用MOV指令。 3．访问外部数据存储器，用MOVX指令； 4．8031单片机内部数据存储器，由128B 的内部数据存储器和128B的特殊功能寄存器组成，在特殊功能寄存器寻址空间中，离散地分布着19个特殊功能寄存器。 内部数据存储器00H～7FH内部数据存储器共有128个字节，根据作用不同分为三个区：寄存器区00H～1FH(32个单元)、位寻址区20H～2FH(16个单元)、通用RAM区30H～7FH（80个单元）。 （1）寄存器区00H～1FH(共32个单元)： ①有4个寄存器组，每组8个寄存器，均表示为R0～R7。 ②由于每个寄存器组的8个寄存器都标记为R0～R7，因此每次只能选择一个工作寄存器组。 ③通过状态寄存器PSW 的第3、4位（即RS1、RS0）选择工作寄存器组。如表4-1所示 ④由于MCS－51单片机对寄存器操作最灵活且响应速度最快，一般情况下，总是首先选择使用寄存器，因此有效地设置4个工作寄存器组，可以提高现场保护能力和CPU 实时响应的速度。 （2）位寻址区20H～2FH(16个单元)： ①既可以按位直接寻址，进行位操作；又可按字节寻址，作为一般工作单元使用。 ②这16个字节，每字节8位，共有l6×8=128位。占用地址为00H～7FH（位地址），如表4－2所示； ③应用这些位单元，可以方便地进行各种布尔逻辑操作。 （3）通用RAM区30H～7FH： 内部RAM中的30H～7FH构成通用RAM区，可用于存放运算过成中的中间数据，也可作为堆栈存储区域。 二．特殊功能寄存器 1．8031单片机共有19个（21个字节）特殊功能寄存器SFR，用来设置片内电路的运行方式，记录电路运行状态，并表示有关标志等。 2．并行和串行端口映射在SFR寄存器，对这些寄存器的读写，可实现对相应I/O端口的输入和输出操作。 3．21个字节的特殊功能寄存器中，离散分布在128字节的SFR（80H～FFH）存储空间中。 4．有些SFR具有位地址，在SFR（80H～FFH）存储空间包含有128个位地址空间，其地址也是80H～FFH，但仅有83个有效地址，可对11个SFR进行位寻址操作。 ★MCS－51系列有19个特殊功能寄存器： ●A 累加器 ●寄存器 PSW 程序状态字 ●SP 堆栈指针 PC 程序计数器 ●DPTR 数据指针 P0～P3 I/O端口寄存器 ●SBUF 串行数据缓冲器 ●TH0、TL0、TH1、TL1 定时器/计数器 ●IP、IE、TMOD、TCON、SCON、PCON 控制寄存器 三．程序存储器 1．内部程序存储器 （1）8051有4KB的ROM程序存储器； （2）8751有4KB的EPROM程序存储器； （3）8031没有内部程序存储器，必须外接程序存储器。 2．外部程序存储器 MCS－5l单片机有16根地址线和16位的程序计数器PC，因此可以寻址（扩展至）64KB的程序存储器。 3．程序存储器的作用 （1）存放（固化）用户程序和常数表格，可通过MOVC指令访问。 （2）程序存储器通常选用EPROM或E 2 PROM芯片来固化程序。 4．程序存储器中特定程序的入口地址 程序存储器中某些地址被固定用于特定程序的入口地址： 地址