MCS-51单片机存储器结构

程序存储器
一个微处理器能够聪明地履行某种使命，除了它们强壮的硬件外，还需求它们运转的软件，其实微处理器并不聪明，它们仅仅彻底依照人们预先编写的程序而履行之。那么规划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）。程序适当于给微处理器处理问题的一系列指令。其实程序和数据相同，都是由机器码组成的代码串。仅仅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。关于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器有必要外接，空间地址为64kB，此刻单片机的端有必要接地。强制CPU从外部程序存储器读取程序。关于内部有ROM的8051等单片机，正常运转时，则需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC值超越内部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，单片机发动复位后，程序计数器的内容为0000H，所以体系将从0000H单元开端履行程序。但在程序存储中有些特别的单元，这在运用中应加以留意：

其间一组特别是0000H—0002H单元，体系复位后，PC为0000H，单片机从0000H单元开端履行程序，假如程序不是从0000H单元开端，则应在这三个单元中存放一条无条件搬运指令，让CPU直接去履行用户指定的程序。

另一组特别单元是0003H—002AH，这40个单元各有用处，它们被均匀地分为五段，它们的界说如下：

0003H—000AH外部中止0中止地址区。

000BH—0012H守时/计数器0中止地址区。

0013H—001AH外部中止1中止地址区。

001BH—0022H守时/计数器1中止地址区。

0023H—002AH串行中止地址区。

可见以上的40个单元是专门用于存放中止处理程序的地址单元，中止呼应后，按中止的类型，主动转到各自的中止区去履行程序。因而以上地址单元不能用于存放程序的其他内容，只能存放中止服务程序。可是通常情况下，每段只需8个地址单元是不能存下完好的中止服务程序的，因而一般也在中止呼应的地址区安放一条无条件搬运指令，指向程序存储器的其它真实存放中止服务程序的空间去履行,这样中止呼应后，CPU读到这条搬运指令，便转向其他地方去持续履行中止服务程序。

数据存储器
数据存储器也称为随机存取数据存储器。MCS-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，一个是内部数据存储区和一个外部数据存储区。MCS-51内部RAM有128或256个字节的用户数据存储（不同的类型有别离），它们是用于存放履行的中心成果和进程数据的。MCS-51的数据存储器均可读写，部分单元还能够位寻址。

在00H—1FH共32个单元中被均匀地分为四块，每块包括八个8位存放器，均以R0—R7来命名，咱们常称这些存放器为通用存放器。这四块中的存放器都称为R0—R7，那么在程序中怎样区别和运用它们呢？聪明的INTEL工程师们又组织了一个存放器——程序状况字存放器（PSW）来办理它们，CPU只需界说这个存放的PSW的第3和第4位（RS0和RS1），即可选中这四组通用存放器。对应的编码联系如图2所示。

MCS-51有21个特别功用存放器，它们被离散地散布在内部RAM的80H—FFH地址中，这些存放的功用已作了专门的规矩，用户不能修正其结构。表2是特别功用存放器散布一览表，咱们对其首要的存放器作一些简略的介绍。

累加器ACC(Accumulator)
累加器A是一个最常用的专用存放器，大部分单操作指令的一个操作数取自累加器，许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，运算成果都存放于累加器A或AB累加器对中。大部分的数据操作都会经过累加器A进行，它形象于一个交通要道，在程序比较复杂的运算中，累加器成了限制软件功率的“瓶颈”，它的功用较多，方位也十分重要。以至于后来开展的单片机，有的集成了多累加器结构，或许运用存放器阵列来替代累加器，即赋予更多存放器以累加器的功用，意图是处理累加器的“交通堵塞”问题。进步单片机的软件功率。

程序状况字(Program Status Word)
程序状况字是一个8位存放器，用于存放程序运转的状况信息，这个存放器的一些位可由软件设置，有些位则由硬件运转时主动设置的。存放器的各位界说如下，其间PSW.1是保存位，未运用。下表是它的功用阐明，并对各个位的界说介绍如下：

PSW.6（AC）辅佐进位标志位，当进行加、减运算时当有低4位向高4位进位或借位时，AC置位，不然被清零。AC辅佐进位位也常用于十进制调整。

PSW.5（F0）用户标志位，供用户设置的标志位。

PSW.4、PSW.3（RS1和 RS0）存放器组挑选位。可拜见本章的图2界说。

PSW.2（OV）溢出标志。带符号加减运算中，超出了累加器A所能标明的符号数有用规模（-128—+127）时，即发生溢出，OV=1。标明运算运算成果过错。假如OV=0，标明运算成果正确。
履行加法指令ADD时，当位6向位7进位，而位7不向C进位时，OV=1。或许位6不向位7进位，而位7向C进位时，相同OV=1。
除法指令，乘积超越255时，OV=1。外表乘积在AB存放器对中。若OV=0，则阐明乘积没有超越255，乘积只在累加器A中。
除法指令，OV=1，标明除数为0，运算不被履行。不然OV=0。

PSW.0（P）奇偶校验位。声明累加器A的奇偶性，每个指令周期都由硬件来置位或清零，若值为1的位数奇数，则P置位，不然清零。

MOVXA,@DPTR
MOVX@DPTR,A

在拜访程序存储器时，DPTR可用来作基址存放器，选用基址+变址寻址办法拜访程序存储器，这条指令常用于读取程序存储器内的表格数据。

MOVCA,@A+@DPTR

仓库指针SP(Stack Pointer)
仓库是一种数据结构，它是一个8位存放器，它指示仓库顶部在内部RAM中的方位。体系复位后，SP的初始值为07H，使得仓库实际上是从08H开端的。但咱们从RAM的结构散布中可知，08H—1FH从属1—3作业存放器区，若编程时需求用到这些数据单元，有必要对仓库指针SP进行初始化，原则上设在任何一个区域均可，但一般设在30H—1FH之间较为适合。

那么仓库有何用处呢？仓库的建立是为了中止操作和子程序的调用而用于保存数据的，即常说的断点维护和现场维护。微处理器无论是在转入子程序和中止服务程序的履行，履行完后，仍是要回到主程序中来，在转入子程序和中止服务程序前，有必要先将现场的数据进行保存起来，不然回来时，CPU并不知道本来的程序履行到哪一步，本来的中心成果怎么？所以在转入履行其它子程序前，先将需求保存的数据压入仓库中保存。以备回来时，再康复其时的数据。供主程序持续履行。

MCS-51的仓库是在RAM中拓荒的，即仓库要占有必定的RAM存储单元。一起MCS-51的仓库能够由用户设置，SP的初始值不同，仓库的方位则不必定，不同的规划人员，运用的仓库区则不同，不同的运用要求，仓库要求的容量也有所不同。仓库的操作只需两种，即进栈和出栈，但不管是向仓库写入数据仍是从仓库中读出数据，都是对栈顶单元进行的，SP便是即时指示出栈顶的方位（即地址）。在子程序调用和中止服务程序呼应的开端和完毕期间，CPU都是依据SP指示的地址与相应的RAM存储单元交流数据。

仓库的操作有两种办法：其一是主动办法，即在中止服务程序呼应或子程序调用时，回来地址主动进栈。当需求回来履行主程序时，回来的地址主动交给PC，以确保程序从断点处持续履行，这种办法是不需求编程人员干涉的。第二种办法是人工指令办法，运用专有的仓库操作指令进行进出栈操作，也只需两条指令：进栈为PUSH指令，在中止服务程序或子程序调用时作为现场维护。出栈操作POP指令，用于子程序完结时，为主程序康复现场。

I/O口专用存放器(P0、P1、P2、P3)
I/O口存放器P0、P1、P2和P3别离是MCS-51单片机的四组I/O口锁存器。MCS-51单片机并没有专门的I/O口操作指令，而是把I/O口也当作一般的存放器来运用，数据传送都统一运用MOV指令来进行，这样的优点在于，四组I/O口还能够当作存放器直接寻址办法参加其他操作。

守时/计数器(TL0、TH0、TL1和TH1)
MCS-51单片机中有两个16位的守时/计数器T0和T1，它们由四个8位存放器组成的，两个16位守时/计数器却是彻底独立的。咱们能够独自对这四个存放器进行寻址，但不能把T0和T1当作16位存放来运用。

守时/计数器办法挑选存放器(TMOD)
TMOD存放器是一个专用存放器，用于操控两个守时计数器的作业办法，TMOD能够用字节传送指令设置其内容，但不能位寻址，各位的界说如下，更具体的内容，咱们将在《MCS-51守时器和中止体系》章节中叙说。

其他操控存放器(TMOD)
除了以上咱们简述的几个专用存放外，还有IP、IE、TCON、SCON和PCON等几个存放器，这几个操控存放器首要用于中止和守时的，咱们将在《MCS-51守时器和中止体系》中具体阐明。