单片机开发 存储器与寄存器

单片机实验原理单片机（Microcontroller）是嵌入式系统中常用的一种微型计算机系统，它集成了处理器、存储器、输入/输出接口以及各种外围设备接口等功能于一芯片之中。

单片机实验原理是指通过实验来研究和验证单片机的工作原理和应用。

一、单片机的基本原理单片机原理的核心是其内部结构，它主要分为中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口和定时/计数器等模块。

1. 中央处理器（CPU）中央处理器是单片机的核心，负责执行各种指令和数据处理操作。

它包括运算器、控制器和寄存器等组成部分，通过解码和执行内存中的指令来实现计算和控制功能。

2. 存储器存储器用于存储程序和数据。

单片机通常具有不同类型的存储器，如闪存（Flash Memory）用于存储程序代码，静态随机存取存储器（SRAM）用于数据存储等。

3. 输入/输出接口（I/O）输入/输出接口用于与外部设备进行数据交换。

常见的输入设备包括键盘、按键、传感器等，输出设备包括LED、数码管、液晶显示屏等。

通过输入/输出接口，单片机可以与外界进行数据交互。

4. 定时/计数器定时/计数器广泛应用于计时、脉冲计数、频率测量等。

通过定时/计数器，单片机可以进行时间控制和精确计数。

二、单片机实验方法与步骤进行单片机实验需要按照一定的步骤进行，以确保实验的顺利进行和结果的准确性。

1. 实验目的与设计在进行单片机实验之前，首先确定实验的目的。

根据实验要求和目的，设计实验的硬件连接电路和软件程序。

2. 准备实验材料与工具根据实验设计，准备所需的单片机开发板、传感器、按键、显示屏等硬件设备，以及相应的软件工具，如编译器和下载工具等。

3. 连接硬件电路按照实验设计，将各个硬件设备按照连接图连接到单片机开发板上。

确保电路连接正确可靠。

4. 编写程序代码根据实验设计，使用相应的编程语言，编写实验所需的程序代码。

代码应该符合单片机的编程规范，并考虑实验的特殊要求。

5. 下载程序到单片机使用下载工具将编写好的程序代码烧录到单片机中。

创作编号：GB8878185555334563BT9125XW创作者：凤呜大王*单片机程序程序存储空间（ROM）和数据存储空间(RAM)详解问题：STC89C52RC单片机:8K字节程序存储空间,512字节数据存储空间,内带2K 字节EEPROM存储空间;它们分别存的是什么？8K的程序存储空间是存储代码，也就是你写的程序生成的HEX文件的，相当于电脑系统的C盘。

512字节相当于内存，存储空间存储变量，像u8 x,y,z,u32 a之类的临时变量掉电后数据丢失。

2K eeprom相当于电脑系统的硬盘，数据写入后掉电不丢失。

主要是单片机在运行的过程中写入数据或者读取数据。

像设置的闹铃值，设置好了就不用每次都去设置了，保存在单片机里面，即使掉电了，设置的数据也不会丢失，只需单片机上电再读取就好了。

单片机原理及系统结构在此先详细分析51单片的存储器结构和寻址方法，再分析片外存储器的扩展，最后给出设计原理并分析系统结构。

图一：存储空间分布51单片机存储器结构分析8051单片机的存储器在物理结构上分为程序存储器空间和数据存储器空间，共有4个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器以及片内数据存储器、片外数据存储器空间。

这种程序存储和数据存储分开的结构形式被称为哈佛结构。

MCS-51使用哈弗结构，它的程序空间和数据空间是分开编址的，即各自有各自的地址空间，互不重叠。

所以即使地址一样，但因为分开编址，所以依然要说哪一个空间内的某地址。

而ARM （甚至是x86）这种冯诺依曼结构的MCU/CPU，它的地址空间是统一并且连续的，代码存储器/RAM/CPU寄存器，甚至PC机的显存，都是统一编址的，只是不同功能的存储器占据不同的地址块，各自为政。

MCS-51单片机存储器的配置特点①内部集成了4K的程序存储器ROM；②内部具有256B的数据存储器RAM（用户空间+SFR空间）；③可以外接64K的程序存储器ROM和数据存储器RAM。

单片机存储器1. MCS-51单片机的存贮器有程序存贮器ROM和数据存贮器RAM 之分。

由于外部程序存贮器和外部数据存贮器的地址可以重迭，所以我们说MCS-51单片机的寻址空间为2×64KB=128KB ，不过要注意：“片外程序存贮器和片外数据存贮器，根据实际需要也可以合并成一个统一的地址空间，此时最大寻址空间为64KB而不是128KB了。

”对外部程序存贮器的写操作是由编程器完成，而对其读操作则是由读选通控制信号/PSEN( Program Store Enable)再配以读操作指令MOVC来完成。

也就是由MOVC指令产生信号/PSEN，从而对片外程序存储器进行读操作。

对外部数据存贮器的写操作是由写选通控制信号/WR再配以指令MOVX来完成，而对其读操作则是由读选通控制信号/RD再配以MOVX 来完成。

也就是由指令MOVX指令产生/WR或/RD信号，从而对片外RAM进行写或读操作。

2. 程序存贮器ROMMCS-51单片机中设有一个片内、片外程序存贮器选择控制信号/EA(External Access)。

MCS-51单片机程序存储器示意图如果使/EA=1，则片内、片外程序存贮器ROM统一编址为64KB。

系统复位后，将先执行片内存贮器ROM中的程序。

当PC中内容超过OFFFH或1FFFH时，将自动转到执行片外程序存贮器中的程序。

片内程序存储器空间为0000H～0FFFH或0000H～1FFFH，片外程序存储器空间的地址不能与片内程序存储器空间地址相重迭。

至于具体执行哪里的程序完全取决于PC值。

如果使/EA=0，则只执行片外程序存贮器的程序，其地址空间为0000H～FFFFH 。

换言之，如果片内无程序存贮器ROM或不想访问片内程序存贮器ROM，则必须使/EA=0 。

注意：当系统复位时PC内容为0000H ，这意味着程序的执行总要从0000H单元开始，但用户程序又不能从0000H开始存放。

这是因为在程序存储器中有7个非常特殊的、固定的单元，这些单元所存放的内容是有特定要求的。

51单片机的基本结构51单片机是一种高性能、低功耗的微控制器，是嵌入式系统中常用的一种芯片。

它具有集成度高、易编程、可编程性强等特点，在各种电子设备中广泛应用，包括家电、工业控制、汽车电子、智能仪器等领域。

51单片机的基本结构主要包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分。

1.CPU51单片机的CPU是其核心部分，负责执行指令、进行运算处理。

它通常采用哈佛结构，即指令和数据分开存储。

51单片机的CPU主要由ALU （算术逻辑单元）、寄存器组、指令寄存器、程序计数器等部分组成，能够完成基本的运算和控制功能。

2.存储器51单片机的存储器包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。

ROM用于存储程序代码和常量数据，是只读的；RAM用于存储变量数据和临时结果，是可读写的。

在51单片机中，通常ROM用于存储程序代码和初始化数据，RAM用于存储运行时数据和临时结果。

3.输入输出端口51单片机的输入输出端口用于与外部设备进行数据交换。

它可以通过不同的接口与外部设备连接，比如并行口、串行口、通用输入输出口等。

通过输入输出端口，51单片机可以与外部设备进行数据传输和通信，实现各种功能。

4.定时计数器51单片机的定时计数器可以用于计时和计数，通常用于控制时序和频率。

在51单片机中，定时计数器可以生成各种定时中断，实现定时控制功能。

定时计数器可以根据需要设定不同的时钟源和计数模式，实现灵活的定时控制。

5.串口通信51单片机的串口通信功能可以用于与外部设备进行串行通信，比如与PC机、外围设备等进行数据传输。

串口通信包括串行口和UART（通用异步收发器），可以通过串行口进行双向数据传输。

串口通信在51单片机中广泛应用于各种通信设备和控制系统中。

总的来说，51单片机的基本结构包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分，通过这些部分的组合和协作，可以实现各种功能和应用。

在实际应用中，设计人员可以根据需要对这些部分进行配置和扩展，实现更丰富的功能和性能要求。

单片机寄存的工作原理
单片机的寄存器是一种临时存储器，用于存储和操作数据。

它们被组织成不同的寄存器组，每个组包含多个寄存器。

寄存器可以被直接访问，而且操作速度很快，使得单片机能够高效地执行各种任务。

寄存器通过位来存储信息，每个位都代表一个二进制数（0或1）。

这些位可以用于存储二进制数据，包括整数、字符、逻
辑值等。

单片机的寄存器还可以用于执行算术和逻辑运算，包括加法、减法、与、或、位移等。

在单片机中，寄存器可以分为通用寄存器和特殊功能寄存器两种类型。

通用寄存器用于存储普通数据，可以被程序员自由使用。

特殊功能寄存器用于控制器的配置和功能，包括时钟控制、IO端口控制、中断控制等，它们在特定的操作下具有特殊的
功能。

当单片机运行程序时，寄存器被用于存储程序和数据。

程序中的指令将会读取和写入寄存器中的数据，通过执行算术和逻辑操作来实现不同的功能。

通过读写寄存器，程序可以实现数据的存储、处理和传输，从而进行各种任务。

总之，单片机的寄存器是一种临时存储器，用于存储和操作数据。

它们能够高效地执行各种任务，并且通过读写寄存器，程序可以实现数据的存储、处理和传输。

1.2 单片机内部主要部件单片机内部电路比较复杂，MCS-51系列的8051型号单片机的内部电路根据功能可以分为CPU、RAM、ROM/EPROM、并行口、串行口、定时/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）等8个主要部件，如图1-2-1所示。

这些部件通过片内的单一总线相连，采用CPU加外围芯片的结构模式，各个功能单元都采用特殊功能寄存器集中控制的方式。

其他公司的51系列单片机与8051结构类似，只是根据用户需要增加了特殊的部件，如A/D转换器等。

在设计程序过程中，寄存器的使用非常频繁。

本节内容在了解单片机内部的组成机构基础上，重点介绍单片机内部常用的寄存器的作用。

图1-2-1 MCS-51架构1.2.1中央处理器（CPU）中央处理器是单片机的核心，主要功能是产生各种控制信号，根据程序中每一条指令的具体功能，控制寄存器和输入/输出端口的数据传送，进行数据的算术运算、逻辑运算以及位操作等处理。

MCS-51系列单片机的CPU字长是8位，能处理8位二进制数或代码，也可处理一位二进制数据。

单片机的CPU从功能上一般可以分为运算器和控制器两部分。

一、控制器控制器由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、定时控制与条件转移逻辑电路等组成。

其功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过定时电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的功能。

各部分功能部件简述如下。

1．程序计数器PC（Program Counter）程序计数器是一个16位的专用寄存器，用来存放下一条指令的地址，具有自动加1的功能。

当CPU要取指令时，PC的内容送地址总线上，从存储器中去取出一个指令码后，PC 内容自动加1，指向下一个指令码，以保证程序按顺序执行。

PC是用来指示程序的执行位置，在顺序执行程序时，单片机每执行一条指令，PC就自动加1，以指示出下一条要取的指令的存储单元的16位地址。

也就是说，CPU总是把PC 的内容作为地址，根据该地址从存储器中取出指令码或包含在指令中的操作数。

51单片机的程序存储器和数据存储器51单片机是一种常见的嵌入式微控制器，具备程序存储器和数据存储器，广泛应用于各个领域。

程序存储器用于存储和执行程序，而数据存储器用于储存运行过程中的变量和数据。

本文将详细介绍51单片机的程序存储器和数据存储器的特点和使用方法。

一、程序存储器程序存储器是51单片机中用于存储程序代码的地方。

它通常在芯片内部，有多种形式，常见的有ROM（只读存储器）和Flash（闪存）两种。

1. ROM存储器ROM存储器可以被写入一次，之后不能再改变。

它通常用于存储经常使用的不变的代码，例如启动程序、中断向量表等。

ROM存储器具有较高的稳定性和可靠性，在操作过程中不易出错。

但是，由于其只能被写入一次，因此对于频繁需要修改的程序代码来说，使用ROM存储器并不方便。

2. Flash存储器Flash存储器是一种可擦写的存储器，它可以多次写入和擦除。

这使得在51单片机的开发过程中，可以方便地修改和更新程序代码。

Flash存储器的优点是灵活性高，容易更新，但相对而言，稳定性较差，可能会出现擦除错误或写入错误的情况。

在使用Flash存储器时，需要注意以下几点：（1）在写入过程中，应该保证电源的稳定性，避免写入过程中电压异常导致写入错误。

（2）应该合理规划Flash存储器的中存储空间的物理布局，以方便程序的定位和管理。

（3）由于Flash存储器的写入次数是有限的，因此要尽量减少对其频繁的擦写。

二、数据存储器数据存储器是51单片机中用于存储程序运行中的变量和数据的地方。

它可以读取和写入，是程序运行和数据处理的重要组成部分。

数据存储器通常分为RAM（随机访问存储器）和SFR（特殊功能寄存器）两种。

1. RAM存储器RAM存储器是一种易读写的存储器，其存储空间较大，可以存储较多的变量和数据。

RAM存储器的读写速度较快，对于频繁读写的数据可以更快地进行处理。

但是，RAM存储器对电源的稳定性要求较高，断电会导致存储的数据丢失。

单片机中寄存器的作用单片机中寄存器的作用1、寄存器的作用寄存器是单片机中最重要的部件之一，它可以保存信息(数据和指令)，以及控制信号。

寄存器可以把数据存放在内部，以便处理器对其进行操作。

所有的电脑、控制系统中都要求有寄存器，它们可以依据操作系统、存储器或处理器的要求，在操作系统、存储器或处理器之间传递信息。

2、寄存器的功能（1）存储寄存器存储寄存器是一种用于存放控制指令、地址、数据等信息的存储器，可以把各种信息存放在内部，以便处理器对其进行操作。

（2）控制寄存器控制寄存器用来控制电路的运行，它可以把外部信号转换成内部控制信号。

（3）状态寄存器状态寄存器可以把外部信号转换成内部状态码，用来描述当前的状态，它可以用来检测、追踪和控制系统的运行状态，例如报警状态、可断电状态等。

（4）状态传感器状态传感器是一种特殊的寄存器，它能够检测电路中的状态，可以通过状态传感器确定电路的某个状态是否合法。

（5）常量存储器常量存储器是一种用于存储固定数据的存储器，它可以把特定的值存储下来，以便在日后使用。

例如，时钟时间、计算机参数或系统参数等。

3、寄存器的用途（1）控制存储器存储器可以把指令和数据存放在寄存器上，以便处理器读取它。

存储器可以将指令转换成控制信号，以便处理器能够控制其他电路的运行。

（2）状态检测状态寄存器可以用来检测系统的状态，比如有无故障，有无内存空间，有无电源等。

它可以帮助程序员更好的控制电路的运行，实现系统的自检和自动恢复。

（3）定时器定时器是一种特殊的寄存器，它能够定时记录系统的运行时间，也可以用来生成时钟信号，以便系统能够在合适的时间进行操作。

单片机程序程序存储空间（ROM）和数据存储空间(RAM)详解问题：STC89C52RC单片机:8K字节程序存储空间,512字节数据存储空间,内带2K字节EEPROM存储空间;它们分别存的是什么？8K的程序存储空间是存储代码，也就是你写的程序生成的HEX文件的，相当于电脑系统的C盘。

512字节相当于内存，存储空间存储变量，像u8 x,y,z,u32 a之类的临时变量掉电后数据丢失。

2K eeprom相当于电脑系统的硬盘，数据写入后掉电不丢失。

主要是单片机在运行的过程中写入数据或者读取数据。

像设置的闹铃值，设置好了就不用每次都去设置了，保存在单片机里面，即使掉电了，设置的数据也不会丢失，只需单片机上电再读取就好了。

单片机原理及系统结构在此先详细分析51单片的存储器结构和寻址方法，再分析片外存储器的扩展，最后给出设计原理并分析系统结构。

图一：存储空间分布51单片机存储器结构分析8051单片机的存储器在物理结构上分为程序存储器空间和数据存储器空间，共有4个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器以及片内数据存储器、片外数据存储器空间。

这种程序存储和数据存储分开的结构形式被称为哈佛结构。

MCS-51使用哈弗结构，它的程序空间和数据空间是分开编址的，即各自有各自的地址空间，互不重叠。

所以即使地址一样，但因为分开编址，所以依然要说哪一个空间内的某地址。

而ARM（甚至是x86）这种冯诺依曼结构的MCU/CPU，它的地址空间是统一并且连续的，代码存储器/RAM/CPU寄存器，甚至PC机的显存，都是统一编址的，只是不同功能的存储器占据不同的地址块，各自为政。

MCS-51单片机存储器的配置特点①内部集成了4K的程序存储器ROM；②内部具有256B的数据存储器RAM（用户空间+SFR空间）；③可以外接64K的程序存储器ROM和数据存储器RAM。

从物理结构的角度讲，51单片机的存储系统可以分为四个存储空间：既片内ROM，RAM和片外ROM、RAM。

STM32单片机原理及硬件电路设计研究一、概述随着科技的飞速发展，微控制器（MCU）已广泛应用于各个领域，而STM32单片机作为其中的佼佼者，因其强大的性能、灵活的配置和广泛的应用领域而备受关注。

STM32单片机是由STMicroelectronics 公司推出的一款基于ARM CortexM系列内核的32位微控制器，其融合了高性能、低功耗、易于编程和丰富的外设接口等优点，使得STM32单片机在嵌入式系统、工业自动化、智能家居、汽车电子等领域得到了广泛应用。

本文旨在对STM32单片机的原理及硬件电路设计进行深入的研究和探讨。

我们将对STM32单片机的内部架构、工作原理和性能特点进行详细的阐述，帮助读者了解其基本构成和工作方式。

我们将重点关注STM32单片机的硬件电路设计，包括电源电路、时钟电路、复位电路、外设接口电路等关键部分的设计要点和注意事项，以期为STM32单片机的实际应用提供有益的参考和指导。

本文还将对STM32单片机的开发环境、编程语言和开发工具进行介绍，帮助读者快速掌握STM32单片机的开发流程和技巧。

同时，我们还将通过实际案例，展示STM32单片机在不同领域的应用实例，以加深读者对其实际应用价值的理解和认识。

1. STM32单片机的背景与意义自微控制器技术诞生以来，其在各个领域的应用日益广泛，从家用电器到工业自动化，从汽车电子到航天科技，都留下了微控制器的身影。

在这一背景下，STM32单片机的出现无疑为微控制器市场注入了新的活力。

作为由意法半导体（STMicroelectronics）推出的一款32位ARM CortexM系列单片机，STM32以其高性能、低功耗和丰富的外设功能，成为了众多应用领域中的首选微控制器之一。

STM32单片机的研发和应用，源于ARM公司在2004年推出的CortexM3内核。

CortexM3内核具有低功耗、高性能和易于开发等优势，为微控制器市场带来了全新的设计理念。

单片机的开发环境单片机（Microcontroller）是一种嵌入式系统中常用的芯片，它集成了处理器核心、存储器、输入输出接口和其他外设功能，具备独立运行程序的能力。

在进行单片机的开发工作之前，我们需要搭建一个合适的开发环境，以便进行程序编写、调试和烧录等工作。

本文将介绍单片机开发环境的搭建过程。

一、选择开发工具在搭建单片机开发环境之前，首先需要选择一款合适的开发工具。

常用的单片机开发工具有Keil μVision、IAR Embedded Workbench、CCS等。

这些工具提供了友好的图形化界面，支持多种单片机型号，具备强大的编译、仿真、调试和烧录功能。

根据实际需求和个人喜好，选择一款适合自己的开发工具。

二、准备硬件设备在搭建单片机开发环境之前，还需要准备一些硬件设备。

通常情况下，我们需要一台个人电脑、一块单片机开发板、一个编程器以及一些连接线材料。

个人电脑用于安装和运行开发工具，开发板用于烧录和运行程序，编程器用于将程序下载到开发板中。

根据所选的单片机型号和开发工具的要求，选择相应的硬件设备。

三、安装开发工具选择好开发工具后，我们需要将其安装到个人电脑中。

通常情况下，开发工具的安装过程比较简单，只需双击安装包并按照提示进行操作即可完成安装。

安装完成后，我们需要进行一些基本的配置，如选择工作目录、设置编译选项等。

四、连接开发板开发工具安装完成后，我们需要将开发板和个人电脑连接起来。

首先，将编程器与个人电脑相连，通常情况下，编程器会通过USB接口与个人电脑相连接。

然后，将开发板与编程器相连，通常情况下，开发板会通过排针接口与编程器相连接。

连接完成后，我们还需要检查连接是否正常，确保开发板能够被正确识别。

五、编写程序连接完成后，我们可以开始编写程序了。

打开开发工具，创建一个新的工程，选择所使用的单片机型号和编译选项。

然后，在集成开发环境中编写程序代码，可以使用C语言或者汇编语言来编写。

编写完成后，进行编译，以检查程序是否存在语法错误或者逻辑错误。

单片机开发程序
单片机开发程序是一种利用单片机实现某一特定功能的程序，需要深入理解单片机的结构、指令集和编程方法。

单片机开发程序一般分为以下几个步骤：
1. 硬件设计：设计电路板、电路布局和电路连接，选择适合的单片机芯片和外围器件。

2. 编写程序：使用汇编语言或高级语言进行编程，实现具体功能。

3. 调试程序：通过仿真器、逻辑分析仪、示波器等工具调试程序，确保程序运行稳定可靠。

4. 烧录程序：将已调试好的程序通过编程器烧录到单片机芯片中，使其运行。

在编写程序时，需要了解单片机的指令集、寄存器和输入输出端口等。

单片机的指令集是其最基本的操作语言，它包括各种运算、控制和数据传输等指令，可以通过它们对单片机进行编程。

单片机的寄存器是专门用于存储数据和指令的存储器区域，可以进行读写操作。

输入输出端口是单片机与其他外部设备交换数据的接口，需要根据具体需要设计合适的输入输出端口。

一些常见的单片机编程思路包括：
1. 程序框架：需要先定义程序的结构框架，包括初始化、循环执行和中断处理等主要部分，按照框架补充具体功能。

2. 中断处理：单片机有很强的中断处理能力，可以在发生特定事件（如计时器超时、外部信号触发等）时立即执行特定操作，需要编写相关中断处理程序。

3. 状态机：单片机程序可以采用状态机编程思路，根据不同状态执行不同的操作。

状态机可以提高程序执行效率和可靠性，需要根据具体需求设计合适的状态机。

4. 软件调试：单片机程序开发中容易出现程序错误和逻辑漏洞，需要进行充分的软件调试和测试，及时发现和修复问题。

一、51单片机的程序存储器结构1.内部结构单片机内部的程序存储器用于存储单片机工作时候的程序，单片机内部专门设置一个16位的程序计数器(PC)，用于知识下一时刻单片机要执行的程序在ROM 空间中的地址位置，即可以存储64Kb空间大小。

程序存储器物理上可以分为片内程序存储器和片外存储器，不同单片机型号有不同的片内程序存储器空间大小。

例如8051单片机片内有4Kb的ROM，那当控制线取0时，PC访问的前4kb空间是片内的ROM;当控制线为0时候，PC访问的是片外的ROM。

2.程序存储器的7个特殊地址51单片机复位后，PC的内容是0000H，即为系统程序的启动地址。

51单片机内部有6个中断源，6个中断源介绍及地址如下所示：中断源之间只间隔8个存储单元，这是不足以存放中断程序的，所以这是中断入口地址，后续有中断服务函数。

二、51单片机的数据存储器数据存储器(RAM)存储单片机运行期间所需要的数据和临时生成的数据。

从物理上分为片内RAM和片外RAM(片外RAM是通过16位的地址总线访问，所以片外RAM也是64kb)。

1.片内数据存储器厂家根据不同的任务要求和需求定义不同的任务块，如下所示：工作寄存器组：一共有32个字节，也被称为通用寄存器，用于临时寄存8个信息，工作寄存器组分为4个组别，每组有R0-R7一共8个数据信息。

位寻址区：一共有16个字节，128位，该区域每一位可按照位于方式使用，这128位会重新分配工作地址。

一般RAM区域：用户编程可以使用的RAM，当然，前两个单元未使用的空间，用户也可以使用。

堆栈区和堆栈指针：先进后出、后入先出的原则进行管理的一段存储区域函数的调用就是一个堆栈操作，如下图所示：为实现堆栈“先入后出，后入先出”数据处理，51单片机内部设置了一个堆栈指针SP。

特殊功能寄存器：专用于控制、管理片内算术逻辑部件等功能模块工作，用户编程时可以直接给特殊功能寄存器设定值。

51单片机内部有包括PC在内19个特殊功能寄存器，如下所示：CPU专用寄存器：累加器A(E0H)，寄存器B(F0H)，程序状态寄存器PSW(D0H)，堆栈寄存器SP(81H)，数据指针DPTR(82H、83H)2.片外数据存储器51单片机内部RAM空间不够时候，就通过总线来扩展片外ram，最多可以扩展64KB.。

单片机结构原理单片机是一种集成电路，在一个芯片上包含了中央处理器（CPU）、存储器和各种输入输出设备。

它通常由控制器、运算器、存储器和各种输入输出接口组成。

控制器是单片机的核心部件，用于控制整个系统的运行。

它包含指令寄存器、程序计数器和指令译码器等功能模块。

指令寄存器用于存储当前执行的指令，程序计数器则用于存储下一条将要执行的指令的地址。

指令译码器用于解析指令，并将其转换为对应的操作。

运算器是负责执行算术和逻辑运算的模块。

它包含算术逻辑单元（ALU）和状态寄存器等组件。

ALU能够执行加法、减法、乘法、除法等算术运算，同时也能够执行逻辑运算，如与、或、非等。

状态寄存器用于存储运算结果的状态信息，如溢出、进位等。

存储器用于存储程序和数据。

主要包括程序存储器和数据存储器。

程序存储器用于存储单片机的程序指令，常见的有闪存（Flash）和只读存储器（ROM）等。

数据存储器用于存储程序的数据，通常包括随机存取存储器（RAM）和特殊功能寄存器等。

单片机还包含各种输入输出接口，用于与外部设备进行交互。

常见的包括通用输入输出口（GPIO）、串行通信接口（UART）、并行输入输出口（PIO）等。

GPIO用于连接各种输入和输出设备，如按键、LED灯等。

UART用于与外部设备进行串行通信，如连接计算机或其他设备进行数据传输。

PIO用于并行数据的输入输出，适用于连接并行设备。

使用单片机可以实现各种控制和数据处理功能，如嵌入式系统、工业自动化、家电控制等。

其结构原理的核心在于控制器的指令执行和运算器的运算能力，以及存储器和接口的协同工作。

通过编程和配置相应的硬件接口，可以实现对外部设备的控制和数据交换。

单片机程序程序存储空间（ROM）和数据存储空间(RAM)详解问题：STC89C52RC单片机:8K字节程序存储空间,512字节数据存储空间,内带2K字节EEPROM存储空间;它们分别存的是什么？8K的程序存储空间是存储代码，也就是你写的程序生成的HEX文件的，相当于电脑系统的C盘。

512字节相当于内存，存储空间存储变量，像u8 x,y,z,u32 a之类的临时变量掉电后数据丢失。

2K eeprom相当于电脑系统的硬盘，数据写入后掉电不丢失。

主要是单片机在运行的过程中写入数据或者读取数据。

像设置的闹铃值，设置好了就不用每次都去设置了，保存在单片机里面，即使掉电了，设置的数据也不会丢失，只需单片机上电再读取就好了。

单片机原理及系统结构在此先详细分析51单片的存储器结构和寻址方法，再分析片外存储器的扩展，最后给出设计原理并分析系统结构。

图一：存储空间分布51单片机存储器结构分析8051单片机的存储器在物理结构上分为程序存储器空间和数据存储器空间，共有4个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器以及片内数据存储器、片外数据存储器空间。

这种程序存储和数据存储分开的结构形式被称为哈佛结构。

MCS-51使用哈弗结构，它的程序空间和数据空间是分开编址的，即各自有各自的地址空间，互不重叠。

所以即使地址一样，但因为分开编址，所以依然要说哪一个空间内的某地址。

而ARM（甚至是x86）这种冯诺依曼结构的MCU/CPU，它的地址空间是统一并且连续的，代码存储器/RAM/CPU寄存器，甚至PC机的显存，都是统一编址的，只是不同功能的存储器占据不同的地址块，各自为政。

MCS-51单片机存储器的配置特点①内部集成了4K的程序存储器ROM；②内部具有256B的数据存储器RAM（用户空间+SFR空间）；③可以外接64K的程序存储器ROM和数据存储器RAM。

从物理结构的角度讲，51单片机的存储系统可以分为四个存储空间：既片内ROM，RAM和片外ROM、RAM。

单片机的ROM与RAM
ROM：(Read Only Memory)程序存储器
 在单片机中用来存储程序数据及常量数据或变量数据，凡是c文件及h文件中所有代码、全局变量、局部变量、const限定符定义的常量数据、startup.asm文件中的代码(类似ARM中的bootloader或者X86中的BIOS，一些低端的单片机是没有这个的)通通都存储在ROM中。

 RAM：(Random Access Memory)随机访问存储器
 用来存储程序中用到的变量。

凡是整个程序中，所用到的需要被改写的量，都存储在RAM中，被改变的量包括全局变量、局部变量、堆栈段。

 程序经过编译、汇编、链接后，生成hex文件。

用专用的烧录软件，通过烧录器将hex文件烧录到ROM中(究竟是怎样将hex文件传输到MCU内部的ROM中的呢?)，因此，这个时候的ROM中，包含所有的程序内容：无论是一行一行的程序代码，函数中用到的局部变量，头文件中所声明的全局变量，const声明的只读常量，都被生成了二进制数据，包含在hex文件中，全部烧录到了ROM里面，此时的ROM，包含了程序的所有信息，正是由于这些信息，指导了CPU的所有动作。

 可能有人会有疑问，既然所有的数据在ROM中，那RAM中的数据从哪里来?什幺时候CPU将数据加载到RAM中?会不会是在烧录的时候，已经将需。