详细分析MCS-51单片机内部数据存储器RAM

MCS-51 单片机内部数据存储器RAM 结构详解内部数据存储器低128 单元
8051 单片机的内部RAM 共有256 个单元，通常把这256 个单元按其功能划分为两部分：低128 单元(单元地址00H～7FH)和高128 单元(单元地址
80H～FFH)。

如图所示为低128 单元的配置图。

寄存器区
8051 共有4 组寄存器，每组8 个寄存单元(各为8)，各组都以R0～R7 作寄存单元编号。

寄存器常用于存放操作数中间结果等。

由于它们的功能及使用
不作预先规定，因此称之为通用寄存器，有时也叫工作寄存器。

4 组通用寄
存器占据内部RAM 的00H～1FH 单元地址。

在任一时刻，CPU 只能使用其中的一组寄存器，并且把正在使用的那组寄存器称之为当前寄存器组。

到底是哪一组，由程序状态字寄存器PSW 中
RS1、RS0 位的状态组合来决定。

通用寄存器为CPU 提供了就近存储数据的便利，有利于提高单片机的运算速度。

此外，使用通用寄存器还能提高程序编制的灵活性，因此，在单片机
的应用编程中应充分利用这些寄存器，以简化程序设计，提高程序运行速。

MCS-51单片机存储器结构MCS-51的存储器可分为四类：程序存储器一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。

那么设计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）。

程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。

其实程序和数据一样，都是由机器码组成的代码串。

只是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。

对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时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等单片机，正常运行时，则需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC值超过内部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，单片机启动复位后，程序计数器的内容为0000H，所以系统将从0000H 单元开始执行程序。

但在程序存储中有些特殊的单元，这在使用中应加以注意：其中一组特殊是0000H—0002H单元，系统复位后，PC为0000H，单片机从0000H单元开始执行程序，如果程序不是从0000H单元开始，则应在这三个单元中存放一条无条件转移指令，让CPU直接去执行用户指定的程序。

另一组特殊单元是0003H—002AH，这40个单元各有用途，它们被均匀地分为五段，它们的定义如下：0003H—000AH 外部中断0中断地址区。

000BH—0012H 定时/计数器0中断地址区。

0013H—001AH 外部中断1中断地址区。

001BH—0022H 定时/计数器1中断地址区。

0023H—002AH 串行中断地址区。

可见以上的40个单元是专门用于存放中断处理程序的地址单元，中断响应后，按中断的类型，自动转到各自的中断区去执行程序。

MCS-51单片机存储空间的介绍以及划分
1.前言
MCS-51的存储器有片内RAM、片外RAM 和ROM 三个空间。

MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间
1、片内程序存储器(片内ROM)
2、片外程序存储器(片外ROM)
3、片内数据存储器(片内RAM)
4、片外数据存储器(片外RAM)
在逻辑上(即从用户的角度上)MCS-51单片机有三个存储空间
1、片内外统一编址的64K的程序存储器(ROM)地址空间(MOVC)
2、256B的片内数据存储器(片内RAM)的地址空间(MOV)
3、以及64K片外数据存储器(片外RAM)的地址空间(MOVX)
注：在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令以产生不同的存储器空间的选通信号。

2.存储空间划分
2.1 片内RAM
图：片内AM地址空间划分
地址范围是00H到7FH （52系列延伸到FFH），为8位地址，所以最大可寻址的范围为256个单元地址
•00H到1FH
共32字节，分成四个工作寄存器区，每区有寄存器R0~R7。

对此区域，可以使用R0~R7 来操作，代码短捷，但是，只有一个当前工作区是可以这样读写的。

对此区域，也可以使用字节地址，来读写。

•20H-2FH
共16字节，是位寻址区，共有128个“位”，位地址：00~7FH。

此区域，也可按照字节。

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。

MCS51单片机的结构MCS-51单片机是Intel公司设计开发的一种高度集成的8位微控制器（microcontroller），主要应用于嵌入式系统中。

它采用了Harvard 架构，包含一个CPU核心、片内存储器、外围接口和定时器/计数器等功能模块。

在本文中，我将详细介绍MCS-51单片机的结构。

MCS-51单片机的结构主要分为以下几个部分：1.中央处理器（CPU）核心：MCS-51单片机的CPU核心采用了8位的数据总线和地址总线，以及一组功能强大的指令集。

该CPU支持多种指令，包括数据传送指令、算术逻辑指令、位操作指令和条件跳转指令等。

它还包括一个累加寄存器和标志寄存器，用于存储操作数和标志位信息。

2.存储器部分：MCS-51单片机包含片内存储器和片外存储器。

片内存储器主要用于存储程序代码和数据，包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。

ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和临时变量。

片外存储器通过地址线和数据线与单片机连接，可以扩展存储器容量。

3.输入输出（I/O）接口：MCS-51单片机通过多个I/O口与外部世界进行数据交互。

每个I/O 口包含一组引脚，可以用作输入或输出。

这些引脚可以通过配置寄存器来选择其功能。

MCS-51单片机还支持中断输入，可以用于实现外部设备的中断功能。

4.定时器/计数器（Timer/Counter）：MCS-51单片机内置了多个定时器/计数器模块，用于生成精确的时间延迟或测量外部事件的时间间隔。

定时器可以产生周期性的中断信号，用于实现定时任务。

计数器可以计数外部事件的脉冲数量，用于测量时间间隔。

5.串行通信接口：MCS-51单片机内置了一个串行通信接口，可以用于与其他设备进行数据传输。

该接口支持异步串行通信协议，如UART（通用异步收发器）或SPI（串行外围接口）等。

它可以通过配置寄存器来设置通信参数，如波特率和数据格式等。

6.时钟电路：MCS-51单片机需要一个精确的时钟源来驱动内部运算和外设操作。

MCS-51 单片机的存储器组织结构
特点：哈佛结构，程序存储器与数据存储器分开，两者各有一个相互独
立的64K(0x0000 ~ 0xFFFF)的寻址空间(准确地说，内部数据存储器与外部数据存储器不是一回事)。

程序存储器：
①用于存放程序(可执行的二进制代码映像文件，包括程序中的数据信息)，还包括初始化代码等固件。

②为只读存储器。

注意，这里的只读，是指单片机(CPU)在正常工作时对其的访问方式是只读的;而现在大多数单片机的程序存储器(不管是内部还
是外部)都采用了FLASH ROM，来取代以前所用的ROM、E2PROM 等，可方便地进行在线编程(ISP)。

③标准8051 的内部程序存储器大小为4KB(0x0000 ~ 0x0FFF);而具体的
51 核的兼容单片机的内部ROM 大小需要参考其Datasheet，例如
P89C51RA2xx 的内部程序存储器是8K 的Flash。

④内部、外部存储器统一编址，在软件设计上(指令系统中)没有差别;是否使用外部程序存储器是通过引脚EA 在硬件电路上控制的：不使用外部程
序存储器时，EA=0(接地);如果扩展了外部程序存储器，则使EA=1，当寻址
到内部存储空间以外时，会自动转向外部程序存储器空间(与扩展外部程序存。

51单片机工作原理
51单片机是一种常用的微控制器，其工作原理主要包括以下
几个方面。

1. 总线结构：51单片机内部包含三条总线，分别是数据总线、地址总线和控制总线。

这些总线连接着各个功能模块，实现数据和地址的传输以及控制信号的传递。

2. CPU核心：51单片机采用哈佛结构，具有一个8位的CPU
核心。

CPU核心包括指令执行单元、寄存器、时钟模块等，
负责指令的解码和执行、数据的处理等操作。

3. 存储器：51单片机内部包含存储器单元，包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。

ROM存储了程序代码和
常量数据，RAM用于存储运行时需要的变量和临时数据。

4. 外设接口：51单片机具有多个外设接口，如串口、定时器、IO口等。

这些接口可以与外部设备进行通信和控制，扩展了
单片机的功能。

5. 中断系统：51单片机内置中断系统，可以主动响应外部设
备的中断请求，实现及时的数据处理和优先级控制。

6. 时钟系统：51单片机采用晶体振荡器提供稳定的时钟信号，以驱动CPU和各个外设模块的工作。

时钟信号的频率可根据
需要进行设置。

7. 电源管理：51单片机具有电源管理功能，可以在需要时启动或关闭各个模块，以实现节能和延长电池寿命。

通过以上几个方面的工作原理，51单片机能够完成各种各样的任务，广泛应用于嵌入式系统中。

MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间：1、片内程序存储器2、片外程序存储器3、片内数据存储器4、片外数据存储器但在逻辑上，即从用户的角度上，8051单片机有三个存储空间：1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间（MOVC）2、256B的片内数据存储器的地址空间（MOV）3、以及64K片外数据存储器的地址空间（MOVX）在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令（具体我们在后面的指令系统学习时将会讲解），以产生不同的存储器空间的选通信号。

程序内存ROM寻址范围：0000H ~ FFFFH 容量64KBEA = 1，寻址内部ROM；EA = 0，寻址外部ROM地址长度：16位作用：存放程序及程序运行时所需的常数。

七个具有特殊含义的单元是：0000H ——系统复位，PC指向此处；0003H ——外部中断0入口000BH —— T0溢出中断入口0013H ——外中断1入口001BH —— T1溢出中断入口0023H ——串口中断入口002BH —— T2溢出中断入口内部数据存储器RAM物理上分为两大区：00H ~ 7FH即128B内RAM 和 SFR区。

作用：作数据缓冲器用。

下图是8051单片机存储器的空间结构图程序存储器一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。

那么设计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）。

程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。

其实程序和数据一样，都是由机器码组成的代码串。

只是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。

对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时单片机的端必须接地。

强制CPU从外部程序存储器读取程序。

MCS-51单片机内部结构8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。

8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：·中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

·数据存储器(RAM)：8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

·程序存储器(ROM)：8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。

·定时/计数器(ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

·并行输入输出(I/O)口：8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。

·全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

·中断系统：8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。

·时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。

单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。

MCS-51单片机存储器结构从用户的角度上，8051单片机有三个存储空间：1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间（MOVC）2、256B的片内数据存储器的地址空间（MOV）3、以及64K片外数据存储器的地址空间（MOVX）在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令，以产生不同的存储器空间的选通信号。

【程序内存ROM】寻址范围：0000H ~ FFFFH 容量64KBEA = 1，寻址内部ROM；EA = 0，寻址外部ROM地址长度：16位作用：存放程序及程序运行时所需的常数。

七个具有特殊含义的单元是：0000H ——系统复位，PC指向此处；0003H ——外部中断0入口000BH —— T0溢出中断入口0013H ——外中断1入口001BH —— T1溢出中断入口0023H ——串口中断入口002BH —— T2溢出中断入口【内部数据存储器RAM】物理上分为两大区：00H ~ 7FH（低128单元用户RAM 和高128单元SFR区）作用：作数据缓冲器用。

一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。

那么设计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）。

程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。

其实程序和数据一样，都是由机器码组成的代码串。

只是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。

（对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时单片机的EA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等单片机，正常运行时，则需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC 值超过内部ROM的容量时，才会转向外部的程序存储器读取程序。

简述51系列单片机的内部组成结构51系列单片机是一种非常常见的单片机产品，被广泛应用于各种电子设备中。

它具有强大的功能和灵活的可编程性，能够满足不同应用场景的需求。

那么，究竟51系列单片机的内部是如何组成的呢？我们来了解一下51系列单片机的基本结构。

51系列单片机由中央处理器、存储器、输入输出端口、定时器、中断系统等多个部分组成。

其中，中央处理器是51系列单片机的核心部件，负责执行指令和进行数据处理。

存储器用于存储程序代码和数据，包括ROM、RAM 和特殊功能寄存器等。

输入输出端口用于与外部设备进行数据交互，可以实现数据输入、输出和控制功能。

定时器可以生成指定时间间隔的定时信号，用于定时操作和计时功能。

中断系统可以在特定条件下中断正常的程序执行，执行相应的中断服务程序。

接下来，我们详细介绍一下51系列单片机的内部组成结构。

首先是中央处理器部分，它由一个8位的CPU核心组成，具有丰富的指令集和寄存器。

这些指令可以执行各种算术和逻辑操作，以及数据传输、位操作等功能。

CPU核心还包括时钟发生器和系统控制逻辑，用于产生时钟信号和控制系统的运行。

其次是存储器部分，51系列单片机的存储器主要包括ROM和RAM。

ROM是只读存储器，用于存储程序代码和常量数据。

RAM是随机存储器，用于存储变量和临时数据。

此外，51系列单片机还具有一些特殊功能寄存器，用于存储各种控制和状态信息。

再次是输入输出端口部分，51系列单片机有多个I/O口，用于与外部设备进行数据交互。

每个I/O口都有一个特定的地址和控制寄存器，可以设置输入输出方向和电平状态。

通过读写这些寄存器，可以实现数据输入、输出和控制功能。

51系列单片机还具有定时器部分，用于生成精确的定时信号。

定时器可以根据设定的参数生成不同频率和周期的定时信号，用于各种定时操作和计时功能。

此外，定时器还可以用于产生脉冲信号、PWM 信号等。

最后是中断系统部分，51系列单片机具有多个中断源和中断向量。

MCS-51单片机存储器结构MCS-51的存储器可分为四类：【1】外部程序存储器ROM 【2】外部数据存储器RAM【3】内部程序存储器ROM一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。

那么设计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）。

程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。

其实程序和数据一样，都是由机器码组成的代码串。

只是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。

【对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时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等单片机，正常运行时，则需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC值超过内部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，单片机启动复位后，程序计数器的内容为0000H，所以系统将从0000H单元开始执行程序。

但在程序存储中有些特殊的单元，这在使用中应加以注意：其中一组特殊是0000H—0002H单元，系统复位后，PC为0000H，单片机从0000H单元开始执行程序，如果程序不是从0000H单元开始，则应在这三个单元中存放一条无条件转移指令，让CPU直接去执行用户指定的程序。

另一组特殊单元是0003H—002AH，这40个单元各有用途，它们被均匀地分为五段，它们的定义如下：0003H—000AH 外部中断0中断地址区。

000BH—0012H 定时/计数器0中断地址区。

0013H—001AH 外部中断1中断地址区。

001BH—0022H 定时/计数器1中断地址区。

0023H—002AH 串行中断地址区。

MCS-51单片机的原理及其存储器的配置特点
1、一个8位的微处理器CPU。

2、片内数据存储器(RAM128B/256B）:用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等。

3、片内4kB程序存储器Flash ROM（4KB）:用以存放程序、一些原始数据和表格。

4、四个8位并行I/O（输入/输出）接口P0~P3:每个口可以用作输入，也可以用作输出。

5、两个或三个定时/计数器: 每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制
6、一个全双工UART的串行I/O口:可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信。

7、片内振荡器和时钟产生电路:但需外接晶振和电容。

8、五个中断源的中断控制系统。

9、具有节电工作方式：休闲方式及掉电方式。

在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。

此时的电流可降到大约为正常工作方式的15%。

在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。

这种方式下的电流可降到15 μA以下，最小可降到0 6 μA。

结构：
由中央处理单元（CPU）、存储器（ROM及RAM）和I/O接口组成。

89C51单片机内部结构如图所示：
下面介绍的是mcs-51
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；。