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8051单片机的存储器结构

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8051单片机的存储器结构

8051 单片机是一种常见的微控制器，它具有一个复杂的存储器结构。8051 单片机的存储器结构包括以下几个部分：程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、特殊功能寄存器（SFR）和扩展存储器（EEROM）。

1. 程序存储器（ROM）

程序存储器是存储 8051 单片机程序的地方，通常被称为EPROM或flash。程序存储器的地址空间为0x0000到0xFFFF，共64K字节。程序存储器用于存储程序代码、常量数据、用户函数和中断向量表。由于程序存储器是只读存储器，因此它的内容只能在编程时被修改。在8051单片机启动时，程序计数器（PC）从0x0000初始化，并指向程序存储器的第一个地址。当任何指令被执行时，PC递增，指向下一个指令。

数据存储器是存储程序数据的地方，也称为随机存取存储器（RAM）。数据存储器的地址空间为0x0000到0xFFFF，但是只有128个字节可以快速访问。数据存储器中的地址在逻辑和物理上是一样的。数据存储器通常用于存储变量、数组、堆栈等运行时数据，这些数据是程序运行时动态分配的。数据存储器也可以被用作缓存或寄存器文件。访问数据存储器时，通常需要将地址存储在一个或多个寄存器中，然后通过所选指令操作该地址。

3. 特殊功能寄存器（SFR）

特殊功能寄存器是一组8位或16位的寄存器，用于存储控制器状态和控制器中的各种特殊功能。特殊功能寄存器的地址范围为0x80到0xFF，共有128个字节。特殊功能寄存器的内容可以被用于控制 CPU 的各种特殊功能，如控制定时器/计数器、外设 I/O 端口和串行通信接口等等。特殊功能寄存器中的某些位用于确定控制器中的功能开关。因此，通过对特殊功能寄存器的读写来控制和管理 8051 单片机的各种功能。

扩展存储器通常被称为 EEROM(Electrically Erasable Read Only Memory)，它是非易失性存储器的一种。扩展存储器的地址空间为0x0000到0xFFFF，共64K字节。扩展存储器可以在系统停电后，依然保存数据。它通常用于存储配置参数、定量数据、密钥、中间计算结果等。在需要时，可以读取扩展存储器中的数据，并将它们传输到数据存储器中进行处理。通常，扩展存储器需要通过I2C(Inter-Integrated Circuit)总线进行访问。

综上所述，8051 单片机的存储器结构可以分为四部分：程序存储器、数据存储器、特殊功能寄存器、和扩展存储器。这些存储器单元可以存储程序代码、常量数据、运行时数据、特殊功能状态和配置信息。使用这些存储器单元可以实现程序的正确执行，并实现控制器的各种特殊功能。

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8051单片机的内部结构

8051单片机的内部结构

8051单片机的内部结构

8051单片机是一种经典的8位微控制器，因其性能稳定、易于使用和广泛应用于各种嵌入式系统中而备受推崇。8051单片机采用哈佛架构，具有强大的功能和丰富的内部资源。本文将详细介绍8051单片机的内部结构。

1.CPU核心：8051单片机核心包括中央处理器（CPU）和一些相关模块，主要包括ALU（算术逻辑单元）和控制单元。ALU负责执行算术和逻辑运算，而控制单元负责指令译码和控制指令执行。

2.存储器：8051单片机具有多种类型的存储器，包括ROM、RAM和特殊功能寄存器。

- ROM（Read Only Memory）：8051单片机的ROM存储器用于存储程序指令，其容量通常为4KB至64KB，并且不可编程。程序储存在ROM中，在运行时从中读取指令并执行。

- RAM（Random Access Memory）：8051单片机的RAM存储器用于存储变量和临时数据。其容量通常从XDATA的8051型号开始，为128B至256B。与ROM不同，RAM可读可写，并且容易被程序修改。

-特殊功能寄存器（SFR）：8051单片机的特殊功能寄存器是一种特殊的存储器类型，用于存储特定功能的控制和状态信息。例如，P0（口0）用于控制和监测微控制器的输入/输出。

3.端口：8051单片机包含4个8位双向并行端口（P0-P3），用于与外部设备进行通信。每个端口都可以配置为输入或输出，并且具有输入缓冲器和输出驱动器。 4. 定时器/计数器：8051单片机具有两个16位定时器/计数器（Timer/Counter 0和Timer/Counter 1）。它们可用于测量时间间隔、生成定时中断和计数外部事件。

5.串行通信接口：8051单片机具有一个串行通信接口（UART），用于与外部设备进行串行数据传输。UART可以通过异步串行通信或同步串行通信来传输数据。

6.中断控制器：8051单片机具有中断控制器，用于处理外部中断和内部中断。中断控制器能够在接收到中断请求时暂停当前的执行，并跳转到中断服务程序。

51单片机存储器的结构

51单片机存储器的结构

MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间：

1、片程序存储器

2、片外程序存储器

3、片数据存储器

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、片外统一编址的64K的程序存储器地址空间（MOVC）

2、256B的片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。

程序存ROM

寻址围：0000H ~ FFFFH 容量64KB

EA = 1，寻址部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

部数据存储器RAM

物理上分为两大区：00H ~ 7FH即128BRAM 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。对于部有ROM的8051等单片机，正常运行时，则需接高电平，使CPU先从部的程序存储中读取程序，当PC值超过部ROM的容量时，才会转向外部的程序存储器读取程序。

8051单片机的内部结构 2

8051单片机的内部结构 2

文件编码

页脚内容4

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，可文件编码

页脚内容4 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。

51单片机的内部结构

51单片机的内部结构

51单片机的内部结构

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。