51單片機原理介紹

一、程序存儲器（ROM）

地址范圍：0000H～FFFFH，共64KB。其中:

低段4KB：0000H～0FFFH

80C51和87C51在片內，80C31在片外。

高段60KB：1000H～FFFFH。在片外。

讀寫ROM用MOVC指令，控制信號是PSEN和EA。

讀ROM是以程序計數器PC作為16位地址指針，依次讀相應地址ROM中的指令和數據，每讀一個字節(jié)，PC+1→PC，這是CPU自動形成的。

但是有些指令有修改PC的功能，例如轉移類指令和MOVC指令，CPU將按修改后PC的16位地址讀ROM。

讀外ROM的過程：

CPU從PC中取出當前ROM的16位地址，分別由P0口（低8位）和P2口（高8位）同時輸出，ALE信號有效時由地址鎖存器鎖存低8位地址信號，地址鎖存器輸出的低8位地址信號和P2口輸出的高8位地址信號同時加到外ROM 16位地址輸入端，當PSEN信號有效時，外ROM將相應地址存儲單元中的數據送至數據總線（P0口），CPU讀入后存入指定單元。

二、外部數據存儲器（外RAM）

? 地址范圍：0000H～FFFFH 共64KB。

? 讀外RAM的過程：

外RAM 16位地址分別由P0口（低8位）和P2口（高8位）同時輸出，ALE信號有效時由地址鎖存器鎖存低8位地址信號，地址鎖存器輸出的低8位地址信號和P2口輸出的高8位地址信號同時加到外RAM 16位地址輸入端，當RD信號有效時，外RAM將相應地址存儲單元中的數據送至數據總線（P0口），CPU讀入后存入指定單元。

三、單片機內部數據存儲器原理（內RAM）

從廣義上講，8051內RAM（128B）和特殊功能寄存器（128B）均屬于片內RAM空間，讀寫指令均用MOV指令。但為加以區(qū)別，內RAM通常指00H～7FH的低128B空間。

8051內RAM又可分成三個物理空間：工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和數據緩沖區(qū)。

作用：

有專用于工作寄存器操作的指令，讀寫速度比一般內RAM要快，指令字節(jié)比一般直接尋址指令要短，還具有間址功能，能給編程和應用帶來方便。

工作寄存器區(qū)分為4個區(qū)：0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)。每區(qū)有8個寄存器：R0～R7，寄存器名稱相同。但是，當前工作的寄存器區(qū)只能有一個，由PSW中的D4、D3位決定。

⒉ 位尋址區(qū)

⑴地址:

從20H～2FH共16字節(jié)（Byte，縮寫為英文大寫字母B）。每B有8位（bit，縮寫為小寫b），共128位，每一位均有一個位地址，可位尋址、位操作。即按位地址對該位進行置1、清0、求反或判轉。

⑵用途：

存放各種標志位信息和位數據。

⑶注意事項:

位地址與字節(jié)地址編址相同，容易混淆。

區(qū)分方法:位操作指令中的地址是位地址;

字節(jié)操作指令中的地址是字節(jié)地址。

位尋址區(qū)的位地址映象表

⒊ 數據緩沖區(qū)

內RAM中30H～7FH為數據緩沖區(qū)，用于存放各種數據和中間結果，起到數據緩沖的作用。

四、特殊功能寄存器（SFR）

特殊功能寄存器地址映象表（一）

特殊功能寄存器地址映象表（二）

特殊功能寄存器地址映象表（三）

⑶ 程序狀態(tài)字寄存器PSW

PSW也稱為標志寄存器，了解這個對于了解單片機原理非常的重要，存放各有關標志。其結構和定義如下：

① Cy — 進位標志。

用于表示Acc.7有否向更高位進位。

② AC — 輔助進位標志。

用于表示Acc.3有否向Acc.4進位。

③ RS1、RS0 — 工作寄存器區(qū)選擇控制位。

RS1、RS0 = 00 —— 0區(qū)（00H～07H）

RS1、RS0 = 01 —— 1區(qū)（08H～0FH）

RS1、RS0 = 10 —— 2區(qū)（10H～17H）

RS1、RS0 = 11 —— 3區(qū)（18H～1FH）

④ OV — 溢出標志。

表示Acc在有符號數算術運算中的溢出。