51單片機(jī)原理介紹

一、程序存儲(chǔ)器（ROM）

地址范圍：0000H～FFFFH，共64KB。其中:

低段4KB：0000H～0FFFH

80C51和87C51在片內(nèi)，80C31在片外。

高段60KB：1000H～FFFFH。在片外。

讀寫ROM用MOVC指令，控制信號(hào)是PSEN和EA。

讀ROM是以程序計(jì)數(shù)器PC作為16位地址指針，依次讀相應(yīng)地址ROM中的指令和數(shù)據(jù)，每讀一個(gè)字節(jié)，PC+1→PC，這是CPU自動(dòng)形成的。

但是有些指令有修改PC的功能，例如轉(zhuǎn)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(guò)程：

CPU從PC中取出當(dāng)前ROM的16位地址，分別由P0口（低8位）和P2口（高8位）同時(shí)輸出，ALE信號(hào)有效時(shí)由地址鎖存器鎖存低8位地址信號(hào)，地址鎖存器輸出的低8位地址信號(hào)和P2口輸出的高8位地址信號(hào)同時(shí)加到外ROM 16位地址輸入端，當(dāng)PSEN信號(hào)有效時(shí)，外ROM將相應(yīng)地址存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)總線（P0口），CPU讀入后存入指定單元。

二、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（外RAM）

? 地址范圍：0000H～FFFFH 共64KB。

? 讀外RAM的過(guò)程：

外RAM 16位地址分別由P0口（低8位）和P2口（高8位）同時(shí)輸出，ALE信號(hào)有效時(shí)由地址鎖存器鎖存低8位地址信號(hào)，地址鎖存器輸出的低8位地址信號(hào)和P2口輸出的高8位地址信號(hào)同時(shí)加到外RAM 16位地址輸入端，當(dāng)RD信號(hào)有效時(shí)，外RAM將相應(yīng)地址存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)總線（P0口），CPU讀入后存入指定單元。

三、單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器原理（內(nèi)RAM）

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

8051內(nèi)RAM又可分成三個(gè)物理空間：工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和數(shù)據(jù)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(nèi)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(yīng)用帶來(lái)方便。

工作寄存器區(qū)分為4個(gè)區(qū)：0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)。每區(qū)有8個(gè)寄存器：R0～R7，寄存器名稱相同。但是，當(dāng)前工作的寄存器區(qū)只能有一個(gè)，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(gè)位地址，可位尋址、位操作。即按位地址對(duì)該位進(jìn)行置1、清0、求反或判轉(zhuǎn)。

⑵用途：

存放各種標(biāo)志位信息和位數(shù)據(jù)。

⑶注意事項(xiàng):

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(shù)據(jù)緩沖區(qū)

內(nèi)RAM中30H～7FH為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用于存放各種數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，起到數(shù)據(jù)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(biāo)志寄存器，了解這個(gè)對(duì)于了解單片機(jī)原理非常的重要，存放各有關(guān)標(biāo)志。其結(jié)構(gòu)和定義如下：

① Cy — 進(jìn)位標(biāo)志。

用于表示Acc.7有否向更高位進(jìn)位。

② AC — 輔助進(jìn)位標(biāo)志。

用于表示Acc.3有否向Acc.4進(jìn)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(biāo)志。

表示Acc在有符號(hào)數(shù)算術(shù)運(yùn)算中的溢出。