51单片机原理介绍

一、程序存储器（ROM）

地址范围：0000H～FFFFH，共64KB。其中:

低段4KB：0000H～0FFFH

80C51和87C51在片内，80C31在片外。

高段60KB：1000H～FFFFH。在片外。

读写ROM用MOVC指令，控制信号是PSEN和EA。

读ROM是以程序计数器PC作为16位地址指针，依次读相应地址ROM中的指令和数据，每读一个字节，PC+1→PC，这是CPU自动形成的。

但是有些指令有修改PC的功能，例如转移类指令和MOVC指令，CPU将按修改后PC的16位地址读ROM。

读外ROM的过程：

CPU从PC中取出当前ROM的16位地址，分别由P0口（低8位）和P2口（高8位）同时输出，ALE信号有效时由地址锁存器锁存低8位地址信号，地址锁存器输出的低8位地址信号和P2口输出的高8位地址信号同时加到外ROM 16位地址输入端，当PSEN信号有效时，外ROM将相应地址存储单元中的数据送至数据总线（P0口），CPU读入后存入指定单元。

二、外部数据存储器（外RAM）

 地址范围：0000H～FFFFH 共64KB。

 读外RAM的过程：

外RAM 16位地址分别由P0口（低8位）和P2口（高8位）同时输出，ALE信号有效时由地址锁存器锁存低8位地址信号，地址锁存器输出的低8位地址信号和P2口输出的高8位地址信号同时加到外RAM 16位地址输入端，当RD信号有效时，外RAM将相应地址存储单元中的数据送至数据总线（P0口），CPU读入后存入指定单元。

三、单片机内部数据存储器原理（内RAM）

从广义上讲，8051内RAM（128B）和特殊功能寄存器（128B）均属于片内RAM空间，读写指令均用MOV指令。但为加以区别，内RAM通常指00H～7FH的低128B空间。

8051内RAM又可分成三个物理空间：工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲区。

作用：

有专用于工作寄存器操作的指令，读写速度比一般内RAM要快，指令字节比一般直接寻址指令要短，还具有间址功能，能给编程和应用带来方便。

工作寄存器区分为4个区：0区、1区、2区、3区。每区有8个寄存器：R0～R7，寄存器名称相同。但是，当前工作的寄存器区只能有一个，由PSW中的D4、D3位决定。

⒉ 位寻址区

⑴地址:

从20H～2FH共16字节（Byte，缩写为英文大写字母B）。每B有8位（bit，缩写为小写b），共128位，每一位均有一个位地址，可位寻址、位操作。即按位地址对该位进行置1、清0、求反或判转。

⑵用途：

存放各种标志位信息和位数据。

⑶注意事项:

位地址与字节地址编址相同，容易混淆。

区分方法:位操作指令中的地址是位地址;

字节操作指令中的地址是字节地址。

位寻址区的位地址映象表

⒊ 数据缓冲区

内RAM中30H～7FH为数据缓冲区，用于存放各种数据和中间结果，起到数据缓冲的作用。

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 程序状态字寄存器PSW

PSW也称为标志寄存器，了解这个对于了解单片机原理非常的重要，存放各有关标志。其结构和定义如下：

① Cy — 进位标志。

用于表示Acc.7有否向更高位进位。

② AC — 辅助进位标志。

用于表示Acc.3有否向Acc.4进位。

③ RS1、RS0 — 工作寄存器区选择控制位。

RS1、RS0 = 00 —— 0区（00H～07H）

RS1、RS0 = 01 —— 1区（08H～0FH）

RS1、RS0 = 10 —— 2区（10H～17H）

RS1、RS0 = 11 —— 3区（18H～1FH）

④ OV — 溢出标志。

表示Acc在有符号数算术运算中的溢出。