C51单片机的存储器结构
51单片机 原理
51单片机原理
51单片机，又称作8051单片机，是一种微控制器，广泛应用
于嵌入式系统中。
它是由英特尔公司在1980年推出的，并成
为了应用最广泛的单片机架构之一。
51单片机采用哈佛架构，具有8位数据总线和16位地址总线。
它内部集成了CPU、RAM、ROM、I/O口等组成部分。
在工
作时，通过外部时钟源供给给单片机提供时钟信号。
CPU是51单片机的核心部件，用于执行程序指令。
51单片机
的指令集支持多种操作，包括算术、逻辑、移位、跳转等。
数据的存储和处理则在RAM中进行，程序的存储则在ROM中。
RAM是51单片机的临时存储器，用于存储程序中的变量和计算结果。
ROM则是只读存储器，用于存储程序指令。
在单片
机启动时，ROM中的程序会被加载到RAM中，并由CPU执行。
I/O口是51单片机与外部设备进行交互的接口。
它可以被配置为输入或输出，用于连接各种传感器、执行器、显示器等外围设备。
通过I/O口，51单片机可以与外部世界进行数据交换和控制。
为了编程和调试51单片机，我们通常使用专用软件和编程器。
这些工具可以将用户编写的程序烧录到51单片机的ROM中，并通过与单片机的通信接口进行通信。
总的来说，51单片机是一种功能强大且应用广泛的微控制器。
它可以用于控制各种嵌入式系统，如家用电器、车辆电子、工业自动化等领域，为我们的生活和工作提供了便利。
C51数据类型和存储空间
关于单片机存储器的问题,idata,data,badata,xdata,pdata,code,片内存储区,片外存储区关于51单片机内存问题,一直是个疑惑大家的问题,因为51单片机是个很另类的单片机。
下面我给楼主讲解一下:51单片机之所以另类,是因为,他寻址内存的空间,不是靠总线,是用指令的方式。
51单片机有以下几个内存模块组成:1】ROM或者Flash,叫程序存储区,你写的程序是存在这里面的,上电后从这里面执行。
程序存储区也分为片内和片外,一般来说,现在的51很多已经做到了64K,所以很少有外扩片外Flash或者片外的Rom了,Flash或者Rom不管是片内还是片外的,只能用来定义常量,是用code来修饰,也就是说,用code来修饰的东西,在程序运行过程中,不能修改;2】RAM有------内部RAM的低128位(00-7F),对应C语言就是data,比如我定义一个变量,data unsigned char Var = 0;那么,这个Var变量就是放在内部的低128位Ram中-------内部RAM的高128位(80-FF),对应C语言就是idata,比如我定义一个变量,idata unsigned char Var = 0;那么,这个Var变量就是放在内部的高128位Ram中-------特殊功能寄存器(SFR)(80-FF),对应C语言就是Sfr比如我定义一个变量,Sfr unsigned char Var = 0x90;那么,这个Var变量就是放在内部的特殊功能寄存器中,这是你对Var操作,相当于操作一个特殊的寄存器,但是小心,不能随便定义Sfr变量,很危险------外部RAM 64K(0000-FFFF)外部的RAM可以扩展到65536个,但是前256个算是一页,这一页比较特殊,是用pdata来修饰的,当然,也可以用xdata来修饰。
除了第一页的256个以外的其他65280个空间,只能用xdata来修饰;回过头来讨论pdata和xdata,这两个都能修饰外部Ram的第一页,但是,Pdata只能修饰第一页,即最前面的256个外部Ram,那么,这最前面的256个到底用Pdata还是Xdata好的呢?答案:是Pdata,因为Xdata修饰的变量,用的是DPTR寻址,Pdata用的是R0和R1.DPTR因为是16位的,所以可以覆盖整个的64K外部Ram,R0和R1是8位,所以只能寻址最前面的256个,也就是外部Ram的第一页,但是,用R0寻址,比DPTR快一倍,代码也小的很多。
51单片机的基本结构
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。
单片机原理-李全利第二版课后题答案
第二章2．80C51单片机的存储器的组织采用何种结构？存储器地址空间如何划分？各地址空间的地址范围和容量如何？在使用上有何特点？答：采用哈佛结构，在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间；80C51基本型单片机片内程序存储器为4KB，地址范围是0000H-0FFFH，用于存放程序或常数；片内数据存储器为128字节RAM，地址范围是00H-7FH，用于存放运算的中间结果、暂存数据和数据缓冲；另外在80H-FFH还配有21个SFR。
第三章7．为什么说布尔处理功能是80C51单片机的重要特点？答：单片机指令系统中的布尔指令集、存储器中的位地址空间与CPU中的位操作构成了片内的布尔功能系统，它可对位（bit）变量进行布尔处理，如置位、清零、求补、测试转移及逻辑“与”、“或”等操作。
在实现位操作时，借用了程序状态标志器（PSW）中的进位标志Cy作为位操作的“累加器”。
8．对于80C52单片机内部RAM还存在高128字节，应采用何种方式访问？答：寄存器间接寻址方式。
15．试编写程序，将内部RAM的20H、21H、22H三个连续单元的内容依次存入2FH、2EH和2DH单元。
答：MOV 2FH，20HMOV 2EH，21HMOV 2DH，22H16．试编写程序，完成两个16位数的减法：7F4DH－2B4EH，结果存入内部RAM的30H和31H单元，30H单元存差的高8位，31H单元存差的低8位。
答：CLR CYMOV 30H，#7FHMOV 31H，#4DHMOV R0，#31HMOV A，@R0SUBB A ，#4EMOV @R0，A ；保存低字节相减结果DEC R0MOV A，@R0SUBB A，#2BHMOV @R0，A ；保存高字节相减结果17．试编写程序，将R1中的低4位数与R2中的高4位数合并成一个8位数，并将其存放在R1中。
答：MOV A，R2ANL A，#0F0HORL R1，A18．试编写程序，将内部RAM的20H、21H单元的两个无符号数相乘，结果存放在R2、R3中，R2中存放高8位，R3中存放低8位。
c51单片机基础知识
C51单片机是一种基于C语言的微控制器，具有强大的处理能力和灵活的编程特性。
以下是一些关于C51单片机的基础知识：
硬件结构：C51单片机采用冯·诺依曼结构，由运算器、控制器、存储器、输入输出设备等组成。
存储器：C51单片机内部有一个程序存储器（Flash ROM）、一个数据存储器（RAM）和一个特殊功能寄存器（SFR）。
程序存储器用于存储程序，数据存储器用于存储变量和临时数据，特殊功能寄存器用于控制各种外设和功能。
指令系统：C51单片机的指令系统类似于C语言，包括算术指令、逻辑指令、数据传输指令、程序控制指令等。
外设：C51单片机有多种外设，如定时器/计数器、串行通信接口、中断控制器、I/O端口等。
这些外设可以通过特殊功能寄存器进行配置和控制。
开发环境：C51单片机的开发环境通常包括编译器、调试器和集成开发环境（IDE）。
编译器将C语言代码转换为单片机可执行的机器码，调试器用于在单片机上进行程序调试和仿真，IDE提供了代码编写、编译、调试和下载的一体化环境。
应用领域：C51单片机广泛应用于各种嵌入式系统，如智能仪表、家电控制、通信设备、工业自动化等领域。
总之，C51单片机是一种功能强大、易于编程的微控制器，通过学习和掌握其基础知识，可以开发出各种高效的嵌入式应用系统。
2.1 89C51单片机的内部结构
4. 数据存储器 (1) 功能： 用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、 标志位等。
(2) 编址：
FFH 52子系列才有 FFH
SFR分布在 80H-FFH
其中11个可 位寻址
的RAM区
80H 7FH 80H
普通RAM区
89C51 128字节
30H 2FH 20H 1FH 00H
位寻址区 工作寄存器区
片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H—1FH)
FFH 52子系列才有 的RAM区 1FH 18H 17H 10H 0FH 08H 07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00H
工作寄存器区3
工作寄存器区2
工作寄存器区1
R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0
80H 7FH
2
15
1
5
2/3
32
1
5/6
3. 程序存储器 (1) 功能： 用于存放编好的程序和表格常数。 (2) 编址：
0FFFFH
外部 ROM
1000H 0FFFH 内部 ROM 0000H (EA=1) 外部 ROM (EA=0) 0000H 0FFFH
片内ROM和片外ROM取指的速度相同
0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH
51系列单片机的存储器分为数据存储器和程序存储 器，其地址空间，存取指令和控制信号各有一套。
1. 物理结构
片内程序存储器
程序存储器ROM
89C51存储器
片外程序存储器 片内数据存储器 片外数据存储器
数据存储器ROM
2. 逻辑结构
FFH 特 殊 功 能 寄 存 器 80H 7FH 通用 RAM区 位寻址区 30H 2FH 20H 1FH 0FFFH 工作寄 存器区 0000H 0000H 1000H F0H E0H D0H B8H B0H A8H A0H 98H 90H 88H 80H 特 殊 FFFFH 功 能 寄 存 器 中 位 寻 址 F移位功能；位操作。
51单片机结构原理
51单片机结构原理51单片机是一种典型的微控制器，具有由英特尔公司(Intel)设计和生产的基于哈佛结构的原理。
51单片机的基本结构包括中央处理器部分(CPU)、存储器部分、输入/输出(I/O)部分以及定时/计数器(Timer/Counter)等功能模块。
在中央处理器部分，51单片机采用了8位位宽的数据总线和16位位宽的地址总线。
它具有一组通用寄存器，可以用于存储中间数据和运算结果。
另外，还有一个累加器，用于存储加法操作的结果。
CPU还包括一套指令系统，用于控制程序的执行。
存储器部分包括程序存储器ROM(Read-Only Memory)和数据存储器RAM(Random Access Memory)。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和程序的临时变量。
51单片机使用Harvard结构，将程序存储器和数据存储器分开，可以同时访问两个存储器，提高了执行效率。
输入/输出(I/O)部分包括多个通用I/O端口，可以用于连接外部设备。
这些I/O端口可以通过外部扩展器进行扩展，以满足不同应用的需求。
此外，51单片机还提供了串行通信接口、定时器/计数器等特殊功能引脚。
定时/计数器模块是51单片机的重要功能之一。
它可以生成精确的定时信号，并可以用来计数外部事件的频率。
定时/计数器模块可以通过寄存器配置，实现不同的定时和计数功能。
总之，51单片机结构的核心是中央处理器部分、存储器部分、输入/输出部分和定时/计数器模块。
通过这些功能模块的协同工作，51单片机可以实现各种应用需求，如控制、计算、通信等。
C51存储器类型MCS-51单片机物理存储器区域
C51存储器类型MCS-51单⽚机物理存储器区域1、 data区空间⼩,所以只有频繁⽤到或对运算速度要求很⾼的变量才放到data区内,⽐如for循环中的计数值。
2、 data区内最好放局部变量。
因为局部变量的空间是可以覆盖的（某个函数的局部变量空间在退出该函数是就释放,由别的函数的局部变量覆盖）,可以提⾼内存利⽤率。
当然静态局部变量除外,其内存使⽤⽅式与全局变量相同;3、确保你的程序中没有未调⽤的函数。
在Keil C⾥遇到未调⽤函数,编译器就将其认为可能是中断函数。
函数⾥⽤的局部变量的空间是不释放,也就是同全局变量⼀样处理。
这⼀点Keil C做得很愚蠢,但也没办法。
4、程序中遇到的逻辑标志变量可以定义到bdata中,可以⼤⼤降低内存占⽤空间。
在51系列芯⽚中有16个字节位寻址区bdata,其中可以定义8*16=128个逻辑变量。
定义⽅法是： bdata bit LedState;但位类型不能⽤在数组和结构体中。
5、其他不频繁⽤到和对运算速度要求不⾼的变量都放到xdata区。
6、如果想节省data空间就必须⽤large模式,将未定义内存位置的变量全放到xdata区。
当然最好对所有变量都要指定内存类型。
7、当使⽤到指针时,要指定指针指向的内存类型。
在C51中未定义指向内存类型的通⽤指针占⽤3个字节;⽽指定指向data区的指针只占1个字节;指定指向xdata区的指针占2个字节。
如指针p是指向data区,则应定义为： char data *p;。
还可指定指针本⾝的存放内存类型,如：char data * xdata p;。
其含义是指针p指向data区变量,⽽其本⾝存放在xdata区。
bit是在内部数据存储空间中 20H .. 2FH 区域中⼀个位的地址，或者 8051 位可寻址 SFR 的⼀个位地址。
code是在 0000H .. 0FFFFH 之间的⼀个代码地址。
data是在 0 到 127 之间的⼀个数据存储器地址，或者在 128 .. 255 范围内的⼀个特殊功能寄存器（SFR）地址。
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0000H
★内部数据存储器和外部数据存储器相互之间独立编址，
★内部程序存储器和外部程序存储器统一编址，共用一个64K的寻址空
间。
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3.3.2 数据储存器
数据存储器是采用了静态随机存储器（SRAM） 的结构，掉电信息丢失，故用于暂存数据及运算的 中间结果。
1. 内部数据存储器的结构
只读存储器在正常工作状态下只能从中读出数 据，用户不能快速地随时修改或者重新写入数据， 数据可长时间的保存。
（1）可编程ROM，可通过专用设备（编程器）将 数据写入ROM。
PROM：用户可一次编程； EPROM：紫外线擦除，电改写（多次）； EEPROM：电擦除，电改写（多次）； FLASHROM：闪存（多次）。 （2）掩膜ROM 用户不能将数据写入，由厂家写入数据。
如：指令 MOV A , Rn ；指令中的“Rn”就是 指工作寄存器R0~R7。该指令就是把Rn中的操作数 传送到A中。
指令系统中出现的“Rn”，在实际编程的过程中 不能出现，必须写对应的寄存器“R0~R7”。
如：MOV A , R3 ；就是将工作寄存器R3中的 数传送到A中。
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●R0和R1这两个寄存器还有一种用法，称之为“ 寄存器间接寻址”，用“@Ri”表示，i=0、1。R0和 R1存放的是操作数所在单元的地址。
RAM）。 （3）内部程序存储器（4K FlashROM
AT89S51）。 （4）外部扩展程序存储器（最大64K
RAM)。
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2. 逻辑空间有三个部分
（1）程序存储器ROM：包括内部和外部，共用 一个64K的寻址空间。
（2）内部数据存储器RAM（128B），独立的一 个128B的寻址空间。
★ 单片机一般采用哈佛结构（8051）； ★ 8051(80C51)单片机，数据存储器用的是
SRAM程序存储器用的是ROM。
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5
3.3 80C51单片机的储存器 3.3.1 8051（80C51）系列存储器结构 1. 物理空间有四个部分
（1）内部数据存储器（128B SRAM)。 （2）外部扩展数据存储器（最大64K
（3）外部数据存储器RAM（64K），独立的一 个64K的寻址空间。
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如图3-2所示。
FFFFH
FFFFH
FFH SFR
外部数据 储存器64K (SRAM）
1000H 0FFFH
外部程序储 存器64K （ROM）
80H 7FH 内部数据
储存器
128B 00H （SRAM)
0000H
内部程序储 存器4K
由于上述特点，所以在单片机中一般做为程序 存储器。
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3
2. 随机存取存储器RAM
在加电期间，可以随时向存储器里写入数据或 从中读出数据，但掉电后，数据丢失。
SRAM：静态存储器，加电期间数据可以长久保 存，掉电信息丢失。
DRAM：动态存储器，即使在加电期间数据也会 丢失（数据要刷新）。
由于上述特点，所以在单片机中一般作为数据 储存器。
内部数据储存器它由工作寄存器区、位寻址区 、用户区三个部分组成，地址范围00H~7FH，共 128个单元。用户对这些单元的访问，可以用“直 接寻址”的方法，即在指令中用“direct”表示，指 的就是00H~7FH这128个地址单元，指令中直接给 出操作数所在单元地址的这种寻址方式称之为“直 接寻址”。 何为寻址方式，即寻找操作数的方法。
如：MOV A, @Ri ； 指令中的“@Ri”就是指 工作寄存器R0和R1。该指令就是把Ri中的数取出作 为所取数据的单元地址。指令系统中出现“@Ri”， 在实际编程的过程中不能出现，必须写 “@R0或 @R1”。
如：MOV A , @R0 ；就是将R0中的数取出， 作为所取数据的地址，将该地址单元的数取出送到 A中。如图3-5所示， @R0所指的操作数就是 10101010B（AAH）。
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4
3.2 计算机中储存器的两种结构 在计算机中存储器的用途是存放程序和数据，
它有两种结构：冯•诺伊曼结构和哈佛结构。 冯•诺伊曼结构：程序和数据共用一个存储器逻
辑空间，统一编址。
哈佛结构：程序与数据分为两个独立存储器逻 辑空间，分开编址。
注： ★ 个人电脑（PC机）采用的是冯•诺伊曼结 构；
指令系统中出现的“direct”，在实际编程的过 程中不能出现，必须写对应的实际地址 “00H~7FH”，这一点非常重要。
如：MOV A , 30H ；就是将30H中的数送给A。
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●直接使用寄存器名R0~R7，指令系统中用“Rn” 表示这8个寄存器，这种方式的寻址称之为“寄存 器寻址”，就是操作数放在寄存器中。
第3章 80C51单片机的存储器结构
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1
3.1 存储器的分类
存储器的的作用是用来存放程序和数据，存储 器可分为磁存储和半导体存储器，半导体存储器按 功能又可分为只读存储器ROM和随机存储器RAM， 如图3-1所示。单片机存储器结构中都采用半导体存 储器。
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2
1. 只读存储器ROM
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图3-3 内部数据存储器结构
7FH
用户区
30H 2FH
位寻址区
20H 1FH
工作寄存 器区
00H
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（1）工作寄存器区（00H~1FH）
共32个单元，又分为4组，每组8个单元，都用 R0~R7表示，如图3-4所示，
1FH
R7
3组
18H
R0
17H
R7
2组
10H
R0
0FH
R7
1组
08H
R0
07H
R7
06H
R6
05H
R5
04H
0组
R4
03H
R3
02H
R2
01H 00H
可编辑RRp01pt
11
个寄存器对应的地址见表3-1所示
在内部工作寄存器中的地址是唯一，但寄存器名重名， 一个寄存器名对应有4个单元，为了解决重名问题，单片机 用特殊功能寄存器PSW中的RS1、RS0来选择，也就是说， 单片机在工作时不会同时使用这4组寄存器，在某一时刻， 只能选择其中的一组。
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在指令系统中对于这些空间的访问有以下方法：
●直接使用地址，在指令系统中用“direct”表示， 这种方式称之为直接寻址。
如：指令 MOV A , direct ；指令中的“direct” 就是指内部数据存储器中的地址（00H~7FH）
该指令就是把direct这个单元中的操作数传送到 A中。操作数是指指令中参与操作的数据。