第五讲：AT89C51单片机存储器结构 一、半导体存储器 二、存储器空间划分方法 三、数据存储器(RAM) 四、程序存储器(ROM) 五、MCS-51片外总线构 使用单片机需了解：1、存储器容量 2、存储器空间分配（程序放在什么地方，数据放在会么地方，以及程序入口区，工作寄存储器区，堆栈区在什么地方等等） 3、存储器的寻址方式（如何访问存储器） 4、存储器的扩展方法

一、半导体存储器 〈一〉功能：存放程序和数据。 〈二〉结构：由若干存储单元组成。每个存储单元存放若干位（4、8、16或32）二进制数(由字长决定)。如图所示。 为区分各个存储单元，每个单元赋以一个二进制代码称为存储器的存储单元地址，简称为地址。由于当单元数较多时，二进制位数较长，不便于读、写、记，所以地址一般用十六进制表示。 地址位数与存储单元数之间的关系：设有2N个存储单元，则一定有N位地址。如有4=22个单元需两位地址，00B、01B、10B、11B。反之亦然。

存储器结构示意图： n ┇ 2 1 D7 D0 存储单元 位

〈三〉分类（按存方式分） 1、随机存取存储器RAM（Radom Access Memory） 可读可写，存取速度快，但掉电信息丢失。常用于存放需要暂时保存的数据，因此也叫数据存储器。又可分为动态RAM、静态RAM两种类型。 2、只读存储器ROM（Read Only Memory） 只读不写，掉电后信息不丢失。常用于存放需要长期保存的程序，因此也叫程序存储器。又可分为以下几种类型。

（1）掩膜ROM：由生产厂家在制作时用掩膜板将程序和数据写入，用户只能使用不能对其进行修改。适用于大批量生产的定型产品。 （2）PROM：可一次编程的只读存储器。它允许用户把程序和数据写入内部，但只允许写入一次。 （3）EPROM：紫外线擦除的只读存储器。 （4）EEPROM（E2PROM）：电信号擦除的只读存储器。 （5）Flash ROM：闪速存储器。

〈四〉主要技术指标 1、存储容量：越大越好 存储容量=字数×位数= 2N × n 字数：决定地址线数（有2N个字一定有N根地址线） 位数：决定数据线数（有n位一定有n根数据线） 如：若容量=32K×8，则一定有15根地址线，8根数据线。 2、存取时间：越短越好 3、可靠性：越稳定越好 4、性价比：越高越好

二、存储空间器配置方法 〈一〉计算机的两种不同结构 一般微机：普林斯顿结构，将程序和数据存于同一空间。采用分段（CS、DS、SS、ES）形式存放。也叫冯•若依曼结构。 AT89系列单片机：哈佛结构，分为程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM），将程序和数据分别存放。

〈二〉、AT89C51存储器结构（见23页图2-7） 1、从物理上看有四个空间：片内ROM、片外ROM、片内RAM、片外RAM。 2、从用户角度，即逻辑上看有三个空间：片内外统一编址的64KBROM（0000H~0FFFFH）、片内256B的RAM（00H~0FFH）、片外64KB的RAM（0000H~0FFFFH） 。 分别用MOVC、MOV、MOVX 三个不同的指令来访问这三个不同的空间。因此，三个空间地址可重叠。

(a) 程序存储器地址分配；(b) 数据存储器地址分配 EA 内部 0FFFH 0000H 外部 =1 =0 FFFFH 1000H RAM 专用 寄存器 FFH 80H 7FH 00H ( a ) b 图2-7 AT89C51存储器结构图 (a) 程序存储器地址分配；(b) 数据存储器地址分配

三、数据存储器（RAM） 作用：用于存放数据，运算的中间结果，待调试的程序等等。断电信息丢失。 地址分配：RAM在物理和逻辑上都分为两个地址空间。一个是片内256BRAM；另一个是片外最大可扩充64KBRAM。为了区分片内、片外RAM，MCS-51采用不同的指令访问。访问片内RAM使用MOV指令，访问片外RAM使用MOVX指令（访问ROM使用MOVC指令）。因此，片内、外RAM，片内、外ROM地址空间可重叠。

片内RAM在物理上又可分为两个区 00H~7FH（0~127）单元组成低128B的片内RAM区。又可分为： 工作寄存器区（00H~1FH），4组共32个单元，每组8个工作寄存器R0~R7。由PSW中的RS1、RS0进行选择。 位寻址区（20H~2FH），共16个字节128位，既可字节寻址，也可位寻址。 便签区（30H~7FH）共80个单元为用户RAM区，用于存放数据或作堆栈区使用。 80H~0FFH（128~256）单元组成高128B的片内RAM区 对52子系列，作一般的RAM区使用 对51子系列，称为专用寄存器（SFR）区（见图2-3） 专用寄存器可分为五类： CPU：Acc、B、PSW、DPTR（由DPH和DPL组成）、PCON、（PC） 并行口：P0、P1、P2、P3 中断系统：IE、IP 定时器/计数器：TMOD、TCON、T0、T1（由TL0、TH0和TL1、TH1组成） 串行口：SCON、SBUF

图2-8 AT89C51内部RAM低128B空间分配 普通RAM区 7FH 30H 2FH 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78   30H 2FH 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 2EH 77 76 75 74 73 72 71 70 2DH 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 2CH 67 66 65 64 63 62 61 60 2BH 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 2AH 57 56 55 54 53 52 51 50 29H 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 28H 47 46 45 44 43 42 41 40 位寻址区 27H 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 26H 37 36 35 34 33 32 31 30 25H 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 24H 27 26 25 24 23 22 21 20 23H 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 22H 17 16 15 14 13 12 11 10 21H 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 20H 07 06 05 04 03 02 01 00 1FH 3组 18H 17H 2组 10H 通用寄存器区 0FH 1组 08H 07H 0组 00H 图2-8 AT89C51内部RAM低128B空间分配

四、程序存储器（ROM） 注意事项：见备注。 组成：由ROM构成，切断电源后程序不会丢失。 作用：存放编好的程序以及程序中所用到的常数。 容量：ROM的最大容量为64KB，地址从0000H~0FFFFH。8051内有4KB掩膜ROM，8751内有4KBEPROM，8031内无ROM，必须外接。片内、外ROM地址是连续的，内部为0000H~0FFFH；外部为0000H~0FFFFH。 注意事项：见备注。 MCS-51的片内程序存储器中6个单元具有特殊功能，用户不能存放程序。 0000H：MCS-51复位后PC=0000H，即程序从0000H开始执行指令 0003H：外部中断0入口地址 000BH：定时器0溢出中断入口地址 0013H：外部中断1入口地址 001BH：定时器1溢出中断入口地址 0023H：串行口中断入口地址 使用时通常在这些入口处放一条绝对跳转指令，使程序转到用户安排的中断程序起始地址，或从0000H启动地址跳到用户设计的初始程序入口处。

五、MCS-51片外总线构 AB：用来传送片内发送的地址信息的总线。共16位，P0口提供低8位，P2口提供高8位。 DB：片内外之间用来相互传送数据信息的总线。D0~D7共8位，由P0口提供。 CB：由第二功能下的P3口和4根独立控制线组成。用来传送控制信息，使单片机与外界同步。有的是输入，有的是输出。