80C51單片機(jī)的內(nèi)部RAM簡(jiǎn)介

80C51內(nèi)部RAM有256個(gè)單元，通常在空間上分為兩個(gè)區(qū)。

低128個(gè)單元(00H~7FH)的內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM區(qū)和高128個(gè)單元(80H~0FFH)的專(zhuān)用寄存器SFR區(qū)。

內(nèi)部RAM低128單元

80C51低128個(gè)單元是真正的內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM區(qū)，是一個(gè)多功能復(fù)用性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其按用途可分為3個(gè)區(qū)域，如下圖所示：

1)工作寄存器區(qū)(00H~1FH)

工作寄存器區(qū)也稱(chēng)為通用寄存器，該區(qū)域共有4組寄存器，每組由8個(gè)寄存器組成，每個(gè)單元8位，各組均以R0~R7作為寄存器編號(hào)，共32個(gè)單元，單元的地址為00H~1FH。

在任一時(shí)刻，CPU只能使用其中一組通用寄存器，稱(chēng)為當(dāng)前通用寄存器組，具體可由程序狀態(tài)寄存器PSW中的RS1，RS0位的狀態(tài)組合來(lái)確定。

通用寄存器位CPU提供了就近存取數(shù)據(jù)的便利，提高了工作速度，也為編程提供了方便。

2)位尋址區(qū)(20H~2FH)

內(nèi)部RAM的20H~2FH共16個(gè)單元，計(jì)16*8=128位，位地址為00H~7FH。

位尋址區(qū)既可以作為一般的RAM區(qū)進(jìn)行字節(jié)操作，也可以對(duì)單元的每一位進(jìn)行位操作，因此稱(chēng)為位尋址區(qū)，是存儲(chǔ)空間的一部分。

3)用戶(hù)RAM區(qū)(30H~7FH)

所剩的80個(gè)單元即為用戶(hù)RAM區(qū)，單元地址為30H~7FH，這些單元可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用，在一般應(yīng)用中把堆棧設(shè)置在該區(qū)域中，棧頂?shù)奈恢糜啥褩Ｖ羔楽P指示。

對(duì)內(nèi)部RAM低128單元的使用作幾點(diǎn)說(shuō)明：

1>80C51內(nèi)部RAM 00H~7FH單元可采用直接尋址或間接尋址方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送;

2>內(nèi)部RAM 20H~2FH單元的位地址空間可實(shí)現(xiàn)位操作，當(dāng)前工作寄存器組可通過(guò)軟件對(duì)PSW中的RS1，RS0位的狀態(tài)設(shè)置來(lái)選擇。

內(nèi)部RAM高128單元

內(nèi)部RAM高128單元是供給專(zhuān)用寄存器使用的，因此稱(chēng)為專(zhuān)用寄存器區(qū)(也稱(chēng)為特殊功能寄存器區(qū)，SFR區(qū))，單元地址是80H~0FFH。

80C51共有22個(gè)專(zhuān)用寄存器，其中程序計(jì)數(shù)器在物理上獨(dú)立的，沒(méi)有地址，故不可尋址，它不屬于SFR區(qū)。

其余的21個(gè)專(zhuān)用寄存器都屬于SFR區(qū)，是可尋址的，他們的單元地址離散地分布于80H~0FFH，如下表。

下面有關(guān)專(zhuān)用寄存器功能介紹。

1)程序計(jì)數(shù)器PC

PC是一個(gè)16位計(jì)數(shù)器，其內(nèi)容為單片機(jī)將要執(zhí)行的指令機(jī)器碼所在存儲(chǔ)單元的地址。PC具有自動(dòng)加1的功能，從而實(shí)現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。

由于PC是不可尋址的，因此用戶(hù)無(wú)法對(duì)他進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，但可以通過(guò)轉(zhuǎn)移，調(diào)用，返回等指令改變其內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。PC的尋址范圍為64KB，即地址空間為0000~0FFFFH。

2)累加器ACC或A

累加器ACC是8位寄存器，是最常用的專(zhuān)用寄存器，功能強(qiáng)，地位重要。它既可存放操作數(shù)，又可以存放運(yùn)算的中間結(jié)果。

80C51系列單片機(jī)中許多指令的操作數(shù)來(lái)自累加器ACC。累加器非常繁忙，是單片機(jī)的執(zhí)行程序瓶頸，制約了單片機(jī)工作效率的提高，現(xiàn)在已經(jīng)有些單片機(jī)用寄存器陣列來(lái)代替累加器ACC。

3)寄存器B

寄存器B是8位寄存器，主要用于乘除運(yùn)算。乘法運(yùn)算時(shí)，B中存放乘數(shù)，乘法操作后，高8位結(jié)果存于B寄存器中。

除法運(yùn)算時(shí)，B中存放除法，除法操作后，余數(shù)存于寄存器B中，寄存器B也可作為一般的寄存器用。

4)程序狀態(tài)字PSW

程序狀態(tài)字是8位寄存器，用于指示程序運(yùn)行狀態(tài)信息。其中有些位是根據(jù)程序執(zhí)行結(jié)果由硬件自動(dòng)設(shè)置的，而有些位可由用戶(hù)通過(guò)指令方法設(shè)定。

PSW中各標(biāo)志位名稱(chēng)及定義如下：

CY：進(jìn)(借)位標(biāo)志位，也是位處理器的位累加器C。在加減運(yùn)算中，若操作結(jié)果的最高位有進(jìn)位或有借位時(shí)，CY由硬件自動(dòng)置1，否則清0。

在位操作時(shí)，CY作為累加器C使用，參與進(jìn)行位傳送，位與，位或等位操作。另外，某些控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令也會(huì)影響CY位狀態(tài)。

AC：輔助進(jìn)(借)位標(biāo)志位。在加減運(yùn)算中，當(dāng)操作結(jié)果的低4位向高4位進(jìn)位或借位時(shí)，此標(biāo)志位由硬件自動(dòng)置1，否則清0。

F0：用戶(hù)標(biāo)志位，由用戶(hù)通過(guò)軟件設(shè)定，用以控制程序轉(zhuǎn)向。

RS1，RS0：寄存器組選擇位。用于設(shè)定當(dāng)前通用寄存器組的組號(hào)。

通用寄存器組共有4組，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表：

RS1，RS0的狀態(tài)由軟件設(shè)置，被選中寄存器組為當(dāng)前通用寄存器組。

OV：溢出標(biāo)志位，在帶符號(hào)數(shù)(補(bǔ)碼數(shù))的加減運(yùn)算中，OV=1表示加減運(yùn)算的結(jié)果超出了累加器A的8位符號(hào)數(shù)表示范圍(-128~+127)，產(chǎn)生溢出，因此運(yùn)算結(jié)果是錯(cuò)誤的。OV=0，表示結(jié)果未超出255，結(jié)果只存在A中。

除法時(shí)，OV=1，表示除數(shù)為0。OV=0，表示除數(shù)不為0。

P：奇偶標(biāo)志位，執(zhí)行結(jié)果中含1的奇偶狀態(tài)，即是奇數(shù)個(gè)1，還是偶數(shù)個(gè)1。

5)數(shù)據(jù)指針DPTR

數(shù)據(jù)指針DPTR為16位寄存器，它是80C51中唯一的一個(gè)16位寄存器。編程時(shí)，既可以按16位寄存器使用，也可以作為兩個(gè)8位寄存器分開(kāi)使用。

DPH為DPTR的高8位寄存器，DPL為DPTR的低8位寄存器。DPTR通常在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或I/O接口時(shí)作為地址指針使用，尋址范圍為64KB。

6)堆棧指針SP

在微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中，都需要設(shè)置一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)行后進(jìn)先出操作的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域稱(chēng)為堆棧。

堆棧通常是存儲(chǔ)器的一部分，為了保證棧區(qū)的數(shù)據(jù)能按后進(jìn)先出的規(guī)則來(lái)操作，專(zhuān)門(mén)設(shè)置一個(gè)地址寄存器來(lái)管理，這個(gè)地址寄存器稱(chēng)為堆棧指針SP，用于指示棧頂單元地址。

51系列單片機(jī)中堆棧指針SP為8位寄存器。

在51系列單片機(jī)中，當(dāng)數(shù)據(jù)存入堆棧中，堆棧指針將自動(dòng)加1并將數(shù)據(jù)存入堆棧指針?biāo)傅拇鎯?chǔ)單元，當(dāng)需要從堆棧中取出數(shù)據(jù)時(shí)，首先將堆棧指針?biāo)傅拇鎯?chǔ)單元中的數(shù)據(jù)讀出，然后自動(dòng)將堆棧指針減1。

所以堆棧指針始終指向堆棧中最后存入數(shù)據(jù)的那個(gè)單元，故稱(chēng)該單元為堆棧頂棧。由于數(shù)據(jù)存入堆棧時(shí)堆棧指針自動(dòng)加1(地址增大)，所以稱(chēng)為向上生長(zhǎng)型堆棧。

操作規(guī)程時(shí)：進(jìn)棧操作，先將SP加1，后寫(xiě)入數(shù)據(jù);出棧操作，先讀出數(shù)據(jù)，后將SP減1。

51系列單片機(jī)中，堆棧規(guī)定設(shè)在單片機(jī)的內(nèi)部RAM中，同時(shí)在特殊功能寄存器中將81H設(shè)置為堆棧指針，即SP=81H，81H的內(nèi)容指示了棧頂?shù)刂贰?/p>

堆棧的主要功能是保護(hù)斷點(diǎn)和保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。51系列單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SP=07H。

由于89C51片內(nèi)RAM區(qū)有限，所以棧頂越小，堆棧深度就越深。為便于通用4組寄存器組都能使用，一般在系統(tǒng)初始化時(shí)使用MOV SP, #30H將棧頂設(shè)置在30H位置處。

堆棧的使用方式有兩種，一種是自動(dòng)方式，在調(diào)用子程序或中斷時(shí)，返回地址自動(dòng)進(jìn)棧。程序返回時(shí)，斷點(diǎn)再自動(dòng)彈回PC。這種方式無(wú)須用戶(hù)操作。

另一種指令模式，進(jìn)棧指令是PUSH，出棧指令是POP。

7)電源控制及波特率選擇控制寄存器PCON

PCON為8位寄存器，主要用于控制單片機(jī)工作于低功耗模式。80C51單片機(jī)的低功耗方式有待機(jī)方式和掉電保護(hù)方式兩種。

待機(jī)方式和掉電保護(hù)方式都由專(zhuān)用寄存器PCON的有關(guān)位來(lái)控制。PCON寄存器不可位尋址，只能字節(jié)尋址。

PD：掉電保護(hù)位，為1時(shí)進(jìn)入掉電保護(hù)方式;

IDL：待機(jī)方式位，為1時(shí)進(jìn)入待機(jī)方式。

8)并行I/O端口P0~P3

專(zhuān)用寄存器P0，P1，P2，P3分別是并行I/O口P0~P3的數(shù)據(jù)鎖存器。在80C51系列單片機(jī)中，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的I/O口操作指令，而采用同一的MOV指令操作，把I/O口當(dāng)做一般的專(zhuān)用寄存器使用。

9)串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF

串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF是串行口的一個(gè)專(zhuān)用寄存器，由一個(gè)發(fā)送緩沖器和一個(gè)接收緩沖器組成。兩個(gè)緩沖器在物理上獨(dú)立，但公用一個(gè)地址(99H)。SBUF用來(lái)存放要發(fā)送的或已接收的數(shù)據(jù)。

10)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的專(zhuān)用寄存器

80C51系列單片機(jī)中有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1，它們分別由兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器組成，T0由專(zhuān)用寄存器TH0，TL0組成。T1由專(zhuān)用寄存器TH1，TL1組成。

11)控制類(lèi)專(zhuān)用寄存器

IE，IP，TMOD，TCON，SCON寄存器是中斷系統(tǒng)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行口的控制寄存器，包含控制位和狀態(tài)位?？刂莆皇蔷幊虒?xiě)入的控制操作位。

對(duì)專(zhuān)用寄存器的字節(jié)尋址作如下幾點(diǎn)說(shuō)明：

1>21個(gè)可字節(jié)尋址的專(zhuān)用寄存器離散分散在內(nèi)部RAM的高128單元，其余的空閑單元為保留區(qū)，無(wú)定義，用戶(hù)不能使用。

2>程序計(jì)數(shù)器PC是唯一不能尋址的專(zhuān)用寄存器，PC不占用內(nèi)部RAM單元，它在物理上是獨(dú)立的。

3>對(duì)專(zhuān)用寄存器只能使用直接尋址方式，在指令中可寫(xiě)成寄存器符號(hào)或單元地址形式。

在21個(gè)可尋址的專(zhuān)用寄存器中，有11個(gè)寄存器它們的字節(jié)地址都能被8整除，可以進(jìn)行位尋址，即可對(duì)這些專(zhuān)用寄存器單元的每一位進(jìn)行位操作，每一位都有固定的位地址。