MCS-51系列單片機存儲器與其位尋址研究

張文宇 黃程旭 楊桂梅 黃新蕊 朱碩 鄭焙天 譚保華

摘要：在介紹MCS-51系列單片機的存儲器配置以及對應的引腳功能的基礎上，從用戶角度分析了存儲器的地址空間分配，對 MCS-51系列單片機的256B數據存儲器中的位地址進行了研究并給出256B內部數據存儲器的存儲空間分配，以51子系列和52子系列為研究對象，對兩者不同的特殊寄存器區進行了分析，得到兩者的位地址個數。

關鍵詞：單片機;存儲器;位地址;特殊寄存器

中圖分類號：TP368? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0028-02

現如今嵌入式技術越來越完善，單片機已經成為嵌入式領域不可缺少的基本構造之一。MCS-51系列單片機很早就被應用于工業測量和控制，掌握單片機芯片內的存儲器結構和地址分配，才能合理地使用單片機，使得工業的發展更近一籌。本文介紹了MCS-51系列單片機存儲器配置以及內部位地址的計算，可為工作人員提供了解和掌握位地址分布的途徑。

1 MCS-51系列單片機存儲器

1.1 MCS-51系列單片機存儲器有關引腳

1.2 MCS-51系列單片機存儲器配置介紹

MCS-51系列單片機的存儲器配置方式采用哈佛結構，因此分為數據存儲器和程序存儲器[2]。從用戶角度[3]可以分為64KB程序存儲器ROM、64KB外部數據存儲器RAM和256B內部數據存儲器RAM。其中64KB程序存儲器ROM利用MOVC指令實現只讀功能操作，用信號選通讀外ROM;64KB外部數據存儲器利用MOVX指令實現讀、寫功能操作，用信號選通寫外RAM;256B內部數據存儲器利用MOV指令實現讀、寫和其他功能操作。

64KB程序存儲器ROM的配置及內外RAM的配置如圖2所示。

2 MCS-51系列單片機位地址計算

2.1 MCS-51系列單片機位尋址區

MCS-51系列單片機內數據寄存器共256B，其中低128字節為RAM空間[4]，可分為工作寄存器區，位尋址區和數據緩沖區，高128字節為特殊功能寄存器（SFR）。內部RAM與特殊寄存器的配置如表1所示。

低128字節中20H～2FH為位尋址區[5]，16個字節中的每一位均有一個位地址，高128字節中80H～FFH中的特殊寄存器（SFR）也可以進行位尋址，因此MCS-51系列單片機的位尋址區總共由20H～2FH的地址空間和80H～FFH中的部分地址空間兩部分組成。

2.2 MCS-51系列單片機位尋址計算方法

在計算MCS-51系列單片機的位地址個數時，受內部特殊寄存器（SFR）個數與寄存器有效位數影響[4]。MCS-51系列單片機內可位尋址的特殊寄存器的字節地址具有能被8整除的特點[6]。

在功能上，MCS-51系列單片機可以分為基本型和增強型兩類，基本型又稱為51子系列[7]，增強型又稱為52子系列[8]。51子系列與52子系列共有的且內部位定義相同的10個特殊功能器（SFR）如表2所示。

除以上10個寄存器以外，52子系列較51子系列增加了一個定時/計數器T2，因此51子系列的中斷優先控制寄存器IP多了一位PT2，用來控制定時器T2中斷優先;中斷允許控制寄存器多了一位ET2，用于控制定時器T2溢出中斷允許;且52子系列較51子系列新增定時/計數器T2控制寄存器T2CON。T2CON寄存器位定義名如表3所示。

綜上所述，51子系列共有211個位地址，而52子系列則共有221個位地址。

3 結束語

本文在分析MCS-51系列單片機的存儲器內部空間分配情況的基礎上，對單片機內部位地址的分配情況進行了深入的研究，并結合不同型號的單片機內部特殊寄存器配置情況，給出兩種子系列單片機的特殊寄存器方面的不同，從而具體計算兩種子類型的單片機的位地址個數。該結果可以有效解決初學者以及教學過程中學習人員對于MCS-51單片機位地址的計算問題。

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【通聯編輯：謝媛媛】