江苏开放大学文本单片机应用技术_03_单片机的存储器_讲义3-存储器.pdf_大学文库

第3单元单片机的存储器单片机中，除了有中央处理器CPU外，还必须含有存储器，用于存放工作所需的程序和数据。8051单片机片内含有数据存储器RAM和程序存储器ROM两类存储器。RAM称为读写存储器，主要用于存储数据，又称为数据存储器，它可根据需要读出、写入各种数据，或与外界进行信息交换等。RAM是易失性存储介质，掉电后信息消失。ROM称为只读存储器，主要用于存储程序，又称为程序存储器，它必须在单片机工作之前，存入各种程序、常数等内容，工作后，只能读出，不能写入。ROM在掉电后信息不丢失。当单片机系统出现片内存储容量不够时，还可以扩展片外存储器。片外存储器也包括片外程序存储器ROM和片外数据存储器RAM两种。 3.1MCS-51单片机的程序存储器 8051单片机芯片内含有4K字节的程序存储器ROM,为了单片机能够按循序执行一条条指令，8051单片机专门设有一个专用计数器，称为程序计数器P℃。8051单片机的程序计数器PC有16位，其功能主要是实现程序的顺序执行，PC中存放将要执行的指令地址，且具有计数功能。每从程序存储器中取出一条指令后，PC内容自行加1，使其指向下一字节的地址，PC还可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转移。 8051单片机片内程序存储器的寻址范围有64KB,其地址从0000H~0FFFH。另外，还可以扩展片外程序存储器，地址从1000H~FFFH。如图3-1(a)所示为8051程序存储器的编址图。对于片内有ROM的单片机，EA引脚应接高电平，使系统从片内开始执行程序，直到执行完全部程序，如8051芯片。当PC的内容在0~OFFFH之间时，系统执行片内程序存储器：当PC的内容超过OFFFH时，系统自动去执行片外程序存储器。对于片内无ROM的单片机，则EA引脚应接低电平，使其只访问片外程序存储器，如 8031芯片。由于EA引脚的存在，还可以让片内程序存储器与片外程序存储器的地址重叠，借助EA 的高、低电平来确定是访问片内程序存储器，还是片外程序存储器。 MCS-51系列单片机片内程序存储器中有7个特殊单元，留作特殊用途，从其内容可分为二组特殊单元。一组有一个特殊单元，作系统复位用，入口地址从0000H开始，系统复位后，程序计数器P℃的内容置为0000H,系统从0000H单元开始取指令，并执行程序，一般在0000H0002H单元中存放一条无条件跳转指令，以便用户直接去执行指定的程序。另一组有6个特殊单元，分别存放6个中断源和中断服务程序的入口地址，详见表3-1所示。在这6个特殊单元中，每一个特殊单元中一般都存放一条无条件跳转指令，中断响应后，按中断种类，自动转移到中断区的首地址上，然后执行无条件跳转指令，转移到该中断的中断服 2

第 3 单元单片机的存储器 2 单片机中，除了有中央处理器 CPU 外，还必须含有存储器，用于存放工作所需的程序和数据。8051 单片机片内含有数据存储器 RAM 和程序存储器 ROM 两类存储器。RAM 称为读写存储器，主要用于存储数据，又称为数据存储器，它可根据需要读出、写入各种数据，或与外界进行信息交换等。RAM 是易失性存储介质，掉电后信息消失。ROM 称为只读存储器，主要用于存储程序，又称为程序存储器，它必须在单片机工作之前，存入各种程序、常数等内容，工作后，只能读出，不能写入。ROM 在掉电后信息不丢失。当单片机系统出现片内存储容量不够时，还可以扩展片外存储器。片外存储器也包括片外程序存储器 ROM 和片外数据存储器 RAM 两种。 3．1 MCS-51 单片机的程序存储器 8051 单片机芯片内含有 4K 字节的程序存储器 ROM，为了单片机能够按循序执行一条条指令，8051 单片机专门设有一个专用计数器，称为程序计数器 PC。8051 单片机的程序计数器 PC 有 16 位，其功能主要是实现程序的顺序执行，PC 中存放将要执行的指令地址，且具有计数功能。每从程序存储器中取出一条指令后，PC 内容自行加 1，使其指向下一字节的地址，PC 还可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转移。 8051 单片机片内程序存储器的寻址范围有 64KB，其地址从 0000H～0FFFH。另外，还可以扩展片外程序存储器，地址从 1000H～FFFFH。如图 3-1（a）所示为 8051 程序存储器的编址图。对于片内有 ROM 的单片机， EA 引脚应接高电平，使系统从片内开始执行程序，直到执行完全部程序，如 8051 芯片。当 PC 的内容在 0～0FFFH 之间时，系统执行片内程序存储器；当 PC 的内容超过 0FFFH 时，系统自动去执行片外程序存储器。对于片内无 ROM 的单片机，则 EA 引脚应接低电平，使其只访问片外程序存储器，如 8031 芯片。由于 EA 引脚的存在，还可以让片内程序存储器与片外程序存储器的地址重叠，借助 EA 的高、低电平来确定是访问片内程序存储器，还是片外程序存储器。 MCS-51 系列单片机片内程序存储器中有 7 个特殊单元，留作特殊用途，从其内容可分为二组特殊单元。一组有一个特殊单元，作系统复位用，入口地址从 0000H 开始，系统复位后，程序计数器 PC 的内容置为 0000H，系统从 0000H 单元开始取指令，并执行程序，一般在 0000H~0002H 单元中存放一条无条件跳转指令，以便用户直接去执行指定的程序。另一组有 6 个特殊单元，分别存放 6 个中断源和中断服务程序的入口地址，详见表 3-1 所示。在这 6 个特殊单元中，每一个特殊单元中一般都存放一条无条件跳转指令，中断响应后，按中断种类，自动转移到中断区的首地址上，然后执行无条件跳转指令，转移到该中断的中断服

片机技术及应用 2DH 6FH 6EH 6DH 6CH 6BH 6AH 69H 68H 2EH 77H 76H 75H 74H 73H 72H 71H 70H 2FH 7FH 7EH 7DH 7CH 7BH 7AH 79H 78H 3.堆栈和数据缓冲区 (1)堆栈堆栈是采用“先进后出”工作方式的一片缓冲区，如图3-2所示。单片机中的堆栈是开辟在内部RAM中的，用于暂时存放信息的存储单元，它是为了程序调用和中断操作而设立的，具体功能是为了保护现场和保护断点。堆栈有两种操作方式，将数据送入堆栈称为压入操作，简称入栈。把堆栈中内容取出来的操作称为弹出操作，简称出栈。MCS-51系列单片机内部数据存储器中堆栈的位置是不固定的，它是利用一个8位专用寄存器堆栈指针SP来确定栈顶的地址，以确定堆栈在RAM中位置，称为建立堆栈，SP起着管理堆栈的作用，实现堆栈正确的操作，常用程序指令来完成。一般情况下，MCS-51系列单片机复位后SP的初始化地址为07H。 (2)数据缓冲器区数据缓冲器区的编址从30H~7FH,共80个单元，主要提供给用户使用，也称之为用户 RAM区。对数据缓冲区一般没有明确的使用规定，只是常把堆栈开辟在此区中。这时，应注意把SP初始化的值定在30H以后，当SP一经确定，堆栈的位置也就确定下来了。进栈 +出栈栈顶 SP 栈底图3-2堆栈结构图 3.3存储器扩展方法* MCS-51单片机的芯片内集成了程序存储器和数据存储器，一般单片机最小应用系统最能发挥单片机体积小、成本低的特点。但在许多较复杂的应用场合，需要存储器扩展。由于存储器可由多片芯片组成，因此存储器的编址分为两个层次，既存储器芯片的选择和存储器芯片内部存储单元的选择。对于存储器芯片内部存储单元的选择，方法很简单，就是把存储器芯片的地址引线按位号和相应的系统地址线直接连接即可实现。而存储器芯片的选择却比较复杂，利用译码器采用译码法进行存储器芯片选择是常用的方法

单片机技术及应用 5 2DH 6FH 6EH 6DH 6CH 6BH 6AH 69H 68H 2EH 77H 76H 75H 74H 73H 72H 71H 70H 2FH 7FH 7EH 7DH 7CH 7BH 7AH 79H 78H 3．堆栈和数据缓冲区（1）堆栈堆栈是采用“先进后出”工作方式的一片缓冲区，如图 3-2 所示。单片机中的堆栈是开辟在内部 RAM 中的，用于暂时存放信息的存储单元，它是为了程序调用和中断操作而设立的，具体功能是为了保护现场和保护断点。堆栈有两种操作方式，将数据送入堆栈称为压入操作，简称入栈。把堆栈中内容取出来的操作称为弹出操作，简称出栈。MCS-51 系列单片机内部数据存储器中堆栈的位置是不固定的，它是利用一个 8 位专用寄存器堆栈指针 SP 来确定栈顶的地址，以确定堆栈在 RAM 中位置，称为建立堆栈，SP 起着管理堆栈的作用，实现堆栈正确的操作，常用程序指令来完成。一般情况下，MCS-51 系列单片机复位后 SP 的初始化地址为 07H。（2）数据缓冲器区数据缓冲器区的编址从 30H～7FH，共 80 个单元，主要提供给用户使用，也称之为用户 RAM 区。对数据缓冲区一般没有明确的使用规定，只是常把堆栈开辟在此区中。这时，应注意把 SP 初始化的值定在 30H 以后，当 SP 一经确定，堆栈的位置也就确定下来了。图 3-2 堆栈结构图 3．3 存储器扩展方法* MCS-51 单片机的芯片内集成了程序存储器和数据存储器，一般单片机最小应用系统最能发挥单片机体积小、成本低的特点。但在许多较复杂的应用场合，需要存储器扩展。由于存储器可由多片芯片组成，因此存储器的编址分为两个层次，既存储器芯片的选择和存储器芯片内部存储单元的选择。对于存储器芯片内部存储单元的选择，方法很简单，就是把存储器芯片的地址引线按位号和相应的系统地址线直接连接即可实现。而存储器芯片的选择却比较复杂，利用译码器采用译码法进行存储器芯片选择是常用的方法。进栈出栈栈底栈顶 SP

第3单元单片机的存嘶器译码法又分为完全译码和部分译码两种。 (1)完全译码：地址译码器使用了全部地址线，地址与存储单元一一对应，也就是1 个存储单元只占用1个唯一地址。 (2)部分译码：地址译码器仅使用了部分地址线，地址与存储单元不是一一对应，而是1个存储单元占用了几个地址。1根地址线不接，一个单元占用2(21)个地址：2根地址线不接，一个单元占用4(22)个地址。若有n根地址线不接，则占用2n个地址。实际使用时，为简单起见，往往取数值最小或最大的一组地址。对于单片机系统来说，由于实际需要的存储器容量往往大大低于所能提供的容量，而分译码可以简化译码电路，所以使用得比较多。在设计地址译码器电路时，如果采用地址译码关系图的话，将会带来很大的方便。所谓地址译码关系图，就是一种用简单的符号来代表全部地址译码关系的示意图。例如： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 Al A0 0100········ 上述打“·”部分为片内译码，其地址变化范围为全“0”~全“1”。打“×”的位置为不接的地址线，只要有1个或1个以上的“×”，即为部分译码。该位为0或1均为有效地址。“0”表示该位为“0”有效：“1”表示该位为“1”有效。从地址译码关系图上可以看出以下几点： (1)属完全译码还是部分译码： (2)片内译码线和片外译码各有多少根： (3)所占用的全部地址范围为多少。在上面的关系图中，有1个“×”(A15不接)，表示为部分译码，每个单元占用2个地址。片内译码线有11根(A10~A0),片外译码线有4根。其所占用的地址范围如下：当A15为0时，所占用地址为0010000000000000~0010011111111111，即2000H~ 27FFH。当A15为1时，所占用地址为1010000000000000~1010011111111111，即2000H~ 27FFH。共占用了两组地址，这两组地址在使用中同样有效。应该指出的是，随着半导体存储器的不断发展，大容量、高性能、低价格的存储器不断推出，这就使得存储器的扩展变得更加方便，译码电路也越来越简单。 6

第 3 单元单片机的存储器 6 译码法又分为完全译码和部分译码两种。（1）完全译码：地址译码器使用了全部地址线，地址与存储单元一一对应，也就是 1 个存储单元只占用 1 个唯一地址。（2）部分译码：地址译码器仅使用了部分地址线，地址与存储单元不是一一对应，而是 1 个存储单元占用了几个地址。1 根地址线不接，一个单元占用 2（2 1）个地址；2 根地址线不接，一个单元占用 4（2 2）个地址。若有 n 根地址线不接，则占用 2 n个地址。实际使用时，为简单起见，往往取数值最小或最大的一组地址。对于单片机系统来说，由于实际需要的存储器容量往往大大低于所能提供的容量，而部分译码可以简化译码电路，所以使用得比较多。在设计地址译码器电路时，如果采用地址译码关系图的话，将会带来很大的方便。所谓地址译码关系图，就是一种用简单的符号来代表全部地址译码关系的示意图。例如： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 × 0 1 0 0 · · · · · · · · · · · 上述打“·”部分为片内译码，其地址变化范围为全“0”～全“1”。打“×”的位置为不接的地址线，只要有 1 个或 1 个以上的“×”，即为部分译码。该位为 0 或 1 均为有效地址。“0”表示该位为“0”有效；“1” 表示该位为“1”有效。从地址译码关系图上可以看出以下几点：（1）属完全译码还是部分译码；（2）片内译码线和片外译码各有多少根；（3）所占用的全部地址范围为多少。在上面的关系图中，有 1 个“×”（A15 不接），表示为部分译码，每个单元占用 2 个地址。片内译码线有 11 根（A10～A0），片外译码线有 4 根。其所占用的地址范围如下：当 A15 为 0 时，所占用地址为 0010000000000000～0010011111111111，即 2000H～ 27FFH。当 A15 为１时，所占用地址为 1010000000000000～1010011111111111，即 2000H～ 27FFH。共占用了两组地址，这两组地址在使用中同样有效。应该指出的是，随着半导体存储器的不断发展，大容量、高性能、低价格的存储器不断推出，这就使得存储器的扩展变得更加方便，译码电路也越来越简单

片机技术及应用 3.4程序存储器的扩展* 程序存储器用于存储程序代码和程序常数。由于单片机的应用系统通常是专用的微机系统，一旦系统研制完毕其软件也就定型了，所以，单片机的程序存储器一般由半导体只读存储器组成。MCS-51的程序存储器寻址空间为64KB。其中8051/8751片内包含4KB的ROM 或EPROM,8031片内不带ROM。当片内ROM不够用或采用8031芯片时，需扩展程序存储器。程序存储器的地址范围为O00OH~FFFFH,虽然与数据存储器地址重叠，但寻址空间独立，使用单独的控制信号和指令，程序存储器的指令和数据读取由PSEN控制，读取数据用 MOVC查表指令。 3.4.1 EPROM程序存储器一般PROM、EPROM、EEPROM等半导体存储器都可以作为外部扩展程序存储器。由于EPROM价格低廉，性能可靠，使用方便，所以用EPROM作单片机的外部程序存储器是最为常用的程序存储器扩展方法。一.EPROM的功能特性 EPROM是紫外线可擦抹电可编程的半导体只读存 VPP 1 28 Vcc 储器，掉电后信息不会丢失，EPROM中的程序一般由AI2□2 27 ✉PG 专门的编程器写入。MCS-51单片机应用系统中使用最 A7 C 26 A6 25 S 多的EPROM程序存储器是Intel公司的典型系列芯片 A5= 24 ☐A9 2716(2K×8)、2732(4K×8)、2764(8K×8)、27128 A4 6 2764 23 ☐A11 A3 OE (16K×8)和27256(32K×8)等。下面以2764为例， 7(8k×8)22 A2 8 21 ✉A10 介绍其引脚及性能。 Al 9 C正 2764是双列直插式28引脚的标准芯片，容量为 A0 0 19 =D7 DO 11 18 ▣ D6 8K×8,其引脚如图3-3所示。 DI 12 17=D5 图中涉及的引脚符号的意义如下： D2 13 16 D4 GND 14 15 D3 ·A12~A0:13位地址输入线。 ·D7~D0:8位三态数据线。图3-3 EPROM2764引脚图 ·CE:片选信号输入线，低电平有效。 ·PGM:编程脉冲输入线。 ·OE:读选通信号输入线，低电平有效。 ·Vpp:编程电源输入线，编程电压为+25V 或+12V,正常使用时加+5V电压。 >

单片机技术及应用 7 3．4 程序存储器的扩展* 程序存储器用于存储程序代码和程序常数。由于单片机的应用系统通常是专用的微机系统，一旦系统研制完毕其软件也就定型了，所以，单片机的程序存储器一般由半导体只读存储器组成。MCS-51 的程序存储器寻址空间为 64KB。其中 8051/8751 片内包含 4KB 的 ROM 或 EPROM，8031 片内不带 ROM。当片内 ROM 不够用或采用 8031 芯片时，需扩展程序存储器。程序存储器的地址范围为 0000H～FFFFH，虽然与数据存储器地址重叠，但寻址空间独立，使用单独的控制信号和指令，程序存储器的指令和数据读取由 PSEN 控制，读取数据用 MOVC 查表指令。 3．4．1 EPROM 程序存储器一般 PROM、EPROM、EEPROM 等半导体存储器都可以作为外部扩展程序存储器。由于 EPROM 价格低廉，性能可靠，使用方便，所以用 EPROM 作单片机的外部程序存储器是最为常用的程序存储器扩展方法。一．EPROM 的功能特性 EPROM 是紫外线可擦抹电可编程的半导体只读存储器，掉电后信息不会丢失，EPROM 中的程序一般由专门的编程器写入。MCS-51 单片机应用系统中使用最多的 EPROM 程序存储器是 Intel 公司的典型系列芯片 2716（2K×8）、2732（4K×8）、2764（8K×8）、27128 （16K×8）和 27256（32K×8）等。下面以 2764 为例，介绍其引脚及性能。 2764 是双列直插式 28 引脚的标准芯片，容量为 8K×8，其引脚如图 3-3 所示。图中涉及的引脚符号的意义如下：  A12～A0：13 位地址输入线。  D7～D0：8 位三态数据线。  CE ：片选信号输入线，低电平有效。  PGM ：编程脉冲输入线。  OE ：读选通信号输入线，低电平有效。  VPP：编程电源输入线，编程电压为+25V 或+12V，正常使用时加+5V 电压。图 3-3 EPROM2764 引脚图 2764 (8k×8) A12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A7 A6 A5 A4 A3 A2 GND A1 D0 D1 D2 A0 VCC 15 16 17 18 19 20 28 27 26 25 24 23 22 21 NC A8 A9 A11 A10 D3 D7 D6 D5 D4 CE OE PGM VPP

江苏开放大学 文本 单片机应用技术_03_单片机的存储器_讲义3-存储器

江苏开放大学文本单片机应用技术_03_单片机的存储器_讲义3-存储器