2、數據存儲器

單片機的數據存儲器由讀寫存儲器ram組成。其最大容量可擴展到64k，用于存儲實時輸入的數據。8051內部有256個單元的內部數據存儲器，其中00h～7fh為內部隨機存儲器ram，80h～ffh為專用寄存器區(qū)。實際使用時應首先充分利用內部存儲器，從使用角度講，搞清內部數據存儲器的結構和地址分配是十分重要的。因為將來在學習指令系統(tǒng)和程序設計時會經常用到它們。8051內部數據存儲器地址由00h至ffh共有256個字節(jié)的地址空間，該空間被分為兩部分，其中內部數據ram的地址為00h～7fh(即0～127)。而用做特殊功能寄存器的地址為80h～ffh。在此256個字節(jié)中，還開辟有一個所謂“位地址”區(qū)，該區(qū)域內不但可按字節(jié)尋址，還可按“位(bit)”尋址。對于那些需要進行位操作的數據，可以存放到這個區(qū)域。從00h到1fh安排了四組工作寄存器，每組占用8個ram字節(jié)，記為r0～r7。究竟選用那一組寄存器，由前述標志寄存器中的rs1和rs0來選用。在這兩位上放入不同的二進制數，即可選用不同的寄存器組，如附表1所示。

3、特殊功能寄存器

特殊功能寄存器(sfr)的地址范圍為80h～ffh。在mcs-51中，除程序計數器pc和四個工作寄存器區(qū)外，其余21個特殊功能寄存器都在這sfr塊中。其中5個是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了26個字節(jié)。各特殊功能寄存器的符號和地址見附表2。其中帶*號的可位尋址。特殊功能寄存器反映了8051的狀態(tài)，實際上是8051的狀態(tài)字及控制字寄存器。用于cpu

psw便是典型一例。這些特殊功能寄存器大體上分為兩類，一類與芯片的引腳有關，另一類作片內功能的控制用。與芯片引腳有關的特殊功能寄存器是p0～p3，它們實際上是4個八位鎖存器(每個i/o口一個)，每個鎖存器附加有相應的輸出驅動器和輸入緩沖器就構成了一個并行口。mcs-51共有p0～p3四個這樣的并行口，可提供32根i/o線，每根線都是雙向的，并且大都有第二功能。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器a、標志寄存器psw、數據指針dptr等的功能前已提及，而另一些寄存器的功能在后面有關部分再作進一步介紹。

mcs-51單片機的指令組成和尋址方式

單片機要正常運作，事先需編制程序，再把程序放入存貯器中，然后由cpu執(zhí)行該程序。程序是由指令組成的，指令的基本組成是操作碼和操作數。單片機的品種很多，設計時怎樣表示操作碼和操作數，都有各自的規(guī)定，再有指令代碼也各不相同，因此，必須對所選單片機的全部指令，也就是所謂“指令系統(tǒng)”，有足夠的了解。各個系列的單片機雖然有不同的指令系統(tǒng)，但也有其共同性。掌握一種單片機的指令系統(tǒng)，對其它系列單片機可以起到觸類旁通的作用。mcs-51單片機應用廣泛，派生品種多，具有代表性，所以，這里以mcs-51系列的指令系統(tǒng)為例說明“指令”的組成和應用。

1、mov a，#20h

這條指令表示把20h這個數送入累加器a中(一個特殊功能寄存器)。

2、add a，70h

這條指令表示把累加器a中的內容(在上例中送入的#20h)和存貯器中地址為70h單元中的內容(也是一個數字)，通過算術邏輯單元(英文縮寫為alu)相加，并將結果保留在a中。這里mov、add等稱為操作碼，而a、#20h、70h等均稱為操作數。在匯編語言程序中，操作碼通常由英文單詞縮寫而成，這樣有助于記憶，所以又稱助記符。如mov就是英文單詞move的縮寫，含有搬移的意思;而add即為英文單詞，其意為相加。因此，對于略懂英語的用戶，掌握單片機指令的含意是較為方便的。操作數有多種表示法，如以上的#20h稱為立即數，即20h就是真正的操作數。而70h是存貯器中某個單元的地址，在該單元中，放著操作數(比如說是3ah)，add a，70h不是將70h和a中的內容相加，而是從存貯器70h單元中將3ah取出和a中的內容相加。由上可知，要找到實際操作數，有時就要轉個彎，甚至轉幾個彎，這個過程稱為尋址，mcs-51共有7種尋址方式，現介紹如下：

1、立即尋址：操作數就寫在指令中，和操作碼一起放在程序存貯器中。把“#”號放在立即數前面，以表示該尋址方式為立即尋址，如#20h。

2、寄存器尋址：操作數放在寄存器中，在指令中直接以寄存器的名字來表示操作數的地址。例如mov a，r0就屬于寄存器尋址，即將r0寄存器的內容送到累加器a中。

3、直接尋址：操作數放在單片機的內部ram某單元中，在指令中直接寫出該單元的地址。如前例的add a，70h中的70h。

4、寄存器間接尋址：操作數放在ram某個單元中，該單元的地址又放在寄存器r0或r1中。

如果ram的地址大于256，則該地址存放在16位寄存器dptr(數據指針)中，此時在寄存器名前加@符號來表示這種間接尋址。如mov a，@r0。其它還有變址尋址、相對尋址、位尋址等，待以后再詳細介紹。

可能有人會問，在指令中直接給出實際操作數，不是簡單、明了嗎?為什么還要用其它幾種尋址方式呢?這是因為在編制程序時很難一下子就給出操作數。如用單片機控制溫度時，時時需要將給定的控制溫度(如20℃)減去環(huán)境溫度，而環(huán)境溫度時時有變化，顯然無法在程序指令中給出，只有通過一定方式，將其送入某個輸入/輸出口，再存放在某個寄存器中，這就必須用到寄存器尋址。又如要進行算術運算，要計算每班學員各科成績的平均值，如果把每個學員的各科都編一個程序，在程序中直接給出該學員各科成績，再求平均值，顯然太麻煩。這里可以編一個求平均成績的通用程序，把每位學員的成績送入存貯器的各個單元中，這時可采取直接尋址，一個程序可供每個學員用，不是更方便嗎?

所以，尋址方式越多，編制程序就越方便、靈活，適用范圍就越廣。尋址有如找人，如被找的人有手機、bp機、座機電話等多種聯(lián)系方式則就容易找到他，單片機也是如此，尋址方式越多，找操作數越方便，單片機的功能就越強。前面介紹51系列單片機的尋址方式時，常遇到單片機內部的一些寄存器、累加器a、通用寄存器r0～r7、數據指針dptr和存貯器等。在以后介紹指令時，數據就要在這些寄存器、存貯器之間傳送，或者進行運算。因此，編制程序就需熟悉單片機的內部結構。

8051單片機的內部總體結構其基本特性如下：

8位cpu、片內振蕩器

4k字節(jié)rom、128字節(jié)ram

21個特殊功能寄存器

32根i/o線

可尋址的64k字節(jié)外部數據、程序存貯空間

2個16位定時器、計數器

中斷結構：具有二個優(yōu)先級、五個中斷源 一個全雙口串行口

位尋址(即可尋找某位的內容)功能，適于按位進行邏輯運算的位處理器。除128字節(jié)ram、4k字節(jié)rom和中斷、串行口及定時器模塊外，還有4組i/o口p0～p3，余下的就是cpu的全部組成。把4krom換為eprom就是8751的結構，如去掉rom/eprom部分即為8031的框圖，如果將rom置換為flash存貯器或eeprom，或再省去某些i/o，即可得到51系列的派生品種，如89c51、at89c2051等單片機的框圖。

單片機各部分是通過內部的總線有機地連接起來的。