51单片机原理及汇编教程(一)之51单片机结构及原理

一、51单片机常用知识

 1、数制

   4个二进制位，即4位 —— 半字节

   8个二进制位，即8位 —— 一个字节

   16个二进制位，即16位 —— 双字节，也叫字

   32个二进制位，即32位 —— 双字，也叫长字

  计算机中有符号数有三种表示方法，①原码②补码③反码。在计算机系统中，数值一律用补码表示和存储，0表示“+”也就是正数，1表示“-”也就是负数。

补码的转化方式：

 ①正数，补码与原码相同。

 ②负数，所有位取反，+1。

2、51单片机的存储

 程序存储器一般用ROM来存放，即Read Only Memory。51单片机只有4K的ROM，即4x1024个字节，地址空间从0000H到0FFFH。

 单片机的第一条程序永远从0000H开始，这就是程序的起始地址，也叫程序的入口地址。

 程序计数器，简写PC。CPU只从PC当(当前PC的位置）开始执行程序，PC的初始值是0000H。CPU从PC当指向的位置取指令后，PC当就自动加1，然后CPU开始分析指令，然后执行指令。

 指令执行的过程分为三步：①取指令②分析指令③执行指令

二、51单片机内部结构

  ALU是单片机的算术逻辑单元，由"And Gate"（与门） 和"Or Gate"（或门）构成的算术逻辑单元，主要功能是进行二位元的算术运算，如加减乘(不包括整数除法)。ALU的数据可以从暂存器1和2中获取，运算后的数据可以放到总线中。PSW（程序状态字）可以读取ALU中的数据，如果ALU在进行加法运算时有溢出则PSW中的溢出位置1，PSW中的数据可以经过总线进行双向传输。（待完善）

三、存储器

  51单片机内部集成存储器，采用独立编址的哈佛结构，同时也可以总线访问外挂的存储器。51单片机内部有4K的ROM，地址为0000H到0FFFH，可以通过MOVC指令进行访问。内部RAM共256字节，可分为3个部分，低128字节RAM，高128字节RAM及SFR特殊功能寄存器区。低128字节的数据存储器既可以直接寻址也可以间接寻址。高128字节RAM遇特殊功能寄存器貌似公用相同的地址范围，都用80H-FFH，使用时通过不同的寻址方式加以区别，通过MOV指令的直接和间接访问来区分是访问的RAM还是SFFR。

  外部存储器则是64k的ROM和RAM。通过EA引脚判断是访问的内部存储器还是外部存储器，当EA引脚=1时访问内部存储器，EA引脚=0时访问外部存储器。

  特殊的PC指针在内部ROM加到0FFFH后，再加一，自动跳转到外部ROM的下一个地址。

  低128位RAM按功能不同又可以区分为三种，分别为工作寄存器组、可位寻址（也可以按字寻址）、只能按字寻址。

①工作寄存器组（00H到1FH）

  一共分为4组，分别为第0、1、2、3组，每一组都由R0、R1、…R7组成，其中一个R可以存一个字节。通过RS0和RS1这两个标志位控制是第几组。RS1和RS0位于PSW程序状态字寄存器中。

②可位寻址（20-2FH）位地址空间00H-7FH

③只能字节访问（30H-7FH）