MCS-51系列单片机存储器与其位寻址研究

张文宇 黄程旭 杨桂梅 黄新蕊 朱硕 郑焙天 谭保华

摘要：在介绍MCS-51系列单片机的存储器配置以及对应的引脚功能的基础上，从用户角度分析了存储器的地址空间分配，对 MCS-51系列单片机的256B数据存储器中的位地址进行了研究并给出256B内部数据存储器的存储空间分配，以51子系列和52子系列为研究对象，对两者不同的特殊寄存器区进行了分析，得到两者的位地址个数。

关键词：单片机;存储器;位地址;特殊寄存器

中图分类号：TP368      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）13-0028-02

现如今嵌入式技术越来越完善，单片机已经成为嵌入式领域不可缺少的基本构造之一。MCS-51系列单片机很早就被应用于工业测量和控制，掌握单片机芯片内的存储器结构和地址分配，才能合理地使用单片机，使得工业的发展更近一筹。本文介绍了MCS-51系列单片机存储器配置以及内部位地址的计算，可为工作人员提供了解和掌握位地址分布的途径。

1 MCS-51系列单片机存储器

1.1 MCS-51系列单片机存储器有关引脚

1.2 MCS-51系列单片机存储器配置介绍

MCS-51系列单片机的存储器配置方式采用哈佛结构，因此分为数据存储器和程序存储器[2]。从用户角度[3]可以分为64KB程序存储器ROM、64KB外部数据存储器RAM和256B内部数据存储器RAM。其中64KB程序存储器ROM利用MOVC指令实现只读功能操作，用信号选通读外ROM;64KB外部数据存储器利用MOVX指令实现读、写功能操作，用信号选通写外RAM;256B内部数据存储器利用MOV指令实现读、写和其他功能操作。

64KB程序存储器ROM的配置及内外RAM的配置如图2所示。

2 MCS-51系列单片机位地址计算

2.1 MCS-51系列单片机位寻址区

MCS-51系列单片机内数据寄存器共256B，其中低128字节为RAM空间[4]，可分为工作寄存器区，位寻址区和数据缓冲区，高128字节为特殊功能寄存器（SFR）。内部RAM与特殊寄存器的配置如表1所示。

低128字节中20H～2FH为位寻址区[5]，16个字节中的每一位均有一个位地址，高128字节中80H～FFH中的特殊寄存器（SFR）也可以进行位寻址，因此MCS-51系列单片机的位寻址区总共由20H～2FH的地址空间和80H～FFH中的部分地址空间两部分组成。

2.2 MCS-51系列单片机位寻址计算方法

在计算MCS-51系列单片机的位地址个数时，受内部特殊寄存器（SFR）个数与寄存器有效位数影响[4]。MCS-51系列单片机内可位寻址的特殊寄存器的字节地址具有能被8整除的特点[6]。

在功能上，MCS-51系列单片机可以分为基本型和增强型两类，基本型又称为51子系列[7]，增强型又称为52子系列[8]。51子系列与52子系列共有的且内部位定义相同的10个特殊功能器（SFR）如表2所示。

除以上10个寄存器以外，52子系列较51子系列增加了一个定时/计数器T2，因此51子系列的中断优先控制寄存器IP多了一位PT2，用来控制定时器T2中断优先;中断允许控制寄存器多了一位ET2，用于控制定时器T2溢出中断允许;且52子系列较51子系列新增定时/计数器T2控制寄存器T2CON。T2CON寄存器位定义名如表3所示。

综上所述，51子系列共有211个位地址，而52子系列则共有221个位地址。

3 结束语

本文在分析MCS-51系列单片机的存储器内部空间分配情况的基础上，对单片机内部位地址的分配情况进行了深入的研究，并结合不同型号的单片机内部特殊寄存器配置情况，给出两种子系列单片机的特殊寄存器方面的不同，从而具体计算两种子类型的单片机的位地址个数。该结果可以有效解决初学者以及教学过程中学习人員对于MCS-51单片机位地址的计算问题。

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【通联编辑：谢媛媛】