单片机内部结构（干货）

程序计数器PC(Program Counter)：

存放着下一条将要从程序存储器中取出的指令的地址。

工作方式：

① 程序计数器PC自动加1。
②程序计数器将被置入新的数值。
③ 在执行子程序或响应中断时：将PC的当前值(可称为断点值)自动送入堆栈；将子程序的入口地址或中断向量地址送入PC，程序流向发生变化，执行子程序或中断服务程序。

51单片机存储器采用哈佛(Harvard)结构，即将程序存储器和数据存储器截然分开，程序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式、寻址空间和控制系统。

51单片机的4个物理存储空间相当于3个逻辑存储空间。

程序存储器ROM：（内外统一编址）

用来存放暂时性的数据、运算的中间结果或用作堆栈。 随时进行数据的写入和读出，关闭电源时，其所存储的信息将丢失。

特殊存储器单元：

0000H：复位后程序自动运行的首地址
0003H：外部中断0入口地址
000BH：定时器0溢出中断入口地址
0013H：外部中断1入口地址
001BH：定时器1溢出中断入口地址
0023H：串行口中断入口地址

程序一般应安排在0030H地址以后

数据存储器RAM：

用来存放MCU的固定系统程序、应用程序、数据或表格。如系统监控程序等。 写入信息后不易改写的存储器。断电后，其中的信息保留不变。

①工作寄存器区（含寄存器组0 ~ 3）：
寄存器组0：地址00H~07H
寄存器组1：地址08H~0FH
寄存器组2：地址10H~17H
寄存器组3：地址18H~1FH

当前工作寄存器组选择：RS1、RS0。通常采用位寻址比较方便。

②位寻址区：20H~2FH
片内数据RAM区的32~ 47(20H~2FH)16个字节单元，共包含128位。在这里插入图片描述
③通用RAM区：（ 30H~7FH，共80字节）

数据缓冲器
堆栈
SP指示栈顶
复位时SP=07H
系统初始化通常重新设置

（4）特殊功能寄存器SFR区（ 80H~0FFH）
（80C51的21个，80C52的26个）
除有字节寻址能力外，还有位寻址能力。

与运算器相关3个：

ACC 累加器
B B寄存器
PSW 程序状态字寄存器

指针类3个：

SP 堆栈指针
DPH,DPL

与中断相关2个

IE 中断允许控制寄存器
IP 中断优先级控制寄存器

与口相关7个

P0,P1,P2,P3
SBUF 串行口数据缓冲器
SCON 串行口控制寄存器
PCON 电源控制寄存器

与定时/计数器相关6个

TH0,TL0 T0的两个8位计数初值寄存器
TH1,TL1 T1的两个8位计数初值寄存器
TMOD 工作方式寄存器
TCON 控制寄存器

时序：

时钟周期（或节拍）P、状态周期S、机器周期、指令周期

1个状态周期（S）= 2个节拍（P）
1个机器周期 = 6个状态（S） =12个节拍（P）
1个指令周期约为1～4个机器周期

几个常用的特殊功能寄存器：

程序状态字寄存器PSW：（8位）

在这里插入图片描述
CY：

判断有无进位或借位
可作为位累加器用。这时一般只用“C”表示。

AC：

根据AC判断加减运算时有无半进位或半借位；
在BCD码调整运算中要用到AC标志

F0（PSW.5）和F1（PSW.1）： ——用户标志位，可作为用户自行定义的一个状态标记。

RE1、RE0：控制片内工作寄存器区。

OV：有无溢出。溢出是指有符号数运算时，数值超过了+127—128。 OV=Cy7⊕Cy6，补码运算产生溢出OV=1，否则OV=0 。

P：用于串行通讯中的数据校验，判断是否存在传输错误。根据“1”个数的奇偶性

堆栈指针SP：（8位）

总是指向栈顶。遵循“先进后出，后进先出”的原则。SP指向操作。入栈时，SP先加1，数据再压入SP指向的单元。出栈操作时
先将SP指向的单元的数据弹出，然后，SP再减1，这时SP指向的单元是新的栈顶。
堆栈功能作用有两个：保护断点和保护现场。
保护断点是将IP,CS的值压入堆栈,而保护现场是将断点处的有关寄存器的内容和标志位的状态压栈。