四川工程职业技术学院
单片机应用技术课程电子教案
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第 讲 3
8051及 P89V51RD2的程序存储器
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 2 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
本讲主要内容
3-1,51架构与 51单片机的内部存储器
3-2,51单片机的程序存储器管理
3-3,51单片机的 ROM扩展
3-4,增强型 51单片机 P89V51RD2的内部 ROM
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3-1,51架构与 51单片机的内部存储器
? 51架构
时 钟 电 路
总 线 控 制
C P U
R O M / E P R O M / F L A S H
4 K 字 节
R A M 1 2 8 字 节
S F R 2 1 个
定 时 / 计 数 器
2 个
中 断 系 统
5 中 断 源, 2 优 先 级
串 行 口
全 双 工 2 个
并 行 口
4 个
R S T
E A A L E P S E N
X T A L 2 X T A L 1
P 0 P 1 P 2 P 3
V C C
V S S
串行通信接口
全双工 1个
内部 ROM
TXD RXD
中断系统 并行通信接口 4× 8bit
定时 /计数器
n× 16bit 内部 RAM
时 钟
电 路
CPU
总线控制
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3-1,51架构与 51单片机的内部存储器
? 51架构单片机内部存储器
内部 ROM 内部 RAM
ROM,Read Only Memory
只读
作 用,存储程序或表格
类 型, EPROM/FLASH/OTP
容 量, 0～ 64K(0～ 65536)
单位 -字节 (byte)
容量大小视单片机型号不
同而不同
地 址, 0000H～
RAM,Random Access Memory
可读可写
作 用,存放程序运行中产生的临
时数据
容 量, 128byte～
容量大小视单片机型号不
同而不同
类 型, DATA 000～ 127
IDATA 128～ 255
XDATA 000～
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? 8051单片机和 P89V51RD2单片机的内部存储器对比
P89V51RD2(增强型 51MCU) 8051
3-1,51架构与 51单片机的内部存储器
ROM,PROM(掩膜 ROM)
4K Byte
0000H～ 1FFFH
RAM,DATA-128Byte
00～ 7FH
SFR, 21个
80～ FFH
ROM,Flash Memory
64K Byte
0000H～ FFFFH
RAM,DATA-128Byte 00～ 7FH
IDATA-128Byte 80～ FFH
XDATA-768Byte 00～ 2FFH
SFR, 62个
80～ FFH
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 6 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
3-2,51单片机的程序存储器管理
? 关于 51系列单片机的程序存储器 ROM
? 程序存储器用于存放程序和表格等固定数据，掉电数据不丢失
? 每种单片机在其内部都会有 0～ 64K容量不等的 ROM
? 如果单片机片内 ROM空间不够，可以在单片机外部扩展 ROM，但建
议用户尽量避免外扩 ROM,51系列单片机 1000多种型号，一定可以
找到内部 ROM容量符合要求的单片机。即便是单片机略微贵点 也值
得
? 目前市面上的单片机 ROM主要有 Flash Memory和 OTP (One Time
Programmable)两种,PROM,EPROM等形式的单片机已经很少见了。
就开发而言 Flash Memory的单片机更加合适，如 ATMEL公司的
AT89CXX单片机和 PHILIPS公司的 P89CXX单片机
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 7 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
3-2,51单片机的程序存储器管理
? 51系列单片机的程序存储器管理
? 每个 ROM单元 (byte)对应一个唯一的 16bit地址编码 (Address)
? CPU要到某个 ROM单元去取指令，是通过把地址写入一个 16bit的特
殊功能寄存器 —— 程序计数器 PC(Program Counter)来实现，因此,51
系列单片机的地址的编码范围 (通常称为寻址范围 ),
0000 0000 0000 0000B ～ 1111 1111 1111 1111B（二进制）
0 0 0 0 H ～ F F F F H（十六进制）
0 ～ 65535 （十进制）
通常习惯说 51系列单片机的 ROM寻址范围是 64K
? PC的值是 CPU根据用户程序的运行流程自动装载的，它的值代表单
片机下一条要执行的指令在 ROM中的存放位置，用户不能直接对 PC
进行操作
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3-2,51单片机的程序存储器管理
? 51单片机程序存储器分配
0 0 0 0 H
0 F F F H
1 0 0 0 H
F F F F H
E A = 1
内 部
E A = 0
外 部
外 部
P S E N
0 0 0 0 H
F F F F H
R O M
0 0 0 3 H
0 0 0 B H
0 0 1 3 H
0 0 1 B H
0 0 2 3 H
复 位 入 口
I N T 0 中 断 入 口
T 0 中 断 入 口
I N T 1 中 断 入 口
T 1 中 断 入 口
串 口 中 断 入 口
0000H, 系统的启动单元
系统复位后，单片机从此处开
始取指令开始执行
0003H,外部中断 0入口地址
000BH,定时器 /计数器 0中断入口地址
0013H,外部中断 1入口地址
001BH,定时器 /计数器 1中断入口地址
0023H, 串行中断入口地址
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? 51单片机外扩 ROM方法
强烈建议用户尽可能不要考虑外扩程序存储器，如果非扩不可，可以
仿照下图所示电路进行扩展
图中 P0口输出外部 ROM的低 8位地址信号,P2口输出高 8位地址信号；
ALE端输出地址锁存信号,/PSEN输出程序存储器输出使能信号。
3-3,51单片机的 ROM扩展
E A /V P
31
X1
19
X2
18
R E S E T
9
RD
17
WR
16
I N T 0
12
I N T 1
13
T0
14
T1
15
P 1 0
1
P 1 1
2
P 1 2
3
P 1 3
4
P 1 4
5
P 1 5
6
P 1 6
7
P 1 7
8
P 0 0
39
P 0 1
38
P 0 2
37
P 0 3
36
P 0 4
35
P 0 5
34
P 0 6
33
P 0 7
32
P 2 0
21
P 2 1
22
P 2 2
23
P 2 3
24
P 2 4
25
P 2 5
26
P 2 6
27
P 2 7
28
P S E N
29
A L E / P
30
T X D
11
R X D
10
M C S - 5 1
OC
1
C
11
1D
3
1Q
2
2D
4
2Q
5
3D
7
3Q
6
4D
8
4Q
9
5D
13
5Q
12
6D
14
6Q
15
7D
17
7Q
16
8D
18
8Q
19
7 4 L S 3 7 3
A0
10
A1
9
A2
8
A3
7
A4
6
A5
5
A6
4
A7
3
A8
25
A9
24
A 1 0
21
A 1 1
23
A 1 2
2
A 1 3
26
A 1 4
27
E
20
G
22
D Q 1
11
D Q 2
12
D Q 3
13
D Q 4
15
D Q 5
16
D Q 6
17
D Q 7
18
D Q 8
19
2 7 2 5 6
G N D
G N D
P 0,0 - P 0,7
P 2,0 - P 2,6
G N D
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3-4,增强型 51单片机 P89V51RD2的内部 ROM
? 两个模块
P89V51RD2单片机内部有 64K用户 ROM区和 8K BOOT ROM区两个模块
1FFFH
8K byte
Boot ROM
模块 0：存放用户
程序
0000H
FFFFH
64K byte
用户 ROM
Flash
0000H
模块 1：存放 ISP引
导程序和 IAP函数
两个模块在物理上是
分开的，尽管地址重
合，但一般不会发生
冲突。
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3-4,增强型 51单片机 P89V51RD2的内部 ROM
? 用户程序存储区
? P89V51RD2内部有 64K Flash ROM，不需要用户再进行 ROM扩展
地址范围,0000H～ FFFFH
? 其内部分配和其他 51系列单片机是相同的
? Flash ROM可以反复擦除和下载程序
? 擦除和编程的方法
? 并行编程器
? ISP （在系统编程,In-System Program）
? 直接调用单片机 BOOTROM区的 IAP 函数
IAP （在应用编程,In-Application Program)
一般情况下优先使用 ISP方式，更方便、更快捷
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 12 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
3-4,增强型 51单片机 P89V51RD2的内部 ROM
? 关于 BOOT ROM区
存储介质,Flash Memory
容 量,8K字节
存储内容,ISP引导程序和 IAP函数
这些程序出厂时已经由 PHILIPS已经写入，用户可以对其修改，但建
议一般用户不要试图修改它。
单片机在复位后会等待 400ms，如果在此期间用户在上位计算机上运
行了 FlashMagic等类似 ISP软件，且串口通信正常，单片机将进入 BOOT
ROM区运行 ISP引导程序；否则，单片机在 400ms以后将自动从用户
ROM区 0000H单元开始运行用户程序
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3-4,增强型 51单片机 P89V51RD2的内部 ROM
? 关于 ISP
ISP 在系统编程,In-System Program，指用户不必把单片机从目标
板上取下来，在特定的软件配合下直接通过串口（或其他端口）就可以
对单片机进行读取、擦除、设置和程序下载等操作，从而取代了并行编
程器的很多功能。
现在越来越多的单片机都具有 ISP功能。
PHILIPS提供的单片机 ISP软件是 FlashMagic，通过串口完成 ISP操作。
单片机应用技术课程电子教案
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第 讲 3
8051及 P89V51RD2的程序存储器
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 2 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
本讲主要内容
3-1,51架构与 51单片机的内部存储器
3-2,51单片机的程序存储器管理
3-3,51单片机的 ROM扩展
3-4,增强型 51单片机 P89V51RD2的内部 ROM
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 3 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
3-1,51架构与 51单片机的内部存储器
? 51架构
时 钟 电 路
总 线 控 制
C P U
R O M / E P R O M / F L A S H
4 K 字 节
R A M 1 2 8 字 节
S F R 2 1 个
定 时 / 计 数 器
2 个
中 断 系 统
5 中 断 源, 2 优 先 级
串 行 口
全 双 工 2 个
并 行 口
4 个
R S T
E A A L E P S E N
X T A L 2 X T A L 1
P 0 P 1 P 2 P 3
V C C
V S S
串行通信接口
全双工 1个
内部 ROM
TXD RXD
中断系统 并行通信接口 4× 8bit
定时 /计数器
n× 16bit 内部 RAM
时 钟
电 路
CPU
总线控制
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 4 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
3-1,51架构与 51单片机的内部存储器
? 51架构单片机内部存储器
内部 ROM 内部 RAM
ROM,Read Only Memory
只读
作 用,存储程序或表格
类 型, EPROM/FLASH/OTP
容 量, 0～ 64K(0～ 65536)
单位 -字节 (byte)
容量大小视单片机型号不
同而不同
地 址, 0000H～
RAM,Random Access Memory
可读可写
作 用,存放程序运行中产生的临
时数据
容 量, 128byte～
容量大小视单片机型号不
同而不同
类 型, DATA 000～ 127
IDATA 128～ 255
XDATA 000～
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 5 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
? 8051单片机和 P89V51RD2单片机的内部存储器对比
P89V51RD2(增强型 51MCU) 8051
3-1,51架构与 51单片机的内部存储器
ROM,PROM(掩膜 ROM)
4K Byte
0000H～ 1FFFH
RAM,DATA-128Byte
00～ 7FH
SFR, 21个
80～ FFH
ROM,Flash Memory
64K Byte
0000H～ FFFFH
RAM,DATA-128Byte 00～ 7FH
IDATA-128Byte 80～ FFH
XDATA-768Byte 00～ 2FFH
SFR, 62个
80～ FFH
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3-2,51单片机的程序存储器管理
? 关于 51系列单片机的程序存储器 ROM
? 程序存储器用于存放程序和表格等固定数据，掉电数据不丢失
? 每种单片机在其内部都会有 0～ 64K容量不等的 ROM
? 如果单片机片内 ROM空间不够，可以在单片机外部扩展 ROM，但建
议用户尽量避免外扩 ROM,51系列单片机 1000多种型号，一定可以
找到内部 ROM容量符合要求的单片机。即便是单片机略微贵点 也值
得
? 目前市面上的单片机 ROM主要有 Flash Memory和 OTP (One Time
Programmable)两种,PROM,EPROM等形式的单片机已经很少见了。
就开发而言 Flash Memory的单片机更加合适，如 ATMEL公司的
AT89CXX单片机和 PHILIPS公司的 P89CXX单片机
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 7 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
3-2,51单片机的程序存储器管理
? 51系列单片机的程序存储器管理
? 每个 ROM单元 (byte)对应一个唯一的 16bit地址编码 (Address)
? CPU要到某个 ROM单元去取指令，是通过把地址写入一个 16bit的特
殊功能寄存器 —— 程序计数器 PC(Program Counter)来实现，因此,51
系列单片机的地址的编码范围 (通常称为寻址范围 ),
0000 0000 0000 0000B ～ 1111 1111 1111 1111B（二进制）
0 0 0 0 H ～ F F F F H（十六进制）
0 ～ 65535 （十进制）
通常习惯说 51系列单片机的 ROM寻址范围是 64K
? PC的值是 CPU根据用户程序的运行流程自动装载的，它的值代表单
片机下一条要执行的指令在 ROM中的存放位置，用户不能直接对 PC
进行操作
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 8 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
3-2,51单片机的程序存储器管理
? 51单片机程序存储器分配
0 0 0 0 H
0 F F F H
1 0 0 0 H
F F F F H
E A = 1
内 部
E A = 0
外 部
外 部
P S E N
0 0 0 0 H
F F F F H
R O M
0 0 0 3 H
0 0 0 B H
0 0 1 3 H
0 0 1 B H
0 0 2 3 H
复 位 入 口
I N T 0 中 断 入 口
T 0 中 断 入 口
I N T 1 中 断 入 口
T 1 中 断 入 口
串 口 中 断 入 口
0000H, 系统的启动单元
系统复位后，单片机从此处开
始取指令开始执行
0003H,外部中断 0入口地址
000BH,定时器 /计数器 0中断入口地址
0013H,外部中断 1入口地址
001BH,定时器 /计数器 1中断入口地址
0023H, 串行中断入口地址
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 9 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
? 51单片机外扩 ROM方法
强烈建议用户尽可能不要考虑外扩程序存储器，如果非扩不可，可以
仿照下图所示电路进行扩展
图中 P0口输出外部 ROM的低 8位地址信号,P2口输出高 8位地址信号；
ALE端输出地址锁存信号,/PSEN输出程序存储器输出使能信号。
3-3,51单片机的 ROM扩展
E A /V P
31
X1
19
X2
18
R E S E T
9
RD
17
WR
16
I N T 0
12
I N T 1
13
T0
14
T1
15
P 1 0
1
P 1 1
2
P 1 2
3
P 1 3
4
P 1 4
5
P 1 5
6
P 1 6
7
P 1 7
8
P 0 0
39
P 0 1
38
P 0 2
37
P 0 3
36
P 0 4
35
P 0 5
34
P 0 6
33
P 0 7
32
P 2 0
21
P 2 1
22
P 2 2
23
P 2 3
24
P 2 4
25
P 2 5
26
P 2 6
27
P 2 7
28
P S E N
29
A L E / P
30
T X D
11
R X D
10
M C S - 5 1
OC
1
C
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1D
3
1Q
2
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4
2Q
5
3D
7
3Q
6
4D
8
4Q
9
5D
13
5Q
12
6D
14
6Q
15
7D
17
7Q
16
8D
18
8Q
19
7 4 L S 3 7 3
A0
10
A1
9
A2
8
A3
7
A4
6
A5
5
A6
4
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3
A8
25
A9
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A 1 0
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A 1 1
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A 1 2
2
A 1 3
26
A 1 4
27
E
20
G
22
D Q 1
11
D Q 2
12
D Q 3
13
D Q 4
15
D Q 5
16
D Q 6
17
D Q 7
18
D Q 8
19
2 7 2 5 6
G N D
G N D
P 0,0 - P 0,7
P 2,0 - P 2,6
G N D
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 10 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
3-4,增强型 51单片机 P89V51RD2的内部 ROM
? 两个模块
P89V51RD2单片机内部有 64K用户 ROM区和 8K BOOT ROM区两个模块
1FFFH
8K byte
Boot ROM
模块 0：存放用户
程序
0000H
FFFFH
64K byte
用户 ROM
Flash
0000H
模块 1：存放 ISP引
导程序和 IAP函数
两个模块在物理上是
分开的，尽管地址重
合，但一般不会发生
冲突。
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 11 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
3-4,增强型 51单片机 P89V51RD2的内部 ROM
? 用户程序存储区
? P89V51RD2内部有 64K Flash ROM，不需要用户再进行 ROM扩展
地址范围,0000H～ FFFFH
? 其内部分配和其他 51系列单片机是相同的
? Flash ROM可以反复擦除和下载程序
? 擦除和编程的方法
? 并行编程器
? ISP （在系统编程,In-System Program）
? 直接调用单片机 BOOTROM区的 IAP 函数
IAP （在应用编程,In-Application Program)
一般情况下优先使用 ISP方式，更方便、更快捷
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 12 SiChuan Engineering Technical Colledge-1959
3-4,增强型 51单片机 P89V51RD2的内部 ROM
? 关于 BOOT ROM区
存储介质,Flash Memory
容 量,8K字节
存储内容,ISP引导程序和 IAP函数
这些程序出厂时已经由 PHILIPS已经写入，用户可以对其修改，但建
议一般用户不要试图修改它。
单片机在复位后会等待 400ms，如果在此期间用户在上位计算机上运
行了 FlashMagic等类似 ISP软件，且串口通信正常，单片机将进入 BOOT
ROM区运行 ISP引导程序；否则，单片机在 400ms以后将自动从用户
ROM区 0000H单元开始运行用户程序
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3-4,增强型 51单片机 P89V51RD2的内部 ROM
? 关于 ISP
ISP 在系统编程,In-System Program，指用户不必把单片机从目标
板上取下来，在特定的软件配合下直接通过串口（或其他端口）就可以
对单片机进行读取、擦除、设置和程序下载等操作，从而取代了并行编
程器的很多功能。
现在越来越多的单片机都具有 ISP功能。
PHILIPS提供的单片机 ISP软件是 FlashMagic，通过串口完成 ISP操作。
