图1
从图中我们可以看出,在51单片机内部有一个 CPU 用来运算、控制,有四个并行 I/O 口 ,分别是P0、P1、P2、P3,有ROM ,用来存放程序,有RAM ,用来存放中间结果,此外还有定时 / 计数器 ,串行 I/O 口 ,中断系统 ,以及一个内部的时钟电路 。在一个51单片机的内部包含了这么多的东西。
例如:
D1: MOV R6,#250 ;
D2: DJNZ R6,D2 ;
MOV :
在 250 前面有个 # 号,这又是什么意思呢?这个 # 就是用来说明 250 就是一个被传递的东西本身,而不是传递者。
DJNZ (D ec 1 J mp if N ot Z ero):
第一个参数中的值减 1 ,然后看一下,这个值是否等于 0 ,如果等于 0 ,就往下执行,如果不等于 0 ,就转移,转到什么地方去呢?可能大家已猜到了,转到第二个参数所指定的地方去(请 大家用自已的话讲一下这条语句是怎样执行的)。本条指令的最终执行结果就是,在原地转圈 250次。
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对上面的图进行进一步的分析,我们已知,对并行I/O口的读写只要将数据送入到相应I/O口的锁存器就可以了,那么对于 定时/计数 器,串行I/O口等怎么用呢?在单片机中有一些独立的存储单元是用来控制这些器件的,被称之为特殊功能寄存器( SFR ) 。事实上,我们已接触过P1这个特殊功能寄存器了,还有哪些 呢?看表1
符号 |
地址 |
功能介绍 |
B |
F0H |
B 寄存器 |
ACC |
E0H |
累加器 |
PSW |
D0H |
程序状态字 |
IP |
B8H |
中断优先级控制寄存器 |
P3 |
B0H |
P3 口锁存器 |
IE |
A8H |
中断允许控制寄存器 |
P2 |
A0H |
P2 口锁存器 |
SBUF |
99H |
串行口锁存器 |
SCON |
98H |
串行口控制寄存器 |
P1 |
90H |
P1 口锁存器 |
TH1 |
8DH |
定时器 / 计数器 1 (高 8 位) |
TH0 |
8CH |
定时器 / 计数器 1 (低 8 位) |
TL1 |
8BH |
定时器 / 计数器 0 (高 8 位) |
TL0 |
8AH |
定时器 / 计数器 0 (低 8 位) |
TMOD |
89A |
定时器 / 计数器方式控制寄存器 |
TCON |
88H |
定时器 / 计数器控制寄存器 |
DPH |
83H |
数据地址指针(高 8 位) |
DPL |
82H |
数据地址指针(低 8 位) |
SP |
81H |
堆栈指针 |
P0 |
80H |
P0 口锁存器 |
PCON |
87H |
电源控制寄存器 |
表1
SFR ( Special Function Register)是特殊功能寄存器的总称,是单片计算机中的一组特殊的临时存储区域,用于动态存放计算机运行过程的一些状态信息、并依此做相应的控制。MCS-51单片机就设有18个专用寄存器,P0-P3端口,定时/计数器T0、T1,TMOD、TCON、PCON、SCON 、PSW、IE、A、B、IP等等。SFR越多,编和控制功能越强、越灵活,但需要硬资源,所以系统设计时会根据需要来确定, 介绍一下几个常用的SFR:
ACC:累加器,通常用A表示。这是个什么东西,可不能从名 字上理解,它是一个寄存器,而不是一个做加法的东西,为什么给它这么一个名字呢?或许是因为在运算器做运算时其中一个数一定是在ACC中的缘故吧。它的名字特殊,身 份也特殊,稍后我们将学到指令,可以发现,所有的运算类指令都离不开它。
2、B:一个寄存器。在做乘、除法时放乘 数或除数,不做乘除法时,随你怎么用。
3、PSW:程序状态字。这是一个很重要的东西,里面放了CPU工作时的很多状态,借此,我们可以了解CPU的当前状态,并作出相应 的处理。它的各位功能请看表2
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
CY |
AC |
F0 |
RS1 |
RS0 |
OV |
|
|
表2
下面我们逐一介绍各位的用途
( 1 ) CY :进位标志。 8051 中的运算器是一种 8 位的运算器,我们知道, 8 位运算器只能表示到 0-255 ,如果做加法的话,两数相加可能会超过 255 ,这样最高位就会丢失,造成运算的错误,怎么办?最高位就进到这里来。这样就没事 了。
例: 78H+97H ( 01111000+10010111 )
(2)AC :半进位标志。
例: 57H+3AH ( 01010111+00111010 )
(3)F0 :用户标志位,由我们 (编程人员)决定什么时候用,什么时候不用。
(4)RS1 、 RS0 :工作寄存器组选择位。这个我 们已知了。
(5)0V :溢出标志位。什么是溢出 我们稍后再谈吧。
(6)P :奇偶校验位:它用来表示 ALU 运算结果中二进制数位“ 1 ”的个数的奇偶性。若为奇数,则 P=1 ,否则为 0。
例:某运算结果是 78H ( 01111000 ),显然 1 的个数为偶数,所以 P=0
4.DPTR:51单片机中的可十六位寻址的数据指针寄存器,由两个8Bit的寄存器(DPH和DPL)组成。使用mov指令可以一次写入它的高字节和低字节,如: mov dptr,#add16
5 、 P0 、P1、P2、 P3 :这个我们已经知道,是四个并行 输入 / 输出 口的寄存器。它里面的内容对应着管脚的输出。
6、SP :堆栈指针。
堆栈介绍:日常生活中,我们都注意到过这样的现象,家里洗的碗,一只一只摞起来,最晚放上去的放在最上面,而最早放上去 的则放在最下面,在取的时候正好相 反,先从最上面取,这种现象我们用一句话来概括:“先进后出,后进先出”。请大家想想,还有什么地方有这种现象?其实比比皆是,建筑工地上堆放的砖头、材 料,仓库里放的货物,都是“先进后出,后进先出”,这实际是一种存取物品的规则,我们称之为“堆栈”。
在单片机中,我们也可以在 RAM 中构造这样一个区域,用来存放数 据,这个区域存放数据的规则就是“先进后出,后进先出”,我们称之为“堆栈”。为什么需要这样来存放数据呢?存储器本身不是可以按地址来存放数据吗?对, 知道了地址的确就可以知道里面的内容,但如果我们需要存放的是一批数据,每一个数据都需要知道地址那不是麻烦吗?如果我们让数据一个接一个地放置,那么我 们只要知道第一个数据所在地址单元就可以了(看图 2 )如果第一个数据在 27H ,那么第二、三个就在 28H 、 29H 了。所以利用堆栈这种方法来放数据可以简化操作
那么 51 中堆栈什么地方呢?单片机中能存放数据的区域有限,我们不能够专门分配一块地方做堆 栈,所以就在内存( RAM )中开辟一块地方,用于堆栈,但是用内存的哪一块呢?还是不好定,因为 51 是一种通用的单片机,各人的实际需求各不相同,有人需要多一些堆栈,而有人则不需要 那么多,所以怎么分配都不合适,怎样来解决这个问题 ?分不好干脆就不分了,把分的权利给用户(编程者),根据自已的需要去定吧,所以 51 单片机中堆栈的位置是可以变化的。 而这种变化就体现在 SP 中值的变化,看图 2 , SP 中的值等于 27H 不就相当于是一个指针指向 27H 单元吗?当然在真正的 51 机中,开始指针所指的位置并非就是数据存放的位置,而是数据存放的前一个位置,比如 一开始指针是指向 27H 单元的,那么第一个数据的位置是 28H 单元,而不是 27H 单元,为什么会这样,我们在学堆栈命令时再说明。
图2
转自伟纳电子(截止至单片机第七课)