21个特殊功能寄存器(52系列是26个)不连续地分布在128个字节的SFR存储空间中,地址空间为80H-FFH,在这片SFR空间中,包含有128个位地址空间,地址也是80H-FFH,但只有83个有效位地址,可对11个特殊功能寄存器的某些位作位寻址操作(这里介绍一个技巧:其地址能被8整除的都可以位寻址)。
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)。这样的特殊功能寄存器51单片机共有21个并且都是可寻址的列表如下(其中带*号的为52系列所增加的特殊功能寄存器):
MCS-51单片机的特殊功能寄存器 |
||
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 |
TH2* |
CDH |
定时器/计数器2(高8位) |
TL2* |
CCH |
定时器/计数器2(低8位) |
RCAP2H* |
CBH |
外部输入(P1.1)计数器/自动再装入模式时初值寄存器高八位 |
RCAP2L* |
CAH |
外部输入(P1.1)计数器/自动再装入模式时初值寄存器低八位 |
T2CON* |
C8H |
T2定时器/计数器控制寄存器 |
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 |
89H |
T0、T1定时器/计数器方式控制寄存器 |
TCON |
88H |
T0、T1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 |
分别说明如下:
1、ACC---是累加器,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,稍后在中篇中我们将学到指令,可以发现,所有的运算类指令都离不开它。自身带有全零标志Z,若A=0则Z=1;若A≠0则z=0。该标志常用作程序分枝转移的判断条件。转自21ic基础知识
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。它的各位功能请看下表:
PSW 程序状态字 |
|||||||
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
CY |
AC |
F0 |
RS1 |
RS0 |
OV |
P |
下面我们逐一介绍各位的用途
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。有进、借位,CY=1;无进、借位,CY=0
例:78H+97H(01111000+10010111)
AC:辅助进、借位(高半字节与低半字节间的进、借位)。
例:57H+3AH(01010111+00111010)
F0:用户标志位
由用户(编程人员)决定什么时候用,什么时候不用。
RS1、RS0:工作寄存器组选择位
通过修改PSW中的RS1、RS0两位的状态,就能任选一个工作寄存器区。这个特点提高了MCS-51现场保护和现场恢复的速度。对于提高CPU的工作效率和响应中断的速度是很有利的。若在一个实际的应用系统中,不需要四组工作寄存器,那么这个区域中多余单元可以作为一般的数据缓冲器使用。
工作寄存器区选择 |
||
RS1 |
RS0 |
当前使用的工作寄存器区R0~R7 |
0 |
0 |
0区(00~07H) |
0 |
1 |
1区(08~0Fh) |
1 |
0 |
2区(10~17h) |
1 |
1 |
3区(18~1Fh) |
0V:溢出标志位
运算结果按补码运算理解。有溢出,OV=1;无溢出,OV=0。什么是溢出我们后面的章节会讲到。
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。运算结果有奇数个1,P=1;运算结果有偶数个1,P=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(DPH、DPL)--------数据指针
可以用它来访问外部数据存储器中的任一单元,如果不用,也可以作为通用寄存器来用,由我们自已决定如何使用。分成DPL(低8位)和DPH(高8位)两个寄存器。用来存放16位地址值,以便用间接寻址或变址寻址的方式对片外数据RAM或程序存储器作64K字节范围内的数据操作。
5、P0、P1、P2、P3--------输入输出口(I/O)寄存器
这个我们已经知道,是四个并行输入/输出口(I/O)的寄存器。它里面的内容对应着管脚的输出。
6、IE-----中断充许寄存器
可按位寻址,地址:A8H
IE 中断充许寄存器 |
|||||||
B7 |
B6 |
B5 |
B4 |
B3 |
B2 |
B1 |
B0 |
EA |
- |
ET2 |
ES |
ET1 |
EX1 |
ET0 |
EX0 |
EA (IE.7):EA=0时,所有中断禁止(即不产生中断);EA=1时,各中断的产生由个别的允许位决定
- (IE.6):保留
ET2(IE.5):定时2溢出中断充许(8052用)
ES (IE.4):串行口中断充许(ES=1充许,ES=0禁止)
ET1(IE.3):定时1中断充许
EX1(IE.2):外中断INT1中断充许
ET0(IE.1):定时器0中断充许
EX0(IE.0):外部中断INT0的中断允许
7、IP-----中断优先级控制寄存器
可按位寻址,地址位B8H
IP 中断优先级控制寄存器 |
|||||||
B7 |
B6 |
B5 |
B4 |
B3 |
B2 |
B1 |
B0 |
- |
- |
PT2 |
PS |
PT1 |
PX1 |
PT0 |
PX0 |
- (IP.7):保留
- (IP.6):保留
PT2(IP.5):定时2中断优先(8052用)
PS (IP.4):串行口中断优先
PT1(IP.3):定时1中断优先
PX1(IP.2):外中断INT1中断优先
PT0(IP.1):定时器0中断优先
PX0(IP.0):外部中断INT0的中断优先
8、TMOD-----定时器控制寄存器
不按位寻址,地址89H
TMOD 定时器控制寄存器 |
|||||||
B7 |
B6 |
B5 |
B4 |
B3 |
B2 |
B1 |
B0 |
GATE |
C/T |
M1 |
M0 |
GATE |
C/T |
M1 |
M0 |
GATE :定时操作开关控制位,当GATE=1时,INT0或INT1引脚为高电平,同时TCON中的TR0或TR1控制位为1时,计时/计数器0或1才开始工作。若GATE=0,则只要将TR0或TR1控制位设为1,计时/计数器0或1就开始工作。
C/T :定时器或计数器功能的选择位。C/T=1为计数器,通过外部引脚T0或T1输入计数脉冲。C/T=0时为定时器,由内部系统时钟提供计时工作脉冲。
M1 、M0:T0、T1工作模式选择位
M1 、M0:T0、T1工作模式选择位 |
||
M1 |
M0 |
工作模式 |
0 |
0 |
方式0,13位计数/计时器 |
0 |
1 |
方式,1,16位计数/计时器 |
1 |
0 |
方式2,8位自动加载计数/计时器 |
1 |
1 |
方式3,仅适用于T0,定时器0分为两个独立的8位定时器/计数器TH0及TL0,T1在方式3时停止工作 |
9、TCON-----定时器控制寄存器
可按位寻址,地址位88H
TCON 定时器控制寄存器 |
|||||||
B7 |
B6 |
B5 |
B4 |
B3 |
B2 |
B1 |
B0 |
TF1 |
TR1 |
TF0 |
TR0 |
IE1 |
IT1 |
IE0 |
IT0 |
TF1:定时器T1溢出标志,可由程序查询和清零,TF1也是中断请求源,当CPU响应T1中断时由硬件清零。
TF0:定时器T0溢出标志,可由程序查询和清零,TF0也是中断请求源,当CPU响应T0中断时由硬件清零。
TR1:T1充许计数控制位,为1时充许T1计数。
TR0:T0充许计数控制位,为1时充许T0计数。
IE1:外部中断1请示源(INT1,P3.3)标志。IE1=1,外部中断1正在向CPU请求中断,当CPU响应该中断时由硬件清“0”IE1(边沿触发方式)。
IT1:外部中断源1触发方式控制位。IT1=0,外部中断1程控为电平触发方式,当INT1(P3.3)输入低电平时,置位IE1。
IE0:外部中断0请示源(INT0,P3.2)标志。IE0=1,外部中断1正在向CPU请求中断,当CPU响应该中断时由硬件清“0”IE0(边沿触发方式)。
IT0:外部中断源0触发方式控制位。IT0=0,外部中断1程控为电平触发方式,当INT0(P3.2)输入低电平时,置位IE0。
10、SCON----串行通信控制寄存器
它是一个可寻址的专用寄存器,用于串行数据的通信控制,单元地址是98H,其结构格式如下:
SCON 串行通信控制寄存器 |
||||||||
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
|
SM0 |
SM1 |
SM2 |
REN |
TB8 |
RB8 |
TI |
RI |
|
(1)SM0、SM1:串行口工作方式控制位。
SM0,SM1 工作方式
00 方式0-波特率由振荡器频率所定:振荡器频率/12
01 方式1-波特率由定时器T1或T2的溢出率和SMOD所定:2SMOD ×(T1溢出率)/32
10 方式2-波特率由振荡器频率和SMOD所定:2SMOD ×振荡器频率/64
11 方式3-波特率由定时器T1或T2的溢出率和SMOD所定:2SMOD ×(T1溢出率)/32
(2)SM2:多机通信控制位。< br> 多机通信是工作于方式2和方式3,SM2位主要用于方式2和方式3。接收状态,当串行口工作于方式2或3,以及SM2=1时,只有当接收到第9位数据(RB8)为1时,才把接收到的前8位数据送入SBUF,且置位RI发出中断申请,否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0时,就不管第位数据是0还是1,都难得数据送入SBUF,并发出中断申请。
工作于方式0时,SM2必须为0。
(3)REN:允许接收位。< br> REN用于控制数据接收的允许和禁止,REN=1时,允许接收,REN=0时,禁止接收。
(4)TB8:发送接收数据位8。< br> 在方式2和方式3中,TB8是要发送的——即第9位数据位。在多机通信中同样亦要传输这一位,并且它代表传输的地址还是数据,TB8=0为数据,TB8=1时为地址。
(5)RB8:接收数据位8。
在方式2和方式3中,RB8存放接收到的第9位数据,用以识别接收到的数据特征。
(6)TI:发送中断标志位。
可寻址标志位。方式0时,发送完第8位数据后,由硬件置位,其它方式下,在发送或停止位之前由硬件置位,因此,TI=1表示帧发送结束,TI可由软件清“0”。
(7)RI:接收中断标志位。
可寻址标志位。接收完第8位数据后,该位由硬件置位,在其他工作方式下,该位由硬件置位,RI=1表示帧接收完成。
11、PCON-----电源管理寄存器
PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器,单元地址是87H,其结构格式如下:
PCON电源管理寄存器结构 |
||||||||
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
|
SMOD |
- |
- |
- |
GF1 |
GF0 |
PD |
IDL |
|
在CHMOS型单片机中,除SMOD位外,其他位均为虚设的,SMOD是串行口波特率倍增位,当SMOD=1时,串行口波特率加倍。系统复位默认为SMOD=0。
12、T2CON-----T2状态控制寄存器
T2CON 定时器控制寄存器 |
|||||||
B7 |
B6 |
B5 |
B4 |
B3 |
B2 |
B1 |
B0 |
TF2 |
EXF2 |
RCLK |
TCLK |
EXEN2 |
TR2 |
C/T2 |
CP/RL2 |
TF2:T2溢出中断标志。TF2必须由用户程序清“0”。当T2作为串口波特率发生器时,TF2不会被置“1”。
EXF2:定时器T2外部中断标志。EXEN2为1时,当T2EX(P1.1)发生负跳变时置1中断标志DXF2,EXF2必须由用户程序清“0”。
TCLK:串行接口的发送时钟选择标志。TCLK=1时,T2工作于波特率发生器方式。
RCLK:串行接口的接收时钟选择标志位。RCLK=1时,T2工作于波特率发生器方式。
EXEN2:T2的外部中断充许标志。
C/T2:外部计数器/定时器选择位。C/T2=1时,T2为外部事件计数器,计数脉冲来自T2(P1.0);C/T2=0时,T2为定时器,振荡脉冲的十二分频信号作为计数信号。
TR2:T2计数/定时控制位。TR1为1时充许计数,为0时禁止计数。
CP/RL2:捕捉和常数自动再装入方式选择位。为1时工作于捕捉方式,为0时T2工作于常数自动再装入方式。当TCLK或RCLK为1时,CP/RL2被忽略,T2总是工作于常数自动再装入方式。
下面对T2CON的D0、D2、D4、D5几位主要控制T2的工作方式,下面对这几位的组合关系进行总结
定时器T2方式选择 |
|||
RCLK+TCLK |
CP/RL2 |
TR2 |
工作方式 |
0 |
0 |
1 |
16位常数自动再装入方式 |
0 |
1 |
1 |
16位捕捉方式 |
1 |
× |
1 |
串行口波特率发生器方式 |
× |
× |
0 |
停止计数 |
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------AUXR:辅助寄存器
字节地址=8EH,不可位寻址
- |
– |
– |
WDIDLE |
DISRTO |
– |
– |
DISALE |
WDIDLE:WTD在空闲模式下的禁止/允许位
当WDIDLE=0时,WDT在空闲模式下继续计数
当WDIDLE=1时,WDT在空闲模式下暂停计数
DISRTO:禁止/允许WDT溢出时的复位输出
当DISRTO=0时,WDT定时器溢出时,在RST引脚输出一个高电平脉冲
当DISRT0=1时,RST引脚为输入脚
DISALE :ALE禁止/允许位
当DISALE=0时,ALE有效,发出恒定频率脉冲
当DISALE=1时,ALE仅在CPU执行MOVC和MOVX类指令时有效,不访问外寄存器时,ALE不输出脉冲信号
AUXR1:辅助寄存器1
字节地址=A2H,不可位寻址
- |
– |
– |
- |
- |
– |
– |
DPS |
DPS:数据指针寄存器选择位
当DPS=0时,选择数据指针寄存器DPRT0
当DPS=1时,选择数据指针寄存器DPRT
MCS-51与中断有关的寄存器、中断入口地址及编号
1、中断入口地址及编号
MCS-51在每一个机器周期顺序检查每一个中断源,在机器周期的S6按优先级处理所有被激活的中断请求,此时,如果CPU没有正在处理更高或相同优先级的中断,或者现在的机器周期不是所执行指令的最后一个机器周期,或者CPU不是正在执行RETI指令或访问IE和IP的指令(因为按MCS-51中断系统的特性规定,在执行完这些指令之后,还要在继续执行一条指令,才会响应中断),CPU在下一个机器周期响应激活了的最高级中断请求。
中断响应的主要内容就是由硬件自动生成一条长调用LCALL addr16指令,这里的addr16就是程序存储器中相应的中断区入口地址,这些中断源的服务程序入口地址如下:
表1 5个中断源的服务程序入口地址 |
||||||||||
中断源 |
入口地址 |
中断号 |
||||||||
外中断0 |
0003H |
0 |
||||||||
定时/计数器0 |
000BH |
1 |
||||||||
外中断1 |
0013H |
2 |
||||||||
定时/计数器1 |
001BH |
3 |
||||||||
串行口中断 |
0023H |
4 |
||||||||
定时/计数器T2 |
002BH |
5 |
|
生成LCALL指令后,CPU紧跟着便执行之.首先将PC(程序计数器)的内容压入堆栈保护断点,然后把中断入口地址赋予PC,CPU便按新的PC地址(即中断服务程序入口地址)执行程序。
值得一提的是,各中断区只有8个单元,一般情况下(除非中断程序非常简单),都不可能安装下一个完整的中断服务程序。因此,通常是在这些入口地址区放置一条无条件转移指令,使程序按转移的实际地址去执行真正的中断服务程序。
对于汇编,中断函数的一般形式为:
1. ORG 中断入口地址
2.
3. AJMP 中断服务程序地址
4.
5. 中断服务程序地址:
6.
7. ......
对于C语言,中断函数的一般形式为:
1. void FunctionName(void) interrupt 中断号 //其中“中断号”可查表1
2.
3. {
4.
5. .........
6.
7. }
2、与中断有关的寄存器
(1) 定时器控制寄存器TCON
表2 TCON寄存器结构 |
||||||||
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
|
TF1 |
TR1 |
TF0 |
TR0 |
IE1 |
IT1 |
IE0 |
IT0 |
|
(2) 中断允许寄存器IE
表3 IE寄存器结构 |
||||||||
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
|
EA |
- |
- |
ES |
ET1 |
EX1 |
ET0 |
EX0 |
|
|
(3) 中断优选级控制寄存器IP
表4 IP中断优先级控制寄存器结构 |
||||||||
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
|
- |
- |
- |
PS |
PT1 |
Px1 |
PT0 |
PX0 |
|
|
(4)串行通信控制寄存器SCON
它是一个可寻址的专用寄存器,用于串行数据的通信控制,单元地址是98H,其结构格式如下:
表5串行通信控制寄存器SCON |
||||||||
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
|
SM0 |
SM1 |
SM2 |
REN |
TB8 |
RB8 |
TI |
RI |
|
方式0时,发送完第8位数据后,由硬件置位,其它方式下,在发送或停止位之前由硬件置位,因此,TI=1表示帧发送结束,TI可由软件清“0”。
接收完第8位数据后,该位由硬件置位,在其他工作方式下,该位由硬件置位,RI=1表示帧接收完成。
(5)T2状态控制寄存器T2CON
表6 T2定时器控制寄存器T2CON |
|||||||
B7 |
B6 |
B5 |
B4 |
B3 |
B2 |
B1 |
B0 |
TF2 |
EXF2 |
RCLK |
TCLK |
EXEN2 |
TR2 |
C/T2 |
CP/RL2 |