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):
F0H
B寄存器
E0H
累加器
D0H
程序状态字
B8H
中断优先级控制寄存器
B0H
P3口锁存器
A8H
中断允许控制寄存器
A0H
P2口锁存器
SBUF
99H
串行口锁存器
98H
串行口控制寄存器
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)
89H
T0、T1定时器/计数器方式控制寄存器
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
80H
P0口锁存器
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。
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:
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。
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
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溢出中断允许(8052用)
ES (IE.4):串行口中断允许(ES=1允许,ES=0禁止)
ET1(IE.3):定时1中断允许
EX1(IE.2):外中断INT1中断允许
ET0(IE.1):定时器0中断允许
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
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
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
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
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:
(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:
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
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
MCS-51单片机的特殊功能寄存器
符号
地址
功能介绍
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
PSW 程序状态字
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)
IE 中断允许寄存器
IP 中断优先级控制寄存器
TMOD 定时器控制寄存器
M1 、M0:T0、T1工作模式选择位
TCON 定时器控制寄存器
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
PCON电源管理寄存器结构
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
SMOD
-
-
-
GF1
GF0
PD
IDL
T2CON 定时器控制寄存器
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