單片機(jī)寄存器

通過前面課程的學(xué)習(xí)，我們已知道了單片機(jī)的內(nèi)部有ROM、有RAM、有并行I/O口，那么，除了這些東西之外，單片機(jī)內(nèi)部究竟還有些什么？這些個(gè)零碎的東西怎么連在一起的？下面就讓我們來對(duì)單片機(jī)內(nèi)部作一個(gè)完整的分析吧!從圖中我們可以看出，在51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)CPU用來運(yùn)算、控制，有四個(gè)并行I/O口，分別是P0、P1、P2、P3,有ROM，用來存放程序，有RAM，用來存放中間結(jié)果，此外還有定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口，中斷系統(tǒng)，以及一個(gè)內(nèi)部的時(shí)鐘電路。在一個(gè)51單片機(jī)的內(nèi)部包含了這么多的東西。對(duì)圖進(jìn)行進(jìn)一步的分析，我們已知，對(duì)并行I/O口的讀寫只要將數(shù)據(jù)送入到相應(yīng)I/O口的鎖存器就可以了，那么對(duì)于定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口等怎么用呢？在單片機(jī)中有一些獨(dú)立的存儲(chǔ)單元是用來控制這些器件的，被稱之為特殊功能寄存器（SFR）。事實(shí)上，我們已接觸過P1這個(gè)特殊功能寄存器了，還有哪些呢？看下表符號(hào)地址功能介紹BF0HB寄存器ACCE0H累加器PSWD0H程序狀態(tài)字IPB8H中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器P3B0HP3口鎖存器IEA8H中斷允許控制寄存器P2A0HP2口鎖存器SBUF99H串行口鎖存器SCON98H串行口控制寄存器P190HP1口鎖存器TH18DH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（高8位）TH08CH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（低8位）TL18BH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（高8位）TL08AH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（低8位）TMOD89H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器TCON88H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器DPH83H數(shù)據(jù)地址指針（高8位）DPL82H數(shù)據(jù)地址指針（低8位）SP81H堆棧指針P080HP0□鎖存器PCON87H電源控制寄存器下面，我們介紹一下幾個(gè)常用的SFR。1、ACC---是累加器，通常用A表示。這是個(gè)什么東西，可不能從名字上理解，它是一個(gè)寄存器，而不是一個(gè)做加法的東西，為什么給它這么一個(gè)名字呢？或許是因?yàn)樵谶\(yùn)算器做運(yùn)算時(shí)其中一個(gè)數(shù)一定是在ACC中的緣故吧。它的名字特殊，身份也特殊，稍后在中篇中我們將學(xué)到指令，可以發(fā)現(xiàn)，所有的運(yùn)算類指令都離不開它。自身帶有全零標(biāo)志Z,若A=0則Z=1；若A于0則z=0。該標(biāo)志常用作程序分枝轉(zhuǎn)移的判斷條件。2、B--一個(gè)寄存器。在做乘、除法時(shí)放乘數(shù)或除數(shù)，不做乘除法時(shí)，隨你怎么用。3、PSW-----程序狀態(tài)字。這是一個(gè)很重要的東西，里面放了CPU工作時(shí)的很多狀態(tài)，借此，我們可以了解CPU的當(dāng)前狀態(tài)，并作出相應(yīng)的處理。它的各位功能請(qǐng)看下表：D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OVP下面我們逐一介紹各位的用途CY：進(jìn)位標(biāo)志。8051中的運(yùn)算器是一種8位的運(yùn)算器，我們知道，8位運(yùn)算器只能表示到0-255,如果做加法的話，兩數(shù)相加可能會(huì)超過255,這樣最高位就會(huì)丟失，造成運(yùn)算的錯(cuò)誤，怎么辦？最高位就進(jìn)到這里來。這樣就沒事了。有進(jìn)、借位，CY=1；無進(jìn)、借位，CY=0例：78H+97H(01111000+10010111)AC：輔助進(jìn)、借位(高半字節(jié)與低半字節(jié)間的進(jìn)、借位)。例：57H+3AH(01010111+00111010)F0：用戶標(biāo)志位，由用戶(編程人員)決定什么時(shí)候用，什么時(shí)候不用。RS1、RS0：工作寄存器組選擇位。這個(gè)我們已知了。0V：溢出標(biāo)志位。運(yùn)算結(jié)果按補(bǔ)碼運(yùn)算理解。有溢出，OV=1；無溢出，OV=0。什么是溢出我們后面的章節(jié)會(huì)講到。P：奇偶校驗(yàn)位：它用來表示ALU運(yùn)算結(jié)果中二進(jìn)制數(shù)位“1”個(gè)數(shù)的奇偶性。若為奇數(shù)，則P=1,否則為0。運(yùn)算結(jié)果有奇數(shù)個(gè)1,P=1；運(yùn)算結(jié)果有偶數(shù)個(gè)1,P=0O例：某運(yùn)算結(jié)果是78H(01111000),顯然1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，所以P=0。4、DPTR(DPH、DPL) 數(shù)據(jù)指針，可以用它來訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的任一單元，如果不用，也可以作為通用寄存器來用，由我們自己決定如何使用。分成DPL(低8位)和DPH(高8位)兩個(gè)寄存器。用來存放16位地址值，以便用間接尋址或變址尋址的方式對(duì)片外數(shù)據(jù)RAM或程序存儲(chǔ)器作64K字節(jié)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)操作。5、P0、P1、P2、P3------這個(gè)我們已經(jīng)知道，是四個(gè)并行輸入/輸出口的寄存器。它里面的內(nèi)容對(duì)應(yīng)著管腳的輸出。6、IE-----中斷充許寄存器按位尋址，地址：A8HB7B6B5B4B3B2B1B0EAET2ESET1EX1ET0EX0EA(IE.7)：EA=0時(shí)，所有中斷禁止(即不產(chǎn)生中斷)EA=1時(shí)，各中斷的產(chǎn)生由個(gè)別的允許位決定(IE.6)：保留ET2(IE.5)：定時(shí)2溢出中斷充許(8052用)ES(IE.4)：串行□中斷充許(ES=1充許，ES=0禁止)ET1(IE.3)：定時(shí)1中斷充許EX1(IE.2)：外中斷INT1中斷充許ET0(IE.1)：定時(shí)器0中斷充許EX0（IE.0）：外部中斷INT0的中斷允許7、IP-----中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器按位尋址，地址位B8HB7B6B5B4B3B2B1B0PT2PSPT1PX1PT0PX0（IP.7）：保留（IP.6）：保留PT2（IP.5）：定時(shí)2中斷優(yōu)先（8052用）PS（IP.4）：串行口中斷優(yōu)先PT1（IP.3）：定時(shí)1中斷優(yōu)先PX1（IP.2）：外中斷INT1中斷優(yōu)先PT0（IP.1）：定時(shí)器0中斷優(yōu)先PX0（IP.0）：外部中斷INT0的中斷優(yōu)先8、TMOD-----定時(shí)器控制寄存器不按位尋址，地址89HB7B6B5B4B3B2B1B0GATEC/TM1M0GATEC/TM1MGATE:定時(shí)操作開關(guān)控制位，當(dāng)GATE=1時(shí)，INT0或INT1引腳為高電平，同時(shí)TCON中的TR0或TR1控制位為1時(shí)，計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器0或1才開始工作。若GATE=0，則只要將TR0或TR1控制位設(shè)為1，計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器0或1就開始工作。C/T:定時(shí)器或計(jì)數(shù)器功能的選擇位。C/T=1為計(jì)數(shù)器，通過外部引腳T0或T1輸入計(jì)數(shù)脈沖。C/T=0時(shí)為定時(shí)器，由內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘提供計(jì)時(shí)工作脈沖。M1：模式選擇位高位M0:模式選擇位低位M1M0工作模式0013位計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)器0116位計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)器108位自動(dòng)加載計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)器11定時(shí)器1停止工作，定時(shí)器0分為兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)器TH0及TL09、TCON-----定時(shí)器控制寄存器按位尋址，地址位88HB7B6B5B4B3B2B1B0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0IT0（TCON.0）,外部中斷0觸發(fā)方式控制位。當(dāng)IT0=0時(shí)，為電平觸發(fā)方式。當(dāng)IT0=1時(shí)，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。IE0（TCON,1）,外部中斷0中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。IT1（TCON.2），外部中斷1觸發(fā)方式控制位。IE1（TCON.3），外部中斷1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。TF1（TCON.7）：T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置TF1為1。CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動(dòng)清0。T1工作時(shí)，CPU可隨時(shí)查詢TF1的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測(cè)試的標(biāo)志。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。TR1（TCON.6）：T1運(yùn)行控制位。TR1置1時(shí)，T1開始工作；TR1置0時(shí)，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。TF0（TCON.5）：T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與TF1類同。TR0（TCON.4）：T0運(yùn)行控制位，其功能與TR1類同。10、SP------堆棧指針。堆棧介紹：日常生活中，我們都注意到過這樣的現(xiàn)象，家里洗的碗，一只一只摞起來，最晚放上去的放在最上面，而最早放上去的則放在最下面，在取的時(shí)候正好相反，先從最上面取，這種現(xiàn)象我們用一句話來概括：“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”。請(qǐng)大家想想，還有什么地方有這種現(xiàn)象？其實(shí)比比皆是，建筑工地上堆放的磚頭、材料，倉庫里放的貨物，都是，先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”這實(shí)際是一種存取物品的規(guī)則，我們稱之為'堆?！?。在單片機(jī)中，我們也可以在RAM中構(gòu)造這樣一個(gè)區(qū)域，用來存放數(shù)據(jù)，這個(gè)區(qū)域存放數(shù)據(jù)的規(guī)則就是“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出"，我們稱之為'堆棧"。為什么需要這樣來存放數(shù)據(jù)呢？存儲(chǔ)器本身不是可以按地址來存放數(shù)據(jù)嗎？對(duì)，知道了地址的確就可以知道里面的內(nèi)容，但如果我們需要存放的是一批數(shù)據(jù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)都需要知道地址那不是麻煩嗎？如果我們讓數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地放置，那么我們只要知道第一個(gè)數(shù)據(jù)所在地址單元就可以了（看圖2）如果第一個(gè)數(shù)據(jù)在27H，那么第二、三個(gè)就在28H、29H了。所以利用堆棧這種方法來放數(shù)據(jù)可以簡(jiǎn)化操作。那么51中堆棧什么地方呢？單片機(jī)中能存放數(shù)據(jù)的區(qū)域有限，我們不能夠?qū)ｉT分配一塊地方做堆棧，所以就在內(nèi)存（RAM）中開辟一塊地方，用于堆棧，但是用內(nèi)存的哪一塊呢？還是不好定，因?yàn)?1是一種通用的單片機(jī)，各人的實(shí)際需求各不相同，有人需要多一些堆棧，而有人則不需要那么多，所以怎么分配都不合適，怎樣來解決這個(gè)問題?分不好干脆就不分了，把分的權(quán)利給用戶（編程者），根據(jù)自己的需要去定吧，所以51單片機(jī)中堆棧的位置是可以變化的。而這種變化就體現(xiàn)在SP中值的變化，看圖2,SP中的值等于27H不就相當(dāng)于是一個(gè)指針指向27H單元嗎？當(dāng)然在真正的51機(jī)中，開始指針?biāo)傅奈恢貌⒎蔷褪菙?shù)據(jù)存放的位置，而是數(shù)據(jù)存放的前一個(gè)位置，比如一開始指針是指向27H單元的，那么第一個(gè)數(shù)據(jù)的位置是28H單元，而不是27H單元，為什么會(huì)這樣，我們?cè)趯W(xué)堆

棧命令時(shí)再說明。如下圖8031單片機(jī)共有21個(gè)字節(jié)的特殊功能寄存器(SFR),起著專用寄存器的作用，用來設(shè)置片內(nèi)電路的運(yùn)行方式，記錄電路的運(yùn)行狀態(tài)，并表明有關(guān)標(biāo)志等。此外，特殊功能寄存器中，還有把并行和串行I/O端口映射過來的寄存器，對(duì)這些寄存器的讀寫，可實(shí)現(xiàn)從相應(yīng)I/O端口的輸入、輸出操作。21個(gè)特殊功能寄存器不連續(xù)地分布在128個(gè)字節(jié)的SFR存儲(chǔ)空間中，地址空間為80H-FFH,見下圖。帶*的表明是有位地址的寄存器。在這片SFR空間中，包含有128個(gè)位地址空間，地址也是80H-FFH,但只有83個(gè)有效位地址，可對(duì)11個(gè)特殊功能寄存器的某些位作位尋址操作。字節(jié)地址各歌出臻功能字節(jié)地址各歌出臻功能圖L4特殊功能寄存器及其字節(jié)題址寄存器符號(hào)字節(jié)地址(M密位地址(LSB)B7BSB4B3B2BlBOBFOH亞F5F4F3FS四gMA$45A4A3A2AlAEOH可E6：E5由1E3￡2ElEOCYACFORSIRSOOVPFSWDOHD7D5D4D3D2DLDOPSPT1PXlFTOFXOIPBSH——EC即PA國(guó)國(guó)P3.7PS,?P瓦SPS,4P3.WP3rSP3,1P3,dF3BOHB7粘也B3配BlBOEAESET1EXIETOEXOIEASHAFACABAAMA8P2,TPi.6F2.5P2-4F2.aP2.2P2.1P2LCP2AOHA7A6A5A4A3A2AlAO：SMOSM)SM2REMTB8RBSTIRISCON制9F苑SDBB9BPL7PL6PL5Fl.qPL3PLZPLlPl,CPl9OH91969593眼919。*TF1TRIT