51單片機(jī)是對(duì)所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8004單片機(jī),后來(lái)隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展,8004單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一,其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列,它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出,今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī),還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是51系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。本文主要詳細(xì)介紹51單片機(jī)寄存器功能,首先介紹了51單片機(jī)引腳圖及功能,其次闡述了51單片機(jī)寄存器功能,具體的跟隨小編來(lái)了解一下。
51單片機(jī)引腳圖及功能
P0.0 ~P0.7:P0口8位雙向口線。
P1.0 ~P1.7:P1口8位雙向口線。
P2.0 ~P2.7:P2口8位雙向口線。
P3.0 ~P3.7:P3口8位雙向口線。
ALE:地址鎖存控制信號(hào)。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí),ALE用于控制把P0口輸出的低8位地址鎖存起來(lái),以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。此外,由于ALE是以晶振1/6的固定頻率輸出的正脈沖,因此可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。
PSEN:外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。在讀外部ROM時(shí),PSEN有效(低電平),以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。
EA:訪問(wèn)程序存儲(chǔ)控制信號(hào)。當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí),對(duì)ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器;當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí),對(duì)ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始,并可延至外部程序存儲(chǔ)器。
RST:復(fù)位信號(hào)。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)即為有效,用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。
XTAL1和XTAL2:外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí),此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容;當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí),用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。
VSS:地線。
VCC:+5 V電源。
以上是MCS-51單片機(jī)芯片40條引腳的定義及簡(jiǎn)單功能說(shuō)明,讀者可以對(duì)照實(shí)訓(xùn)電路找到相應(yīng)引腳,在電路中查看每個(gè)引腳的連接使用。P3口線的第二功能。P3的8條口線都定義有第二功能。
51單片機(jī)寄存器功能一覽表
21個(gè)特殊功能寄存器(52系列是26個(gè))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,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(這里介紹一個(gè)技巧:其地址能被8整除的都可以位尋址)。
在51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)CPU用來(lái)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(lái)存放程序,有RAM,用來(lái)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。在單片機(jī)中有一些獨(dú)立的存儲(chǔ)單元是用來(lái)控制這些器件的,被稱之為特殊功能寄存器(SFR)。這樣的特殊功能寄存器51單片機(jī)共有21個(gè)并且都是可尋址的列表如下(其中帶*號(hào)的為52系列所增加的特殊功能寄存器):
分別說(shuō)明如下:
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(kāi)它。自身帶有全零標(biāo)志Z,若A=0則Z=1;若A≠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:
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(guò)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(lái)。這樣就沒(méi)事了。有進(jìn)、借位,CY=1;無(wú)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
通過(guò)修改PSW中的RS1、RS0兩位的狀態(tài),就能任選一個(gè)工作寄存器區(qū)。這個(gè)特點(diǎn)提高了MCS-51現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)的速度。對(duì)于提高CPU的工作效率和響應(yīng)中斷的速度是很有利的。若在一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中,不需要四組工作寄存器,那么這個(gè)區(qū)域中多余單元可以作為一般的數(shù)據(jù)緩沖器使用。
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(wú)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(lái)表示ALU運(yùn)算結(jié)果中二進(jìn)制數(shù)位“1”的個(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=0。
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(lái)訪問(wèn)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(lái)用,由我們自已決定如何使用。分成DPL(低8位)和DPH(高8位)兩個(gè)寄存器。用來(lái)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--------輸入輸出口(I/O)寄存器
這個(gè)我們已經(jīng)知道,是四個(gè)并行輸入/輸出口(I/O)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
可按位尋址,地址:A8H
EA (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):串行口中斷充許(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
可按位尋址,地址位B8H
- (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89H
GATE :定時(shí)操作開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)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 、M0:T0、T1工作模式選擇位
9、TCON-----定時(shí)器控制寄存器
可按位尋址,地址位88H
TF1:定時(shí)器T1溢出標(biāo)志,可由程序查詢和清零,TF1也是中斷請(qǐng)求源,當(dāng)CPU響應(yīng)T1中斷時(shí)由硬件清零。
TF0:定時(shí)器T0溢出標(biāo)志,可由程序查詢和清零,TF0也是中斷請(qǐng)求源,當(dāng)CPU響應(yīng)T0中斷時(shí)由硬件清零。
TR1:T1充許計(jì)數(shù)控制位,為1時(shí)充許T1計(jì)數(shù)。
TR0:T0充許計(jì)數(shù)控制位,為1時(shí)充許T0計(jì)數(shù)。
IE1:外部中斷1請(qǐng)示源(INT1,P3.3)標(biāo)志。IE1=1,外部中斷1正在向CPU請(qǐng)求中斷,當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷時(shí)由硬件清“0”IE1(邊沿觸發(fā)方式)。
IT1:外部中斷源1觸發(fā)方式控制位。IT1=0,外部中斷1程控為電平觸發(fā)方式,當(dāng)INT1(P3.3)輸入低電平時(shí),置位IE1。
IE0:外部中斷0請(qǐng)示源(INT0,P3.2)標(biāo)志。IE0=1,外部中斷1正在向CPU請(qǐng)求中斷,當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷時(shí)由硬件清“0”IE0(邊沿觸發(fā)方式)。
IT0:外部中斷源0觸發(fā)方式控制位。IT0=0,外部中斷1程控為電平觸發(fā)方式,當(dāng)INT0(P3.2)輸入低電平時(shí),置位IE0。
10、SCON----串行通信控制寄存器
它是一個(gè)可尋址的專用寄存器,用于串行數(shù)據(jù)的通信控制,單元地址是98H,其結(jié)構(gòu)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-波特率由振蕩器頻率所定:振蕩器頻率/12
01 方式1-波特率由定時(shí)器T1或T2的溢出率和SMOD所定:2SMOD ×(T1溢出率)/32
10 方式2-波特率由振蕩器頻率和SMOD所定:2SMOD ×振蕩器頻率/64
11 方式3-波特率由定時(shí)器T1或T2的溢出率和SMOD所定:2SMOD ×(T1溢出率)/32
(2)SM2:多機(jī)通信控制位。《 br》 多機(jī)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。接收狀態(tài),當(dāng)串行口工作于方式2或3,以及SM2=1時(shí),只有當(dāng)接收到第9位數(shù)據(jù)(RB8)為1時(shí),才把接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF,且置位RI發(fā)出中斷申請(qǐng),否則會(huì)將接受到的數(shù)據(jù)放棄。當(dāng)SM2=0時(shí),就不管第位數(shù)據(jù)是0還是1,都難得數(shù)據(jù)送入SBUF,并發(fā)出中斷申請(qǐng)。
工作于方式0時(shí),SM2必須為0。
(3)REN:允許接收位。《 br》 REN用于控制數(shù)據(jù)接收的允許和禁止,REN=1時(shí),允許接收,REN=0時(shí),禁止接收。
(4)TB8:發(fā)送接收數(shù)據(jù)位8。《 br》 在方式2和方式3中,TB8是要發(fā)送的——即第9位數(shù)據(jù)位。在多機(jī)通信中同樣亦要傳輸這一位,并且它代表傳輸?shù)牡刂愤€是數(shù)據(jù),TB8=0為數(shù)據(jù),TB8=1時(shí)為地址。
(5)RB8:接收數(shù)據(jù)位8。
在方式2和方式3中,RB8存放接收到的第9位數(shù)據(jù),用以識(shí)別接收到的數(shù)據(jù)特征。
(6)TI:發(fā)送中斷標(biāo)志位。
可尋址標(biāo)志位。方式0時(shí),發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)后,由硬件置位,其它方式下,在發(fā)送或停止位之前由硬件置位,因此,TI=1表示幀發(fā)送結(jié)束,TI可由軟件清“0”。
(7)RI:接收中斷標(biāo)志位。
可尋址標(biāo)志位。接收完第8位數(shù)據(jù)后,該位由硬件置位,在其他工作方式下,該位由硬件置位,RI=1表示幀接收完成。
11、PCON-----電源管理寄存器
PCON主要是為CHMOS型單片機(jī)的電源控制而設(shè)置的專用寄存器,單元地址是87H,其結(jié)構(gòu)格式如下:
在CHMOS型單片機(jī)中,除SMOD位外,其他位均為虛設(shè)的,SMOD是串行口波特率倍增位,當(dāng)SMOD=1時(shí),串行口波特率加倍。系統(tǒng)復(fù)位默認(rèn)為SMOD=0。
12、T2CON-----T2狀態(tài)控制寄存器
TF2:T2溢出中斷標(biāo)志。TF2必須由用戶程序清“0”。當(dāng)T2作為串口波特率發(fā)生器時(shí),TF2不會(huì)被置“1”。
EXF2:定時(shí)器T2外部中斷標(biāo)志。EXEN2為1時(shí),當(dāng)T2EX(P1.1)發(fā)生負(fù)跳變時(shí)置1中斷標(biāo)志DXF2,EXF2必須由用戶程序清“0”。
TCLK:串行接口的發(fā)送時(shí)鐘選擇標(biāo)志。TCLK=1時(shí),T2工作于波特率發(fā)生器方式。
RCLK:串行接口的接收時(shí)鐘選擇標(biāo)志位。RCLK=1時(shí),T2工作于波特率發(fā)生器方式。
EXEN2:T2的外部中斷充許標(biāo)志。
C/T2:外部計(jì)數(shù)器/定時(shí)器選擇位。C/T2=1時(shí),T2為外部事件計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自T2(P1.0);C/T2=0時(shí),T2為定時(shí)器,振蕩脈沖的十二分頻信號(hào)作為計(jì)數(shù)信號(hào)。
TR2:T2計(jì)數(shù)/定時(shí)控制位。TR1為1時(shí)充許計(jì)數(shù),為0時(shí)禁止計(jì)數(shù)。
CP/RL2:捕捉和常數(shù)自動(dòng)再裝入方式選擇位。為1時(shí)工作于捕捉方式,為0時(shí)T2工作于常數(shù)自動(dòng)再裝入方式。當(dāng)TCLK或RCLK為1時(shí),CP/RL2被忽略,T2總是工作于常數(shù)自動(dòng)再裝入方式。
下面對(duì)T2CON的D0、D2、D4、D5幾位主要控制T2的工作方式,下面對(duì)這幾位的組合關(guān)系進(jìn)行總結(jié)
MCS-51與中斷有關(guān)的寄存器、中斷入口地址及編號(hào)
1、中斷入口地址及編號(hào)
MCS-51在每一個(gè)機(jī)器周期順序檢查每一個(gè)中斷源,在機(jī)器周期的S6按優(yōu)先級(jí)處理所有被激活的中斷請(qǐng)求,此時(shí),如果CPU沒(méi)有正在處理更高或相同優(yōu)先級(jí)的中斷,或者現(xiàn)在的機(jī)器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期,或者CPU不是正在執(zhí)行RETI指令或訪問(wèn)IE和IP的指令(因?yàn)榘碝CS-51中斷系統(tǒng)的特性規(guī)定,在執(zhí)行完這些指令之后,還要在繼續(xù)執(zhí)行一條指令,才會(huì)響應(yīng)中斷),CPU在下一個(gè)機(jī)器周期響應(yīng)激活了的最高級(jí)中斷請(qǐng)求。
中斷響應(yīng)的主要內(nèi)容就是由硬件自動(dòng)生成一條長(zhǎng)調(diào)用LCALL addr16指令,這里的addr16就是程序存儲(chǔ)器中相應(yīng)的中斷區(qū)入口地址,這些中斷源的服務(wù)程序入口地址如下:
生成LCALL指令后,CPU緊跟著便執(zhí)行之。首先將PC(程序計(jì)數(shù)器)的內(nèi)容壓入堆棧保護(hù)斷點(diǎn),然后把中斷入口地址賦予PC,CPU便按新的PC地址(即中斷服務(wù)程序入口地址)執(zhí)行程序。
值得一提的是,各中斷區(qū)只有8個(gè)單元,一般情況下(除非中斷程序非常簡(jiǎn)單),都不可能安裝下一個(gè)完整的中斷服務(wù)程序。因此,通常是在這些入口地址區(qū)放置一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令,使程序按轉(zhuǎn)移的實(shí)際地址去執(zhí)行真正的中斷服務(wù)程序。
對(duì)于匯編,中斷函數(shù)的一般形式為:
對(duì)于C語(yǔ)言,中斷函數(shù)的一般形式為:
2、與中斷有關(guān)的寄存器
(1) 定時(shí)器控制寄存器TCON
IE1:外部邊沿觸發(fā)中斷1請(qǐng)求標(biāo)志,其功能和操作類似于TF0。
IT1:外部中斷1類型控制位,通過(guò)軟件設(shè)置或清除,用于控制外中斷的觸發(fā)信號(hào)類型。IT1=1,邊沿觸發(fā)。IT=0是電平觸發(fā)。
IE0:外部邊沿觸發(fā)中斷0請(qǐng)求標(biāo)志,其功能和操作類似于IE1。
IT0:外部中斷0類型控制位,通過(guò)軟件設(shè)置或清除,用于控制外中斷的觸發(fā)信號(hào)類型。其功能和操作類似于IE1。
(2) 中斷允許寄存器IE
EA:中斷總控制位,EA=1,CPU開(kāi)放中斷。EA=0,CPU禁止所有中斷。
ES:串行口中斷控制位,ES=1允許串行口中斷,ES=0,屏蔽串行口中斷。
ET1:定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷控制位。ET1=1,允許T1中斷,ET1=0,禁止T1中斷。
EX1:外中斷1中斷控制位,EX1=1,允許外中斷1中斷,EX1=0,禁止外中斷1中斷。
ET0:定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷控制位。ET1=1,允許T0中斷,ET1=0,禁止T0中斷。
EX0:外中斷0中斷控制位,EX1=1,允許外中斷0中斷,EX1=0,禁止外中斷0中斷。
(3) 中斷優(yōu)選級(jí)控制寄存器IP
PS:串行口中斷口優(yōu)先級(jí)控制位,PS=1,串行口中斷聲明為高優(yōu)先級(jí)中斷,PS=0,串行口定義為低優(yōu)先級(jí)中斷。
PT1:定時(shí)器1優(yōu)先級(jí)控制位。PT1=1,聲明定時(shí)器1為高優(yōu)先級(jí)中斷,PT1=0定義定時(shí)器1為低優(yōu)先級(jí)中斷。
PX1:外中斷1優(yōu)先級(jí)控制位。PT1=1,聲明外中斷1為高優(yōu)先級(jí)中斷,PX1=0定義外中斷1為低優(yōu)先級(jí)中斷。
PT0:定時(shí)器0優(yōu)先級(jí)控制位。PT1=1,聲明定時(shí)器0為高優(yōu)先級(jí)中斷,PT1=0定義定時(shí)器0為低優(yōu)先級(jí)中斷。
PX0:外中斷0優(yōu)先級(jí)控制位。PT1=1,聲明外中斷0為高優(yōu)先級(jí)中斷,PX1=0定義外中斷0為低優(yōu)先級(jí)中斷。
(4)串行通信控制寄存器SCON
它是一個(gè)可尋址的專用寄存器,用于串行數(shù)據(jù)的通信控制,單元地址是98H,其結(jié)構(gòu)格式如下:
TI:發(fā)送中斷標(biāo)志位。
方式0時(shí),發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)后,由硬件置位,其它方式下,在發(fā)送或停止位之前由硬件置位,因此,TI=1表示幀發(fā)送結(jié)束,TI可由軟件清“0”。
RI:接收中斷標(biāo)志位。
接收完第8位數(shù)據(jù)后,該位由硬件置位,在其他工作方式下,該位由硬件置位,RI=1表示幀接收完成。
(5)T2狀態(tài)控制寄存器T2CON
TF2:T2溢出中斷標(biāo)志。TF2必須由用戶程序清“0”。當(dāng)T2作為串口波特率發(fā)生器時(shí),TF2不會(huì)被置“1”。
EXF2:定時(shí)器T2外部中斷標(biāo)志。EXEN2為1時(shí),當(dāng)T2EX(P1.1)發(fā)生負(fù)跳變時(shí)置1中斷標(biāo)志DXF2,EXF2必須由用戶程序清“0”。
EXEN2:T2的外部中斷充許標(biāo)志
評(píng)論