51单片机特殊功能寄存器有哪些_功能是什么

PoisonApple 发表于 2017-12-27 16:32:53 收藏 已收藏
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51单片机特殊功能寄存器有哪些_功能是什么

PoisonApple 发表于 2017-12-27 16:32:53 收藏

  51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机,后来随着Flash rom技术的发展,8004单片机取得了长足的进展,成为应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出,今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机,还是应用最广泛的一种。需要注意的是51系列的单片机一般不具备自编程能力。

  51单片机特殊功能寄存器

  1、21个寄存器介绍

  51系列单片机内部主要有四大功能模块,分别是I/O口模块、中断模块、定时器模块和串口通信模块(串行I/O口),如其结构和功能如下图:

  51单片机特殊功能寄存器有哪些_功能是什么

  图1 51单片机结构和功能图

  51单片机掌握的好坏,其实就是能否正确操作这四个功能模块,而其操作的实质则又是能否对每个模块所对应寄存器的正确操纵。所以下面重点介绍一下51系列单片机内部的特殊功能寄存器(简称SFR,以下说明以此代替)。(关于什么叫特殊功能寄存器,这里先不作介绍,不懂的请查阅51单片机相关资料。)

  51单片机内部共有21个SFR,其布局如图2,从图中可以看出,每个SFR占1个字节,多数字节单元中的每一位又有专用的“位名称”。这21个SFR又按是否可以位寻址分为两大部分,ACC、IE、P1等11个可以位寻址,SP、TMOD等不可以位寻址。

  51单片机特殊功能寄存器有哪些_功能是什么

  图2 51单片机SFR布局图

  2、位寻址解释

  下面以P1、IE寄存器(可位寻)和TMOD(不可位发)为例解释一下位寻址。

  能位寻址是指能够对它的每一位都可以进行位操作,如图3,如P1口接8个灯,灯阳极接正极,阴极接单片机的P1口的8个脚。现在要让接P1口第1个引脚的灯亮,程序中可以写P1=0xfe,也可以先定义deng1=P1^0,即P1口的第1位,至于为什么写P1^0,是因为KEIL软件规定的,然后deng1=0。也就是P1=0xfe和deng1=0都是可以点亮第一个灯,后者deng1=0属于位操作,前者P1=0xfe属于总线操作,也就是8个引脚一起操作。 图3 8位灯接线图

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  下面再以IE寄存器为例进行位操作的解释。IE寄存器为中断允许寄存器,如各位的作用如图4.其中第7位EA是51单片机5个中断的总开关,如要进入任何一个中断时,需先把EA打开,因为可以进行位操作,此时程序有两种写法:1)IE=0x80(假如其它位为0,即1000 0000),也可以直接写EA=1,后者EA=1即属于位操作。这里要注意和前面P1口第1个引脚操作不同的是,前面程序中需先定义deng1=P1^0,这里程序中则不需要定义EA=IE^7,因为KEIL软件中的REG52.H头文件中已经定义好了,这里需要特别注意。

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  图4 IE中断允许寄存器

  至于什么叫不可寻址,则是指不能单独进行每一位的操作,如TMOD定时器工作模式及工作方式寄存器,在进行操作时,只能写TMOD=0xXX。

  关于能否进行位操作,可以通过查相关资料知道,当然还有个技巧就是其字节地址换成10进制后能否被“8”整除,能被“8”整除的就能进行位操作,不能被“8”整除就不能,如P1地址为90H,10进制为144 144/8=18,能被整除,所以可以位操作。再如TMOD地址为89H, 10进制为137 137/8=17.125,不能被整除,所以不可以位操作。

  3、具体编程中对寄存器的注意

  以上解释了位操作的概念,下面接着说明这21个SFR在具体编程中需要注意的地方。

  目前单片机开发过程中主要使用两种语言,一种是汇编语言,一种是C语言。如果是使用汇编语言则21个SFR都需要理解,并且其地址这些都需要记住。如果是C语言编程就相对简单些了,由于目前C语言的通用性,绝大部分单片机开发都使用C语言,这里说以C为语言进行编程需注意的地方。

  在用C编程中我们只需要撑握IP、IE、SCON、TCON、P1、P2、P3、P4、PCON TMOD、TL0、TH0、TL1、TH1、SBUF15个寄存器,如图5所示,已用红线和蓝线标出,注意红线的能进行位操作,蓝线的不能进行位操作。

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  图5 C语言编程中需撑握的15个寄存器

  这15寄存器中,根据前面讲的51单片机内部四大功能模块又可分为四大部分:

  I/O口相关:P1 P2 P3 P4

  中断相关:IP IE

  定时器相关:TMOD TCON TL0、TH0、TL1、TH1

  串口通信相关:PCON SBUF

  注意:

  在这四大部分中,除I/O口操作相关P1 P2 P3 P4相对独立外,其它11个寄存器使用时通常会相互结合使用,也就是说中断、定时器和串口通信三者通常会结合起来用,如外部中断时,设置边沿触发还是电平触发需设置TCON寄存器中的TR0和TR1位,使用定时器时又可能用到中断,而串口通信时设置波特率又直接跟定时器相关。

  总之51单片机其实最难的就是对除I/O口外的11个寄存器的操作,但难归难,但毕竟只有11个,只要肯定花功夫和时间,多写写程序,多调试,一定可以学得好,现在我也记不到,每次遇到时总得去查相关的书籍,而且感觉脑对这一块还是很乱,再看哈书,看后面能不能总结出好的方法来。

  4、参考例程

  下面附出中断、定时器及串口通信的三个例子,供大家参考:

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  51单片机特殊功能寄存器有哪些_功能是什么

  前面讲到过,51单片机内部共有21个特殊功能寄存器,如下图所示。如果用C语言进行编程时只需考虑15个寄存器,这15个寄存器按单片机内部功能模块以可分成四大类,分别为:

  I/O口操作相关:P1 P2 P3 P4

  中断相关:IP IE

  定时器相关:TMOD TCON TL0、TH0、TL1、TH1

  串口通信相关:SCON PCON SBUF

  这15个寄存器中,P1 P2 P3 P4 TL0 TH0 TL1 TH1 SBUF这9个操作相对简单,而PCON为电源控制寄存器,平时只有在串口通信编程中会用到最高位SMOD,当SMOD=1,波特率会倍增,所以对这个寄存器只需要考虑这点就可以了,而对于IP寄存器为中断优先寄存器,对于单片机初学者基本上用不到,这里先不作介绍。

  剩下的就只有IE、TCON、SCON和TMOD 4个寄存器了,如图1中绿色圆圈的四个,分别为中断允许寄存器(IE),定时器控制寄存器(TCON),定时器模式及工作方式寄存器(TMOD),串行口控制寄存器(SCON)。4个寄存器相对来说较难记住,下面分别对这4个寄存器及每一位进行说明。

  1、IE中断允许寄存器

  EA: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

  ET2:定时2溢出中断允许(8052用1允许, 0禁止)

  ES:串行口中断允许(1允许, 0禁止)

  ET1):定时1中断允许(1允许, 0禁止)

  EX1:外中断INT1中断允许(1允许, 0禁止)

  ET0:定时器0中断允许(1允许, 0禁止)

  EX0:外部中断INT0的中断允许(1允许, 0禁止)

  2、TCON定时器控制寄存器

  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(定时)。

  TR0:T0充许计数控制位,为1时充许T0计数(定时)。

  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。此位为1设置为电平触发,为0设置为下降沿触发。

  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。此位为1设置为电平触发,为0设置为下降沿触发。

  3、TMOD定时器工作模式及方式寄存器

  此寄存器高四位用于T1,低四位用于T0。

  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 M0:0 0方式0,13位计数/计时器

  M1 M0:0 1方式1,16位计数/计时器

  M1 M0:1 0方式2,8位自动加载计数/计时器

  M1 M0:1 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

  4、SCON串行通信控制寄存器

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  SM0 SM1:串行口工作方式控制位

  SM0 SM1: 0 0 方式0-波特率由振荡器频率所定:振荡器频率/12

  SM0 SM1: 0 1 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

  SM0 SM1: 1 0 方式2-波特率由振荡器频率和SMOD所定:2SMOD ×振荡器频率/64

  SM0 SM1: 1 1 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

  SM2:多机通信控制位。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。

  REN:允许接收位。 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。

  TB8:发送接收数据位8。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。

  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。

  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”。

  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。

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控制/MCU
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