单片机寄存器

通过前面课程的学习，我们已知道了单片机的内部有ROM、有RAM、有并行I/O口，那么，除了这些东西之外，单片机内部究竟还有些什么？这些个零碎的东西怎么连在一起的？下面就让我们来对单片机内部作一个完整的分析吧！从图中我们可以看出，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。在一个51单片机的内部包含了这么多的东西。对图进行进一步的分析，我们已知，对并行I/O口的读写只要将数据送入到相应I/O口的锁存器就可以了，那么对于定时/计数器，串行I/O口等怎么用呢？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）。事实上，我们已接触过P1这个特殊功能寄存器了，还有哪些呢？看下表符号地址功能介绍BF0HB寄存器ACCE0H累加器PSWD0H程序状态字IPB8H中断优先级控制寄存器P3B0HP3口锁存器IEA8H中断允许控制寄存器P2A0HP2口锁存器SBUF99H串行口锁存器SCON98H串行口控制寄存器P190HP1口锁存器TH18DH定时器/计数器1（高8位）TH08CH定时器/计数器1（低8位）TL18BH定时器/计数器0（高8位）TL08AH定时器/计数器0（低8位）TMOD89H定时器/计数器方式控制寄存器TCON88H定时器/计数器控制寄存器DPH83H数据地址指针（高8位）DPL82H数据地址指针（低8位）SP81H堆栈指针P080HP0口锁存器PCON87H电源控制寄存器下面，我们介绍一下几个常用的SFR。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：D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OVP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。这个我们已知了。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------这个我们已经知道，是四个并行输入/输出口的寄存器。它里面的内容对应着管脚的输出。6、IE-----中断充许寄存器按位寻址，地址：A8HB7B6B5B4B3B2B1B0EA-ET2ESET1EX1ET0EX0EA（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按位寻址，地址位B8HB7B6B5B4B3B2B1B0--PT2PSPT1PX1PT0PX0-（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89HB7B6B5B4B3B2B1B0GATEC/TM1M0GATEC/TM1MGATE：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：模式选择位高位M0：模式选择位低位M1M0工作模式0013位计数/计时器0116位计数/计时器108位自动加载计数/计时器11定时器1停止工作，定时器0分为两个独立的8位定时器TH0及TL09、TCON-----定时器控制寄存器按位寻址，地址位88HB7B6B5B4B3B2B1B0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0IT0（TCON.0），外部中断0触发方式控制位。当IT0=0时，为电平触发方式。当IT0=1时，为边沿触发方式（下降沿有效）。IE0（TCON.1），外部中断0中断请求标志位。IT1（TCON.2），外部中断1触发方式控制位。IE1（TCON.3），外部中断1中断请求标志位。TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU可随时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/计数器的启动与停止。TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。10、SP------堆栈指针。堆栈介绍：日常生活中，我们都注意到过这样的现象，家里洗的碗，一只一只摞起来，最晚放上去的放在最上面，而最早放上去的则放在最下面，在取的时候正好相反，先从最上面取，这种现象我们用一句话来概括：“先进后出，后进先出”。请大家想想，还有什么地方有这种现象？其实比比皆是，建筑工地上堆放的砖头、材料，仓库里放的货物，都是“先进后出，后进先出”这实际是一种存取物品的规则，我们称之为“堆栈”。在单片机中，我们也可以在RAM中构造这样一个区域，用来存放数据，这个区域存放数据的规则就是“先进后出，后进先出”，我们称之为“堆栈”。为什么需要这样来存放数据呢？存储器本身不是可以按地址来存放数据吗？对，知道了地址的确就可以知道里面的内容，但如果我们需要存放的是一批数据，每一个数据都需要知道地址那不是麻烦吗？如果我们让数据一个接一个地放置，那么我们只要知道第一个数据所在地址单元就可以了（看图2）如果第一个数据在27H，那么第二、三个就在28H、29H了。所以利用堆栈这种方法来放数据可以简化操作。那么51中堆栈什么地方呢？单片机中能存放数据的区域有限，我们不能够专门分配一块地方做堆栈，所以就在内存（RAM）中开辟一块地方，用于堆栈，但是用内存的哪一块呢？还是不好定，因为51是一种通用的单片机，各人的实际需求各不相同，有人需要多一些堆栈，而有人则不需要那么多，所以怎么分配都不合适，怎样来解决这个问题?分不好干脆就不分了，把分的权利给用户（编程者），根据自已的需要去定吧，所以51单片机中堆栈的位置是可以变化的。而这种变化就体现在SP中值的变化，看图2，SP中的值等于27H不就相当于是一个指针指向27H单元吗？当然在真正的51机中，开始指针所指的位置并非就是数据存放的位置，而是数据存放的前一个位置，比如一开始指针是指向27H单元的，那么第一个数据的位置是28H单元，而不是27H单元，为什么会这样，我们在学堆栈命令时再说明。如下图803l单片机共有21个字节的特殊功能寄存器(SFR)，起着专用寄存器的作用，用来设置片内电路的运行方式，记录电路的运行状态，并表明有关标志等。此外，特殊功能寄存器中，还有把并行和串行I／O端口映射过来的寄存器，对这些寄存器的读写，可实现从相应I／O端口的输入、输出操作。21个特殊功能寄存器不连续地分布在128个字节的SFR存储空间中，地址空间为80H-FFH，见下图。带*的表明是有位地址的寄存器。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。由此可见，在特殊功能寄存器中，也有两套地址：字节地址和位地址。两者在地址空间上都是80H-FFH，但对字节地址只有21个字节是有效的，对位地址只有83位是有效的，可以说，它们是内部数据存储器中字节地址与位地址的不连续延伸。其他无效地址单元是不能被访问的，在使用时应加以注意。