51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及寄存器一覽

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)。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通過修改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)場保護(hù)和現(xiàn)場恢復(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”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：A8HEA (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溢出中斷允許(8052用)ES (IE.4)：串行口中斷允許(ES=1允許，ES=0禁止)ET1(IE.3)：定時(shí)1中斷允許EX1(IE.2)：外中斷INT1中斷允許ET0(IE.1)：定時(shí)器0中斷允許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89HGATE ：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 、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88HTF1：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/1201 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)/3210 方式2-波特率由振蕩器頻率和SMOD所定：2SMOD ×振蕩器頻率/6411 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)。