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51单片机特殊功能寄存器(SFR)介绍

作者:huqin   来源:本站原创   点击数:x  更新时间:2013年12月30日   【字体:

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、定时器模块串口通信模块(串行I/O口),如其结构和功能如下图:

 

 

图1 51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21SFR,其布局如图2,从图中可以看出,每个SFR1个字节,多数字节单元中的每一位又有专用的“位名称”。这21SFR又按是否可以位寻址分为两大部分,ACCIEP111个可以位寻址SPTMOD等不可以位寻址。

 


2 51单片机SFR布局图 
 


       2、位寻址解释
     下面以
P1IE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,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=0xfedeng1=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。 3 8位灯接线图 

 

 
   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7EA51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:1IE=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。

 




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
21SFR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21SFR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IPIESCONTCONP1P2P3P4PCON TMODTL0TH0TL1TH1SBUF15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

 

 

 

 

5 C语言编程中需撑握的15个寄存器

 

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 TL0TH0TL1TH1

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TR0TR1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:
 
 



 

 
 

 

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 TL0TH0TL1TH1

串口通信相关:SCON PCON SBUF

 

 

15个寄存器中,P1 P2 P3 P4 TL0 TH0 TL1 TH1 SBUF9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,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IETCONSCONTMOD 4个寄存器了,如图1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

 

 

EAEA=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(80521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)
 
  
 2TCON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。

TR1T1充许计数控制位,为1时充许T1计数(定时)。

TR0T0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(INT1P3。3)标志。IE11,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。IT10,外部中断1程控为电平触发方式,当INT1P3。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(INT0P3.2)标志。IE01,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。IT00,外部中断1程控为电平触发方式,当INT0P3。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。

 

 

3TMOD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,INT0INT1引脚为高电平,同时TCON中的TR0TR1控制位为1时,计时/计数器01才开始工作。若GATE=0,则只要将TR0TR1控制位设为1,计时/计数器01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T0T1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 M0T0T1工作模式选择位

M1 M00 0方式013位计数/计时器

M1 M00 1方式116位计数/计时器

M1 M01 0方式28位自动加载计数/计时器

M1 M01 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TH0TL0T1在方式3时停止工作

 

4SCON串行通信控制寄存器

 


 

SM0 SM1:串行口工作方式控制位

SM0 SM10 0  方式0-波特率由振荡器频率所定:振荡器频率/12

SM0 SM10 1  方式1-波特率由定时器T1T2的溢出率和SMOD所定:2SMOD ×(T1溢出率)/32

SM0 SM11 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 SM11 1  方式3-波特率由定时器T1T2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3SM2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23,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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