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                51單片機特殊功能寄存器(SFR)介紹

                作者:huqin   來源:本站原創   點擊數:  更新時間:2013年12月30日   【字體:

                1、21個寄存器介紹
                        51
                系列單片機內部主要有四大功能模塊,分別是I/O口模塊、中斷模塊、定時器模塊串口通信模塊(串行I/O口),如其結構和功能如下圖:

                 

                 

                圖1 51片機結構和功能圖

                 51單片機掌握的好壞,其實就是能否正確操作這四個功能模塊,而其操作的實質則又是能否對每個模塊所對應寄存器的正確操縱。所以下面重點介紹一下51系列單片機內部的特殊功能寄存器(簡稱SFR,以下說明以此代替)。(關于什么叫特殊功能寄存器,這里先不作介紹,不懂的請查閱51單片機相關資料。)

                51單片機內部共有21SFR,其布局如圖2,從圖中可以看出,每個SFR1個字節,多數字節單元中的每一位又有專用的“位名稱”。這21SFR又按是否可以位尋址分為兩大部分,ACC、IE、P111個可以位尋址,SP、TMOD等不可以位尋址。

                 


                2 51單片機SFR布局圖 
                 


                       2、位尋址解釋
                     下面以
                P1、IE寄存器(可位尋)和TMOD(不可位發)為例解釋一下位尋址。

                 

                     能位尋址是指能夠對它的每一位都可以進行位操作,如圖3,如P1口接8個燈,燈陽極接正極,陰極接單片機的P1口的8個腳,F在要讓接P1口第1個引腳的燈亮,程序中可以寫P1=0xfe,也可以先定義deng1=P1^0,P1口的第1位,至于為什么寫P1^0,是因為KEIL軟件規定的,然后deng1=0。也就是P1=0xfedeng1=0都是可以點亮第一個燈,后者deng1=0屬于位操作,前者P1=0xfe屬于總線操作,也就是8個引腳一起操作。 3 8位燈接線圖 

                 

                 
                   下面再以
                IE寄存器為例進行位操作的解釋。IE寄存器為中斷允許寄存器,如各位的作用如圖4.其中第7EA51單片機5個中斷的總開關,如要進入任何一個中斷時,需先把EA打開,因為可以進行位操作,此時程序有兩種寫法:1IE=0x80(假如其它位為0,即1000 0000),也可以直接寫EA=1,后者EA=1即屬于位操作。這里要注意和前面P1口第1個引腳操作不同的是,前面程序中需先定義deng1=P1^0,這里程序中則不需要定義EA=IE^7,因為KEIL軟件中的REG52.H頭文件中已經定義好了,這里需要特別注意。

                 




                4 IE中斷允許寄存器

                 

                 至于什么叫不可尋址,則是指不能單獨進行每一位的操作,如TMOD定時器工作模式及工作方式寄存器,在進行操作時,只能寫TMOD=0xXX。

                關于能否進行位操作,可以通過查相關資料知道,當然還有個技巧就是其字節地址換成10進制后能否被“8”整除,能被“8”整除的就能進行位操作,不能被“8”整除就不能,如P1地址為90H,10進制為144 144/8=18,能被整除,所以可以位操作。再如TMOD地址為89H, 10進制為137 137/8=17.125,不能被整除,所以不可以位操作。


                      3、具體編程中對寄存器的注意
                    以上解釋了位操作的概念,下面接著說明這
                21SFR在具體編程中需要注意的地方。

                目前單片機開發過程中主要使用兩種語言,一種是匯編語言,一種是C語言。如果是使用匯編語言則21SFR都需要理解,并且其地址這些都需要記住。如果是C語言編程就相對簡單些了,由于目前C語言的通用性,絕大部分單片機開發都使用C語言,這里說以C為語言進行編程需注意的地方。

                在用C編程中我們只需要撐握IP、IE、SCON、TCON、P1、P2、P3、P4、PCON TMOD、TL0、TH0、TL1、TH1、SBUF15個寄存器,如圖5所示,已用紅線和藍線標出,注意紅線的能進行位操作,藍線的不能進行位操作。

                 

                 

                 

                 

                5 C語言編程中需撐握的15個寄存器

                 

                15寄存器中,根據前面講的51單片機內部四大功能模塊又可分為四大部分:

                I/O口相關P1 P2 P3 P4

                中斷相關IP IE

                定時器相關TMOD TCON TL0、TH0、TL1、TH1

                串口通信相關PCON SBUF

                注意:
                   在這四大部分中,除
                I/O口操作相關P1 P2 P3 P4相對獨立外,其它11個寄存器使用時通常會相互結合使用,也就是說中斷、定時器和串口通信三者通常會結合起來用,如外部中斷時,設置邊沿觸發還是電平觸發需設置TCON寄存器中的TR0TR1位,使用定時器時又可能用到中斷,而串口通信時設置波特率又直接跟定時器相關。

                總之51單片機其實最難的就是對除I/O口外的11個寄存器的操作,但難歸難,但畢竟只有11個,只要肯定花功夫和時間,多寫寫程序,多調試,一定可以學得好,現在我也記不到,每次遇到時總得去查相關的書籍,而且感覺腦對這一塊還是很亂,再看哈書,看后面能不能總結出好的方法來。
                   
                     4、參考例程
                 
                   下面附出中斷、定時器及串口通信的三個例子,供大家參考:
                 
                 



                 

                 
                 

                 

                前面講到過,51單片機內部共有21個特殊功能寄存器,如下圖所示。如果用C語言進行編程時只需考慮15個寄存器,這15個寄存器按單片機內部功能模塊以可分成四大類,分別為:

                I/O口操作相關:P1 P2 P3 P4

                中斷相關:IP IE

                定時器相關:TMOD TCON TL0、TH0、TL1、TH1

                串口通信相關:SCON PCON SBUF

                 

                 

                15個寄存器中,P1 P2 P3 P4 TL0 TH0 TL1 TH1 SBUF9個操作相對簡單,而PCON為電源控制寄存器,平時只有在串口通信編程中會用到最高位SMOD,SMOD=1,波特率會倍增,所以對這個寄存器只需要考慮這點就可以了,而對于IP寄存器為中斷優先寄存器,對于單片機初學者基本上用不到,這里先不作介紹。

                剩下的就只有IE、TCON、SCONTMOD 4個寄存器了,如圖1綠色圓圈的四個,分別為中斷允許寄存器(IE,定時器控制寄存器(TCON),定時器模式及工作方式寄存器(TMOD),串行口控制寄存器(SCON)。4個寄存器相對來說較難記住,下面分別對這4個寄存器及每一位進行說明。

                 

                 


                    1
                、IE中斷允許寄存器

                 

                 

                EAEA=0時,所有中斷禁止(即不產生中斷);EA=1時,各中斷的產生由個別的允許位決定

                ET2:定時2溢出中斷允許(80521允許, 0禁止)

                ES:串行口中斷允許(1允許, 0禁止)

                ET1:定時1中斷允許(1允許, 0禁止)

                EX1:外中斷INT1中斷允許(1允許, 0禁止)

                ET0:定時器0中斷允許(1允許, 0禁止)

                EX0:外部中斷INT0的中斷允許(1允許, 0禁止)
                 
                  
                 2、TCON定時器控制寄存器

                 

                 

                 

                TF1:定時器T1溢出標志,可由程序查詢和清零,TF1也是中斷請求源,當CPU響應T1中斷時由硬件清零。

                TF0:定時器T0溢出標志,可由程序查詢和清零,TF0也是中斷請求源,當CPU響應T0中斷時由硬件清零。

                TR1T1充許計數控制位,為1時充許T1計數(定時)。

                TR0T0充許計數控制位,為1時充許T0計數(定時)。

                IE1:外部中斷1請示源(INT1,P3.3)標志。IE11,外部中斷1正在向CPU請求中斷,當CPU響應該中斷時由硬件清“0”IE1(邊沿觸發方式)。

                IT1:外部中斷源1觸發方式控制位。IT10,外部中斷1程控為電平觸發方式,當INT1P3.3)輸入低電平時,置位IE1。此位為1設置為電平觸發,為0設置為下降沿觸發。

                IE0:外部中斷0請示源(INT0,P3.2)標志。IE01,外部中斷1正在向CPU請求中斷,當CPU響應該中斷時由硬件清“0”IE0(邊沿觸發方式)。

                IT0:外部中斷源0觸發方式控制位。IT00,外部中斷1程控為電平觸發方式,當INT0P3.2)輸入低電平時,置位IE0。此位為1設置為電平觸發,為0設置為下降沿觸發。

                 

                 

                3、TMOD定時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 :定時操作開關控制位,當GATE=1時,INT0INT1引腳為高電平,同時TCON中的TR0TR1控制位為1時,計時/計數器01才開始工作。若GATE=0,則只要將TR0TR1控制位設為1,計時/計數器01就開始工作。

                C/T :定時器或計數器功能的選擇位。C/T=1為計數器,通過外部引腳T0T1輸入計數脈沖。C/T=0時為定時器,由內部系統時鐘提供計時工作脈沖。

                M1 M0T0、T1工作模式選擇位

                M1 M00 0方式0,13位計數/計時器

                M1 M00 1方式1,16位計數/計時器

                M1 M01 0方式2,8位自動加載計數/計時器

                M1 M01 1方式3,僅適用于T0,定時器0分為兩個獨立的8位定時器/計數器TH0TL0,T1在方式3時停止工作

                 

                4、SCON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-波特率由振蕩器頻率所定:振蕩器頻率/12

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

                SM0 SM11 0  方式2-波特率由振蕩器頻率和SMOD所定:2SMOD ×振蕩器頻率/64

                SM0 SM11 1  方式3-波特率由定時器T1T2的溢出率和SMOD所定:2SMOD ×(T1溢出率)/32

                SM2:多機通信控制位。多機通信是工作于方式2和方式3,SM2位主要用于方式2和方式3。接收狀態,當串行口工作于方式23,以及SM2=1時,只有當接收到第9位數據(RB8)為1時,才把接收到的前8位數據送入SBUF,且置位RI發出中斷申請,否則會將接受到的數據放棄。當SM2=0時,就不管第位數據是0還是1,都難得數據送入SBUF,并發出中斷申請。工作于方式0時,SM2必須為0。

                 REN:允許接收位。 REN用于控制數據接收的允許和禁止,REN=1時,允許接收,REN=0時,禁止接收。

                TB8:發送接收數據位8。在方式2和方式3中,TB8是要發送的——即第9位數據位。在多機通信中同樣亦要傳輸這一位,并且它代表傳輸的地址還是數據,TB8=0為數據,TB8=1時為地址。

                 RB8:接收數據位8。在方式2和方式3中,RB8存放接收到的第9位數據,用以識別接收到的數據特征。

                 TI:發送中斷標志位?蓪ぶ窐酥疚。方式0時,發送完第8位數據后,由硬件置位,其它方式下,在發送或停止位之前由硬件置位,因此,TI=1表示幀發送結束,TI可由軟件清“0”。

                RI:接收中斷標志位?蓪ぶ窐酥疚。接收完第8位數據后,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。

                 

                 

                 

                 

                 


                 
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