51單片機(jī)特殊功能寄存器（SFR）介紹

1、21個(gè)寄存器介紹
        51系列單片機(jī)內(nèi)部主要有四大功能模塊，分別是I/O口模塊、中斷模塊、定時(shí)器模塊和串口通信模塊(串行I/O口)，如其結(jié)構(gòu)和功能如下圖：

 

 

 51單片機(jī)掌握的好壞，其實(shí)就是能否正確操作這四個(gè)功能模塊，而其操作的實(shí)質(zhì)則又是能否對(duì)每個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)寄存器的正確操縱。所以下面重點(diǎn)介紹一下51系列單片機(jī)內(nèi)部的特殊功能寄存器（簡(jiǎn)稱SFR，以下說(shuō)明以此代替）。（關(guān)于什么叫特殊功能寄存器，這里先不作介紹，不懂的請(qǐng)查閱51單片機(jī)相關(guān)資料。）

51單片機(jī)內(nèi)部共有21個(gè)SFR，其布局如圖2，從圖中可以看出，每個(gè)SFR占1個(gè)字節(jié)，多數(shù)字節(jié)單元中的每一位又有專用的“位名稱”。這21個(gè)SFR又按是否可以位尋址分為兩大部分，ACC、IE、P1等11個(gè)可以位尋址，SP、TMOD等不可以位尋址。

 
   下面再以IE寄存器為例進(jìn)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7位EA是51單片機(jī)5個(gè)中斷的總開(kāi)關(guān)，如要進(jìn)入任何一個(gè)中斷時(shí)，需先把EA打開(kāi)，因?yàn)榭梢赃M(jìn)行位操作，此時(shí)程序有兩種寫(xiě)法：1）IE=0x80(假如其它位為0，即1000 0000)，也可以直接寫(xiě)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(gè)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?yàn)?/span>KEIL軟件中的REG52.H頭文件中已經(jīng)定義好了，這里需要特別注意。

 

圖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(dú)進(jìn)行每一位的操作，如TMOD定時(shí)器工作模式及工作方式寄存器，在進(jìn)行操作時(shí)，只能寫(xiě)TMOD=0xXX。

關(guān)于能否進(jìn)行位操作，可以通過(guò)查相關(guān)資料知道，當(dāng)然還有個(gè)技巧就是其字節(jié)地址換成10進(jìn)制后能否被“8”整除，能被“8”整除的就能進(jìn)行位操作，不能被“8”整除就不能，如P1地址為90H,10進(jìn)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(jìn)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(duì)寄存器的注意
    以上解釋了位操作的概念，下面接著說(shuō)明這21個(gè)SFR在具體編程中需要注意的地方。

目前單片機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中主要使用兩種語(yǔ)言，一種是匯編語(yǔ)言，一種是C語(yǔ)言。如果是使用匯編語(yǔ)言則21個(gè)SFR都需要理解，并且其地址這些都需要記住。如果是C語(yǔ)言編程就相對(duì)簡(jiǎn)單些了，由于目前C語(yǔ)言的通用性，絕大部分單片機(jī)開(kāi)發(fā)都使用C語(yǔ)言，這里說(shuō)以C為語(yǔ)言進(jìn)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(gè)寄存器，如圖5所示，已用紅線和藍(lán)線標(biāo)出，注意紅線的能進(jìn)行位操作，藍(lán)線的不能進(jìn)行位操作。

 

 

 

圖5 C語(yǔ)言編程中需撐握的15個(gè)寄存器

 

這15寄存器中，根據(jù)前面講的51單片機(jī)內(nèi)部四大功能模塊又可分為四大部分:

I/O口相關(guān)：P1 P2 P3 P4

中斷相關(guān)：IP IE

定時(shí)器相關(guān)：TMOD TCON TL0、TH0、TL1、TH1

串口通信相關(guān)：PCON SBUF

注意：
   在這四大部分中，除I/O口操作相關(guān)P1 P2 P3 P4相對(duì)獨(dú)立外，其它11個(gè)寄存器使用時(shí)通常會(huì)相互結(jié)合使用，也就是說(shuō)中斷、定時(shí)器和串口通信三者通常會(huì)結(jié)合起來(lái)用，如外部中斷時(shí)，設(shè)置邊沿觸發(fā)還是電平觸發(fā)需設(shè)置TCON寄存器中的TR0和TR1位，使用定時(shí)器時(shí)又可能用到中斷，而串口通信時(shí)設(shè)置波特率又直接跟定時(shí)器相關(guān)。

總之51單片機(jī)其實(shí)最難的就是對(duì)除I/O口外的11個(gè)寄存器的操作，但難歸難，但畢竟只有11個(gè)，只要肯定花功夫和時(shí)間，多寫(xiě)寫(xiě)程序，多調(diào)試，一定可以學(xué)得好，現(xiàn)在我也記不到，每次遇到時(shí)總得去查相關(guān)的書(shū)籍，而且感覺(jué)腦對(duì)這一塊還是很亂，再看哈書(shū)，看后面能不能總結(jié)出好的方法來(lái)。
   
     4、參考例程
    下面附出中斷、定時(shí)器及串口通信的三個(gè)例子，供大家參考：
 
 

 
 

 

前面講到過(guò)，51單片機(jī)內(nèi)部共有21個(gè)特殊功能寄存器，如下圖所示。如果用C語(yǔ)言進(jìn)行編程時(shí)只需考慮15個(gè)寄存器，這15個(gè)寄存器按單片機(jī)內(nèi)部功能模塊以可分成四大類，分別為：

I/O口操作相關(guān)：P1 P2 P3 P4

中斷相關(guān)：IP IE

定時(shí)器相關(guān)：TMOD TCON TL0、TH0、TL1、TH1

串口通信相關(guān)：SCON PCON SBUF

 

 

這15個(gè)寄存器中，P1 P2 P3 P4 TL0 TH0 TL1 TH1 SBUF這9個(gè)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，而PCON為電源控制寄存器，平時(shí)只有在串口通信編程中會(huì)用到最高位SMOD,當(dāng)SMOD=1,波特率會(huì)倍增，所以對(duì)這個(gè)寄存器只需要考慮這點(diǎn)就可以了,而對(duì)于IP寄存器為中斷優(yōu)先寄存器，對(duì)于單片機(jī)初學(xué)者基本上用不到，這里先不作介紹。

剩下的就只有IE、TCON、SCON和TMOD 4個(gè)寄存器了，如圖1中綠色圓圈的四個(gè)，分別為中斷允許寄存器（IE），定時(shí)器控制寄存器(TCON)，定時(shí)器模式及工作方式寄存器(TMOD)，串行口控制寄存器(SCON)。4個(gè)寄存器相對(duì)來(lái)說(shuō)較難記住，下面分別對(duì)這4個(gè)寄存器及每一位進(jìn)行說(shuō)明。

 

 

    1、IE中斷允許寄存器

 

 

EA：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

ET2：定時(shí)2溢出中斷允許（8052用1允許， 0禁止）

ES：串行口中斷允許（1允許， 0禁止）

ET1）：定時(shí)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(shí)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(shí)器控制寄存器

 

 

 

TF1：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)（定時(shí)）。

TR0：T0充許計(jì)數(shù)控制位，為1時(shí)充許T0計(jì)數(shù)（定時(shí)）。

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。此位為1設(shè)置為電平觸發(fā)，為0設(shè)置為下降沿觸發(fā)。

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。此位為1設(shè)置為電平觸發(fā)，為0設(shè)置為下降沿觸發(fā)。

 

 

3、TMOD定時(shí)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(shí)操作開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)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

M1 M0：0 0方式0，13位計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)器

M1 M0：0 1方式1，16位計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)器

M1 M0：1 0方式2，8位自動(dòng)加載計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)器

M1 M0：1 1方式3，僅適用于T0，定時(shí)器0分為兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TH0及TL0，T1在方式3時(shí)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 SM1： 0 0  方式0－波特率由振蕩器頻率所定：振蕩器頻率/12

SM0 SM1： 0 1  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)/32

SM0 SM1： 1 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 SM1： 1 1  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

SM2：多機(jī)通信控制位。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。

 REN：允許接收位。 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。

TB8：發(fā)送接收數(shù)據(jù)位8。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。

 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。

 TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位�？蓪ぶ窐�(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”。

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。