51单片机的特殊功能寄存器

本文详细介绍了51单片机内部的组成结构,包括CPU、并行I/O口、ROM、RAM、定时/计数器、串行I/O口及中断系统等,并深入探讨了特殊功能寄存器(SFR)及其应用。

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    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

B

F0H

B寄存器

ACC  

E0H

累加器

PSW  

D0H

程序状态字

IP  

B8H

中断优先级控制寄存器

P3  

B0H

P3口锁存器

IE  

A8H

中断允许控制寄存器

P2  

A0H

P2口锁存器

SBUF

99H

串行口锁存器

SCON

98H

串行口控制寄存器

P1  

90H

P1口锁存器

TH1  

8DH

定时器/计数器1(高8位)

TH0

8CH

定时器/计数器1(低8位)

TL1

8BH

定时器/计数器0(高8位)

TL0  

8AH

定时器/计数器0(低8位)

TMOD

89H

定时器/计数器方式控制寄存器

TCON

88H

定时器/计数器控制寄存器

DPH  

83H

数据地址指针(高8位)

DPL

82H

数据地址指针(低8位)

SP

81H

堆栈指针

P0

80H

P0口锁存器

PCON

87H

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:

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

CY  

AC

F0

RS1

RS0

OV

 

P

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、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。

5、IE-----中断充许寄存器
按位寻址,地址:A8H

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

EA  

-

ET2

ES

ET1

EX1

ET0

EX0

EA (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B8H

6、指针寄存器
(1)程序计数器PC
指明即将执行的下一条指令的地址,16位,寻址64KB范围,
复位时PC = 0000H
(2)堆栈指针SP
指明栈顶元素的地址,8位,可软件设置初值,复位时SP = 07H
(3)数据指针DPTR
@R0、@R1、@DPTR;指明访问的数据存储器的单元地址,16位,寻址范围64KB。 DPTR = DPH + DPL。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。

7、定时/计数器
(1) 定时器方式寄存器:TMOD
(2) 定时器控制寄存器:TCON
(3) 计数寄存器:TH0、TL0;TH1、TL1。可用于设定计数初值。

8052/8032增设专用寄存器
(1) 定时器2控制寄存器T2CON;控制、设置工作方式。
(2) 计数寄存器:TH2、TL2
(3) 定时器2捕获/重装载寄存器:RCAP2H、RCAP2L
存放自动重装载到TH2、TL2的数据。

 
内容概要:本文介绍了多种开发者工具及其对开发效率的提升作用。首先,介绍了两款集成开发环境(IDE):IntelliJ IDEA 以其智能代码补全、强大的调试工具和项目管理功能适用于Java开发者;VS Code 则凭借轻量级和多种编程语言的插件支持成为前端开发者的常用工具。其次,提到了基于 GPT-4 的智能代码生成工具 Cursor,它通过对话式编程显著提高了开发效率。接着,阐述了版本控制系统 Git 的重要性,包括记录代码修改、分支管理和协作功能。然后,介绍了 Postman 作为 API 全生命周期管理工具,可创建、测试和文档化 API,缩短前后端联调时间。再者,提到 SonarQube 这款代码质量管理工具,能自动扫描代码并检测潜在的质量问题。还介绍了 Docker 容器化工具,通过定义应用的运行环境和依赖,确保环境一致性。最后,提及了线上诊断工具 Arthas 和性能调优工具 JProfiler,分别用于生产环境排障和性能优化。 适合人群:所有希望提高开发效率的程序员,尤其是有一定开发经验的软件工程师和技术团队。 使用场景及目标:①选择合适的 IDE 提升编码速度和代码质量;②利用 AI 编程助手加快开发进程;③通过 Git 实现高效的版本控制和团队协作;④使用 Postman 管理 API 的全生命周期;⑤借助 SonarQube 提高代码质量;⑥采用 Docker 实现环境一致性;⑦运用 Arthas 和 JProfiler 进行线上诊断和性能调优。 阅读建议:根据个人或团队的需求选择适合的工具,深入理解每种工具的功能特点,并在实际开发中不断实践和优化。
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