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7課:單片機的特殊功能寄存器

作者:佚名   來源:本站原創   點擊數:x  更新時間:2007年08月16日   【字體:

   通過前面的學習,我們已知單片機的內部有ROM、有RAM、有并行I/O口,那么,除了這些東西之外,單片機內部究竟還有些什么,這些個零碎的東西怎么連在一起的,讓我們來對單片機內部的寄存器作一個完整的功能分析吧!

  下圖中我們能看出,在51單片機內部有一個CPU用來運算、控制,有四個并行I/O口,分別是P0、P1、P2、P3,有ROM,用來存放程序,有RAM,用來存放中間結果,此外還有定時/計數器,串行I/O口,中斷系統,以及一個內部的時鐘電路。在一個51單片機的內部包含了這么多的東西。


 

  對上面的圖進行進一步的分析,我們已知,對并行I/O口的讀寫只要將數據送入到對應I/O口的鎖存器就能了,那么對于定時/計數器,串行I/O口等怎么用呢?在單片機中有一些獨立的存儲單元是用來控制這些器件的,被稱之為特殊功能寄存器(SFR)。事實上,我們已接觸過P1這個特殊功能寄存器了,還有哪些呢?看下表1

符號

地址

功能介紹

B

F0H

B寄存器

ACC

E0H

累加器

PSW

D0H

程序狀態字

IP

B8H

中斷優先級控制寄存器

P3

B0H

P3口鎖存器

IE

A8H

中斷允許控制寄存器

P2

A0H

P2口鎖存器

SBUF

99H

串行口鎖存器

SCON

98H

串行口控制寄存器

P1

90H

P1口鎖存器

TH1

8DH

定時器/計數器1(高8位)

TH0

8CH

定時器/計數器1(低8位)

TL1

8BH

定時器/計數器0(高8位)

TL0

8AH

定時器/計數器0(低8位)

TMOD

89A

定時器/計數器方式控制寄存器

TCON

88H

定時器/計數器控制寄存器

DPH

83H

數據地址指針(高8位)

DPL

82H

數據地址指針(低8位)

SP

81H

堆棧指針

P0

80H

P0口鎖存器

PCON

87H

電源控制寄存器

  表1
 

<特殊功能寄存器地址映象表(一)>

 

<特殊功能寄存器地址映象表(二)>

 

<特殊功能寄存器地址映象表(三)>

下面,我們介紹一下幾個常用的SFR,看圖2。

1、ACC:累加器,常常用A表示。這是個什么東西,可不能從名字上理解,它是一個寄存器,而不是一個做加法的東西,為什么給它這么一個名字呢?或許是因為在運算器做運算時其中一個數一定是在ACC中的緣故吧。它的名字特殊,身份也特殊,稍后我們將學到指令,能發現,所有的運算類指令都離不開它。

2、B:一個寄存器。在做乘、除法時放乘數或除數,不做乘除法時,隨你怎么用。

3、PSW:程序狀態字。這是一個很重要的東西,里面放了CPU工作時的很多狀態,借此,我們能了解CPU的當前狀態,并作出對應的處理。它的各位功能請看表2

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

CY

AC

F0

RS1

RS0

OV

 

P

      表2

PSW也稱為標志寄存器,了解這個對于了解單片機原理非常的重要,存放各有關標志。其結構和定義如下:

 

  下面我們逐一介紹sfr各位的用途

(1)CY:進位標志。用于表示Acc.7有否向更高位進位。8051中的運算器是一種8位的運算器,我們知道,8位運算器只能表示到0-255,如果做加法的話,兩數相加可能會超過255,這樣最高位就會丟失,造成運算的錯誤,怎么辦?最高位就進到這里來。這樣就沒事了。

例:78H+97H(01111000+10010111)

(2)AC:輔助進位標志也叫半進位標志。  用于表示Acc.3有否向Acc.4進位

例:57H+3AH(01010111+00111010)

(3)F0:用戶標志位,由我們(編程人員)決定什么時候用,什么時候不用。

(4)RS1、RS0:工作寄存器組選擇位。這個我們已知了。
              RS1、RS0 = 00 —— 0區(00H~07H)

              RS1、RS0 = 01 —— 1區(08H~0FH)

              RS1、RS0 = 10 —— 2區(10H~17H)

              RS1、RS0 = 11 —— 3區(18H~1FH) 

(5)0V:溢出標志位。 表示Acc在有符號數算術運算中的溢出,什么是溢出我們稍后再談吧。

(6)P:奇偶校驗位:它用來表示ALU運算結果中二進制數位“1”的個數的奇偶性。若為奇數,則P=1,不然為0。

例:某運算結果是78H(01111000),顯然1的個數為偶數,所以P=0。

4、DPTR(DPH、DPL):數據指針,能用它來訪問外部數據存儲器中的任一單元,如果不用,也能作為通用寄存器來用,由我們自已決定如何使用。16位,由兩個8位寄存器DPH、DPL組成。主要用于存放一個16位地址,作為訪問外部存儲器(外RAM和ROM)的地址指針。

5、P0、P1、P2、P3:這個我們已經知道,是四個并行輸入/輸出口的寄存器。它里面的內容對應著管腳的輸出。

6、SP:堆棧指針。(專用于指出堆棧頂部數據的地址。)
 

   堆棧介紹:日常生活中,我們都注意到過這樣的現象,家里洗的碗,一只一只摞起來,最晚放上去的放在最上面,而最早放上去的則放在最下面,在取的時候正好相反,先從最上面取,這種現象我們用一句話來概括:“先進后出,后進先出”。請大家想想,還有什么地方有這種現象?其實比比皆是,建筑工地上堆放的磚頭、材料,倉庫里放的貨物,都是“先進后出,后進先出”,這實際是一種存取物品的規則,我們稱之為“堆棧”。

   在單片機中,我們也能在RAM中構造這樣一個區域,用來存放數據,這個區域存放數據的規則就是“先進后出,后進先出”,我們稱之為“堆棧”。為什么需要這樣來存放數據呢?存儲器本身不是能按地址來存放數據嗎?對,知道了地址的確就能知道里面的內容,但如果我們需要存放的是一批數據,每一個數據都需要知道地址那不是麻煩嗎?如果我們讓數據一個接一個地放置,那么我們只要知道第一個數據所在地址單元就能了(看圖2)如果第一個數據在27H,那么第二、三個就在28H、29H了。所以利用堆棧這種辦法來放數據能簡化操作

   那么51中堆棧什么地方呢?單片機中能存放數據的區域有限,我們不能夠專門分配一塊地方做堆棧,所以就在內存(RAM)中開辟一塊地方,用于堆棧,但是用內存的哪一塊呢?還是不好定,因為51是一種通用的單片機,各人的實際需求各不相同,有人需要多一些堆棧,而有人則不需要那么多,所以怎么分配都不合適,怎樣來解決這個問題?分不好干脆就不分了,把分的權利給用戶(編程者),根據自已的需要去定吧,所以51單片機中堆棧的位置是能變化的。而這種變化就體現在SP中值的變化,看圖2,SP中的值等于27H不就相當于是一個指針指向27H單元嗎?當然在真正的51機中,開始指針所指的位置并非就是數據存放的位置,而是數據存放的前一個位置,比如一開始指針是指向27H單元的,那么第一個數據的位置是28H單元,而不是27H單元,為什么會這樣,我們在學堆棧命令時再說明。其它的SFR,我們在用到時再介紹。

作者點評:這一課可能比較難懂了,看大家的評論很多都這樣說,其實并不需要把上面的這些東西都死記硬背在腦子里面,這是很難的,我們只需要理解他的工作原理,一次看不懂就要多看幾次,等到要寫程序的時候,我們再把這些表格拿出來查閱所以建議你把本頁保存為書簽.筆者在開始學習單片機的時候也是這樣做的.

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