通過前麵的學習(xi) ,我們(men) 已知單片機的內(nei) 部有ROM、有RAM、有並行I/O口,那麽(me) ,除了這些東(dong) 西之外,單片機內(nei) 部究竟還有些什麽(me) ,這些個(ge) 零碎的東(dong) 西怎麽(me) 連在一起的,讓我們(men) 來對單片機內(nei) 部的寄存器作一個(ge) 完整的功能分析吧!
下圖中我們(men) 能看出,在51單片機內(nei) 部有一個(ge) CPU用來運算、控製,有四個(ge) 並行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,中斷係統,以及一個(ge) 內(nei) 部的時鍾電路。在一個(ge) 51單片機的內(nei) 部包含了這麽(me) 多的東(dong) 西。
對上麵的圖進行進一步的分析,我們(men) 已知,對並行I/O口的讀寫(xie) 隻要將數據送入到對應I/O口的鎖存器就能了,那麽(me) 對於(yu) 定時/計數器,串行I/O口等怎麽(me) 用呢?在單片機中有一些獨立的存儲(chu) 單元是用來控製這些器件的,被稱之為(wei) 特殊功能寄存器(SFR)。事實上,我們(men) 已接觸過P1這個(ge) 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(you) 先級控製寄存器 |
P3 |
B0H |
P3口鎖存器 |
IE |
A8H |
中斷允許控製寄存器 |
P2 |
A0H |
P2口鎖存器 |
SBUF |
99H |
串行口鎖存器 |
SCON |
98H |
串行口控製寄存器 |
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/計數器方式控製寄存器 |
TCON |
88H |
定時器/計數器控製寄存器 |
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 |
電源控製寄存器 |
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)>
下麵,我們(men) 介紹一下幾個(ge) 常用的SFR,看圖2。
1、ACC:累加器,常常用A表示。這是個(ge) 什麽(me) 東(dong) 西,可不能從(cong) 名字上理解,它是一個(ge) 寄存器,而不是一個(ge) 做加法的東(dong) 西,為(wei) 什麽(me) 給它這麽(me) 一個(ge) 名字呢?或許是因為(wei) 在運算器做運算時其中一個(ge) 數一定是在ACC中的緣故吧。它的名字特殊,身份也特殊,稍後我們(men) 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(ge) 寄存器。在做乘、除法時放乘數或除數,不做乘除法時,隨你怎麽(me) 用。
3、PSW:程序狀態字。這是一個(ge) 很重要的東(dong) 西,裏麵放了CPU工作時的很多狀態,借此,我們(men) 能了解CPU的當前狀態,並作出對應的處理。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(wei) 標誌寄存器,了解這個(ge) 對於(yu) 了解單片機原理非常的重要,存放各有關(guan) 標誌。其結構和定義(yi) 如下:
下麵我們(men) 逐一介紹sfr各位的用途
(1)CY:進位標誌。用於(yu) 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(men) 知道,8位運算器隻能表示到0-255,如果做加法的話,兩(liang) 數相加可能會(hui) 超過255,這樣最高位就會(hui) 丟(diu) 失,造成運算的錯誤,怎麽(me) 辦?最高位就進到這裏來。這樣就沒事了。
例:78H+97H(01111000+10010111)
(2)AC:輔助進位標誌也叫半進位標誌。 用於(yu) 表示Acc.3有否向Acc.4進位
例:57H+3AH(01010111+00111010)
(3)F0:用戶標誌位,由我們(men) (編程人員)決(jue) 定什麽(me) 時候用,什麽(me) 時候不用。
(4)RS1、RS0:工作寄存器組選擇位。這個(ge) 我們(men) 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:溢出標誌位。 表示Acc在有符號數算術運算中的溢出,什麽(me) 是溢出我們(men) 稍後再談吧。
(6)P:奇偶校驗位:它用來表示ALU運算結果中二進製數位“1”的個(ge) 數的奇偶性。若為(wei) 奇數,則P=1,不然為(wei) 0。
例:某運算結果是78H(01111000),顯然1的個(ge) 數為(wei) 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(chu) 器中的任一單元,如果不用,也能作為(wei) 通用寄存器來用,由我們(men) 自已決(jue) 定如何使用。16位,由兩(liang) 個(ge) 8位寄存器DPH、DPL組成。主要用於(yu) 存放一個(ge) 16位地址,作為(wei) 訪問外部存儲(chu) 器(外RAM和ROM)的地址指針。
5、P0、P1、P2、P3:這個(ge) 我們(men) 已經知道,是四個(ge) 並行輸入/輸出口的寄存器。它裏麵的內(nei) 容對應著管腳的輸出。
6、SP:堆棧指針。(專(zhuan) 用於(yu) 指出堆棧頂部數據的地址。)
堆棧介紹:日常生活中,我們(men) 都注意到過這樣的現象,家裏洗的碗,一隻一隻摞起來,最晚放上去的放在最上麵,而最早放上去的則放在最下麵,在取的時候正好相反,先從(cong) 最上麵取,這種現象我們(men) 用一句話來概括:“先進後出,後進先出”。請大家想想,還有什麽(me) 地方有這種現象?其實比比皆是,建築工地上堆放的磚頭、材料,倉(cang) 庫裏放的貨物,都是“先進後出,後進先出”,這實際是一種存取物品的規則,我們(men) 稱之為(wei) “堆棧”。
在單片機中,我們(men) 也能在RAM中構造這樣一個(ge) 區域,用來存放數據,這個(ge) 區域存放數據的規則就是“先進後出,後進先出”,我們(men) 稱之為(wei) “堆棧”。為(wei) 什麽(me) 需要這樣來存放數據呢?存儲(chu) 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裏麵的內(nei) 容,但如果我們(men) 需要存放的是一批數據,每一個(ge) 數據都需要知道地址那不是麻煩嗎?如果我們(men) 讓數據一個(ge) 接一個(ge) 地放置,那麽(me) 我們(men) 隻要知道第一個(ge) 數據所在地址單元就能了(看圖2)如果第一個(ge) 數據在27H,那麽(me) 第二、三個(ge) 就在28H、29H了。所以利用堆棧這種辦法來放數據能簡化操作
那麽(me) 51中堆棧什麽(me) 地方呢?單片機中能存放數據的區域有限,我們(men) 不能夠專(zhuan) 門分配一塊地方做堆棧,所以就在內(nei) 存(RAM)中開辟一塊地方,用於(yu) 堆棧,但是用內(nei) 存的哪一塊呢?還是不好定,因為(wei) 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,而有人則不需要那麽(me) 多,所以怎麽(me) 分配都不合適,怎樣來解決(jue) 這個(ge) 問題?分不好幹脆就不分了,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(ti) 現在SP中值的變化,看圖2,SP中的值等於(yu) 27H不就相當於(yu) 是一個(ge) 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並非就是數據存放的位置,而是數據存放的前一個(ge) 位置,比如一開始指針是指向27H單元的,那麽(me) 第一個(ge) 數據的位置是28H單元,而不是27H單元,為(wei) 什麽(me) 會(hui) 這樣,我們(men) 在學堆棧命令時再說明。其它的SFR,我們(men) 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,其實並不需要把上麵的這些東(dong) 西都死記硬背在腦子裏麵,這是很難的,我們(men) 隻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(xie) 程序的時候,我們(men) 再把這些表格拿出來查閱所以建議你把本頁保存為(wei) 書(shu) 簽.筆者在開始學習(xi) 單片機的時候也是這樣做的.