51單片機(jī)是對所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8004單片機(jī),后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展,8004單片機(jī)取得了長足的進(jìn)展,成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一,其代表型號是ATMEL公司的AT89系列,它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出,今后很長的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī),還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是51系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。
51單片機(jī)特殊功能寄存器
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:
圖1 51單片機(jī)結(jié)構(gòu)和功能圖
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)則又是能否對每個(gè)模塊所對應(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(簡稱SFR,以下說明以此代替)。(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。
圖2 51單片機(jī)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(fā))為例解釋一下位尋址。
能位尋址是指能夠?qū)λ拿恳晃欢伎梢赃M(jìn)行位操作,如圖3,如P1口接8個(gè)燈,燈陽極接正極,陰極接單片機(jī)的P1口的8個(gè)腳。現(xiàn)在要讓接P1口第1個(gè)引腳的燈亮,程序中可以寫P1=0xfe,也可以先定義deng1=P1^0,即P1口的第1位,至于為什么寫P1^0,是因?yàn)?a href="http://m.1cnz.cn/tags/keil/" target="_blank">KEIL軟件規(guī)定的,然后deng1=0。也就是P1=0xfe和deng1=0都是可以點(diǎn)亮第一個(gè)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(gè)引腳一起操作。 圖3 8位燈接線圖
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)中斷的總開關(guān),如要進(jìn)入任何一個(gè)中斷時(shí),需先把EA打開,因?yàn)榭梢赃M(jìn)行位操作,此時(shí)程序有兩種寫法:1)IE=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(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)镵EIL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TMOD=0xXX。
關(guān)于能否進(jìn)行位操作,可以通過查相關(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、具體編程中對寄存器的注意
以上解釋了位操作的概念,下面接著說明這21個(gè)SFR在具體編程中需要注意的地方。
目前單片機(jī)開發(fā)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(jī)開發(fā)都使用C語言,這里說以C為語言進(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相對獨(dú)立外,其它11個(gè)寄存器使用時(shí)通常會相互結(jié)合使用,也就是說中斷、定時(shí)器和串口通信三者通常會結(jié)合起來用,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,多寫寫程序,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(jié)出好的方法來。
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,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)操作相對簡單,而PCON為電源控制寄存器,平時(shí)只有在串口通信編程中會用到最高位SMOD,當(dāng)SMOD=1,波特率會倍增,所以對這個(gè)寄存器只需要考慮這點(diǎn)就可以了,而對于IP寄存器為中斷優(yōu)先寄存器,對于單片機(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)寄存器相對來說較難記住,下面分別對這4個(gè)寄存器及每一位進(jìn)行說明。
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請示源(INT1,P3.3)標(biāo)志。IE1=1,外部中斷1正在向CPU請求中斷,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請示源(INT0,P3.2)標(biāo)志。IE0=1,外部中斷1正在向CPU請求中斷,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,否則會將接受到的數(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。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),用以識別接收到的數(shù)據(jù)特征。
TI:發(fā)送中斷標(biāo)志位。可尋址標(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。
評論
查看更多