8051单片机专用功能寄存器

在前面的8051单片机教程中，我们已经看到了指令集和寻址模式。在本教程中，我们将看看8051微控制器特殊函数寄存器或SFRs。

如果你还记得8051单片机内存组织教程，8051微控制器的内部RAM或数据存储器分为通用寄存器，位寻址寄存器，寄存器库和特殊功能寄存器或SFR。

8051微控制器特殊功能寄存器用于编程和控制定时器，串口，I / O端口等不同的硬件外设等。实际上，通过操纵8051微控制器特殊功能寄存器（SFR），您可以评估或更改操作模式8051微控制器。

作为提醒，下面的图像显示了8051微控制器的内部RAM的基本结构。

8051单片机专用功能寄存器

8051单片机专用功能寄存器作为一个控制表，监视和控制8051单片机的操作。如果观察内部RAM结构，从80H到FFH的地址空间被分配给SFRs。

在这128个内存位置(80H到FFH)中，只有21个位置实际分配给SFRs。每个SFR都有一个字节地址和一个指定其用途的唯一名称。

由于SFRs是内部RAM结构的一部分，因此您可以像访问内部RAM一样访问SFRs。主要的区别是地址空间:前128字节(00H到7FH)用于常规的内部RAM，后128字节(80H到FFH)用于SFRs。

提示:由于可能的128个SFR内存位置中只有21个被分配，因此建议在编程期间不要访问剩余的寄存器或内存位置。

在进一步深入之前，先了解一下8051单片机的体系结构．

8051单片机专用功能寄存器列表

• A或ACC.
• B
• DPL
• 衰变时
• 即
• 知识产权
• P0.
• P1
• P2.
• P3.
• PCON
• PSW
• SCON
• SBUF
• SP
• TMOD
• TCON
• TL0
• TH0
• TL1
• TH1

8051单片机专用功能寄存器类别

所有21 8051单片机专用功能寄存器(SFRs)及其功能和内部RAM地址在下表中给出。

有很多方法可以对这21个特殊函数寄存器进行分类，但我认为下面的方法是最合适的。8051单片机的21个专用功能寄存器分为7类。它们是:

数学或CPU寄存器:A和B

状态寄存器:PSW(程序状态字)

指针寄存器:DPTR（数据指针 - DPL，DPH）和SP（堆栈指针）

I / O端口锁存:P0(端口0)，P1(端口1)，P2(端口2)和P3(端口3)

外围控制寄存器:PCON，SCON，TCON，TMOD，IE和IP

外围数据寄存器:TL0，TH0，TL1，TH1和SBUF

CPU或数学寄存器

A或累加器(ACC)

累加器或寄存器A是最重要的，最使用的8051微控制器SFR。寄存器A位于SFR存储空间中的地址E0H。累加器用于保持几乎所有ALU操作的数据。

使用累加器的一些操作是：

• 加法、减法、乘法等算术运算。
• 逻辑操作等，或者，不等等
• 数据传输操作（8051和外部存储器之间）

“累加器”名称来自该寄存器用于累积（或存储）所有算术和大多数逻辑操作的结果。

B (B)登记

在乘法和除法操作中，B寄存器与ACC一起使用。这两个操作只对存储在寄存器A和B中的数据执行。在乘法操作中，一个操作数(乘数或被乘数)存储在B寄存器中，以及结果的较高字节。

在除法操作的情况下，B寄存器保存除数和结果的剩余部分。它还可以用作普通操作的通用寄存器，也经常被程序员用作存储临时结果的辅助寄存器。

寄存器B位于SFR地址空间的地址F0H。

程序状态字(PSW)

PSW或程序状态字寄存器也被称为标志寄存器，是重要的SFRs之一。PSW寄存器由标志位组成，它帮助程序员检查结果的条件并作出决定。

标志是一个1位的存储元素，用来存储和指示由某些指令的执行所产生的结果的性质。下图显示了PSW寄存器的内容。

下表描述了每个标志的功能。

指针寄存器

数据指针(DPTR - DPL和DPH)

数据指针是一个16位寄存器，物理上是DPL(数据指针低)和DPH(数据指针高)SFRs的组合。数据指针可以用作一个16位寄存器(DPTR)或两个8位寄存器(DPL和DPH)。

DPTR没有物理内存地址，但是DPL (DPTR的低字节)和DPH (DPTR的高字节)在SFR内存空间中有单独的地址。DPL = 82H, DPH = 83H。

DPTR寄存器被程序员用来寻址外部存储器(程序- ROM或数据- RAM)。

堆栈指针(SP)

SP或堆栈指针指向堆栈的顶部，它指示下一个要访问的数据。栈指针可以使用PUSH, POP, CALL和RET指令访问。堆栈指针是一个8位寄存器，在重置时，堆栈指针被初始化为07H。

在将新数据字节写入堆栈时，SP（堆栈指针）自动递增1，并在地址SP + 1上写入新数据。从堆栈读取数据时，从SP中的地址检索数据，之后SP由1（SP-1）递减。

I/O端口寄存器(P0, P1, P2和P3)

8051单片机四个端口，可作为输入和/或输出。这四个端口分别为P0、P1、P2、P3。每个端口都有一个对应的具有相同名称的寄存器(端口寄存器也可以是P0、P1、P2和P3)。端口寄存器的地址如下:P0 - 80H、P1 - 90H、P2 - A0H和P2 - B0H。

这些SFRs中的每个位对应于8051微控制器中的一个物理引脚。所有这些端口寄存器都是位可寻址和字节可寻址。在端口寄存器位上写1或0将反映为相应引脚上的适当电压(5V和0V)。

如果一个端口位被SET(声明为1)，相应的端口引脚将被配置为Input，类似地，如果一个端口位被清除(声明为0)，相应的端口引脚被配置为Output。复位时，所有的端口位被设置(1)，因此，所有的端口引脚被配置为输入。

外围控制寄存器

PCON(功率控制)

顾名思意，PCON或电源控制寄存器用于控制8051微控制器的电源模式，位于SFR存储空间的87H处。使用两个位在PCON寄存器，微控制器可以设置为空闲模式和下电模式。

注意:PCON寄存器不能位寻址。

在空闲模式，微控制器将停止时钟信号到ALU (CPU)，但它是给其他外围设备，如定时器，串行，中断等。为了终止空闲模式，你必须使用中断或硬件复位。

在Power Down模式下，振荡器将停止，电源将减少到2V。要终止掉电模式，你必须使用硬件复位。

除了这两个，PCON寄存器也可用于少量额外的目的。PCON寄存器中的SMOD位用于控制串口的波特率。

在PCON寄存器中有两个通用标志位，程序员可以在执行过程中使用它们。

PCON寄存器中各位的作用如下表所示。

SCON（串行控制）

串行控制(SCON SFR)用于控制8051单片机的串口。它的地址是98H。通过SCON，可以控制串口的操作模式、波特率和串口数据收发。

SCON寄存器还包括当传输或接收数据字节时自动设置的位。

下表描述了SCON寄存器中每个位的功能。

串行端口模式选择位（SM0和SM1）确定模式uart.还有波特率。下表概述了如何使用串口模式选择位来配置8051的串口(UART)。

串口模式选择位

TCON(定时器控制)

定时器控制或TCON寄存器用于启动或停止8051单片机的定时器。它还包含一些位，用于指示计时器是否溢出。TCON SFR也由中断相关的位组成。

下表给出了TCON SFR中每个位的描述。

TMOD(定时器模式)

TMOD或定时器模式寄存器或SFR用于设置定时器T0和T1的工作模式。较低的四位用于配置Timer0，较高的四位用于配置Timer1。

下表简要描述了TMOD SFR中的每个位。

Gatex位用于操作Timerx相对于INTx引脚或不管INTx引脚。

• GATE1 = 1 ==> Timer1只在TR1(在TCON)是SET和Signal在INT1是HIGH时才操作。
• GATE1 = 0 ==> Timer1操作不考虑信号INT1引脚，但TR1(在TCON)必须设置。
• GATE0 = 1 ==> Timer0只在TR0(在TCON)是SET和Signal在INT0是HIGH时才操作。
• GATE0 = 0 ==> Timer0操作不考虑信号INT0引脚，但TR0(在TCON)必须设置。

C/Tx位用于选择定时器计数的脉冲源。

• C / T1 = 1 ==> TIMER1计数来自引脚T1（P3.5）的脉冲（计数器模式）
• C / T1 = 0 ==> Timer1计数来自内部振荡器的脉冲（定时器模式）
• C/T0 = 1 ==> Timer0从引脚T0 (P3.4)计数脉冲(计数器模式)
• C/T0 = 0 ==> Timer0从内部振荡器(定时器模式)计数脉冲

注意:对于定时器0,x = 0;对于定时器1,x = 1。

IE(中断启用)

IE或中断启用寄存器用于启用或禁用单个中断。如果一个位是SET，相应的中断被启用，如果位被清除，中断被禁用。IE寄存器的Bit7(即EA位)用于启用或禁用所有中断。

IE寄存器中各位的作用如下表所示。

注意:中断启用(IE) SFR是位可寻址的。

IP(中断优先级)

IP或中断优先级寄存器用于将中断的优先级设置为High或Low。如果位被清除，相应的中断被分配低优先级，如果位被设置，中断被分配高优先级。

下表描述了IP寄存器中每个位的功能。

注意:中断优先级（IP）SFR为位可寻址。

外围数据寄存器

SBUF(串行数据缓冲区)

串行缓冲区或SBUF寄存器用于在传输或接收时保存串行数据。

TL0/TH0(定时器0 Low/High)

定时器0由TL0和TH0两个SFRs组成。TL0是较低的字节，TH0是较高的字节，它们一起形成一个16位的Timer0寄存器。

TL1/TH1(定时器1 Low/High)

TL1和TH1是定时器0的上下两个字节。

在本教程中，我们已经看到了8051微控制器特殊函数寄存器(SFRs)，它们的地址，结构，重置值等。