8051单片机特殊功能寄存器(SFRs)

在前面的8051单片机教程中，我们已经学习了指令集和寻址模式。在本教程中，我们将看一看8051单片机特殊函数寄存器(SFRs)。

如果你还记得8051单片机存储器组织本教程中，8051单片机的内部RAM或数据存储器分为通用寄存器、位可寻址寄存器、寄存器库和特殊功能寄存器(SFRs)。

8051单片机专用功能寄存器用于对定时器、串口、I/O口等硬件外设进行编程和控制。事实上，通过操作8051微控制器特殊功能寄存器(SFRs)，您可以评估或改变8051微控制器的工作模式。

提示一下，下图展示了8051单片机内部RAM的基本结构。

8051单片机特殊功能寄存器(SFRs)

8051单片机专用功能寄存器作为控制表，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个位置实际分配给了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，所以您可以像访问内部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内存位置中只分配了21个，因此建议在编程期间不访问剩余的寄存器或内存位置。

在进一步讨论之前，先弄清楚一个想法8051单片机的体系结构．

8051单片机特殊功能寄存器列表

• 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分类

所有218051微控制器特殊功能寄存器(SFRs)及其功能和内部RAM地址如下表所示。

有许多方法可以对这21种特殊函数寄存器进行分类，但我认为下面的方法是合适的。8051单片机的21种特殊功能寄存器分为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)、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或蓄电池(ACC)

累加器或寄存器A是8051单片机中最重要和最常用的SFRs。寄存器A位于SFR内存空间的地址E0H。累加器用于保存几乎所有ALU操作的数据。

使用Accumulator的一些操作有:

• 算术运算，如加、减、乘等。
• 逻辑运算，如与、或、非等。
• 数据传输操作(在8051和外部存储器之间)

“累加器”这个名字来源于这样一个事实:这个寄存器用于累加(或存储)所有算术运算和大多数逻辑运算的结果。

B (B)登记

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

在除法运算的情况下，B寄存器保存除数和结果的余数。它也可以用作一般操作的通用寄存器，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)

程序状态字寄存器(PSW)又称标志寄存器(Flag Register)，是程序状态字寄存器的重要组成部分之一。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1位存储元素，用于存储和指示执行某些指令产生的结果的性质。下图显示了PSW寄存器的内容。

各标志的作用如下表所示。

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。数据指针可以用作单个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。堆栈指针可以使用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，堆栈指针用07H初始化。

当向堆栈写入新的数据字节时，SP(堆栈指针)自动加1，并将新数据写入地址SP+1。当从堆栈中读取数据时，从SP中的Address中检索数据，然后SP减1 (SP-1)。

I/O端口寄存器(P0, P1, P2和P3)

8051单片机的四个接口可以作为输入和/或输出。这四个接口分别是P0、P1、P2和P3。每个端口都有一个相同名称的寄存器(端口寄存器也是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的。在端口寄存器位上写入1或0将反映为相应引脚上的适当电压(5V和0V)。

如果Port Bit为SET(声明为1)，对应的Port Pin将被配置为Input，类似地，如果Port Bit为clear(声明为0)，对应的Port Pin将被配置为Output。重置后，所有的端口位为SET(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)

PCON或电源控制寄存器，顾名思义是用来控制8051微控制器的电源模式，位于SFR内存空间的87H。使用PCON寄存器中的两位，微控制器可以设置为空闲模式和关机模式。

注意:PCON寄存器不可位寻址。

在空闲模式下，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重置。

在Power Down模式下，振荡器将停止，功率将减少到2V。要终止关机模式，您必须使用硬件重置。

除了这两个以外，PCON寄存器还可以用于一些额外的用途。PCON寄存器中的smd位用于控制串口的波特率。

在PCON寄存器中有两个通用的标志位，程序员可以在执行期间使用它们。

下表描述了PCON寄存器中每个位的功能。

SCON(串行控制)

8051单片机的串口采用串行控制或SCON SFR控制。地址为98H。通过SCON可以控制串口的“工作模式”、“波特率”、“串口收发数据”等。

SCON寄存器也由位组成，当一个字节的数据被传输或接收时，这些位被自动设置。

下表描述了SCON寄存器中每个位的功能。

“串口模式选择位”(SM0和SM1)决定了串口模式的选择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。它还包含指示计时器是否溢出的位。TCON SFR也由中断相关位组成。

下表给出了TCON SFR中每个bit的描述。

TMOD(定时器模式)

TMOD或Timer Mode寄存器或SFR用于设置定时器T0和T1的工作模式。低4位配置Timer0，高4位配置Timer1。

下表给出了TMOD SFR中每个位的简要描述。

Gatex位用于操作与INTx引脚相关或与INTx引脚无关的Timerx。

• GATE1 = 1 ==>只有当TCON中的TR1为SET且INT1上的信号为HIGH时，才会操作Timer1。
• GATE1 = 0 ==> Timer1与INT1引脚上的信号无关，但TR1(在TCON中)必须设置。
• GATE0 = 1 ==>只有当TCON的TR0为SET且INT0的信号为HIGH时，才会操作Timer0。
• GATE0 = 0 ==> Timer0与INT0引脚上的信号无关，但TR0(在TCON中)必须设置。

C/Tx位用于选择定时器计数的脉冲源。

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

注意:x = 0表示定时器0,x = 1表示定时器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。如果某个位是SET，则相应的中断被启用，如果该位被清除，则中断被禁用。IE寄存器的Bit7(即EA位)用于启用或禁用所有中断。

下表描述了IE寄存器中每一位的作用。

注意:Interrupt Enable (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设置中断的优先级为高或低。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寄存器中每一位的作用。

注意:中断优先级(IP) SFR是位可寻址的。

外围数据寄存器

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 (Timer 0 Low/High)

Timer 0由两个SFRs组成:TL0和TH0。TL0是较低的字节，TH0是较高的字节，它们共同构成一个16位的Timer0寄存器。

TL1/TH1 (Timer 1 Low/High)

TL1和TH1分别为Timer 0的低字节和高字节。

在本教程中，我们已经了解了8051单片机特殊函数寄存器(SFRs)，它们的地址，结构，重置值等。