C51单片机引脚功能与特殊功能寄存器详解

80C51单片机引脚图及引脚功能介绍首先我们来介绍一下单片机的引脚图及引脚功能(如下图所示)，引脚的具体功能将在下面详细介绍单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。⒈电源:⑴VCC-芯片电源，接+5V；⑵VSS-接地端；⒉时钟:XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。⒊控制线:控制线共有4根，⑴ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。⑵PSEN:外ROM读选通信号。⑶RST/VPD:复位/备用电源。①RST（Reset）功能：复位信号输入端。②VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。⑷EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。①EA功能：内外ROM选择端。②Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。⒋I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。拿到一块单片机，想要使用它，首先必须要知道怎样去连线，我们用的一块89C51的芯片为例，我们就看一下如何给它连线。1、电源：这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中正极接40管脚，负极（地）接20管脚。2、振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须供给脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。只要买来晶体震荡器，电容，连上就能了，按图1接上即可。3、复位管脚：按图1中画法连好，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。4、EA管脚：EA管脚接到正电源端。至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。我们的第一个任务是要用单片机点亮一只发光二极管LED，显然，这个LED必须要和单片机的某个管脚相连，不然单片机就没法控制它了，那么和哪个管脚相连呢？单片机上除了刚才用掉的5个管脚，还有35个，我们将这个LED和1脚相连。（见图1，其中R1是限流电阻）按照这个图的接法，当1脚是高电平时，LED不亮，只有1脚是低电平时，LED才发亮。因此要1脚我们要能够控制，也就是说，我们要能够让1管脚按要求变为高或低电平。即然我们要控制1脚，就得给它起个名字，总不能就叫它一脚吧？叫它什么名字呢？设计51芯片的INTEL公司已经起好了，就叫它P1.0，这是规定，不能由我们来更改。图1单片机简易应用电路图单片机简易编程名字有了，我们又怎样让它变'高'或变'低'呢？叫人做事，说一声就能，这叫发布命令，要计算机做事，也得要向计算机发命令，计算机能听得懂的命令称之为计算机的指令。让一个管脚输出高电平的指令是SETB，让一个管脚输出低电平的指令是CLR。因此，我们要P1.0输出高电平，只要写SETBP1.0，要P1.0输出低电平，只要写CLRP1.0就能了。现在我们已经有办法让单片机去将P10输出高或低电平了，但是我们怎样才能计算机执行这条指令呢？总不能也对计算机也说一声了事吧。要解决这个问题，还得有几步要走。第一，计算机看不懂SETBCLR之类的指令，我们得把指令翻译成计算机能懂的方式，再让计算机去读。计算机能懂什么呢？它只懂一样东西——数字。因此我们得把SETBP1.0变为（D2H,90H），把CLRP1.0变为（C2H,90H），至于为什么是这两个数字，这也是由51芯片的设计者--INTEL规定的，我们不去研究。第二步，在得到这两个数字后，怎样让这两个数字进入单片机的内部呢？这要借助于一个硬件工具编程器。如果你还不知道是什么是编程器，我来介绍一下，就是把你在电脑上写出来来的代码用汇编器等编译器生成的一个目标烧写到单片机的eprom里面去的工具，80c51这种类型的单片机编程是一件很麻烦的事情，必要要先装到编程器上编程后才能在设备上使用，而目前最新的89s51单片机居然在线编程（isp）功能，不用拔出来利用简单的电路就可以实现把代码写入单片机内部.我们将编程器与电脑连好，运行编程器的软件，然后在编缉区内写入（D2H,90H）见图2，写入……好，拿下片子，把片子插入做好的电路板，接通电源……什么?灯不亮？这就对了，因为我们写进去的指令就是让图2P10输出高电平，灯当然不亮，要是亮就错了。现在我们再拨下这块芯片，重新放回到编程器上，将编缉区的内容改为（C2H,90H），也就是CLRP1.0，写片，拿下片子，把片子插进电路板，接电，好，灯亮了。因为我们写入的（）就是让P10输出低电平的指令。这样我们看到，硬件电路的连线没有做任何改变，只要改变写入单片机中的内容，就能改变电路的输出效果。MCS-51单片机的特殊功能寄存器从图中我们可以看出，在51单片机内部有一个CPU用来运算、控制，有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2、P3，有ROM，用来存放程序，有RAM，用来存放中间结果，此外还有定时/计数器，串行I/O口，中断系统，以及一个内部的时钟电路。在一个51单片机的内部包含了这么多的东西。对图进行进一步的分析，我们已知，对并行I/O口的读写只要将数据送入到相应I/O口的锁存器就可以了，那么对于定时/计数器，串行I/O口等怎么用呢？在单片机中有一些独立的存储单元是用来控制这些器件的，被称之为特殊功能寄存器（SFR）。事实上，我们已接触过P1这个特殊功能寄存器了，还有哪些呢？看下表下面，我们介绍一下几个常用的SFR。1、ACC---是累加器，通常用A表示。这是个什么东西，可不能从名字上理解，它是一个寄存器，而不是一个做加法的东西，为什么给它这么一个名字呢？或许是因为在运算器做运算时其中一个数一定是在ACC中的缘故吧。它的名字特殊，身份也特殊，稍后在中篇中我们将学到指令，可以发现，所有的运算类指令都离不开它。自身带有全零标志Z，若A＝0则Z＝1；若A≠0则z＝0。该标志常用作程序分枝转移的判断条件。2、B--一个寄存器。在做乘、除法时放乘数或除数，不做乘除法时，随你怎么用。3指针寄存器（1）程序计数器PC指明即将执行的下一条指令的地址，16位，寻址64KB范围，复位时PC=0000H（2）堆栈指针SP指明栈顶元素的地址，8位，可软件设置初值，复位时SP=07H（3）数据指针DPTR@R0、@R1、@DPTR；指明访问的数据存储器的单元地址，16位，寻址范围64KB。DPTR=DPH+DPL。可以用它来访问外部数据存储器中的任一单元，如果不用，也可以作为通用寄存器来用，由我们自已决定如何使用。分成DPL(低8位)和DPH(高8位)两个寄存器。用来存放16位地址值，以便用间接寻址或变址寻址的方式对片外数据RAM或程序存储器作64K字节范围内的数据操作4、PSW-----程序状态字。这是一个很重要的东西，里面放了CPU工作时的很多状态，借此，我们可以了解CPU的当前状态，并作出相应的处理。它的各位功能请看下表：CY：进位标志。8051中的运算器是一种8位的运算器，我们知道，8位运算器只能表示到0-255，如果做加法的话，两数相加可能会超过255，这样最高位就会丢失，造成运算的错误，怎么办？最高位就进到这里来。这样就没事了。有进、借位，CY＝1；无进、借位，CY＝0例：78H+97H（01111000+10010111）AC：辅助进、借位(高半字节与低半字节间的进、借位)。例：57H+3AH（01010111+00111010）下面我们逐一介绍各位的用途F0：用户标志位，由用户（编程人员）决定什么时候用，什么时候不用。RS1、RS0：工作寄存器组选择位。这个我们已知了。0V：溢出标志位。运算结果按补码运算理解。有溢出，OV=1；无溢出，OV＝0。什么是溢出我们后面的章节会讲到。P：奇偶校验位：它用来表示ALU运算结果中二进制数位“1”的个数的奇偶性。若为奇数，则P=1，否则为0。运算结果有奇数个1，P＝1；运算结果有偶数个1，P＝0。例：某运算结果是78H（01111000），显然1的个数为偶数，所以P=0。5、P0、P1、P2、P3------这个我们已经知道，是四个并行输入/输出口的寄存器。它里面的内容对应着管脚的输出。IE：中断允许控制寄存器寄存器地址A8H，位寻址AFH～A8H。位地址AFAEADACABAAA9A8位符号EA/ET2ESET1EX1ET0EX0EA：中断允许总控制位当EA=0时，中断总禁止。当EA=1时，中断总允许后中断的禁止与允许由各中断源的中断允许控制位进行设置。EX0（EX1）：外部中断允许控制位当EX0（EX1）＝0禁止外中断当EX0（EX1）＝1允许外中断ET0（EX1）：定时/计数中断允许控制位当ET0（ET1）＝0禁止定时(或计数)中断当ET0（ET1）＝1允许定时(或计数)中断ET2：定时器2中断允许控制位，在AT89S52、AT89C52中ES：串行中断允许控制位当ES＝0禁止串行中断当ES＝1允许串行中断IP：中断优先级控制寄存器寄存器地址B8H，位寻址BFH～B8H。位地址BFBEBDBCBBBAB9B8位符号//PT2PSPT1PX1PT0PX0PX0——外部中断0优先级设定位PT0——定时中断0优先级设定位PX1——外部中断1优先级设定位PT1——定时中断1优先级设定位PS——串口中断优先级设定位PT2——定时器2优先级设定位。定时/计数器（1）定时器方式寄存器：TMOD（2）定时器控制寄存器：TCON（3）计数寄存器：TH0、TL0；TH1、TL1。可用于设定计数初值。8052/8032增设专用寄存器（1）定时器2控制寄存器T2CON；控制、设置工作方式。（2）计数寄存器：TH2、TL2（3）定时器2捕获/重装载寄存器：RCAP2H、RCAP2L存放自动重装载到TH2、TL2的数据TCON：定时器控制寄存器寄存器地址88H，位寻址8FH～88H。位地址8F8E8D8C8B8A8988位符号TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF0(TF1)——计数溢出标志位，当计数器计数溢出时，该位置1。TR0（TR1）——定时器运行控制位当TR0（TR1）＝0停止定时器/计数器工作当TR0（TR1）＝1启动定时器/计数器工作IE0（IE1）——外中断请求标志位当CPU采样到P3.2（P3.3）出现有效中断请求时，此位由硬件置1。在中断响应完成后转向中断服务时，再由硬件自动清0。IT0（IT1）——外中断请求信号方式控制位当IT0（IT1）=1脉冲方式（后沿负跳有效）当IT0（IT1）＝0电平方式（低电平有效）此位由软件置1或清0。TF0（TF1）——计数溢出标志位当计数器产生计数溢出时，此位由硬件置1。当转向中断服务时，再有硬件自动清0。计数溢出的标志位的使用有两种情况：采用中断方式时，作中断请求标志位来使用；采用查询方式时，作查询状态位来使用。TMOD：工作方式控制寄存器寄存器地址89H，不可位寻址。位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符号GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0GATE——门控位当＝0时，以运行TR0（或TR1）启动或禁止定时器、计数器当＝1时，以TR0*/INT0（或TR1*/INT1）启动或禁止定时器、计数器GATE＝0以TR0（TR1）启动定时器GATE＝1以INT0（INT1）启动定时器C/T＝0定时/计数工作方式选择位M1M0——工作方式选择位T2CON：定时器控制寄存器寄存器地址0C8H，位寻址0C8H～0CFH。位地址CFCECDCCCBCAC9C8位符号TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL2TF2：T2溢出标记当T2溢出时TF2＝1，TD2只能用软件清除当RCLK=1或TCLK＝1时，TF2将不置位EXF2：T2外部标记当EXEN2＝1时，T2EX/P1.1引脚上的负跳变引起T2的捕捉/重装操作，此时EXF2＝1。在T2中断允许时，EXF2＝1将引起中断，EXF2只能用软件清除。在T2的向上、向下计数