【单片机复习笔记】51单片机核心寄存器与中断系统总结

【单片机复习笔记】51单片机核心寄存器与中断系统完美总结

1、寄存器总结

1.1 常用 SFR 汇总表格

在51单片机中，SFR（特殊功能寄存器）是控制单片机各个外设的“方向盘”。以下是必须要记住的核心寄存器：

1.2、TCON（定时器控制寄存器）

核心考点：TCON 既管定时器，又管外部中断。它是可位寻址的（可以直接在代码里写TR0 = 1;或EX0 = 1;）。

① 高4位（控制定时器/计数器）

• TF1/TF0(Timer Overflow Flag)：定时器1/0溢出中断请求标志位。
  • 当定时器计满溢出时，由硬件自动置1，向CPU请求中断。
  • 响应中断进入中断服务程序后，硬件会自动清0。
• TR1/TR0(Timer Run Control)：定时器1/0运行控制位。
  • 写1时启动定时器，写0时停止定时器。

② 低4位（控制外部中断）

• IE1/IE0(Interrupt Edge Flag)：外部中断1/0请求标志位。
  • 当引脚检测到有效的中断触发信号时，硬件自动置1。
  • CPU响应中断后，硬件会自动清0。
• IT1/IT0(Interrupt Type Control)：外部中断1/0触发方式控制位。
  • 写0：低电平触发（只要引脚是低电平就一直触发）。
  • 写1：下降沿触发（引脚电平从高电平跳变到低电平的瞬间触发，最常用）。

1.3、TMOD（定时器方式控制寄存器）

核心考点：TMOD 是不可位寻址的！这意味着你不能单独操作它的某一位，只能对整个字节赋值（例如：TMOD = 0x01;）。

TMOD 分为高4位（控制定时器1）和低4位（控制定时器0），两部分的位定义完全对称：

① 核心位功能解析

• GATE(门控位)：
  • GATE = 0：只要软件令TR0/TR1 = 1，定时器就开始工作（常规用法）。
  • GATE = 1：不仅需要TR0/TR1 = 1，还需要外部中断引脚 (INT0/INT1) 为高电平时，定时器才工作（常用于测量外部脉冲宽度）。
• C/T(定时/计数选择位)：
  • 为0：定时模式（对内部系统的机器周期脉冲进行计数）。
  • 为1：计数模式（对外部引脚T0(P3.4)或T1(P3.5)的下降沿脉冲进行计数）。
• M1,M0(工作方式选择位)：
  • 0 0：方式0（13位定时/计数器，基本不用）。
  • 0 1：方式1（16位定时/计数器，最常用，最大计数值 65536）。
  • 1 0：方式2（8位自动重装载定时/计数器，TL溢出时TH的值自动赋给TL，最常用于串口波特率发生器）。
  • 1 1：方式3（定时器0拆分为两个独立的8位定时器）。

1.4、IE（中断允许控制寄存器）

核心考点：可位寻址。51单片机中断控制的“开关柜”，采用两级管理（总开关 + 分开关）。

• EA(Enable All)：中断总允许控制位。
  • EA = 1：CPU开放中断，各分开关才起作用。
  • EA = 0：屏蔽所有中断（一键断电）。
• ES(Enable Serial)：串行口中断允许位。
  • ES = 1：允许串口发送/接收中断。
• ET1(Enable Timer 1)：定时器/计数器 1 中断允许位。
• EX1(Enable External 1)：外部中断 1 中断允许位。
• ET0(Enable Timer 0)：定时器/计数器 0 中断允许位。
• EX0(Enable External 0)：外部中断 0 中断允许位。

1.5、IP（中断优先级控制寄存器）

核心考点：可位寻址。用于人为改变51单片机的默认自然优先级顺序。

• 配置规则：某位置1，则该中断源被设为高优先级；置0则为低优先级。
• PS：串行口中断优先级控制位。
• PT1：定时器 1 中断优先级控制位。
• PX1：外部中断 1 中断优先级控制位。
• PT0：定时器 0 中断优先级控制位。
• PX0：外部中断 0 中断优先级控制位。
• (注：当多个中断源同时被设为高优先级时，它们内部依然按照自然优先级“排队”)。

1.6、SCON（串行口控制寄存器）

核心考点：可位寻址。串口通信的灵魂寄存器，包含模式配置和收发标志。

• SM0/SM1(Serial Mode)：串行口工作方式选择位。
  • 0 0→\rightarrow→方式0：移位寄存器模式。
  • 0 1→\rightarrow→方式1：8位UART，波特率可变（最常用，填空题常客）。
  • 1 0→\rightarrow→方式2：9位UART，固定波特率。
  • 1 1→\rightarrow→方式3：9位UART，波特率可变。
• REN(Receive Enable)：允许串行接收控制位。
  • REN = 1：允许接收；REN = 0：禁止接收。
• SM2：多机通信控制位（方式2/3中用于主从机多机通信）。
• TI(Transmit Interrupt)：发送中断标志位。
  • 发送完一帧数据后硬件自动置1。必须由软件手动清零 (TI=0)。
• RI(Receive Interrupt)：接收中断标志位。
  • 接收完一帧数据后硬件自动置1。必须由软件手动清零 (RI=0)。

1.7、PCON（电源控制寄存器）

核心考点：不可位寻址。虽然主要用于单片机的低功耗（掉电/休眠）管理，但在串口通信中扮演重要角色。

• SMOD(Serial Baud Rate Modify)：波特率倍增位。
  • SMOD = 1：在使用定时器1作为波特率发生器时，串口的波特率加倍。
  • SMOD = 0：波特率不加倍（复位时默认为0）。
• PD(Power Down)：掉电模式控制位。写 1 进入掉电/停机模式，内部振荡器停止工作，极其省电。
• IDL(Idle)：空闲模式控制位。写 1 进入空闲模式，CPU 停止工作，但定时器、中断、串口等外设继续工作。

2、中断总结

51单片机标配5个中断源和2个优先级（可以实现中断嵌套）。

2.1 外部中断

• 触发引脚：INT0 (P3.2)和INT1 (P3.3)。
• 配置流程：
  1. 开启总中断：EA = 1;
  2. 开启对应的外部中断允许：EX0 = 1;或EX1 = 1;
  3. 选择触发方式（以TCON中的IT0/IT1决定）：通常设为下降沿触发IT0 = 1;。
• 中断号：
  • 外部中断0：interrupt 0
  • 外部中断1：interrupt 2

2.2 定时器中断

• 触发条件：定时器寄存器计满溢出，硬件将TF0或TF1置 1 时触发。
• 配置流程：
  1. 开启总中断：EA = 1;
  2. 开启对应的定时器中断允许：ET0 = 1;或ET1 = 1;
  3. 配置好TMOD并写入THx、TLx的初值。
  4. 开启定时器计数：TR0 = 1;或TR1 = 1;
• 中断号：
  • 定时器0中断：interrupt 1
  • 定时器1中断：interrupt 3

2.3 串口中断

• 触发条件：
  • 接收完毕：接收完一帧数据，硬件将RI置 1。
  • 发送完毕：发送完一帧数据，硬件将TI置 1。
• 🚨 特殊注意（期末大考必考点）：
  • 串口中断发生后，硬件不会自动清除RI或TI！
  • 必须在中断服务程序中，通过软件手动清零（即显式写出RI = 0;或TI = 0;），否则程序会死循环不断进入中断！
• 配置流程：
  1. 开启总中断：EA = 1;
  2. 开启串口中断：ES = 1;
  3. 配置串口工作模式（SCON）及允许接收（REN = 1;）。
• 中断号：
  • 串行口中断：interrupt 4

💡 附：单片机默认中断查询优先级表（从高到低）