51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8004单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是51系列的单片机一般不具备自编程能力。

　　51单片机特殊功能寄存器

　　1、21个寄存器介绍

　　51系列单片机内部主要有四大功能模块，分别是I/O口模块、中断模块、定时器模块和串口通信模块（串行I/O口），如其结构和功能如下图：

　　图1 51单片机结构和功能图

　　51单片机掌握的好坏，其实就是能否正确操作这四个功能模块，而其操作的实质则又是能否对每个模块所对应寄存器的正确操纵。所以下面重点介绍一下51系列单片机内部的特殊功能寄存器（简称SFR，以下说明以此代替）。（关于什么叫特殊功能寄存器，这里先不作介绍，不懂的请查阅51单片机相关资料。）

　　51单片机内部共有21个SFR，其布局如图2，从图中可以看出，每个SFR占1个字节，多数字节单元中的每一位又有专用的“位名称”。这21个SFR又按是否可以位寻址分为两大部分，ACC、IE、P1等11个可以位寻址，SP、TMOD等不可以位寻址。

　　图2 51单片机SFR布局图

　　2、位寻址解释

　　下面以P1、IE寄存器（可位寻）和TMOD（不可位发）为例解释一下位寻址。

　　能位寻址是指能够对它的每一位都可以进行位操作，如图3，如P1口接8个灯，灯阳极接正极，阴极接单片机的P1口的8个脚。现在要让接P1口第1个引脚的灯亮，程序中可以写P1=0xfe，也可以先定义deng1=P1^0，即P1口的第1位，至于为什么写P1^0，是因为KEIL软件规定的，然后deng1=0。也就是P1=0xfe和deng1=0都是可以点亮第一个灯，后者deng1=0属于位操作，前者P1=0xfe属于总线操作，也就是8个引脚一起操作。 图3 8位灯接线图

　　下面再以IE寄存器为例进行位操作的解释。IE寄存器为中断允许寄存器，如各位的作用如图4.其中第7位EA是51单片机5个中断的总开关，如要进入任何一个中断时，需先把EA打开，因为可以进行位操作，此时程序有两种写法：1）IE=0x80（假如其它位为0，即1000 0000），也可以直接写EA=1，后者EA=1即属于位操作。这里要注意和前面P1口第1个引脚操作不同的是，前面程序中需先定义deng1=P1^0，这里程序中则不需要定义EA=IE^7，因为KEIL软件中的REG52.H头文件中已经定义好了，这里需要特别注意。

　　图4 IE中断允许寄存器

　　至于什么叫不可寻址，则是指不能单独进行每一位的操作，如TMOD定时器工作模式及工作方式寄存器，在进行操作时，只能写TMOD=0xXX。

　　关于能否进行位操作，可以通过查相关资料知道，当然还有个技巧就是其字节地址换成10进制后能否被“8”整除，能被“8”整除的就能进行位操作，不能被“8”整除就不能，如P1地址为90H，10进制为144 144/8=18，能被整除，所以可以位操作。再如TMOD地址为89H， 10进制为137 137/8=17.125，不能被整除，所以不可以位操作。

　　3、具体编程中对寄存器的注意

　　以上解释了位操作的概念，下面接着说明这21个SFR在具体编程中需要注意的地方。

　　目前单片机开发过程中主要使用两种语言，一种是汇编语言，一种是C语言。如果是使用汇编语言则21个SFR都需要理解，并且其地址这些都需要记住。如果是C语言编程就相对简单些了，由于目前C语言的通用性，绝大部分单片机开发都使用C语言，这里说以C为语言进行编程需注意的地方。

　　在用C编程中我们只需要撑握IP、IE、SCON、TCON、P1、P2、P3、P4、PCON TMOD、TL0、TH0、TL1、TH1、SBUF15个寄存器，如图5所示，已用红线和蓝线标出，注意红线的能进行位操作，蓝线的不能进行位操作。

　　图5 C语言编程中需撑握的15个寄存器

　　这15寄存器中，根据前面讲的51单片机内部四大功能模块又可分为四大部分：

　　I/O口相关：P1 P2 P3 P4

　　中断相关：IP IE

　　定时器相关：TMOD TCON TL0、TH0、TL1、TH1

　　串口通信相关：PCON SBUF

　　注意：

　　在这四大部分中，除I/O口操作相关P1 P2 P3 P4相对独立外，其它11个寄存器使用时通常会相互结合使用，也就是说中断、定时器和串口通信三者通常会结合起来用，如外部中断时，设置边沿触发还是电平触发需设置TCON寄存器中的TR0和TR1位，使用定时器时又可能用到中断，而串口通信时设置波特率又直接跟定时器相关。

　　总之51单片机其实最难的就是对除I/O口外的11个寄存器的操作，但难归难，但毕竟只有11个，只要肯定花功夫和时间，多写写程序，多调试，一定可以学得好，现在我也记不到，每次遇到时总得去查相关的书籍，而且感觉脑对这一块还是很乱，再看哈书，看后面能不能总结出好的方法来。

　　4、参考例程

　　下面附出中断、定时器及串口通信的三个例子，供大家参考：

　　前面讲到过，51单片机内部共有21个特殊功能寄存器，如下图所示。如果用C语言进行编程时只需考虑15个寄存器，这15个寄存器按单片机内部功能模块以可分成四大类，分别为：

　　I/O口操作相关：P1 P2 P3 P4

　　中断相关：IP IE

　　定时器相关：TMOD TCON TL0、TH0、TL1、TH1

　　串口通信相关：SCON PCON SBUF

　　这15个寄存器中，P1 P2 P3 P4 TL0 TH0 TL1 TH1 SBUF这9个操作相对简单，而PCON为电源控制寄存器，平时只有在串口通信编程中会用到最高位SMOD，当SMOD=1，波特率会倍增，所以对这个寄存器只需要考虑这点就可以了，而对于IP寄存器为中断优先寄存器，对于单片机初学者基本上用不到，这里先不作介绍。

　　剩下的就只有IE、TCON、SCON和TMOD 4个寄存器了，如图1中绿色圆圈的四个，分别为中断允许寄存器（IE），定时器控制寄存器（TCON），定时器模式及工作方式寄存器（TMOD），串行口控制寄存器（SCON）。4个寄存器相对来说较难记住，下面分别对这4个寄存器及每一位进行说明。

　　1、IE中断允许寄存器

　　EA：EA=0时，所有中断禁止（即不产生中断）；EA=1时，各中断的产生由个别的允许位决定

　　ET2：定时2溢出中断允许（8052用1允许， 0禁止）

　　ES：串行口中断允许（1允许， 0禁止）

　　ET1）：定时1中断允许（1允许， 0禁止）

　　EX1：外中断INT1中断允许（1允许， 0禁止）

　　ET0：定时器0中断允许（1允许， 0禁止）

　　EX0：外部中断INT0的中断允许（1允许， 0禁止）

　　2、TCON定时器控制寄存器

　　TF1：定时器T1溢出标志，可由程序查询和清零，TF1也是中断请求源，当CPU响应T1中断时由硬件清零。

　　TF0：定时器T0溢出标志，可由程序查询和清零，TF0也是中断请求源，当CPU响应T0中断时由硬件清零。

　　TR1：T1充许计数控制位，为1时充许T1计数（定时）。

　　TR0：T0充许计数控制位，为1时充许T0计数（定时）。

　　IE1：外部中断1请示源（INT1，P3.3）标志。IE1＝1，外部中断1正在向CPU请求中断，当CPU响应该中断时由硬件清“0”IE1（边沿触发方式）。

　　IT1：外部中断源1触发方式控制位。IT1＝0，外部中断1程控为电平触发方式，当INT1（P3.3）输入低电平时，置位IE1。此位为1设置为电平触发，为0设置为下降沿触发。

　　IE0：外部中断0请示源（INT0，P3.2）标志。IE0＝1，外部中断1正在向CPU请求中断，当CPU响应该中断时由硬件清“0”IE0（边沿触发方式）。

　　IT0：外部中断源0触发方式控制位。IT0＝0，外部中断1程控为电平触发方式，当INT0（P3.2）输入低电平时，置位IE0。此位为1设置为电平触发，为0设置为下降沿触发。

　　3、TMOD定时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 ：定时操作开关控制位，当GATE=1时，INT0或INT1引脚为高电平，同时TCON中的TR0或TR1控制位为1时，计时/计数器0或1才开始工作。若GATE=0，则只要将TR0或TR1控制位设为1，计时/计数器0或1就开始工作。

　　C/T ：定时器或计数器功能的选择位。C/T=1为计数器，通过外部引脚T0或T1输入计数脉冲。C/T=0时为定时器，由内部系统时钟提供计时工作脉冲。

　　M1 M0：T0、T1工作模式选择位

　　M1 M0：0 0方式0，13位计数/计时器

　　M1 M0：0 1方式1，16位计数/计时器

　　M1 M0：1 0方式2，8位自动加载计数/计时器

　　M1 M0：1 1方式3，仅适用于T0，定时器0分为两个独立的8位定时器/计数器TH0及TL0，T1在方式3时停止工作

　　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－波特率由振荡器频率所定：振荡器频率/12

　　SM0 SM1： 0 1 方式1－波特率由定时器T1或T2的溢出率和SMOD所定：2SMOD ×（T1溢出率）/32

　　SM0 SM1： 1 0 方式2－波特率由振荡器频率和SMOD所定：2SMOD ×振荡器频率/64

　　SM0 SM1： 1 1 方式3－波特率由定时器T1或T2的溢出率和SMOD所定：2SMOD ×（T1溢出率）/32

　　SM2：多机通信控制位。多机通信是工作于方式2和方式3，SM2位主要用于方式2和方式3。接收状态，当串行口工作于方式2或3，以及SM2=1时，只有当接收到第9位数据（RB8）为1时，才把接收到的前8位数据送入SBUF，且置位RI发出中断申请，否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0时，就不管第位数据是0还是1，都难得数据送入SBUF，并发出中断申请。工作于方式0时，SM2必须为0。

　　REN：允许接收位。 REN用于控制数据接收的允许和禁止，REN=1时，允许接收，REN=0时，禁止接收。

　　TB8：发送接收数据位8。在方式2和方式3中，TB8是要发送的——即第9位数据位。在多机通信中同样亦要传输这一位，并且它代表传输的地址还是数据，TB8=0为数据，TB8=1时为地址。

　　RB8：接收数据位8。在方式2和方式3中，RB8存放接收到的第9位数据，用以识别接收到的数据特征。

　　TI：发送中断标志位。可寻址标志位。方式0时，发送完第8位数据后，由硬件置位，其它方式下，在发送或停止位之前由硬件置位，因此，TI=1表示帧发送结束，TI可由软件清“0”。

　　RI：接收中断标志位。可寻址标志位。接收完第8位数据后，该位由硬件置位，在其他工作方式下，该位由硬件置位，RI=1表示帧接收完成。