– Регистр В используется как источник и как приемник при операциях умножения и деления, обращение к нему, как к регистру SFR, производится аналогично аккумулятору.
– При выполнении ряда команд в арифметико-логическом устройстве (АЛУ) формируются признаки операций — флаги, которые фиксируются в регистре PSW.
Таблица 4 – Перечень флагов, их символические имена и условия формирования
| Символ | Позиция | Имя и назначение |
| P | PSW.0 | Флаг приоритета. Устанавливается и сбрасывается аппаратурно в каждом цикле команды и фиксирует нечетное/четное число единичных бит в аккумуляторе |
| - | PSW.1 | Не используется |
| OV | PSW.2 | Флаг переполнения. Устанавливается и сбрасывается аппаратурно при выполнении арифметических операций |
| RS0-RS1 | PSW.3 - PSW.4 | Биты выбора используемого банка регистров. Могут быть изменены программным путемRS0RS1БанкГраницы адресов ОЗУ00000H - 07H10108H - 0FH01210H - 17H11318H - 1FH |
| F0 | PSW.5 | Флаг пользователя. Может быть установлен, сброшен или проверен программой пользователя |
| АС | PSW.6 | Флаг вспомогательного переноса. Устанавливается и сбрасывается только аппаратными средствами при выполнении команд сложения и вычитания и сигнализирует о переносе или заеме в бите 3 аккумулятора |
| C | PSW.7 | Флаг переноса. Устанавливается и сбрасывается как аппаратурно, так и программным путем |
Наиболее “активным” флагом PSW является флаг переноса, который принимает участие и модифицируется в процессе выполнения множества операций, включая сложение, вычитание и сдвиги. Кроме того, флаг переноса (C) выполняет функции “булева аккумулятора” в командах, манипулирующих с битами. Флаг переполнения (OV) фиксирует арифметическое переполнение при операциях над целыми числами со знаком и делает возможным использование арифметики в дополнительных кодах. ALU не управляет флагами селекции банка регистров (RS0, RS1), их значение полностью определяется прикладной программой и используется для выбора одного из четырёх регистровых банков.
В микропроцессорах, архитектура которых опирается на аккумулятор, большинство команд работают с ним, используя неявную адресацию. В Intel 8051 дело обстоит иначе. Хотя процессор имеет в своей основе аккумулятор, он может выполнять множество команд и без его участия. Например, данные могут быть переданы из любой ячейки RDM в любой регистр, любой регистр может быть загружен непосредственным операндом и т.д. Многие логические операции могут быть выполнены без участия аккумулятора. Кроме того, переменные могут быть инкрементированы, декрементированы и проверены без использования аккумулятора. Флаги и управляющие биты могут быть проверены и изменены аналогично.
Устройство управления и синхронизации.
Кварцевый резонатор, подключаемый к внешним выводам микроконтроллера, управляет работой внутреннего генератора, который в свою очередь формирует сигналы синхронизации. Устройство управления (CU) на основе сигналов синхронизации формирует машинный цикл фиксированной длительности, равной 12 периодам резонатора. Большинство команд микроконтроллера выполняется за один машинный цикл. Некоторые команды, оперирующие с 2-байтными словами или связанные с обращением к внешней памяти, выполняются за два машинных цикла. Только команды деления и умножения требуют четырех машинных циклов. На основе этих особенностей работы устройства управления производится расчёт времени исполнения прикладных программ.
На схеме микроконтроллера к устройству управления примыкает регистр команд (IR). В его функцию входит хранение кода выполняемой команды.
Входные и выходные сигналы устройства управления и синхронизации:
– PSEN - разрешение программной памяти,
– ALE - выходной сигнал разрешения фиксации адреса,
– PROG - сигнал программирования,
– EA - блокировка работы с внутренней памятью,
– VPP - напряжение программирования,
– RST - сигнал общего сброса,
– VPD - вывод резервного питания памяти от внешнего источника,
– XTAL - входы подключения кварцевого резонатора.
Организация портов ввода вывода микроконтроллера 8051.
– Количество портов - 4. Название - P0...P3, они адресуются как регистры специальных функций.
– Разрядность - 8 с возможностью побитной адресации разрядов.
– Направление обмена информацией через порты - все порты двунаправленные, причем имеется возможность в каждом порту часть разрядов использовать для ввода данных, а часть для вывода.
Из-за ограниченного количества выводов корпуса ИМС микроконтроллера, большинство выводов используется для выполнения двух функций - в качестве линий портов и для альтернативных функций
– Порты P0 и Р2 используются при обращении к внешней памяти. При этом на выходах P0 младший байт адреса внешней памяти мультиплексируется с вводимым/выводимым байтом. Выходы Р2 содержат старший байт адреса внешней памяти, если адрес 16-разрядный. При использовании восьмиразрядного адреса портом Р2 можно пользоваться для ввода-вывода информации обычным образом. При обращении к внешней памяти в P0 автоматически заносятся 1 во все биты. Информация в Р2 при этом остается неизменной.
– Порт P3 помимо обычного ввода и вывода информации используется для формирования и приема специальных управляющих и информационных сигналов. Разряды порта (все или частично) при этом могут выполнять следующие альтернативные функции:
Альтернативные функции могут быть активированы только в том случае, если в соответствующие биты порта P3 предварительно занесены 1. Неиспользуемые альтернативным образом разряды могут работать как обычно.
Таймеры / счетчики микроконтроллеров семейства 8051.
В базовых моделях семейства имеются два программируемых 16-битных таймера/счетчика (T/C0 и T/C1), которые могут быть использованы как в качестве таймеров, так и в качестве счетчиков внешних событий. В первом случае содержимое соответствующего таймера/счетчика (далее для краткости Т/С) инкрементируется в каждом машинном цикле, т.е. через каждые 12 периодов колебаний кварцевого резонатора, во втором оно инкрементируется под воздействием перехода из 1 в 0 внешнего входного сигнала, подаваемого на соответствующий (T0,T1) вывод микро-ЭВМ 8051. Так как на распознавание периода требуются два машинных цикла, максимальная частота подсчета входных сигналов равна 1/24 частоты резонатора. На длительность периода входных сигналов ограничений сверху нет. Для гарантированного прочтения входной сигнал должен удерживать значение 1, как минимум, в течение одного машинного цикла микро-ЭВМ.
Для управления режимами работы Т/С и для организации их взаимодействия с системой прерываний используются два регистра специальных функций (TMOD и TCON), описание которых приведено в таблице 5.
Таблица 5 – Регистр режима работы таймера/счетчика TMOD, TCON
| Символ | Позиция | Имя и назначение |
| GATE | TMOD.7 для Т/С1 и TMOD.3 для Т/СО | Управление блокировкой. Если бит установлен, то таймер/счетчик "x" разрешен до тех пор, пока на входе "lNTx" высокий уровень и бит управления "TRx" установлен. Если бит сброшен, то Т/С разрешается, как только бит управления "TRx" устанавливается |
| С/Т | TMOD.6 для T/C1 и TMOD.2 для Т/СО | Бит выбора режима таймера или счетчика событий. Если бит сброшен, то работает таймер от внутреннего источника сигналов синхронизации. Если; установлен, то работает счетчик от внешних сигналов на входе "Tx" |
| M1 | TMOD.5 для T/C1 и TMOD.1 для Т/СО | Режим работы M1 M0 0 0 Таймер ВЕ48. "TLx" работает как 5-битный предделитель 0 1 16 битный таймер/счетчик. "THx" и "TLx" включен последовательно 1 0 8-битный авто перезагружаемый таймер/счетчик. "THx" хранит значение, которое должно быть перезагружено в "TLx" каждый раз по переполнению 1 1 Таймер/счетчик 1 останавливается. Таймер/счетчик 0: TLO работает как 8-битный таймер/счетчик, и его режим определяется управляющими битами таймера 0. TH0 работает только как 8 битный таймер, и его режим определяется управляющими битами таймера 1 |
| M0 | TMOD.4 для Т/С1 и TMOD.0 для Т/СО | |
| TF1 | TCON.7 | Флаг переполнения таймера 1. Устанавливается аппаратно при переполнении таймера/счетчика. Сбрасывается при обслуживании прерывания аппаратно |
| TR1 | TCON.6 | Бит управления таймера 1. Устанавливается, / сбрасывается программой для пуска/останова |
| TF0 | TCON.5 | Флаг переполнения таймера 0. Устанавливается аппаратурно. Сбрасывается при обслуживании прерывания |
| TR0 | TCON.4 | Бит управления таймера 0. Устанавливается / сбрасывается программой для пуска/останова таймера/счетчика |
| IE1 | TCON.3 | Флаг фронта прерывания 1. Устанавливается аппаратно, когда детектируется срез внешнего сигнала INT1. Сбрасывается при обслуживании прерывания |
| IT1 | TCON.2 | Бит управления типом прерывания 1. Устанавливается / сбрасывается программно для спецификации запроса INT1 (срез/низкий уровень) |
| IE0 | TCON.1 | Флаг фронта прерывания 0. Устанавливается по срезу сигнала INT0. Сбрасывается при обслуживании прерывания |
| IT1 | TCON .0 | Бит управления типом прерывания 0. Устанавливается / сбрасывается программно для спецификации запроса INT0 (срез/низкий уровень) |