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文檔簡介

1、單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用主講教師:凌宏江華中科技大學(xué)材料學(xué)院材料學(xué)院本科生用電子教案2012-2013學(xué)年第一學(xué)期材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 2目目 錄錄第一章第一章 概述概述第二章第二章 mcs-51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第三章第三章 mcs-51的指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)第四章第四章 匯編語言程序設(shè)計(jì)匯編語言程序設(shè)計(jì)第五章第五章 存儲器及擴(kuò)展技術(shù)存儲器及擴(kuò)展技術(shù)第六章第六章 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)第七章第七章 i/o口擴(kuò)展及應(yīng)用口擴(kuò)展及應(yīng)用第八章第八章 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器第九章第九章 串行通信及其接口串行通信及其接口 第十章第十章 a/d和和d/a轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器

2、接口第十一章第十一章 顯示器、鍵盤、打印機(jī)接口顯示器、鍵盤、打印機(jī)接口材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 3第九章第九章 串行通信及其接口串行通信及其接口9.1 串行口的結(jié)構(gòu)串行口的結(jié)構(gòu)9.2 串行口的串行口的4種工作方式種工作方式9.3 多機(jī)通信多機(jī)通信9.4 波特率的制定方法波特率的制定方法9.5 串行口的應(yīng)用串行口的應(yīng)用9.6 串行口的擴(kuò)展串行口的擴(kuò)展材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 4內(nèi)容概要內(nèi)容概要 mcs-51的串行口為全雙工全雙工,具有,具有通用異步收發(fā)通用異步收發(fā)(uart)的全部功能。全雙工全雙工就是兩個(gè)單片機(jī)之間串行數(shù)據(jù)可同時(shí)雙可同時(shí)雙向傳輸向傳輸。異步通信異步通信就是收

3、、發(fā)雙方使用各自的時(shí)鐘使用各自的時(shí)鐘控制發(fā)送和接收過程,這樣可省去省去收、發(fā)雙方的一條同步時(shí)鐘信號線一條同步時(shí)鐘信號線,連接簡單且易實(shí)現(xiàn)。本章介紹: 串行口的基本工作原理 與串行口有關(guān)的特殊功能寄存器 串行口的4種工作方式 串行口多機(jī)通信的工作原理 雙機(jī)串行通信的軟件編程。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 59.1 串行口的結(jié)構(gòu)串行口的結(jié)構(gòu)材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 61. 串行口的結(jié)構(gòu)串行口的結(jié)構(gòu) 有兩個(gè)物理上獨(dú)立兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器接收、發(fā)送緩沖器sbuf(屬于特殊功能寄存器),可同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。發(fā)送緩沖器發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出接收緩沖器接收緩沖器只能讀出不能

4、寫入 兩個(gè)緩沖器共用一個(gè)特殊功能寄存器字節(jié)地址共用一個(gè)特殊功能寄存器字節(jié)地址(99h)。 控制寄存器共有兩個(gè):特殊功能寄存器scon和pcon。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 72. 串行口控制寄存器串行口控制寄存器scon 字節(jié)地址:字節(jié)地址:98h。 可位尋址,位地址:位地址:98h9fh。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 8(1) sm0、sm1串行口工作方式選擇位串行口工作方式選擇位 sm0、sm1兩位編碼所對應(yīng)的4種工作方種工作方式式見表材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 9(2)sm2多機(jī)通信控制位多機(jī)通信控制位 多機(jī)通信是在方式2和方式3下進(jìn)行。當(dāng)串口以方式串口以方式2或或

5、方式方式3接收時(shí)接收時(shí),如果如果sm2=1,則只有當(dāng)接收到的第接收到的第9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)(rb8)為為“1”時(shí)時(shí),才使ri置“1”,產(chǎn)生中斷請求,并將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入sbuf。 當(dāng)接收到的第接收到的第9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)(rb8)為為“0”時(shí)時(shí),則將接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄。 當(dāng)sm2=0時(shí),則不論第不論第9位數(shù)據(jù)是位數(shù)據(jù)是1還是還是0,都將前8位數(shù)據(jù)送入sbuf中,并使并使ri置置1,產(chǎn)生中斷請求。 在方式方式1時(shí),如果sm2=1,則只有收到有效的停止位時(shí)才會(huì)激活ri。 在方式方式0時(shí),sm2必須為0。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 10(3) ren允許串行接收位允許串行接收位 由軟件置“

6、1”或清“0”。ren=1,允許串行口接收數(shù)據(jù)。ren=0,禁止串行口接收數(shù)據(jù)。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 11(4) tb8發(fā)送的第發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù) 方式2和方式3,tb8是要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù),其值由軟件置“1”或清“0”。在雙機(jī)串行通信雙機(jī)串行通信時(shí),一般作為奇偶校驗(yàn)位奇偶校驗(yàn)位使用;在多機(jī)串行通信多機(jī)串行通信中用來表示主機(jī)發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀,tb8=1為地址地址幀幀,tb8=0為數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀。(5) rb8接收的第接收的第9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù) 方式方式2和方式和方式3,rb8存放接收到的存放接收到的第第9位位數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。在方式方式1,如sm2 = 0,rb8是接收到的停止位。

7、在方式方式0,不使用rb8。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 12(6) ti發(fā)送中斷標(biāo)志位發(fā)送中斷標(biāo)志位 方式方式0,第第8位數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束時(shí)位數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束時(shí)ti由硬件置由硬件置“1”。在其他其他方式方式中,串行口發(fā)送停止位的開始時(shí)ti置為置為“1”。ti =1,表示一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束。ti的狀態(tài)可軟件查詢,也可申請中斷。ti必須由軟件清必須由軟件清“0”。(7) ri接收中斷標(biāo)志位接收中斷標(biāo)志位 方式方式0時(shí),時(shí),接收完第接收完第8位數(shù)據(jù)時(shí),位數(shù)據(jù)時(shí),ri由硬件置由硬件置“1”。在其其他方式他方式中,串行接收到停止位時(shí),該位置該位置“1”。ri = 1,表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢,

8、并申請中斷,要求cpu從接收sbuf取走數(shù)據(jù)。該位的狀態(tài)也可供軟件查詢。ri必須由軟件清必須由軟件清“0”。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 133. 特殊功能寄存器特殊功能寄存器pcon字節(jié)地址字節(jié)地址為為87h,不能位尋址。格式:,不能位尋址。格式:smod:波特率選擇位。例如例如,方式1的波特率計(jì)算公式為方式方式1波特率波特率 = 定時(shí)器t1的溢出率當(dāng)smod = 1時(shí),要比smod = 0時(shí)的波特率加倍,所以也稱smod位為波特率倍增位波特率倍增位。smod232材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 149.2 串行口的串行口的4種工作方式種工作方式 4種工作方式由特殊功能寄存器sco

9、n中sm0、sm1位位定義。9.2.1 方式方式0-同步移位寄存器方式同步移位寄存器方式 方式0為同步移位寄存器輸入同步移位寄存器輸入/輸出方式輸出方式。該方式并不用于兩個(gè)單片機(jī)之間的異步串行通信,而是用于同步串行通訊用于同步串行通訊或串行口外接移位寄存器或串行口外接移位寄存器,擴(kuò)展并行i/o口。 8位數(shù)據(jù)為一幀,無無起始位起始位和和停止位停止位,先發(fā)送或接收最低位。波特率固定,為fosc/12。幀格式如圖所示所示。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 151. 方式方式0發(fā)送發(fā)送 當(dāng)cpu執(zhí)行一條將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器寫入發(fā)送緩沖器sbuf的指令的指令時(shí),產(chǎn)生一個(gè)正脈沖產(chǎn)生一個(gè)正脈沖,串行口開始

10、把sbuf中的8位數(shù)據(jù)以fosc/12的的固定波特率固定波特率從rxd引腳串行輸出,低位在先,txd引腳輸出同步移位脈沖,發(fā)送完發(fā)送完8位數(shù)據(jù),中斷標(biāo)志位位數(shù)據(jù),中斷標(biāo)志位ti置置“1”。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 162方式方式0接收接收 當(dāng)向scon寄存器寫入控制字,寫入控制字,設(shè)置為方式0,并使ren位置1,同時(shí)ri = 0時(shí),產(chǎn)生一個(gè)正脈沖,串行口開始接收數(shù)產(chǎn)生一個(gè)正脈沖,串行口開始接收數(shù)據(jù)。據(jù)。引腳rxd為數(shù)據(jù)輸入端,txd為移位脈沖信號輸出端,接收器以fosc/12的固定波特率的固定波特率采樣rxd引腳的數(shù)據(jù)信息,當(dāng)接收完接收完8位位數(shù)據(jù)時(shí),中斷標(biāo)志ri置置1,表示一幀數(shù)據(jù)

11、接收完畢,可進(jìn)行下一幀數(shù)據(jù)的接收。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 17注意注意 在方式0,scon中的tb8、rb8位沒有用到,發(fā)送或接收完8位數(shù)據(jù)由硬件使ti或ri中斷標(biāo)志位置“1”。 ti或ri標(biāo)志位必須由軟件清“0”,采用指令:clr ti;ti位清位清“0”clr ri ;ri位清位清“0” 方式0時(shí),sm2位(多機(jī)通信控制位)必須為0。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 189.2.2 方式方式1-波特率可變波特率可變8位異步收發(fā)位異步收發(fā) 當(dāng)sm0、sm1=01時(shí),串行口設(shè)為方式1的雙機(jī)串行通信方式。txd腳和rxd腳分別用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用

12、19 方式1一幀數(shù)據(jù)為一幀數(shù)據(jù)為10位位,1個(gè)起始位(個(gè)起始位(0),),8個(gè)數(shù)據(jù)位,個(gè)數(shù)據(jù)位,1個(gè)停止位(個(gè)停止位(1),),先發(fā)送或接收最低位。 方式1為波特率可變波特率可變的8位異步通信接口。波特率由下式確定:方式方式1波特率波特率 = 定時(shí)器t1的溢出率式中,smod為pcon寄存器的最高位的值(0或1)。smod232材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 201. 方式方式1發(fā)送發(fā)送 方式1輸出時(shí),數(shù)據(jù)位由txd端端輸出,發(fā)送一幀信息為一幀信息為10位位:1位起始位位起始位0,8位數(shù)據(jù)位(先低位)和位數(shù)據(jù)位(先低位)和1位停止位位停止位1。當(dāng)cpu執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫sbuf的指令,就啟動(dòng)發(fā)

13、送啟動(dòng)發(fā)送。tx時(shí)鐘時(shí)鐘的頻率就是發(fā)送的波特率。發(fā)送開始時(shí)發(fā)送開始時(shí),內(nèi)部發(fā)送控制信號變?yōu)橛行?,將起始位向txd腳(p3.0)輸出,此后每經(jīng)過一個(gè)tx時(shí)鐘周期,便產(chǎn)生一個(gè)移位脈沖,并由txd引腳輸出一個(gè)數(shù)據(jù)位。8位數(shù)據(jù)位全部發(fā)送完畢后位數(shù)據(jù)位全部發(fā)送完畢后,中斷標(biāo)志位ti置置1。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 212. 方式方式1接收接收 方式方式1接收時(shí)接收時(shí)(ren=1),數(shù)據(jù)從,數(shù)據(jù)從rxd(p3.1)引腳輸入。當(dāng)引腳輸入。當(dāng)檢測到起始檢測到起始位的位的負(fù)跳變負(fù)跳變,則,則開始接收開始接收。接收時(shí),定時(shí)控制信號有。接收時(shí),定時(shí)控制信號有兩種兩種,一種一種是是接收接收移位時(shí)鐘移位時(shí)鐘(

14、rx時(shí)鐘),它的頻率和傳送的波特率相同,時(shí)鐘),它的頻率和傳送的波特率相同,另一種另一種是是位檢測位檢測器采樣脈沖器采樣脈沖,頻率是頻率是rx時(shí)鐘的時(shí)鐘的16倍倍。以波特率的。以波特率的16倍速率采樣倍速率采樣rxd腳腳狀態(tài)。狀態(tài)。當(dāng)采樣到當(dāng)采樣到rxd端從端從1到到0的負(fù)跳變時(shí)就啟動(dòng)檢測器的負(fù)跳變時(shí)就啟動(dòng)檢測器,接收的值是接收的值是3次次連續(xù)采樣(第連續(xù)采樣(第7、8、9個(gè)脈沖時(shí)采樣)取個(gè)脈沖時(shí)采樣)取兩次相同兩次相同的值的值,以確認(rèn)起始位,以確認(rèn)起始位(負(fù)跳變)的開始,較好地消除干擾引起的影響。(負(fù)跳變)的開始,較好地消除干擾引起的影響。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 22 當(dāng)確認(rèn)起始

15、位有效起始位有效時(shí),開始接收一幀信息。每一位數(shù)據(jù),也都進(jìn)行3次連續(xù)采樣次連續(xù)采樣(第7、8、9個(gè)脈沖采樣),接收的值是3次采樣中至少次采樣中至少兩次相同的值兩次相同的值。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)接收完畢后接收完畢后,同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件,接收才有效。(1) ri=0,即上一幀數(shù)據(jù)接收完成時(shí),ri=1發(fā)出的中斷請求已被響應(yīng),sbuf中的數(shù)據(jù)已被取走,說明說明接收接收sbuf已空。已空。(2) sm2=0或收到的停止位或收到的停止位=1,則將接收到的數(shù)據(jù)裝入sbuf和rb8(裝入的是停止位),且中斷標(biāo)志ri置“1”。 若不同時(shí)滿足兩個(gè)條件,收的數(shù)據(jù)不能裝入sbuf,該幀數(shù)據(jù)將丟棄。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與

16、應(yīng)用 239.2.3 方式方式2-固定波特率固定波特率9位異步收發(fā)位異步收發(fā) 方式2和方式3,為9位異步通信接口。每幀數(shù)據(jù)每幀數(shù)據(jù)為為11位位,1位起始位0,8位數(shù)據(jù)位(先低位),1位可程控為1或0的第9位數(shù)據(jù)和1位停止位。方式2、方式3幀格式如圖圖所示所示。 方式方式2波特率波特率 = foscsmod264材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 241. 方式方式2發(fā)送發(fā)送 發(fā)送前,先根據(jù)通信協(xié)議由軟件設(shè)置先根據(jù)通信協(xié)議由軟件設(shè)置tb8(如奇偶校驗(yàn)位或多機(jī)通信的地址/數(shù)據(jù)標(biāo)志位),然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入sbuf,即啟動(dòng)發(fā)送。tb8自動(dòng)裝入自動(dòng)裝入第9位數(shù)據(jù)位,逐一發(fā)送。發(fā)送完畢,使ti位置“1

17、”。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 252. 方式方式2接收接收 sm0、sm1=10,且,且ren = 1時(shí),以方式時(shí),以方式2接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)由接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)由rxd端端輸入,接收輸入,接收11位信息。當(dāng)位檢測邏輯采樣到位信息。當(dāng)位檢測邏輯采樣到rxd的的負(fù)跳變負(fù)跳變,判斷起始位,判斷起始位有效,便開始接收一幀信息。在接收完第有效,便開始接收一幀信息。在接收完第9位數(shù)據(jù)后,位數(shù)據(jù)后,需滿足以下兩個(gè)條需滿足以下兩個(gè)條件,件,才能將接收到的數(shù)據(jù)送入才能將接收到的數(shù)據(jù)送入sbuf(接收緩沖器)。(接收緩沖器)。(1)ri = 0,意味著接收緩沖器為空。,意味著接收緩沖器為空。(2)sm2 =

18、0或接收到的第或接收到的第9位數(shù)據(jù)位位數(shù)據(jù)位rb8 = 1。 當(dāng)滿足上述兩個(gè)條件時(shí),收到的數(shù)據(jù)送sbuf,第9位數(shù)據(jù)送入rb8,且ri置“1”。若不滿足這兩個(gè)條件若不滿足這兩個(gè)條件,接收的信息將被丟棄。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 267.2.4 方式方式3-波特率可變波特率可變9位異步收發(fā)位異步收發(fā) sm0、sm1=11時(shí),方式3,為波特率可變的9位異步通信方式。除了波特率外,方式3和方式2相同。方式方式3波特率波特率 = 定時(shí)器t1的溢出率smod232材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 279.3 多機(jī)通信多機(jī)通信 多個(gè)單片機(jī)可利用串行口進(jìn)行多機(jī)通信,經(jīng)常采用如圖所示的主從式結(jié)構(gòu)主

19、從式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)中有1個(gè)主機(jī)(單片機(jī)或其他有串行接口的微機(jī))和多個(gè)單片機(jī)組成的從機(jī)系統(tǒng)。主機(jī)的主機(jī)的rxd與所有從機(jī)的與所有從機(jī)的txd端相連端相連,txd與所有從機(jī)的rxd端相連。從機(jī)地址從機(jī)地址分別為01h、02h和03h。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 28 1. 多機(jī)通信的工作原理多機(jī)通信的工作原理 主從式主從式是指多機(jī)系統(tǒng)中,只有一個(gè)主機(jī),其余全是從機(jī)。主機(jī)主機(jī)發(fā)送的信息可以發(fā)送的信息可以被所有從機(jī)接收被所有從機(jī)接收,任何一個(gè)從機(jī)發(fā)送的信息,只能由任何一個(gè)從機(jī)發(fā)送的信息,只能由主機(jī)主機(jī)接收。從機(jī)接收。從機(jī)和從機(jī)之間和從機(jī)之間不能進(jìn)行直接通信,只能經(jīng)主機(jī)只能經(jīng)主機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。 要保證主

20、機(jī)與與所選擇的從機(jī)通信,須保證串口串口有識別功能有識別功能。scon中的sm2位位就是為滿足這一條件設(shè)置的多機(jī)通信控制位多機(jī)通信控制位。其工作原理是在串行口以方式2(或方式3)接收時(shí),若若sm2 = 1,則表示進(jìn)行多機(jī)通信,可能以下兩種情況兩種情況:材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 29(1) 從機(jī)接收到的主機(jī)發(fā)來的第9位數(shù)據(jù)rb8=1時(shí),前前8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)才裝入才裝入sbuf,并置中斷標(biāo)志置中斷標(biāo)志ri = 1,向cpu發(fā)出中斷請求。 在中斷服務(wù)程序中,從機(jī)把接收到的sbuf中的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。(2) 如果從機(jī)接收到的第如果從機(jī)接收到的第9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)rb8=0時(shí),則不產(chǎn)生中斷,不引

21、起中斷不引起中斷,從機(jī)不接收主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)。 若若sm2 = 0,則接收的第9位數(shù)據(jù)不論是0還是1,從機(jī)都將產(chǎn)生ri = 1中斷標(biāo)志,接收到的數(shù)據(jù)裝入sbuf中。 應(yīng)用這一特性,可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的多機(jī)通信。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 302. 多機(jī)通信的工作過程多機(jī)通信的工作過程(1) 各從機(jī)從機(jī)初始初始化程序允許從機(jī)的串行口中斷,將串行口編程為方式2或方式3,即9位異步通信方式,且sm2和和ren位位置置“1”,使從機(jī)處于多機(jī)通信且只接收地址幀只接收地址幀的狀態(tài)。(2) 在主機(jī)和某個(gè)從機(jī)通信之前主機(jī)和某個(gè)從機(jī)通信之前,先將從機(jī)地址(即準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的從機(jī))先將從機(jī)地址(即準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的從機(jī)

22、)發(fā)送給各個(gè)從機(jī)發(fā)送給各個(gè)從機(jī),接著才傳送數(shù)據(jù)(或命令),主機(jī)發(fā)出的地址幀信息的第9位為1,數(shù)據(jù)(或命令)幀的第9位為0。當(dāng)主機(jī)向各從機(jī)發(fā)送地址幀時(shí),各從機(jī)的串行口接收到的第9位信息rb8為1,且由于各從機(jī)的sm2=1,則ri置置“1”,各從機(jī)響應(yīng)中斷,在中斷服務(wù)子程序中,判斷主判斷主機(jī)送來的地址是否和本機(jī)地址相符合,若為本機(jī)地址,則該從機(jī)機(jī)送來的地址是否和本機(jī)地址相符合,若為本機(jī)地址,則該從機(jī)sm2位位清清“0”,準(zhǔn)備接收主機(jī)的數(shù)據(jù)或命令;若地址不相符不相符,則保持保持sm2 = 1。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 31(3) 接著主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)(或命令)幀,數(shù)據(jù)幀的第9位為0。此時(shí)各從機(jī)

23、接收到的rb8=0。只有與前面地址相符合地址相符合的從機(jī)(即sm2位已清“0”的從機(jī))才能激活中斷標(biāo)志位激活中斷標(biāo)志位ri,從而進(jìn)入中斷服務(wù)程序,接收主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)(或命令);與主機(jī)發(fā)來的地址不相符地址不相符的從機(jī),由于sm2保持為1,又rb8=0,因此不能激活中斷標(biāo)志不能激活中斷標(biāo)志ri,就不能接受主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)幀。從而保證主機(jī)與從機(jī)間通信的正確性主機(jī)與從機(jī)間通信的正確性。此時(shí)主機(jī)與建立聯(lián)系的從機(jī)已經(jīng)設(shè)置為單機(jī)通信模式,即在整個(gè)通信中,通信的雙方都要保持發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位(即tb8位)為0,防止其他的從機(jī)誤接收數(shù)據(jù)。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 32(4)結(jié)束數(shù)據(jù)通信并為下一次的多機(jī)通信

24、做好準(zhǔn)備。)結(jié)束數(shù)據(jù)通信并為下一次的多機(jī)通信做好準(zhǔn)備。在多機(jī)系統(tǒng),每個(gè)從機(jī)都被賦予唯一的地址。例如,圖7-16三個(gè)從機(jī)的地址可設(shè)為:01h、02h、03h。 還要預(yù)留預(yù)留12個(gè)個(gè)“廣播地址廣播地址”,它是所有從機(jī)共有的地址,例如將“廣播地址”設(shè)為00h。當(dāng)主機(jī)與從機(jī)的數(shù)據(jù)當(dāng)主機(jī)與從機(jī)的數(shù)據(jù)通信結(jié)束后通信結(jié)束后,一定要將從,一定要將從機(jī)機(jī)再設(shè)置為多機(jī)通信模式再設(shè)置為多機(jī)通信模式,以便進(jìn)行下一次的多機(jī)通信。 這時(shí)要求與主機(jī)正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹臋C(jī)必須隨時(shí)注意,一旦接收一旦接收的數(shù)據(jù)第的數(shù)據(jù)第9位(位(rb8)為)為“1”,說明主機(jī)傳送的不再是數(shù)據(jù),而是地址,這個(gè)地址就有可能是可能是“廣播地址廣播地址

25、”。當(dāng)收到收到“廣播地址廣播地址”后后,便將從機(jī)的通信模式再設(shè)置成多機(jī)模式,為下一次的多機(jī)通信做好準(zhǔn)備。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 339.4 波特率的制定方法波特率的制定方法 異步串行通信,收、發(fā)雙方的波特率必須一致。波特率必須一致。4種工作方式中:方式方式0和方式和方式2的波特率波特率是固定固定的;方式方式1和方式和方式3的波特率波特率是可變的可變的,由t1溢出率確定。9.4.1 波特率的定義波特率的定義 波特率的定義:波特率的定義:串行口每秒發(fā)送(或接收)的位數(shù)每秒發(fā)送(或接收)的位數(shù)。設(shè)發(fā)送一位所需要的時(shí)間為t,則波特率為1/t。 定時(shí)器的不同工作方式,得到的波特率的范圍不一樣

26、,這是由t1在不同工作方式下不同工作方式下計(jì)數(shù)位數(shù)的不同計(jì)數(shù)位數(shù)的不同所決定。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 349.4.2 定時(shí)器定時(shí)器t1產(chǎn)生波特率的計(jì)算產(chǎn)生波特率的計(jì)算(1) 方式方式0時(shí),波特率固定為時(shí)鐘頻率固定為時(shí)鐘頻率fosc的的1/12,不受smod位值的影響。若fosc = 12 mhz,波特率為1mbit/s。(2) 方式方式2時(shí),波特率僅與smod位的值有關(guān)。方式方式2波特率波特率= fosc若fosc =12mhz,smod = 0,波特率 = 187.5 kbit/s;smod = 1,波特率為為375 kbit/s。smod264材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用

27、 35(3) 方式1或方式3定時(shí),常用t1作為波特率發(fā)生器,其關(guān)系式為:波特率 = 定時(shí)器t1的溢出率由式見,t1溢出率溢出率和smod的值的值共同決定波特率共同決定波特率。 在實(shí)際設(shè)定波特率時(shí)實(shí)際設(shè)定波特率時(shí),t1常設(shè)置為方式2定時(shí)(自動(dòng)裝初值),即tl1作為8位計(jì)數(shù)器,th1存放備重裝值。這種方式操作方便,也避免因軟件重裝初值因軟件重裝初值帶來的定時(shí)誤差定時(shí)誤差。 設(shè)定時(shí)器t1方式2的初值為x,則有:定時(shí)器定時(shí)器t1的溢出率的溢出率 = osc/12256256fxx計(jì)數(shù)速率smod232材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 36 波特率波特率 = 由此可見,波特率波特率隨fosc、smod

28、和初值和初值x而變化。實(shí)際使用時(shí),經(jīng)常根據(jù)已知波特率和時(shí)鐘頻率已知波特率和時(shí)鐘頻率fosc來計(jì)算計(jì)算t1的初值的初值x。為避免繁雜的初值計(jì)算,常常用的波特率和初值用的波特率和初值x間的關(guān)系常列成間的關(guān)系常列成表表的的形式形式,以供查用。smodosc23212(256)fx材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 37用定時(shí)器用定時(shí)器t1的方式的方式2產(chǎn)生的常用波特率產(chǎn)生的常用波特率波 特 率62.5kbit/s19.2kbit/s9.6kbit/s4.8kbit/s2.4kbit/s1.2kbit/sfosc12 mhz11.0592 mhz11.0592 mhz11.0592 mhz11.059

29、2 mhz11.0592 mhzsmod位110000方式222222初值xffhfdhfdhfahf4he8h材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 38有兩點(diǎn)需要注意:有兩點(diǎn)需要注意:(1) 在使用時(shí)鐘振蕩頻率fosc為12mhz或或6mhz時(shí),將初值x 和 fosc 帶入公式中計(jì)算出的波特率有一定誤差有一定誤差。消除誤差可采用時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率11.0592mhz。(2) 如果選用很低的波特率很低的波特率,如波特率選為55,可將定時(shí)器t1設(shè)置為方式1定時(shí)。但在這種情況下,t1溢出時(shí),需在中斷服務(wù)程序中重新裝入初值。中斷響應(yīng)時(shí)間和執(zhí)行指令時(shí)間會(huì)使波特率產(chǎn)生一定的誤差,可用改變初值的方法加以調(diào)整。

30、材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 39【例】【例】 若時(shí)鐘頻率為11.0592mhz,選用t1的方式方式2定時(shí)定時(shí)作為波特率發(fā)生器,波特率為波特率為2400bps,求初值。設(shè)t1為方式2定時(shí),選smod = 0。波特率波特率 = = 2400從中解得x = 244 = f4h。只要把f4h裝入th1和tl1,則t1產(chǎn)生的波特率為2400bps。這里時(shí)鐘振蕩頻率選為11.0592mhz,就可使初值為整數(shù)初值為整數(shù),從而產(chǎn)生精確的波特率。smodosc23212(256)fx材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 409.5 串行口的應(yīng)用串行口的應(yīng)用 利用串行口可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)間的點(diǎn)對點(diǎn)串行通信點(diǎn)對點(diǎn)串

31、行通信、多機(jī)通多機(jī)通信信以及單片機(jī)與單片機(jī)與pc機(jī)間機(jī)間的單機(jī)或多機(jī)通信。限于篇幅,本節(jié)僅介紹單片機(jī)間的雙機(jī)串行通信雙機(jī)串行通信的接口和軟件設(shè)計(jì)。9.5.1 雙機(jī)串行通信的硬件連接雙機(jī)串行通信的硬件連接 mcs-51串行口的輸入、輸出均為ttl電平電平。抗干擾性抗干擾性差,傳輸距離短,傳輸速率低。差,傳輸距離短,傳輸速率低。為提高串行通信的可靠性,增大串行通信的距離和提高傳輸速率串行通信的距離和提高傳輸速率,都采用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)串行接口串行接口,如rs-232、rs-422a、rs-485等。 根據(jù)通信距離和抗干擾性要求,可選擇ttl電平傳輸、rs-232c、rs-422a、rs-485串口進(jìn)行串行

32、數(shù)據(jù)傳輸。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 411. ttl電平通信接口電平通信接口 如果兩個(gè)單片機(jī)相距在相距在1.5m之內(nèi),它們的串行口可直接直接相連相連。甲機(jī)rxd與乙機(jī)txd端相連,乙機(jī)rxd與甲機(jī)txd端相連。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 422. rs-232c雙機(jī)通信接口雙機(jī)通信接口 如果雙機(jī)通信距離在距離在1.515m之間時(shí),可用rs-232c標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的雙機(jī)通信。max232a是美國maxim(美信)公司生產(chǎn)的rs-232c雙工發(fā)送器/接收器電路芯片。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 433. rs-485雙機(jī)通信接口雙機(jī)通信接口 rs-422a雙機(jī)通

33、信需四芯傳輸線,這對長距離通信很不經(jīng)濟(jì),故在工業(yè)現(xiàn)場,通常采用雙絞線傳輸?shù)碾p絞線傳輸?shù)膔s-485串行通串行通信接口信接口,很容易實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。 rs-485是rs-422a的變型,它與與rs-422a的區(qū)別的區(qū)別:rs-422a為全雙工為全雙工,采用兩對平衡差分信號線;rs-485為半雙工為半雙工,采用一對平衡差分信號線一對平衡差分信號線。 rs-485對于多站互連是十分方便的對于多站互連是十分方便的,很容易實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。rs-485允許最多并聯(lián)并聯(lián)32臺驅(qū)動(dòng)器和臺驅(qū)動(dòng)器和32臺接收器臺接收器。與rs-422a一樣,最大傳輸距離約為1219m,最大傳輸速率為最大傳輸速率為10mbps。材料學(xué)

34、院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 449.5.2 串行通信設(shè)計(jì)需要考慮的問題串行通信設(shè)計(jì)需要考慮的問題(1) 首先確定通信雙方的首先確定通信雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率。(2) 由數(shù)據(jù)傳輸速率由數(shù)據(jù)傳輸速率確定采用的串行通信接口確定采用的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。(3) 在通信接口標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)在通信接口標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)確定通信的波特率確定通信的波特率。為減。為減小波特率的誤差,通常小波特率的誤差,通常選用選用11.0592mhz的晶振頻率。的晶振頻率。(4) 根據(jù)任務(wù)需要,確定收發(fā)雙方使用的根據(jù)任務(wù)需要,確定收發(fā)雙方使用的通信協(xié)議通信協(xié)議。(5) 通信線的選擇通信線的選擇,這是要考慮的一個(gè)很重

35、要的因素。通信,這是要考慮的一個(gè)很重要的因素。通信線一般線一般選用選用雙絞線雙絞線較好較好,并根據(jù)傳輸?shù)木嚯x選擇纖芯的直徑。,并根據(jù)傳輸?shù)木嚯x選擇纖芯的直徑。如果空間的干擾較多,還要選擇帶有屏蔽層的雙絞線。如果空間的干擾較多,還要選擇帶有屏蔽層的雙絞線。(6) 通信協(xié)議確定后,進(jìn)行通信通信協(xié)議確定后,進(jìn)行通信軟件編程軟件編程,請見下面介紹。,請見下面介紹。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 459.5.3 雙機(jī)串行通信軟件編程雙機(jī)串行通信軟件編程 串行口的串行口的方式方式13是是用于異步串行通信用于異步串行通信的,下的,下面介紹雙機(jī)串行通信軟件編程。面介紹雙機(jī)串行通信軟件編程。 應(yīng)當(dāng)說明的是,

36、下面介紹的雙機(jī)串行通信的編應(yīng)當(dāng)說明的是,下面介紹的雙機(jī)串行通信的編程實(shí)際上與上面介紹的各種串行標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口電程實(shí)際上與上面介紹的各種串行標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口電路無關(guān),因?yàn)椴捎貌煌臉?biāo)準(zhǔn)串行通信接口僅僅是路無關(guān),因?yàn)椴捎貌煌臉?biāo)準(zhǔn)串行通信接口僅僅是由雙機(jī)串行通信距離、傳輸速率以及抗干擾性能來由雙機(jī)串行通信距離、傳輸速率以及抗干擾性能來決定的。決定的。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 461. 方式方式1應(yīng)用編程應(yīng)用編程【例】【例】 采用采用方式方式1進(jìn)行雙機(jī)串行通信,收、發(fā)雙方均采用進(jìn)行雙機(jī)串行通信,收、發(fā)雙方均采用6mhz晶振晶振,波特率為,波特率為2400bps,一幀信息為一幀信息為10位位,

37、甲機(jī)把以,甲機(jī)把以78h、77h單元的內(nèi)容單元的內(nèi)容為為首地址首地址,以,以76h、75h單元內(nèi)容減單元內(nèi)容減1為為末地址末地址的數(shù)據(jù)塊通過串口發(fā)送給乙機(jī)。的數(shù)據(jù)塊通過串口發(fā)送給乙機(jī)。 發(fā)送方要發(fā)送的發(fā)送方要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊的地址為的地址為2000h203fh。先發(fā)。先發(fā)地址幀,再發(fā)數(shù)據(jù)幀;接收方在接收時(shí)地址幀,再發(fā)數(shù)據(jù)幀;接收方在接收時(shí)使用一個(gè)標(biāo)志位使用一個(gè)標(biāo)志位來來區(qū)區(qū)分分接收的是地址還是數(shù)據(jù),然后將其分別存放到指定的單元接收的是地址還是數(shù)據(jù),然后將其分別存放到指定的單元中。中。發(fā)送方發(fā)送方可可采用采用查詢方式查詢方式或或中斷方式中斷方式發(fā)送數(shù)據(jù),發(fā)送數(shù)據(jù),接收方接收方可可采用采用中斷或

38、查詢方式接收中斷或查詢方式接收。材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 47(1) 甲機(jī)發(fā)送程序甲機(jī)發(fā)送程序-中斷發(fā)送主程序中斷發(fā)送主程序 org 0000h;程序初始入口;程序初始入口 ljmp main org 0023h;串行中斷入口;串行中斷入口 ljmp com_int org1000hmain:mov sp,#53h;設(shè)置堆棧指針;設(shè)置堆棧指針mov 78h,#20h;設(shè)發(fā)送的數(shù)據(jù)塊首、末地址;設(shè)發(fā)送的數(shù)據(jù)塊首、末地址 mov 77h,#00h mov 76h,#20h mov 75h,#40h acall trans;調(diào)用發(fā)送子程序;調(diào)用發(fā)送子程序here:sjmp here材料學(xué)院

39、 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 48發(fā)送子程序發(fā)送子程序trans:mov tmod,#20h;設(shè)置定時(shí)器;設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式計(jì)數(shù)器工作方式 mov th1,#0f3h;設(shè)置計(jì)數(shù)器初值;設(shè)置計(jì)數(shù)器初值 mov tl1,#0f3h mov pcon,#80h;波特率加倍;波特率加倍setb tr1;接通計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù);接通計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) mov scon,#40h;設(shè)置串行口工作方式;設(shè)置串行口工作方式 mov ie,#00h ;先關(guān)中斷,;先關(guān)中斷, 用查詢方式發(fā)送地址幀用查詢方式發(fā)送地址幀 clr f0 mov sbuf,78h;發(fā)送首地址高;發(fā)送首地址高8位位wait1:jnb ti,wait

40、1 clr ti mov sbuf,77h;發(fā)送首地址低;發(fā)送首地址低8位位wait2:jnb ti,wait2 clr ti材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 49發(fā)送子程序發(fā)送子程序 mov sbuf,76h;發(fā)送末地址高;發(fā)送末地址高8位位wait3: jnb ti,wait3 clr timov sbuf,75h;發(fā)送末地址低;發(fā)送末地址低8位位wait4: jnb ti,wait4 clr ti mov ie,#90h;開中斷,;開中斷, 采用中斷方式發(fā)送數(shù)據(jù)采用中斷方式發(fā)送數(shù)據(jù) mov dph,78h mov dpl,77h movx a,dptr mov sbuf,a;發(fā)送首個(gè)數(shù)

41、據(jù);發(fā)送首個(gè)數(shù)據(jù)wait:jnb f0,wait;發(fā)送等待;發(fā)送等待 ret材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 50中斷處理子程序com_int: clr ti;關(guān)發(fā)送中斷標(biāo)志位;關(guān)發(fā)送中斷標(biāo)志位ti inc dptr;數(shù)據(jù)指針加;數(shù)據(jù)指針加1, 準(zhǔn)備發(fā)送準(zhǔn)備發(fā)送 下個(gè)數(shù)據(jù)下個(gè)數(shù)據(jù)mov a,dph;判斷當(dāng)前發(fā)送的數(shù)據(jù)的地址是否末地址;判斷當(dāng)前發(fā)送的數(shù)據(jù)的地址是否末地址 cjne a,76h,end1 ;不是末地址則跳轉(zhuǎn);不是末地址則跳轉(zhuǎn) mova,dpl;同上;同上 cjne a,75h,end1 setb f0;數(shù)據(jù)發(fā)送完,;數(shù)據(jù)發(fā)送完, 置置1標(biāo)志位標(biāo)志位 clr es ;關(guān)串行口中斷;

42、關(guān)串行口中斷 clr ea;關(guān)中斷;關(guān)中斷 reti;中斷返回;中斷返回end1: movx a,dptr;將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送累加器,準(zhǔn)備發(fā)送;將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送累加器,準(zhǔn)備發(fā)送 mov sbuf,a;發(fā)送數(shù)據(jù);發(fā)送數(shù)據(jù) reti;中斷返回;中斷返回 end材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 51(2)乙機(jī)接收程序)乙機(jī)接收程序-中斷方式org 0000hljmpmainorg 0023hljmp com_intorg 1000hmain: mov sp,#53h;設(shè)置堆棧指針acall recei;調(diào)用接收子程序here: sjmp here材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 52接收子程序re

43、cei: mov r0,#78h;設(shè)置地址接收區(qū);設(shè)置地址接收區(qū)mov tmod,#20h ;設(shè)置定時(shí)器;設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式計(jì)數(shù)器工作方式mov th1,#0f3h;設(shè)置波特率;設(shè)置波特率mov tl1,#0f3hmov pcon,#80h;波特率加倍;波特率加倍setb tr1;開計(jì)數(shù)器;開計(jì)數(shù)器mov scon,#50h;設(shè)置串行口工作方式;設(shè)置串行口工作方式mov ie,#90h;開中斷;開中斷clr f0;標(biāo)志位清;標(biāo)志位清0clr 7fhwait:jnb 7fh,wait;查詢標(biāo)志位等待接收;查詢標(biāo)志位等待接收ret材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 53中斷處理子程序com

44、_int:push dpl;壓棧,;壓棧, 保護(hù)現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場push dphpush accclr ri;接收中斷標(biāo)志位清;接收中斷標(biāo)志位清0jb f0,r_data ;判接收的是數(shù)據(jù)還是地址,;判接收的是數(shù)據(jù)還是地址, f0=0為地址為地址mov a,sbuf;接收數(shù)據(jù);接收數(shù)據(jù)mov r0,a ;將地址幀送指定的寄存器;將地址幀送指定的寄存器dec r0cjne r0,#74h,retnsetb f0;置標(biāo)志位,;置標(biāo)志位, 地址接收完畢地址接收完畢retn: popacc;出棧,;出棧, 恢復(fù)現(xiàn)場恢復(fù)現(xiàn)場popdphpopdplreti;中斷返回;中斷返回材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)

45、用 54r_data:mov dph,78h;數(shù)據(jù)接收程序區(qū);數(shù)據(jù)接收程序區(qū)mov dpl, 77hmov a,sbuf;接收數(shù)據(jù);接收數(shù)據(jù)movx dptr,a;送指定的數(shù)據(jù)存儲單元中;送指定的數(shù)據(jù)存儲單元中inc77h;地址加;地址加1mov a,77h;判當(dāng)前接收數(shù)據(jù)的地址是否向高;判當(dāng)前接收數(shù)據(jù)的地址是否向高8位進(jìn)位位進(jìn)位jnzend2 inc78hend2: mov a,76hcjne a,78h,retn;判是否最后一幀,;判是否最后一幀, 不是則繼續(xù)不是則繼續(xù)mov a,75hcjne a,77h,retn;是最后一幀則各種標(biāo)志位清;是最后一幀則各種標(biāo)志位清0clr esclr

46、easetb 7fhsjmp retn;跳入返回子程序區(qū);跳入返回子程序區(qū)end材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 552. 多機(jī)通訊應(yīng)用編程多機(jī)通訊應(yīng)用編程【例】【例】mcs-51系列單片機(jī)利用串行口進(jìn)行系列單片機(jī)利用串行口進(jìn)行1臺主機(jī)與臺主機(jī)與4臺從機(jī)多機(jī)串行通訊連線如圖,其臺從機(jī)多機(jī)串行通訊連線如圖,其中中1臺從機(jī)通訊地址號為臺從機(jī)通訊地址號為02h,請敘述主機(jī)向,請敘述主機(jī)向02h從機(jī)發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的過程。從機(jī)發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的過程。 txd rxd 8031 主機(jī) txd rxd 00h txd rxd01h txd rxd 02h txd rxd 03h從機(jī) 從機(jī) 從機(jī) 從機(jī)材料學(xué)院 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 56 主

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