單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)課本

1、第一章MCS51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理1微型計(jì)算機(jī)主要由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器和輸入輸出電路這四部分組成，其中運(yùn)算器與控制器集成于CPU中。28031單片機(jī)除有CPU、存儲(chǔ)器和輸入輸出電路外，還包括定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制和時(shí)鐘振蕩電路等。3將這些部件集成在一塊芯片上，通過(guò)內(nèi)部總線連接構(gòu)成 完整的單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。第一節(jié) MCS51存儲(chǔ)器配置1微型計(jì)算機(jī)必須配置一定數(shù)量的存儲(chǔ)器，但不同的微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的配置不同。2一種是程序與數(shù)據(jù)共用一個(gè)存儲(chǔ)器，一般的通用計(jì)算機(jī)都采用此種形式。3另一種是將程序與數(shù)據(jù)分別放在兩個(gè)存儲(chǔ)器內(nèi)，一個(gè)稱程序存儲(chǔ)器，另一個(gè)稱數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，MCS51單片機(jī)屬于

2、此類。4MCS51片內(nèi)集成有一定容量的程序存儲(chǔ)器(8031/80C31/8032除外) 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并具有較大的外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展能力。5MCS51有4個(gè)存儲(chǔ)器空間：(1)片內(nèi)程序存，（2）片外程序存儲(chǔ)器，（3）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，（4）片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。6從用戶角度（邏輯上），MCS51分為3個(gè)存儲(chǔ)器空間：（1)片內(nèi)、外統(tǒng)一編址的64KB程序存儲(chǔ)器地址空間，（2)256B內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和特殊功能寄存器地址空間，（3)64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間。一內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上和邏輯上分為二個(gè)地址空間：一個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和一個(gè)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。2訪問(wèn)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用MOV指令。3訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存

3、儲(chǔ)器，用MOVX指令；48031單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，由128B 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和128B的特殊功能寄存器組成，在特殊功能寄存器尋址空間中，離散地分布著19個(gè)特殊功能寄存器。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器00H7FH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共有128個(gè)字節(jié)，根據(jù)作用不同分為三個(gè)區(qū)：寄存器區(qū)00H1FH(32個(gè)單元)、位尋址區(qū)20H2FH(16個(gè)單元)、通用RAM區(qū)30H7FH（80個(gè)單元）。（1）寄存器區(qū)00H1FH(共32個(gè)單元)：有4個(gè)寄存器組，每組8個(gè)寄存器，均表示為R0R7。由于每個(gè)寄存器組的8個(gè)寄存器都標(biāo)記為R0R7，因此每次只能選擇一個(gè)工作寄存器組。通過(guò)狀態(tài)寄存器PSW 的第3、4位（即RS1、RS0）選

4、擇工作寄存器組。如表4-1所示由于MCS51單片機(jī)對(duì)寄存器操作最靈活且響應(yīng)速度最快，一般情況下，總是首先選擇使用寄存器，因此有效地設(shè)置4個(gè)工作寄存器組，可以提高現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)能力和CPU 實(shí)時(shí)響應(yīng)的速度。（2）位尋址區(qū)20H2FH(16個(gè)單元)：既可以按位直接尋址，進(jìn)行位操作；又可按字節(jié)尋址，作為一般工作單元使用。這16個(gè)字節(jié)，每字節(jié)8位，共有l(wèi)6×8=128位。占用地址為00H7FH（位地址），如表42所示；應(yīng)用這些位單元，可以方便地進(jìn)行各種布爾邏輯操作。（3）通用RAM區(qū)30H7FH：內(nèi)部RAM中的30H7FH構(gòu)成通用RAM區(qū)，可用于存放運(yùn)算過(guò)成中的中間數(shù)據(jù)，也可作為堆棧存儲(chǔ)區(qū)域。二特

5、殊功能寄存器18031單片機(jī)共有19個(gè)（21個(gè)字節(jié)）特殊功能寄存器SFR，用來(lái)設(shè)置片內(nèi)電路的運(yùn)行方式，記錄電路運(yùn)行狀態(tài)，并表示有關(guān)標(biāo)志等。2并行和串行端口映射在SFR寄存器，對(duì)這些寄存器的讀寫，可實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)I/O端口的輸入和輸出操作。321個(gè)字節(jié)的特殊功能寄存器中，離散分布在128字節(jié)的SFR（80HFFH）存儲(chǔ)空間中。4有些SFR具有位地址，在SFR（80HFFH）存儲(chǔ)空間包含有128個(gè)位地址空間，其地址也是80HFFH，但僅有83個(gè)有效地址，可對(duì)11個(gè)SFR進(jìn)行位尋址操作。MCS51系列有19個(gè)特殊功能寄存器：A 累加器寄存器 PSW 程序狀態(tài)字SP 堆棧指針 PC 程序計(jì)數(shù)器DPTR 數(shù)

6、據(jù)指針 P0P3 I/O端口寄存器SBUF 串行數(shù)據(jù)緩沖器TH0、TL0、TH1、TL1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器IP、IE、TMOD、TCON、SCON、PCON 控制寄存器三程序存儲(chǔ)器1內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（1）8051有4KB的ROM程序存儲(chǔ)器；（2）8751有4KB的EPROM程序存儲(chǔ)器；（3）8031沒(méi)有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，必須外接程序存儲(chǔ)器。2外部程序存儲(chǔ)器MCS5l單片機(jī)有16根地址線和16位的程序計(jì)數(shù)器PC，因此可以尋址（擴(kuò)展至）64KB的程序存儲(chǔ)器。3程序存儲(chǔ)器的作用（1）存放（固化）用戶程序和常數(shù)表格，可通過(guò)MOVC指令訪問(wèn)。（2）程序存儲(chǔ)器通常選用EPROM或E 2 PROM芯片來(lái)固化程序。

7、4程序存儲(chǔ)器中特定程序的入口地址程序存儲(chǔ)器中某些地址被固定用于特定程序的入口地址：地址用途0000H MSC51復(fù)位后PC=0000H，即程序從0000H開(kāi)始執(zhí)行。0003H 外部中斷0入口地址。000BH 定時(shí)器0溢出中斷入口地址。0013H 外部中斷1入口地址。001BH 定時(shí)器1溢出中斷入口地址。0023H 串行口中斷入口地址。四外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（外部數(shù)據(jù)RAM），可通過(guò)總線端口擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)RAM，最大可擴(kuò)至64K字節(jié)。2外部RAM和內(nèi)部RAM的功能基本相同，外部RAM不能進(jìn)行堆棧操作。3訪問(wèn)內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM，用MOV指令；訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)RAM，用MOVX指令。第二節(jié) 定時(shí)器/

8、計(jì)數(shù)器12個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：（1）定時(shí)器：對(duì)片內(nèi)機(jī)器時(shí)鐘(周期方波)進(jìn)行計(jì)數(shù)。（2）計(jì)數(shù)器:對(duì)Tx引腳輸入的負(fù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。2與Timer工作有關(guān)的特殊功能寄存器：TCON和TMOD一控制寄存器1工作方式寄存器TMOD(89H)計(jì)算機(jī)的幾個(gè)時(shí)間概念：若振蕩頻率為12MHz，振蕩周期：s狀態(tài)周期：6×s=0.5s機(jī)器周期：12×s=1s指令周期：14個(gè)機(jī)器周期M1和M0：操作方式控制位2控制寄存器 TCON(88H)二定時(shí)器工作方式（1）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有4種工作方式；由軟件對(duì)TMOD 中T/C位設(shè)置，來(lái)選擇定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。（2）由Ml和M0位的設(shè)置工作方式：即方式0、方

9、式1、方式2和方式3。（3）對(duì)于方式0、1、2，T0與T1的工作模式相同；對(duì)于方式3只有T0才能設(shè)置。1方式0 <13位計(jì)數(shù)方式>是將定時(shí)器(T0或T1)高8位和低5位組成一個(gè)13位的計(jì)數(shù)器，其邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖所示：（1）用于定時(shí)工作方式時(shí)定時(shí)時(shí)間為：t(213-T0初值)×機(jī)器周期。（2）用于計(jì)數(shù)工作方式時(shí)計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為：2138192(個(gè)外部脈沖)。（3）當(dāng)TL0的低5位溢出時(shí)，向TH0進(jìn)位，而TH0溢出時(shí)向中斷標(biāo)志位TF0 進(jìn)位(硬件置位TF0)，并申請(qǐng)中斷。（4）GATE=0時(shí)，或門A點(diǎn)電位為“1”，引腳INT0輸入無(wú)效。與門B點(diǎn)電位取決于TR0狀態(tài)，即由TR0控制T

10、0開(kāi)啟或關(guān)斷。若軟件使TR0=1，啟動(dòng)T0加1計(jì)數(shù)，直至溢出。計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出時(shí)，13位寄存器清0，TF0置位，并申請(qǐng)中斷。若軟件使TR0=0，停止計(jì)數(shù)。（5）當(dāng)GATE=l時(shí)，A點(diǎn)電位取決于INT0(P3.4)引腳的輸入電平。INT0為高電平且TR0=1時(shí)，B點(diǎn)才是高電平，T0開(kāi)始計(jì)數(shù)。（6）當(dāng)INT0由1變0時(shí)，T0停止計(jì)數(shù)。這一特性可以用來(lái)測(cè)量在INT0端出現(xiàn)的正脈沖的寬度。定時(shí)器(方式0)應(yīng)用程序舉例：例：利用定時(shí)器計(jì)數(shù)器每隔1ms控制產(chǎn)生寬度為二個(gè)機(jī)器周期的負(fù)脈沖，由P1.0送出。解：設(shè)時(shí)鐘頻率為12MHz，機(jī)器周期為1s，采用中斷工作方式。求定時(shí)器初值，t(213-T0初值)

11、5;機(jī)器周期,設(shè)定時(shí)器初值為X，則定時(shí)1ms時(shí)，應(yīng)有1×10-3(213-X)×10-6 ，可求得X719211100000 11000B，其中高8位E0H賦給TH0，低5值18H賦給TL0。由于系統(tǒng)復(fù)位后，TMOD被清0，正好處于定時(shí)器方式0狀態(tài)，且 GATE0，也可不設(shè)置TMOD。程序如下： ORG 0000H AJMPMAIN2方式116位計(jì)數(shù)方式T0與T1的相同，寄存器TH0和TL0組成16位計(jì)數(shù)器， 其邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖所示：（1）用于定時(shí)工作方式時(shí) 定時(shí)時(shí)間為：t(216-T0初值)×機(jī)器周期（2）用于計(jì)數(shù)工作方式時(shí) 計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為21665536(個(gè)外部脈

12、沖)。（3）當(dāng)TL0的低8位溢出時(shí)，向TH0進(jìn)位，而TH0 溢出時(shí)向中斷標(biāo)志位TF0進(jìn)位(硬件置位TF0)，并申請(qǐng)中斷或者用于查詢。TMODTCON（4）工作方式1 的編程要點(diǎn)：TMOD選方式：寫“M1,M0”=01 b 選方式1 若不用門控位,直接用軟件寫TRx控制啟/停若使用門控位，先置位TRx，然后由INTx端的高/低電平來(lái)控制其啟/停若要允許中斷，還須先置位ETx、EA等中斷允許控制位，并編寫中斷服務(wù)程序若不用中斷，可查詢“計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志TFx” 的方式工作，但溢出標(biāo)志TFx須軟件清0定時(shí)器(方式1)應(yīng)用程序舉例：例1：若晶振頻率為6MHz，計(jì)算單片機(jī)的 最小與最大定時(shí)時(shí)間：分析：已知f

13、osc= 6MHz 則：（振蕩周期）1Tc=1/6MHz（機(jī)器周期）1Tm=12Tc=12/6MHz=2ms粗略地說(shuō)：Tmin»2ms16位定時(shí)器最大數(shù)值為：216 =65536=0FFFFH+1故選擇方式1工作可以得到：Tmax= 65536×2 = 131072mS131.072ms例2：要求對(duì)T0產(chǎn)生100mS定時(shí)進(jìn)行初始化。(晶振=6MHz)分析：已知fosc= 6MHz 則：（機(jī)器周期）1Tm=12Tc=12/6MHz=2ms100ms÷2 ms = 5000016位定時(shí)器最大數(shù)值為： 216 = 65536 (=0FFFFH+1)故選擇方式1工作可以滿

14、足要求。計(jì)算初值：6553650000=15536=3CB0H由分析得知：T0選擇方式1，初值=3CB0HGATEC / TM1M0GATEG/TM1M0XXXX0001初始化：MOV TMOD，#01H；選T0 方式1MOV TH0，#3CH；賦初值高8位MOV TL0，#0B0H；賦初值低8位SETB TR0；啟動(dòng)T0定時(shí)若需要定時(shí)器0產(chǎn)生中斷還應(yīng)當(dāng)寫如下語(yǔ)句：SETB ET0；開(kāi)T0中斷允許SETB EA；開(kāi)總中斷允許以及相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。3方式28位自動(dòng)重裝時(shí)間常數(shù)方式。方式2把TL0(TL1)配置成一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的8位定時(shí)計(jì)數(shù)器， TH0(TH1)僅用來(lái)存放時(shí)間常數(shù)。(1)TL

15、0計(jì)算溢出時(shí)，不僅使溢出中斷標(biāo)志位TF0置l，而且還自動(dòng)把TH0中的內(nèi)容重裝載到TL0中。(2)在程序初始化時(shí)，TL0和TH0由軟件賦于相同的初值。(3)用于定時(shí)器工作方式時(shí)，其定時(shí)時(shí)間(TF0 溢出周期)為：t = (28-TH0初值)×機(jī)器周期(4)用于計(jì)數(shù)器工作方式時(shí)，最大計(jì)數(shù)值(TH0初值為0)為：28 =256(個(gè)外部脈沖)。定時(shí)器（方式2）應(yīng)用程序舉例：例：從P1.0 腳輸出頻率=1KHz方波。設(shè)：晶振=6MHz。 利用T1定時(shí)中斷。分析：fosc= 6MHz 1機(jī)器周期=2mS1KHz方波周期=1ms半個(gè)方波周期=500ms， 500uS÷2us=250若選擇

16、方式2工作，8位定時(shí)器最大數(shù)值為：28 =256 =0FFH + 1可以滿足要求。計(jì)算初值：256250=6 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH ；T1的中斷矢量 CPL P1.0 ；中斷服務(wù)：P1.0取非 RETI ；中斷返回MAIN: MOV TMOD，#20H MOV TH0， #6 MOV TL0， #6 SETB ET1 SETB EA SETB TR1 HERE: AJMP HERE ；原地等待中斷 END4工作方式3 2個(gè)8位方式，工作方式3只適用于定時(shí)器T0。（1）若將T0設(shè)置為方式3，TH0和TL0被分成為兩個(gè)互相獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器。（2）TL0既可用作

17、定時(shí)器，又可用作計(jì)數(shù)器，并使用原T0的所有控制位及其定時(shí)器回零標(biāo)志和中斷源。即C/T、GATE、TR0、TF0和 T0(P3.4)引腳、INT0(P3.2)引腳。（3）TH0只有簡(jiǎn)單的內(nèi)部定時(shí)功能，它使用定時(shí)器T1的控制位TR1、中斷標(biāo)志位TF1及中斷源，其啟動(dòng)和關(guān)閉僅受TR1的控制。三定時(shí)/計(jì)數(shù)初值的求取方法例：已知某生產(chǎn)線的傳送帶上不斷地有產(chǎn)品單向傳送, 產(chǎn)品之間有較大間隔。使用光電開(kāi)關(guān)統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)品個(gè)數(shù)，假定紅燈亮?xí)r停止統(tǒng)計(jì)，紅燈滅時(shí)才在上次統(tǒng)計(jì)結(jié)果的基礎(chǔ)上繼續(xù)統(tǒng)計(jì)。試用單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的方式1 完成該項(xiàng)產(chǎn)品的計(jì)數(shù)任務(wù)。四定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例(1) 初始化: TMOD=11

18、010000B=0D0H（GATE=1, C/T=1, M0M1=01）TCON=00H (2)T1在方式1時(shí), 溢出產(chǎn)生中斷, 且計(jì)數(shù)器回零, 故在中斷服務(wù)程序中, 需用R0計(jì)數(shù)中斷次數(shù), 以保護(hù)累積計(jì)數(shù)結(jié)果。(3) 啟動(dòng)T1計(jì)數(shù), 開(kāi)T1中斷。程序清單如下: ORG 0000H AJMP START ; 復(fù)位入口 ORG 001BH AJMP T1INT ; T1中斷入口 ORG 0100H START: MOV SP, 60H ; 初始化程序 MOV TCON, 00H MOV TMOD, 0D0H MOV TH1, 00H MOV TL1, 00H MOV R0, 00H ; 清中斷次

19、數(shù)計(jì)數(shù)單元 MOV P3, 28H ; 設(shè)置P3.5第二功能 SETB TR1 ; 啟動(dòng)T1 SETB ET1 ; 開(kāi)T1中斷 SETB EA ; 開(kāi)總中斷 MAIN: ACALL DISP ; 主程序, 調(diào)顯示子程序 ORG 0A00H T1INT: INC R0 ; 中斷服務(wù)子程序 RETI DISP: ; 顯示子程序 RET存儲(chǔ)器定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)輸入/輸出端口第三節(jié) 中斷系統(tǒng)18031單片機(jī)5個(gè)中斷源2個(gè)外部中斷：INT0、INT1引腳輸入的中斷源；3個(gè)內(nèi)部中斷源：定時(shí)器T0、T1溢出中斷和串行口TIRI接收中斷。44個(gè)用于中斷的控制寄存器IE、IP、TCON(用6位)和SCON(用

20、2位)：用于控制中斷的類型、中斷的開(kāi)（閉）及 中斷源的優(yōu)先級(jí)。52個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，每個(gè)中斷源可以編程為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)中斷。一中斷的概念1數(shù)據(jù)傳送的雙方平時(shí)各自做自己的工作，一旦甲方要求與乙方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，就主動(dòng)發(fā)出信號(hào)提出申請(qǐng)，乙方接到申請(qǐng)后若同意傳送，安排好當(dāng)前的工作，再響應(yīng)與甲方發(fā)生數(shù)據(jù)傳送完事后，回去繼續(xù)做打斷前的工作。2中斷功能強(qiáng)弱是計(jì)算機(jī)性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志。提高CPU效率解決速度矛盾實(shí)現(xiàn)并行工作應(yīng)付突發(fā)事件3中斷涉及的幾個(gè)環(huán)節(jié)：中斷源（前面提到的甲方）中斷申請(qǐng)（甲方發(fā)出信號(hào)提出申請(qǐng)）開(kāi)放中斷（乙方同意傳送）保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)（安排好當(dāng)前的工作）中斷服務(wù)（響應(yīng)乙方的要求）恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)（完事后，回去

21、）中斷返回（繼續(xù)做打斷前的工作）二中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三中斷源1部中斷源（2個(gè)）由INT0、INT1引腳輸入2個(gè)外部中斷源；TCON的低4位，用于外部中斷控制。定時(shí)器控制寄存器TCON (88H)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCONIE0/IE1：外部中斷申請(qǐng)標(biāo)志位：=0：沒(méi)有外部中斷申請(qǐng)；=1：有外部中斷申請(qǐng)。IT0/IT1：外部中斷請(qǐng)求的觸發(fā)方式選擇位：=0：在INT0/INT1端申請(qǐng)中斷的信號(hào)低電平有效；=1：在INT0/INT1端申請(qǐng)中斷的信號(hào)負(fù)跳變有效。2內(nèi)部中斷源（3個(gè)）TF0/TF1：定時(shí)器溢出中斷申請(qǐng)標(biāo)志位：=0：定時(shí)器未溢出；=1：定時(shí)器溢出申請(qǐng)中斷，進(jìn)中斷后自動(dòng)

22、清零。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON串行口接收和發(fā)送中斷源SCON(98H)為串行口控制寄存器：SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRIRI，TI：串行口收/發(fā)數(shù)據(jù)申請(qǐng)中斷標(biāo)志位：0 不申請(qǐng)中斷；1 申請(qǐng)中斷。四中斷系統(tǒng)控制寄存器1中斷允許寄存器IE (A8H)2中斷優(yōu)先寄存器IP(0B8H) （1）8031有2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，每個(gè)中斷源可編 程為高/低優(yōu)先級(jí)中斷；（2）可實(shí)現(xiàn)2級(jí)中斷嵌套。（3）中斷優(yōu)先寄存器IP(0B8H)（4）同級(jí)中斷源，按硬件確定的優(yōu)先級(jí)順序響應(yīng)中斷請(qǐng)求：8031 CPU在每個(gè)機(jī)器周期，順序采樣各中斷源，在下一機(jī)器周期按優(yōu)先級(jí)查詢中斷標(biāo)志，在

23、再下一個(gè)機(jī)器周期進(jìn)行中斷處理。在下列任一情況時(shí)，中斷申請(qǐng)被封鎖。CPU正在執(zhí)行同級(jí)或高級(jí)的中斷服務(wù)程序。不是執(zhí)行當(dāng)前指令的最后一個(gè)周期，即要保證把當(dāng)前指令執(zhí)行完。當(dāng)前正在執(zhí)行的指令是返回(RETI)指令或是對(duì)IE、IP寄存器進(jìn)行讀寫指令。中斷源申請(qǐng)標(biāo)志中斷矢量中斷優(yōu)先級(jí)外部中斷0（0）IE00003H最高優(yōu)先級(jí)最低優(yōu)先級(jí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0（T0）IF0000BH外部中斷1（1）IE10013H定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（T1）TF1001BH串行口接收/發(fā)送RI/TI0023H五中斷系統(tǒng)響應(yīng)過(guò)程18031 CPU在每個(gè)機(jī)器周期，順序采樣各中斷源，在下一機(jī)器周期按優(yōu)先級(jí)查詢中斷標(biāo)志，在再下一個(gè)機(jī)器周期進(jìn)行中斷處

24、理。2在下列任一情況時(shí)，中斷申請(qǐng)被封鎖。(1)CPU正在執(zhí)行同級(jí)或高級(jí)的中斷服務(wù)程序。(2)不是執(zhí)行當(dāng)前指令的最后一個(gè)周期，即要保證把當(dāng)前指令執(zhí)行完。(3)當(dāng)前正在執(zhí)行的指令是返回(RETI)指令或是對(duì)IE、IP寄存器進(jìn)行讀寫指令。3編寫中斷服務(wù)程序時(shí)注意： 在中斷入口地址單元處放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令(如：JMP ××H)。 在中斷服務(wù)程序中，用戶應(yīng)注意用軟件保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。若在執(zhí)行中斷程序時(shí)禁止更高級(jí)中斷，可用軟件關(guān)閉CPU中斷(CLR EA)，或禁止某中斷源中斷，在中斷返回前再開(kāi)放中斷。4要求編制一段程序，使P1.0端口線上輸出周期為2ms的方波脈沖。單片機(jī)的晶振頻率f0sc=

25、6MHz第四節(jié) 輸入/輸出端口l并行端口P0.0P0.7 ，P1.0P1.7， P2.0P2.7 ，P3.0P3.7l串行端口RXD，TXD一并行端口MCS51單片機(jī)有4個(gè)I/O端口，共32根I/O線。 4個(gè)I/O端口都是雙向口包含：一個(gè)鎖存器（P0P3）；一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器；一個(gè)輸入緩沖器。MCS51在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)：地址由P0、P2口送出；數(shù)據(jù)則通過(guò)P0口傳送，這時(shí)P0口是分時(shí)復(fù)用的雙向總線。無(wú)外部存儲(chǔ)器的系統(tǒng)，4個(gè)端口都可以作為準(zhǔn)雙向口使用。1P0端口（1）P0.0P0.7：雙向I/O；（2）尋址外部程序存儲(chǔ)器時(shí)分時(shí)作為雙向8位數(shù)據(jù)口和輸出低8位地址復(fù)用口；（3）不接外部程序存儲(chǔ)器時(shí)可作為

26、8位準(zhǔn)雙向 I/O口使用。DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線引腳P0.X&1Vcc控制=1（4）在總線狀態(tài)下，P0口分時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)D0D7、低8位地址A0A7及高阻狀態(tài)?？刂?0地址/數(shù)據(jù)（5）在輸出狀態(tài)下（切換開(kāi)關(guān)MUX向下），從內(nèi)部總線來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器反向端和場(chǎng)效應(yīng)管T2反向后，輸出到端口線。場(chǎng)效應(yīng)管T1關(guān)斷，T2 漏極開(kāi)路應(yīng)外接上拉電阻。DQCK/Q讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線&1（6）在輸入狀態(tài)下，應(yīng)先向鎖存器寫1，使兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管均關(guān)斷，引腳處于“浮空”狀態(tài)（呈高阻輸入狀態(tài)），以保證輸入數(shù)據(jù)的正確性?？刂频刂?數(shù)據(jù)DQCK/Q讀引腳 =1讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線&am

27、p;100100截止截止=0控制=0時(shí)，此腳作輸入口（事先必須對(duì)它寫“1”）1、在總線狀態(tài)下，雙向2、作為數(shù)據(jù)口輸出時(shí)， 加上拉電阻3、作為數(shù)據(jù)口輸入時(shí)， 必須先寫1，再讀入（7）I/O口的讀修改寫特性，每個(gè)I/O端口均有兩種讀入方法，即有讀鎖存器和讀引腳之分，并有相應(yīng)的指令。（8）讀鎖存器指令是從鎖存器中讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理，并把處理后的數(shù)據(jù)重新寫人鎖存器，這類指令稱為“讀修改寫”指令。（9）那么如何區(qū)分讀端口的指令是讀鎖存器還是讀引腳呢?當(dāng)目的操作數(shù)是I/O端口或I/O端口的某一位時(shí)，這些指令是讀鎖存器而不是讀引腳，即為“讀修改寫”指令。（10）“讀修改寫”指令2P1端口P1端口通用I/O端

28、口，8位準(zhǔn)雙向端口。（1）輸出時(shí)一切照常，僅在作輸入口用時(shí)要先對(duì)其寫“1”。DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線Vcc引腳P1.X內(nèi)部上拉電阻輸出數(shù)據(jù) = 1 時(shí)110截止=1（2）單片機(jī)的引腳（P1口）DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線Vcc引腳P1.X內(nèi)部上拉電阻輸出數(shù)據(jù) = 0 時(shí)001=0導(dǎo)通僅在作輸入口用時(shí)要先對(duì)其寫“1”。DQCK/Q讀引腳 =1讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線Vcc引腳P1.X內(nèi)部上拉電阻輸入數(shù)據(jù)時(shí)，要先對(duì)其寫“1”110截止1、可作為靜態(tài)輸出2、作為數(shù)據(jù)口輸入時(shí)， 必須先寫13P2端口P2.0P2.7：雙向I/O（內(nèi)置了上拉電阻） 尋址外部程序存儲(chǔ)器時(shí)輸出

29、高8位地址；不接外部程序存儲(chǔ)器時(shí)可作為8位準(zhǔn)雙向I/O口使用。1、不可作為靜態(tài)輸出2、作為數(shù)據(jù)口輸入時(shí)，必須先寫14P3端口（1）P3.0P3.7: 雙功能口（內(nèi)置了上拉電阻）它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能時(shí)它就是普通的通用準(zhǔn)雙向I/O口。DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線引腳 P3.X&內(nèi)部上拉電阻第二功能輸出時(shí)，內(nèi)部自動(dòng) D=1111反相器DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線此端自動(dòng)1引腳 P3.X&內(nèi)部上拉電阻Vcc 第二功能輸入（RxD，T0，T1，INT0，INT1）第二功能輸入時(shí)，信號(hào)經(jīng)緩沖器4 直接進(jìn)入內(nèi)總線1110截止（2）具有第二功能

30、第一功能與P1口一樣作為一般準(zhǔn)雙向輸入/輸出接口，具有字節(jié)操作和位操作。第二種功能時(shí)，輸出鎖存器輸出1，通過(guò)第二功能線輸出特定信號(hào)。5P0P3端口的負(fù)載能力及接口要求（1）P0口每一位輸出可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS TTL負(fù)載；做通用口使用時(shí)，輸出級(jí)是開(kāi)漏電路，故需外接上拉電阻；做地址/數(shù)據(jù)總線時(shí)，則無(wú)需接外部上拉電阻。（2）P1P3口輸出級(jí)接有內(nèi)部上拉電阻；每一位輸出可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載。（2）P0P3端口已映射到特殊功能寄存器中。（3）對(duì)這些端口寄存器的讀寫就實(shí)現(xiàn)了對(duì)相應(yīng)端口的輸入輸出操作。（4）例如：MOV A ，P1 ；把P1端口線上的信息輸入到A MOV P1，A ；把A的內(nèi)容由P1端口輸

31、出MOV P3，OFFH ；使P3端口線各位置1二串行端口1串行通信的基本特征是數(shù)據(jù)逐位順序進(jìn)行傳送串行通信的格式及約定（如：同步方式、通訊速率、數(shù)據(jù)塊格式、信號(hào)電平等）不同，形成了多種串行通信的協(xié)議與接口標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)的有：通用異步收發(fā)器(UART)本課程介紹的串口通用串行總線（USB）CAN總線SPI總線RS-485，RS-232C，RS422A標(biāo)準(zhǔn)等等2全雙工串行接口(UART)數(shù)據(jù)通信的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)：并行：數(shù)據(jù)各位同時(shí)進(jìn)行傳送串行：數(shù)據(jù)逐位順序進(jìn)行傳送全雙工:(串行通信)收/發(fā)可同時(shí)進(jìn)行半雙工:(串行通信)收/發(fā)不可同時(shí)進(jìn)行異步串行通信:以字符為單位進(jìn)行傳送同步串行通信:以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳送

32、波特率(bps.):單位時(shí)間傳送的位數(shù)51單片機(jī)的串行接口SBUF（發(fā)）SBUF（收）發(fā)送控制器 TI接收控制器 RI移位寄存器波特率發(fā)生器T1³1A累加器(門)移位寄存器RxDTxD去申請(qǐng)中斷引腳引腳CPU內(nèi)部3MCS5l單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)串行IO端口（RXD、TXD）。通過(guò)引腳RXD（P3.0）和TXD（P3.1）與外設(shè) 電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信。4串行端口的基本特點(diǎn)：（1）8031的串行端口有4種基本工作方式，通過(guò)編程設(shè)置；方式0方式1方式2，3（2）串行端口有兩個(gè)控制寄存器：SCON(98H)和PCON(87H)。設(shè)置工作方式；發(fā)送或接收的狀態(tài)；數(shù)據(jù)傳送的波特率；中斷標(biāo)志等

33、。(3)串行端口有一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器SBUF，該寄存器為發(fā)送和接收所共用。MOV SBUF，A MOV A，SBUF向SBUF寫入數(shù)據(jù)就啟動(dòng)了發(fā)送過(guò)程；讀SBUF就啟動(dòng)了接收過(guò)程。（4）接收/發(fā)送數(shù)據(jù),無(wú)論是否采用中斷方式工作,每接收/發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)都必須用指令對(duì)RI/TI 清0，以備下一次收/發(fā)。5寄存器（1）串行口控制寄存器SCON(98H)（2）電源控寄存器PCON中有一位SMOD與串行口工作有關(guān)：（3）SMOD(PCON.7)：波特率倍增位。在串行口方式1、方式2和方式3時(shí)，波特率與2 SMOD成正比，亦即當(dāng) SMOD1時(shí)，波特率提高一倍。（4）復(fù)位時(shí)，SMOD0。6串行口工作方式（1）串行

34、口方式0方式0為同步移位寄存器輸入輸出方 式，常用于擴(kuò)展IO口。方式0波特率fosc12。方式0：以8位數(shù)據(jù)為一幀，不設(shè)起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位。其幀格式如下：（2）串行口方式110位通用異步接口。（多用于雙機(jī)之間或與外設(shè)電路的通訊）。收發(fā)一幀數(shù)據(jù)的格式為：1位起始位、8位數(shù)據(jù)位(低位在前)、1位停止位，共10位。波特率可調(diào)，由定時(shí)器T1的溢出率和SMOD位確定。（3）串行口方式2和方式311位異步通信格式。每幀11位：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位 (低位在前)，1位可編程的第9數(shù)據(jù)位和1位停止位。兩種方式操作是完全一樣的，所不同的只是波特率。7波特率的設(shè)定（1）方式0波特率fosc12（

35、2）方式1波特率×（定時(shí)器T1的溢出率）（3）方式1波特率×fosc（4）方式1波特率×（定時(shí)器T1的溢出率）（5）定時(shí)器T1的溢出率（次/秒）= （6）1、3方式波特率= ×8串行端口舉例例1：8031單片機(jī)時(shí)鐘振蕩頻率為11.0592MHz，選用定時(shí)器T1工作方式2作波特率發(fā)生器，波特率為2400bps，求初值。解：設(shè)置波特率控制位(SMOD)0，則例2：設(shè)計(jì)一個(gè)串行口程序，將8031(1)片內(nèi)RAM50H-5FH中的數(shù)據(jù)串行發(fā)送到803l(2)中，并存儲(chǔ)于803l（2）片內(nèi)RAM40H-4FH單元中。解：假設(shè)兩單片機(jī)晶振均為11.0592MHz，并

36、按圖已經(jīng)連接完畢。選擇串行口方式3通信，接收發(fā)送11位數(shù)據(jù)，開(kāi)始為1位起始位(0)，中間8位數(shù)據(jù)位，奇偶校驗(yàn)位，停止位(1)。奇偶校驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)：在發(fā)送端，TB8作奇偶校驗(yàn)性。在數(shù)據(jù)寫入緩沖發(fā)送器前，將數(shù)據(jù)的奇偶位寫入TB8。奇偶性數(shù)據(jù)傳送到接收方RB8位上。在接收方，接收到一個(gè)字符后，從SBUF轉(zhuǎn)移到A中，此時(shí)程序狀態(tài)字(PSW)會(huì)產(chǎn)生已接收數(shù)據(jù)的奇偶值。將此奇偶值與RB8中的奇偶值相比較，兩者應(yīng)該相符，否則接收字符有錯(cuò)，通知對(duì)方重發(fā)。如果選擇波特率為9600bps，且選擇定時(shí)器1方式2定時(shí)，則發(fā)送與接收程序如下：第五節(jié) 時(shí)鐘電路及時(shí)序一時(shí)鐘電路1MCS51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放

37、大器，引腳 XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸出端和輸入端。2MCS51的時(shí)鐘可由內(nèi)都方式或外部方式產(chǎn)生。（1）內(nèi)部方式時(shí)鐘電路如圖1.25所示。（2）當(dāng)采用外部方式時(shí)鐘電路時(shí)，外部信號(hào)接至XTAL2（內(nèi)部時(shí)鐘電路輸入端）而XTAL1接地。由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL 的，故建議外接一個(gè)上拉電阻。圖1.26所示。3外接晶體以及電容C1、C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生自激振蕩。 4一般晶體可在212MHz之間任選。5外接晶體時(shí)，C1、C2通常選30PF左右。6晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)安裝，以保證穩(wěn)定可靠。二時(shí)序1CPU執(zhí)行1條指令的時(shí)間稱為指令周期，MCS51典型的指令周

38、期為1個(gè)機(jī)器周期。2個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)（12個(gè)振蕩脈沖）組成。3單字節(jié)單周期和雙字節(jié)單周期指令的時(shí)序。圖 單字節(jié)單周期周期指令的時(shí)序。圖 雙字節(jié)單周期指令的時(shí)序圖單字節(jié)雙周期指令的時(shí)序在二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)發(fā)生4次讀操作碼的操作，由于是單字節(jié)指令，后3次讀操作都是無(wú)效的。圖訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的指令MOVX的時(shí)序它是一條單字節(jié)雙周期指令。三復(fù)位電路1復(fù)位即回到單片機(jī)的初始狀態(tài)。2單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。3在振蕩器正在運(yùn)行的情況下，在RST端出現(xiàn)高電平的第二個(gè)周期，執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，以后每個(gè)周期重復(fù)一次，直至RST端變?yōu)榈碗娖健?復(fù)位后各內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表12所示。內(nèi)部RAM不受復(fù)位的影響。5上電復(fù)位電路（1）上電瞬間RST端的電位與Vcc相同，隨著電容的逐步充電，RST電位逐漸下降到0V。（2）上電復(fù)位所需的最短時(shí)間是振蕩器建立時(shí)間加上2個(gè)機(jī)器周期。（3）一般Vcc的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms，振蕩器建立時(shí)間不超過(guò) 10ms。（4）復(fù)位電路的典型值為：C取10uF，R取8.2k，故時(shí)間常數(shù) RC82ms，足以滿足要求。6上電外部復(fù)位電路（1）典型的復(fù)位電路是既具有上電復(fù)位又具有外部復(fù)位的電路，如圖所示。（2）上電瞬間，C與R構(gòu)成充電電路，RST引