單片機原理及應用教程

會計學1單片機原理及應用教程第一章

單片微型計算機概述本章主要介紹單片機的發(fā)展，基本的結構和特點，單片機的應用模式和領域，單片機的供應狀態(tài)等。單片微型計算機就是將CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。因此，一塊芯片就構成了一臺計算機。它已成為工業(yè)控制領域、智能儀器儀表、尖端武器、日常生活中最廣泛使用的計算機。第1頁/共173頁

1．1單片機的發(fā)展概況綜上所述，我們可以把單片機的發(fā)展歷史劃分為四階段：第一階段（1976~1978年）：低性能單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表，采用了單片結構，即在一塊芯片內含有8位CPU、定時/計數器、并行I/O口、RAM和ROM等。主要用于工業(yè)領域。第二階段（1978~1982年）：高性能單片機階段，這一類單片機帶有串行I/O口，8位數據線、16位地址線可以尋址的范圍達到64K字節(jié)、控制總線、較豐富的指令系統(tǒng)等。這類單片機的應用范圍較廣，并在不斷的改進和發(fā)展。第三階段（1982~1990年）：16位單片機階段。16位單片機除CPU為16位外，片內RAM和ROM容量進一步增大，實時處理能力更強，體現(xiàn)了微控制器的特征。例如Intel公司的MCS-96主振頻率為12M，片內RAM為232字節(jié)，ROM為8K字節(jié)，中斷處理能力為8級，片內帶有10位A/D轉換器和高速輸入/輸出部件等。第四階段（1990年~）：微控制器的全面發(fā)展階段，各公司的產品在盡量兼容的同時，向高速、強運算能力、尋址范圍大以及小型廉價方面發(fā)展。第2頁/共173頁1．2單片機的結構特點

（1）片內的RAM采用寄存器結構形式，這樣可以提高存取的速度;（2）在存儲器結構上，嚴格的將程序存儲器ROM和數據存儲器RAM在空間上分開;（3）它的引出管腳一般都設計成多功能的;（4）增加了一個全雙工的串行接口，以擴充I/O口和外接同步輸入和輸出設備;（5）有21個特殊功能寄存器;(6)有豐富的指令系統(tǒng)，內部設置了可以位尋址的位地址空間。第3頁/共173頁1．3單片機的主要品種及系列

一、4位單片機二、8位單片機第4頁/共173頁表格1?1MCS-51系列型號型號制造技術片內程序存儲器片內數據存儲器8051AHHMOSROM(4k)128字節(jié)8031AHAHMOS無128字節(jié)8751HHMOSEPROM（4K）128字節(jié)80C51CHMOSROM（4K）128字節(jié)80C31CHMOS無128字節(jié)8051HMOSROM（8K）256字節(jié)8031HMOS無256字節(jié)第5頁/共173頁1．4單片機的應用

一、單片機在儀器儀表中的應用二、單片機在機電一體化中的應用三、單片機在智能接口和多機系統(tǒng)中的應用四、單片機在生活中的應用

第6頁/共173頁第二章

MCS-51單片機的結構和原理本章主要介紹MCS-51系列的8051的基本結構、工作原理、存儲器結構、P0、P1、P2、P3四個I/O口的基本工作原理和操作特點。單片機的各種工作方式、單片機的時序等。第7頁/共173頁2．1MCS-51單片機的結構原理一、8051單片機的結構圖2?1MCS-51單片機的基本結構第8頁/共173頁二、8051單片機的內部結構和工作原理

8051單片機的內部結構框圖如圖2?2所示，下面分別進行介紹：第9頁/共173頁圖2?28051的內部結構框圖第10頁/共173頁圖2?38051存儲器組織結構第11頁/共173頁字節(jié)地址位地址

2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20HD7D6D5D4D3D2D1D07FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H77H76H75H74H73H72H71H70H6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H67H66H65H64H63H62H61H60H5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H57H56H55H54H53H52H51H50H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H47H46H45H44H43H42H41H40H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H37H36H35H34H33H32H31H30H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H17H16H15H14H13H12H11H10H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H07H06H05H04H03H02H01H00H圖2?48051內部RAM位地址區(qū)圖2?48051內部RAM位地址區(qū)第12頁/共173頁表格2?2特殊功能寄存器表符號單元地址名稱位地址符號地址*ACCE0H累加器ACC.7～ACC.0E7H～E0H*BF0H乘法寄存器B.7～B.0F7H～F0H*PSWD0H程序狀態(tài)字PSW.7～PSW.0D7H～D0H

SP81H堆棧指針

DPL82H數據存儲器指針(低8位)

DPH83H數據存儲器指針(高8位)

*IEA8H中斷允許控制器IE.7～IE.0AFH～A8H*IPB8H中斷優(yōu)先控制器IP.7～IP.0BFH～B8H*P080H通道0P0.7～P0.087H～80H*P190H通道1P1.7～P1.097H～90H*P2A0H通道2P2.7～P2.0A7H～A0H*P3B0H通道3P3.7～P3.0B7H～B0H

PCON87H電源控制及波特率選擇

*SCON98H串行口控制SCON.7～SCON.09FH～98H

SBUF99H串行數據緩沖器

*TCON88H定時控制TCON.7～TCON.08FH～88H

TMOD89H定時器方式選擇

TL08AH定時器0低8位

TL18BH定時器1低8位

TH08CH定時器0高8位

TH18DH定時器1高8位

*:可位尋址的特殊功能寄存器第13頁/共173頁圖2?5P0口的位結構（1）P0口位的結構第14頁/共173頁（2）P1口位的結構圖2?6P1口的位結構圖2?6P1口的位結構圖2?6P1口的位結構圖2?6P1口的位結構圖2?6P1口的位結構第15頁/共173頁（3）P2口的位結構圖2?7P2口的結構圖第16頁/共173頁（4）P3口的位結構圖2?8P3口的結構圖第17頁/共173頁（4）P3口的位結構圖2?8P3口的結構圖第18頁/共173頁表格2?3P3口的第二功能表I/O口第二功能注釋P3.0RXD串行口數據接收端P3.1TXD串行口數據發(fā)送端P3.2INT(————)0外部中斷請求0P3.3INT(————)1外部中斷請求1P3.4T0定時/計數器0P3.5T1定時/計數器1P3.6WR(———)外部RAM寫信號P3.7RD(———)外部RAM讀信號

第19頁/共173頁一、時鐘周期、機器周期和指令周期圖2-9基本定時時序關系2．2MCS-51單片機的時序第20頁/共173頁1．時鐘周期

圖2?10MCS-51的取指/執(zhí)行時序2．機器周期第21頁/共173頁3．指令周期

二、MCS-51單片機指令的取指和執(zhí)行的時序三、訪問外部ROM和RAM的時序

圖2?11訪問外部ROM的時序第22頁/共173頁1．訪問外部ROM的時序

2．訪問外部RAM的時序

圖2?12訪問外部RAM的時序第23頁/共173頁2．3MCS-51單片機的時鐘和復位電路

一、時鐘電路

圖2?13MCS-51時鐘接法第24頁/共173頁1．內部振蕩器方式

2．外部時鐘方式

二、復位電路及復位狀態(tài)

1．內部復位電路

圖2?148051復位電路結構

第25頁/共173頁2．外部復位電路

圖2?15復位電路第26頁/共173頁3．復位狀態(tài)

表格2?4各專用寄存器的復位值專用寄存器復位值PC0000HACC00HB00HPSW00HSP07HDPTR0000HP0～P3FFHIPXXX00000BIE0XX00000BTMOD00HTCON00HTH000HTL000HTH100HTL100HSCON00HSBUF不定PCON(CHMOS)0XXX0000B第27頁/共173頁2．4MCS-51單片機的低功耗工作方式

一、電源控制寄存器PCON

PCOND7D6D5D4D3D2D1D0SMOD———GF1GF0FDIDL三、掉電方式

二、等待工作方式

第28頁/共173頁

第三章MSC-51單片機的指令系統(tǒng)3．1指令系統(tǒng)概述一、機器碼指令與匯編語言指令機器碼指令：

匯編語言指令：

二、指令格式匯編語言格式為：[標號：]操作碼助記符[目的操作數，][源操作數][；注釋]

第29頁/共173頁

單字節(jié)指令

雙字節(jié)指令

三字節(jié)指令操作碼24H操作數22HINCAADDA，#22HMOV5EH，4FH操作碼04H操作碼85H源操作數4FH目的操作數5EH

圖3-1機器碼指令格式

第30頁/共173頁3．2尋址方式

一、寄存器尋址二、直接尋址三、立即尋址四、寄存器間接尋址五、變址尋址

六、相對尋址

七、位尋址

第31頁/共173頁3．3MSC-51單片機的指令系統(tǒng)按照指令的功能，可以把MSC-51的111條指令分成五類：l

數據傳送類指令（29條）l

算術運算類指令（24條）l

邏輯操作類指令（24條）l

控制轉移類指令（17條）l

位操作類指令（17條）

第32頁/共173頁圖3-2相對尋址過程

第33頁/共173頁

第四章MCS-51單片機的應用程序設計

圖4-1基本程序結構

第34頁/共173頁4．1運算程序一、多字節(jié)數加法1．多字節(jié)無符號數加法CLRCMOVR0，#40H；指向加數最低位MOVR1，#5OH；指向另一加數最低位MOVR2，#04H；字節(jié)數作計數初值LOOP1：MOVA，@R0；取被加數ADDCA，@R1；兩數相加，帶進位MOV@R0，AINCR0；修改地址INCR1DJNZR2，LOOPl；未加完轉LOOP1JNCLOOP2；無進位轉LOOP2MOV@R0，#01HLOOP2：DECR0RET第35頁/共173頁2．多字節(jié)有符號數加法MOVA，R0；復制保存地址指針MOVR2，AMOVA，R３MOVR7，ACLRCLOOP1：MOVA，@R0ADDCA，@R1；相加MOV@R0，AINCR0INCR1；地址指針加1DJNZR7，LOOP1JBOV，ERR；若溢出，轉溢出處理DECR0MOVA，@R0JNBE7H，LOOP2SETB07H；和值為負,置位標志LOOP2：MOVA，R2；恢復地址指針MOVR0，ARET┇ERR：┇；溢出處理RETSDADD：CLR07H；標志位清零圖4-3多字節(jié)有符號數加法程序流程圖第36頁/共173頁二、多字節(jié)數減法MOVR0，#40H；指向被減數最低位MOVR1，#5OH；指向減數最低位MOVR2，#04H；字節(jié)數CLRCLOOP1：MOVA，@R0SUBBA，@R1；完成一個字節(jié)的減法運算MOV@R0，AINCR0INCR1DJNZR2，LOOP1RET第37頁/共173頁三、多字節(jié)十進制數(BCD碼)加法

圖4-4BCD碼多字節(jié)加法程序流程圖BCDADD：MOV20H，R0MOV23H，R３CLRCLOOP0：MOVA，@R0；取被加數ADDCA，@R1；兩數相加DAA；十進制調整MOV@R0，AINCR0；指針加1INCR1

DJNZR３，LOOP0；作完加法否MOVR2.#23HJNCRETURN；有無進位MOV@R0，#01HINCR３RETURN：MOVR0，#20HRET第38頁/共173頁四、多字節(jié)數乘法ZHENFA:MOVA，R0MOVB，R1MULAB；(R1)*(R0)MOVR３，A；積的低位送到R３MOVR4，B；積的高位送到R4MOVA，R0MOVB，R2MULAB；(R2)*（R0）ADDA，R4；(R1)*(R0)的高位加(R2)*(R0)的低位MOVR4，A；結果送R4，進位在CY中MOVA，BADDCA，#OOH；(R2)*(R0)的高位加低位來的進位MOVR５，A；結果送R５RET第39頁/共173頁五、多字節(jié)數除法DV:MOVR7,#08H；設計數初值DVl:CLRCMOVA，R５RLCAMOVR５，AMOVA，R6RLCA；將(R6)、(R５)左移一位MOV07H，C；將移出的一位送07H位保存CLRC圖4-5除法程序流程圖SUBBA，R2；余數(高位)減除數JBO7H，GOU；若標志位為1，說明夠減

JNCGOU；無借位也說明夠減ADDA，R2；否則，恢復余數AJMPDV2GOU:INCR５；商上1DV2:MOVR6，A；保存余數(高位)DJNZR7，DVlRET第40頁/共173頁一、

數據的拼拆4．2數據的拼拆和轉換例4-7設在30H和31H單元中各有一個8位數據:(30H)=x7x6x５x4x３x2x1x0(3lH)=y7y6y５y4y３y2y1y0現(xiàn)在要從30H單元中取出低5位，并從31H單元中取出低3位完成拼裝，拼裝結果送40H單元保存，并且規(guī)定:(40H)=y2y1y0x4x３x2x1x0解：利用邏輯指令ANL、ORL來完成數據的拼拆，程序清單如下：MOV4OH，3OH；將x7～x0傳送到40H單元ANL4OH，#000111llB；將高3位屏蔽掉MOVA，31H；將y7～y0傳送到累加器中SWAPA；將A的內容左移4次RLA；y2～y0移到高3位ANLA，#111000OOB；將低5位屏蔽掉ORL4OH，A；完成拼裝任務第41頁/共173頁二、數據的轉換

1．ASCII碼與二進制數的互相轉換

例4-10編程實現(xiàn)十六進制數表示的ASC1I代碼轉換成4位二進制數（1位十六進制數）。解：對于這種轉換，只要注意到下述關系便不難編寫出轉換程序:“字符0”~“字符9”的ASCII碼值為“30H”~“39H”，它們與30H之差恰好為“00H”~“09H”，結果均＜0AH?！白址鸄”~“字符F”的ASCII碼值為“41H”~“46H”，它們各自減去37H后恰好為“0AH”~“0FH”，結果>0AH。根據這個關系可以編出轉換程序如下，程序以R1作為入口和出口。ASCHIN:MOVA，R1；取操作數CLRC；清進位標志位CSUBBA，#30H；ASCII碼減去30H，實現(xiàn)0-9的轉換MOVR1，A；暫存結果SUBBA，#0AH；結果是否>9?JCLOOP；若≤9則轉換正確XCHA，R1SUBBA，#07H；若>9則減37HMOVR1，ALOOP:RET第42頁/共173頁2．BCD碼與二進制數的轉換

圖4-6BCD碼（十進制）轉換成二進制數程序流程圖第43頁/共173頁程序清單如下：MAIN：MOVA，R５MOVR2，A；給子程序入口參數ACALLBCDBIN；調用子程序MOVB，#64HMULABMOVR6，AXCHA，BMOVR５，AMOVA，R4MOVR2，AACALLBCDBIN；調用子程序ADDA，R6MOVR4，AMOVA，R５ADDCA，#00HMOVR５，ARET子程序如下：BCDBIN：MOVA，R2ANLA，#0F0H；取高位BCD碼，屏蔽低4位SWAPAMOVB，#0AHMULABMOVR３，AMOVA，R2ANLA，#0FHADDA，R3；加低位BCD碼MOVR2，ARET第44頁/共173頁4．3查表程序使用MOVCA，@A+DPTR指令來查表，程序清單如下：MOVDPTR，#BS；子程序入口地址表首址RLA；鍵碼值乘以２MOVR2，A；暫存ＡMOVCA，@A+DPTR；取得入口地址低位PUSHA；進棧暫存INCAMOVCA，@A+DPTR；取得入口地址高位MOVDPH，APOPDPLCLRAJMP@A+DPTR；轉向鍵處理子程序BS：DBRK0L；處理子程序入口地址表DBRK0HDBRK1LDBRK1HDBRK2LDBRK2H┇┇第45頁/共173頁4．4散轉程序一、采用轉移指令表的散轉程序

例4-17編出要求根據R３的內容轉向各個操作程序的程序。即當(R３)=0，轉向OPRO(R３)=1，轉向OPRl…(R３)=n，轉向OPRn解：程序清單如下：MOVA，R３RLA；分支序號值乘2MOVDPTR，#BRTABL；轉移指令表首址JMP@A+DPTR；轉向形成的散轉地址BRTABL：AJMPOPR0；轉移指令表AJMPOPR1…AJMPOPRn第46頁/共173頁二、采用地址偏移量表的散轉程序例4-19編出能按R６的內容轉向5個操作程序的程序。其對應關系如下：OPRD0：操作程序0OPRD1：操作程序1OPRD2：操作程序2OPRD3：操作程序3OPRD4：操作程序4解：程序清單如下:MOVA，R６MOVDPTR，#TAB3；指向地址偏移量表首址MOVCA，@A+DPTR；散轉點入口地址在A中JMP@A+DPTR；轉向相應的操作程序入口TAB3:DBOPRDO-TAB3；地址偏移量表DBOPRDl-TAB3DBOPRD2-TAB3DBOPRD3-TAB3DBOPRD4-TAB3第47頁/共173頁三、采用轉向地址表的散轉程序例4-20編程：要求根據R６的內容轉向相應的操作程序中去。設備操作程序的轉向地址分別為OPRD0，OPRDl，…OPRDn。解：程序清單如下:MOVDPTR，#BRTABL；指向轉向地址表MOVA，R６ADDA，R６；(A)←(R６)*2JNCNAND；INCDPH；(R６)*2的進位加到DPHNAND：MOVR３，A；暫存變址值MOVCA，@A+DPTR；取轉向地址高8位XCHA，R３INCAMOVCA，@A+DPTR；取轉向地址低8位MOVDPL，A；轉向地址在DPTR中MOVDPH，R３CLRAJMP@A+DPTR；轉向相應的操作程序BRTABL：DWOPRDO；轉向地址表DWOPRD1┆DWOPRDn第48頁/共173頁四、采用“RET”指令的散轉程序

例4-21編出能根據R６的內容轉向各個操作程序的程序。設該操作程序的轉向地址分別為OPRD0，OPRDl，…OPRDn。解：程序清單如下：MOVDPTR，#TAB3；指向轉移地址表MOVA，R６ADDA，R６JNCNANDINCDPHNAND：MOVR７，AMOVCA，@A+DPTR；取轉向地址高8位XCHA，R７INCAMOVCA，@A+DPTR；取轉向地址低8位PUSHA；轉向地址入棧MOVA，R７PUSHARET；轉向操作程序TAB3：DWOPRD0；轉向地址表DWOPRDl┇DWOPRDn第49頁/共173頁4．5I/O端口控制程序

例4-22試編出能模擬圖4-9中電路的程序。ORG0200HDBIT00HEBIT01HGBIT02HLOOP1：ORLP1，#08H；準備P1.3輸入LOOP2：MOVC，P1.3；檢測K3狀態(tài)JCLOOP2；若未準備好（K3斷），則LOOP2ORLP1，#03H；若準備好，則準備輸入P1.0和P1.1狀態(tài)MOVC，P1.0；輸入K0狀態(tài)MOVD，C；送入DMOVC，P1.1；輸入K1狀態(tài)MOVE，C；送入EANLC，D；D∧E送CMOVG，C；送入GMOVC，EORLC，D；D∨E送CANLC，/G；（D∨E）∧（D∧E）MOVP1.2，C；輸出結果SJMPLOOP1；準備下次模擬END第50頁/共173頁4．6子程序調用時的參數傳遞方法一、通過寄存器或片內RAM傳遞參數例4-23利用通過寄存器或片內RAM傳遞參數這種方法編出調用SUBRT子程序的主程序。解：應該是:MAIN:MOVR0，#30H；傳送RAM數據區(qū)的起始地址MOVR7，#0AH；傳送RAM數據區(qū)的長度ACALLSUBRT；調用清零子程序SJMP$；結束SUBRT:MOVA，#00H；清零子程序LOOP：MOV＠R0，AINCR0DJNZR7，LOOPRET第51頁/共173頁二、通過堆棧傳遞參數例4-25在HEX單元存有兩個十六進制數，試編程分別把它們轉換成ASCII碼存入ASC和ASC+1單元。解：本題子程序采用查表方法完成一個十六進制數的ASCII碼轉換，主程序完成入口參數的傳遞和子程序的兩次調用，以滿足題目要求。程序清單為：ORG1200HPUSHHEX；入口參數壓棧ACALLHASC；求低位十六進制數的ASCII碼POPASC；出口參數存入ASCMOVA，HEX；十六進制數送ASWAPA；高位十六進制數送低4位PUSHACC；入口參數壓棧ACALLHASC；求高位十六進制數的ASCII碼POPASC+1；出口參數送ASC+1SJMP$；原地踏步，結束HASC：DECSPDECSP；入口參數地址送SPPOPACC；入口參數送AANLA，#0FH；取出入口參數低4位ADDA，#07H；地址調整MOVCA，@A+PC；查相應ASCII碼PUSHACC；出口參數壓棧INCSPINCSP；SP指向斷點地址高8位RET；返回主程序ASCTABL：DB‘0’，‘1’，‘2’，‘3’，‘4’，‘5’，‘6’，‘7’DB‘8’，‘9’，‘A’，‘B’，‘C’，‘D’，‘E’，‘F’END第52頁/共173頁三、利用指針寄存器傳遞參數

例4-26編出能實現(xiàn)打印THISISANEXAMPLE的程序。解：將要打印的字符及代碼不是放在調用指令之前，而是緊跟在調用指令之后。主程序：MAIN：…ACALLPRINT；調用打印子程序DB‘THISISANEXAMPLE'；要打印的字符及代碼DBOAH，ODH，OOHNEXT：…子程序：PRINT：POPDPH；把調用指令下面字節(jié)的地址彈出，作為數據指針POPDPLPPPl：MOVA，#OOHMOVCA，@A+DPTR；取出欲打印的字符INCDPTRJZPPPEND；判斷是否為結束字符PPP2：；打印程序SJMPPPPl；未完，繼續(xù)打印PPPEND：JMP@A+DPTR；指向主程序NEXT處，取代返回指令

第53頁/共173頁

第五章定時/計數器

5．1定時/計數的結構及工作原理

一、定時/計數器的結構和原理1．定時/計數器的結構圖5?1TMOD、TCON與T0、T1的結構框圖第54頁/共173頁2．定時/計數器的原理

圖5?2定時/計數器的結構框圖

第55頁/共173頁二、定時/計數器方式寄存器TMOD表格5?1方式選擇位意義M1M0工作方式功能說明00方式013位計數器01方式116位計數器10方式2自動再裝入8位計數器11方式3定時器0：分成兩個8位計數器定時器1：停止計數TMOD格式如下：定時器1定時器0

TMOD

D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/T(—)M1M0GATEC/T(—)M1M0第56頁/共173頁三、定時控制寄存器TCON定時器控制字TCON的格式如下：

TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

第57頁/共173頁5．2定時/計數器的工作方式一、方式0當M1M0兩位為00時，定時/計數器被選為工作方式0，其邏輯結構如圖5?3所示。圖5?3T0(或T1)方式0結構第58頁/共173頁二、方式1圖5?4T0(或T1)方式1結構第59頁/共173頁三、方式2圖5?5T0(或T1)方式1結構第60頁/共173頁三、方式2圖5?6T0(或T1)方式2結構

第61頁/共173頁四、方式3圖5?7T0方式3下和T1結構第62頁/共173頁一、方式0、方式1的應用例5-1選擇T1方式0用于定時，在P1。1輸出周期為1ms的方波，晶振fosc=6MHZ。根據題意，只要使P1。1每隔500μs取反一次即可得到1ms方波，因而T1的定時時間為500μs。將T1設為定時方式0：GATE=0，C/T(—)=0，M1M0=00；T0不用可為任意，只要不使其進入方式3，一般取0即可。故TMOD=00H。系統(tǒng)復位后TMOD為0，所以不必對TMOD置初值。下面計算500μs定時T1的初值：機器周期T=12/fosc=12/6×106=2μs設初值為X則：（213－X）×2×10－6s=500×10－6sX=7942D=1111100000110B=1F06H因為在作13位計數器用時，TL1高3位未用，應寫0，X的低5位裝入TL1的低5位，所以TL1=06H；X的高8位應裝入TH1，所以TH1=F8H。源程序如下：

MOVTL1，#06H；給TL1置初值

MOVTH1，#F8H；給TH1置初值

SETBTR1；啟動T1LP1：JBCTF1，LP2；查詢計數溢出否

AJMPLP1

LP2：MOVTL1，06H；重裝初值

MOVTH1，F(xiàn)8H

CPLP1。1；輸出取反

AJMPLP1；重復循環(huán)第63頁/共173頁二、方式2的應用例5-2用定時器1方式2計數，要求每計滿100次，將P1。0取反。根據題意，外部計數信號由T1（P3.5）引腳輸入，每跳變一次計數器加1，由程序查詢TF1。方式2有自動重裝初值的功能，初始化后不必再置初值。初值X=28－100=156D=9CHTH1=TL1=9CHTMOD=60H源程序如下：

MOVTMOD，#60H；設置T1為方式2

MOVTL1，#9CH；置初值

MOVTH1，#9CH

SETBTR1；啟動T1DEL：JBCTF1，REP；查詢計數溢出

AJMPDEL

REP：CPLP1。0；輸出取反

AJMPDEL

第64頁/共173頁三、門控位的應用圖5?8外部正脈沖寬度測量例5-3利用T0門控位測試INT0引腳上出現(xiàn)的正脈沖的寬度，并以機器周期數的形式顯示在顯示器上。根據要求可這樣設計程序：將T0設定為方式1，GATE設為1，置TR0為1。一旦INT0（P3。2）引腳上出現(xiàn)高電平即開始計數，直至出現(xiàn)低電平，停止計數，然后讀取T0的計數值并顯示。測試過程如下：第65頁/共173頁源程序如下：BEGIN：MOVTMOD，#O9H；T0工作于方式1，GATE置1

MOVTL0，#00H

MOVTH0；#00H

WAIT1：JBP3。2，WAIT1；等待INT0變低

SETBTR0；啟動T0WAIT2：JNBP3。2，WAIT2；等待正脈沖到WAIT3：JBP3。2，WAIT3；等待INT0變低

CLRTR0；停止T0計數

MOVR0，#DISBUF；顯示緩沖區(qū)首地址送R0

MOVA，TL0；機器周期的存放格式為低位占低地址，高位占高地址，連續(xù)4個顯示緩沖單元

XCHDA，@R0

INCR0

SWAPA

XCHDA，@R0

INCR0

MOVA，TH0

XCHDA，@R0

INCR0

SWAPA

XCHDA，@R0

DIS：LCALLDISUP；長調用顯示子程序

AJMPDIS；重復顯示機器周期數由于定時方式1的16位計數長度有限，被測脈沖高電平寬度只能小于65536個機器周期。源程序如下：

第66頁/共173頁第六章

MCS-51單片機的系統(tǒng)擴展6．1MCS-51單片機的引腳定義及最小應用系統(tǒng)一、8051的引腳定義及功能圖6?1MCS-51的引腳圖及功能分類圖第67頁/共173頁二、MCS-51單片機最小應用系統(tǒng)

圖6?28051/8751最小應用系統(tǒng)第68頁/共173頁6．2MCS-51單片機外部存儲器的擴展一、外部程序存儲器的擴展及取指過程圖6?3外部程序存儲器一般連接方法第69頁/共173頁1．程序存儲器的一般連接方式圖6-4擴展8K字節(jié)程序存儲器的連線圖第70頁/共173頁2．典型EPROM擴展電路3．程序存儲器E2PROM的擴展圖6-5E2PROM作為程序存儲器的擴展圖第71頁/共173頁二、數據存儲器的擴展圖6-6擴展2KB數據存儲器的線路圖第72頁/共173頁1．數據存儲器一般的擴展方法

2．常用數據存儲器的擴展電路三、綜合擴展實例圖6-7擴展16KBRAM和16KBEPROM第73頁/共173頁

6．3并行I/O口的擴展一、簡單I/O口的擴展圖6-8簡單I/O接口擴展電路第74頁/共173頁二、可編程I/O口的擴展圖6?98155的結構和引腳第75頁/共173頁表格6?18155口地址分布AD0~AD7選中寄存器A7A6A5A4A3A2A1A0×××××000內部命令寄存器×××××001通用I/O口A寄存器×××××010通用I/O口B寄存器×××××011口C：通用I/O口或控制口×××××100定時/計數器的低8位寄存器×××××101定時/計數器的高8位寄存器第76頁/共173頁3．8155與單片機的連接表格6?28155的RAM和I/O口地址分配P2.4P2.3選擇地址00RAME700H～E7FFH(256B)01I/O口EF00H命令口/狀態(tài)口EF01H通用I/O口AEF02H通用I/O口BEF03H口CEF04H計數值低8位EF05H計數值高8位和計數方式圖6?10擴展一片8155的基本方案第77頁/共173頁4．8155片內RAM的使用OK：…；和為0，讀/寫正確（1）命令寄存器的用法

表格6?3C口工作方式方式位ALTIALT2ALT3ALT4PC0輸入方式輸出方式AINTR（A口中斷）AINTR（A口中斷）PC1ABF（A口緩沖器滿）ABF（A口緩沖器滿）PC2ASTB（A口選通）ASTB（A口選通）PC3輸出方式BINTR（B口中斷）PC4BBF（B口緩沖器滿）PC5BSTB（B口選通）備注A口B口為基本I/O口A口B口為基本I/O口A口為選通輸入方式B口為基本I/O口A口、B口為選通輸入/輸出方式第78頁/共173頁圖6?128155方式4的邏輯結構圖第79頁/共173頁

6．作定時/計數器用表6-48155定時器輸出方式M2M1方式定時器輸出方波00單個方波01連續(xù)方波10在終止計數時輸出單個脈沖11連續(xù)脈沖第80頁/共173頁第七章

MCS-51系統(tǒng)的串行接口7．1串行通訊概述一、串行通訊的兩種基本方式1．異步傳送方式

第n個字符(一串行幀)n+1n-1

…P10D0D1D2D3D4D5D6D7P10D0…

起始位數據位校驗位停止位

圖7-2異步通訊的幀格式第81頁/共173頁開始

結束同步字符同步字符數據段CRC字符#1CRC字符#2圖7-3同步傳送方式二、波特率圖7-4串行通訊的制式第82頁/共173頁三、數據傳送的方向1．單工制式(Simplex)2．半雙工制式(HalfDuplex)3．全雙工(Full-duplex)制式7．2MCS-51單片機的串行接口一、MCS-51串行口結構圖7-5MCS-51串行口組成示意第83頁/共173頁1．串行口數據緩沖器SBUF

2．串行口控制寄存器SCON見表格7-1SM0位地址9F9E9D9C9B9A9998SCONSM1SM2RENTB8RB8TIRI

接收中斷標志發(fā)送中斷標志接收數據第9位發(fā)送數據第9位接收控制0：禁止接收1：允許接收多機通信0：單機對單機1：多機通信

圖7-6串行口控制寄存器SCON圖7-6串行口控制寄存器SCON第84頁/共173頁3．特殊功能寄存器PCONPCON主要是為CHMOS型單片機的電源控制設置的專用寄存器，單元地址為87H，不能位尋址。其格式如圖7-7所示。SMOD———GF1GF0PDIDL通用標志位空閑控制位0：正常方式1：空閑方式掉電控制位0：正常方式1：掉電方式波特率選擇位SMOD=1時，方式1、2和3的波特率加倍

圖7-7PCON各位定義第85頁/共173頁二、MCS-51串行的工作方式MCS-51的串行口有四種工作方式，它是由SCON中的SM1和SM0來決定的，如表格7-1

表格7-1串行口的工作方式SM0SMl工作方式方式簡單描述波特率000移位寄存器I/O主振頻率/120118位UART可變1029位UART主振頻率/32或主振頻率/641139位UART可變第86頁/共173頁1．方式0圖7-8串行口方式0的時序第87頁/共173頁2．方式1在方式1時，串行口被設置為波特率可變的8位異步通信接口。其時序如圖7-9所示。圖7-9串行口方式1的時序第88頁/共173頁3．方式2串行口工作為方式2時，被定義為9位異步通信接口。其時序如圖7-10所示。4．方式3圖7-10串行口方式2、3的時序第89頁/共173頁三、MCS-51串行通信的波特率1．方式0的波特率2．方式2的波特率3．方式1或方式3的波特率表格7-2常用波特率和定時器T1初值關系表第90頁/共173頁波特率(方式1、3)fosc=6Mfosc=12Mfosc=11.059MSMODT1方式初值SMODT1方式初值SMODT1方式初值62.5k

12FFH

19.2k

12FDH9.6k

02FDH4.8k

12F3H02FAH2.4k12F3H12F3H02F4H1.2k12E6H02E6H02E8H60012CCH02CCH02D0H30002CCH0298H02A0H137.5121DH021DH022EH1100272H01FEEBH01FEFFH表格7-2常用波特率和定時器T1初值關系表第91頁/共173頁7．3MCS-51單片機串行口的應用一、串行口方式0用作擴展并行I/O口圖7-11串行口方式0擴展并行輸出口第92頁/共173頁

MOVSCON，#00H；串行口方式0初始化

MOVA，#80H；最左一位發(fā)光二極管先亮

CLRP1.0；關閉并行輸出START1：MOVSBUF，A；開始串行輸出LOOP：JNBTI，LOOP；查詢TI

SETBP1.0；啟動并行輸出

ACALLDELAY；顯示延時

CLRTI；清發(fā)送中斷標志

RRA；準備右邊一位顯示

CLRP1.0；關閉并行輸出

SJMPSTART1；再一次串行輸出第93頁/共173頁二、方式1與點對點的異步通訊在下面給出的實現(xiàn)指定功能的通訊程序中，發(fā)送和接收都通過調用子程序來完成，并設發(fā)送數據區(qū)的首地址為20H，接收數據區(qū)的首地址為40H。主程序：

MOVTMOD，#20H；定時器1設為方式2

MOVTL，#0F3H；定時器初值

MOVTH1，#0F3H；8位重裝值

SETBTR1；啟動定時器1

MOVSCON，#50H；串行口設為方式1，REN＝1

MOVR0，#20H；發(fā)送數據區(qū)首址

MOVR1，#40H；接收數據區(qū)首址

ACALLSOUT；輸出一個字符$：SJMP$；等待中斷中斷服務程序：

ORG0023H；串行口中斷入口

AJMPSBRl；轉至中斷服務程序SBRl：JNBRI，SEND；TI＝1，為發(fā)送中斷

ACALLSIN；RI＝1，為接收中斷

SJMPNEXT；轉至統(tǒng)一的出口第94頁/共173頁SEND：ACALLSOUT；調用發(fā)送子程序NEXT：RETI；中斷返回發(fā)送子程序：SOUT：MOVA，＠Ro；取發(fā)送數據到A

MOVC，P；加上奇校驗位

CPLC

MOVACC.7，C

INCR0；修改發(fā)送數據指針

MOVSBUF，A；發(fā)送ASCII碼

CLRTI；清發(fā)送中斷標志

RET

第95頁/共173頁接收子程序：SIN：MOVA，SBUF；讀出接收緩沖區(qū)內容

MOVC，P；取出校驗位

CPLC；奇校驗

ANLA，#7FH；刪除校驗位

MOV＠R1，A；讀入接收緩沖區(qū)

INCR1；修改接收數據指針

CLRRI；清接收中斷標志

RET

第96頁/共173頁三、方式2、方式3與多機通訊圖7-12多機通訊連接示意圖第97頁/共173頁1．多機通信原理2．多機通信實現(xiàn)四、微機與單片機之間的通訊圖7-13微機與單片機串行通信接口

第98頁/共173頁7．4相互通道接口標準及其選擇一、相互通道的典型結構二、關于RS-232C、RS-449、RS-422、RS-423和RS-485接口第99頁/共173頁圖7-14多機系統(tǒng)的相互通道第100頁/共173頁2．抗干擾能力1．RS-232C接口

圖7-15通過電話網實現(xiàn)遠程連接第101頁/共173頁表格7-3微機中常用的RS-232C接口信號引腳號符號名稱說明1PGND保護地為了安全和大地相連，有時可不接2TXD發(fā)送數據從DTE到DCE的數據線3RXD接收數據從DCE到DTE的數據線4RTS請求發(fā)送當DTE希望在數據線上傳遞數據時由DTE發(fā)出，DCE通過所得到的控制信號決定是否響應5CTS允許發(fā)送允許計算機發(fā)送數據時，則由DCE發(fā)出6DSR數字置位就緒當數據線已被接好后由DCE發(fā)出7SGND信號地作為信號地的公共回路8DCD數據載波檢測當DCE已經從數據線上接收到信號時發(fā)出此信號20DTR數字終端就緒當DTE已準備好和調制解調器交換數據時，由DTE發(fā)出，使用公共通信網時才需要22RI振鈴指示當正在進行通信時，由DCE發(fā)出，使用公共通信網時才需要表格7-3微機中常用的RS-232C接口信號

第102頁/共173頁圖7-16簡單的RS-232C數據通訊第103頁/共173頁2．RS-449、RS-422、RS-423和RS-485接口表格7-4幾種串行接口標準的比較特性參數RS-232CRS-423RS-422RS-485工作模式單端發(fā)單端收單端發(fā)雙端收雙端發(fā)雙端收雙端發(fā)雙端收在傳輸線上允許的驅動器和接收器數目1個驅動器1個接收器1個驅動器10個接收器1個驅動器10個接收器32個驅動器32個接收器最大電纜長度15m1200m(1kb/s)1200m(90kb/s)1200m(100kb/s)最大速率20kb/s100kb/s(12m)10Mb/s(12m)10Mb/s(15m)驅動器輸出(最大電壓)±25V±6V±6V-7V～+12V驅動器輸出(信號電平)±5V(帶負載)±15V(未帶負載)±3.6V(帶負載)±6V(未帶負載)±2V(帶負載)±6V(未帶負載)±1.5V(帶負載)±5V(末帶負載)驅動器負載阻抗3kΩ～7kΩ450Ω100Ω54Ω驅動器電源開路電流(高阻抗態(tài))Vmax/300Ω(開路)±100μA(開路)±100μA(開路)±100μA(開路)接收器輸入電壓范圍±15V±10V±12V-7V～+12V接收器輸入靈敏度±3V±200mV±200mV±200mV接收器輸入阻抗2kΩ～7kΩ4kΩmin4kΩmin12kΩmin

第104頁/共173頁第八章

MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)圖8-18051的中斷系統(tǒng)第105頁/共173頁8．1中斷系統(tǒng)及其管理一、中斷源及中斷入口

中斷源入口地址外部中斷00003H定時器T0中斷000BH外部中斷10013H定時器T1中斷001BH串行口中斷0023H第106頁/共173頁二、外部中斷請求標志2．SCON的中斷標志

1．TCON中的中斷標志三、中斷允許控制四、中斷源優(yōu)先級的設定五、中斷響應處理過程2．中斷處理1．中斷響應的過程

3．中斷返回

4．外部中斷響應時間第107頁/共173頁8．2擴充外部中斷源一、利用定時器進行擴充圖8-2多外部中斷源連接方法第108頁/共173頁二、采用中斷和查詢相結合的方法擴充外部中斷源

EXINT：PUSHPSWPUSHACCJBP10，SAV1JBP11，SAV2JBP12，SAV3JBP13，SAV4DISUB：POPACCPOPPSW

RETISAV1：…；XI1中斷服務程序

AJMPDISUBSAV2：…；XI2中斷服務程序

AJMPDISUBSAV3：…；XI3中斷服務程序

AJMPDISUBSAV4：…；XI1中斷服務程序

AJMPDISUB第109頁/共173頁8．3中斷系統(tǒng)的應用圖8-3外部中斷實驗第110頁/共173頁第九章

單片機應用系統(tǒng)的設計方法及實例9．1顯示器、鍵盤與單片機的連接

一、LED數碼管與單片機的連接圖9-1共陰極和共陽極數碼管第111頁/共173頁1．靜態(tài)顯示圖9-2靜態(tài)顯示原理第112頁/共173頁DISP： MOV R0，#50H ；R0指向第一個顯示單元MOV R2，#4 ；循環(huán)計數器賦初值MOV R3，#0 ；顯示位指針賦初值LOOP： MOV A，@R0ANL A，#0FH ；取第i個顯示單元的低4位SWAP AORL A，R3 ；第i個顯示單元的低4位送R3的高4位MOV P1，A ；第i個顯示單元的低4位送R3指出的數碼管去顯示MOV A，@R0ANL A，#0F0H ；取第i個顯示單元的高4位INC R3 ；指向下一個數碼管ORL A，R3 ；第i個顯示單元的高4位送R3指出的數碼管去顯示MOV P1，A ；將第i個顯示單元的高4位送到相應的數碼管去顯示INC R0 ；指向下一個顯示單元INC R3 ；指向下一個LED數碼管DJNE R2，LOOP ；未顯示完4單元的8個BCD碼，返回繼續(xù)顯示RET第113頁/共173頁圖9-3采用譯碼器的靜態(tài)顯示接口電路

第114頁/共173頁2．串行顯示接口圖9-5串行顯示接口第115頁/共173頁DISP： SETB P1.0 ；選通顯示器

MOV SCON，#00H ；置串口方式0MOV R0，#50H ；R0指向第一個顯示單元MOV R2，#4 ；循環(huán)計數器置初值MOV DPTR，#TAB ；DPTR指向第一個顯示單元LOOP： MOV A，@R0ANL A，#0FH ；取第i個顯示單元的低4位MOVC A，@A＋DPTR ；查譯碼表MOC SBUF，A ；第i個顯示單元的低4位的顯示碼送串口緩沖器WAIT1： JNB TI，$ ；未發(fā)送完，等待CLR TI ；清發(fā)送中斷標志MOV A，@R0ANL A，#0F0H ；取第i個顯示單元的高4位SWAP AMOVC A，@A＋DPTR ；查譯碼表MOC SBUF，A ；第i個顯示單元的高4位的顯示碼送串口緩沖器WAIT2： JNB TI，$ ；未發(fā)送完，等待CLR TI ；清發(fā)送中斷標志INC R0DJNZ R2，LOOP ；未發(fā)送完4個單元的8個字符，返回繼續(xù)RETTAB：DB 03H，9FH，25H，0DH，99H，