微機(jī)原理與接口技術(shù)C8051F

微機(jī)原理與接口技術(shù)葉選沈陽(yáng)建筑大學(xué)信息與控制工程學(xué)院P3口的第二功能端口的負(fù)載能力及接口要求

1.P0口的輸出級(jí)的每一位可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門。2.P1口～P3口的輸出級(jí)的每一位可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路輸入。3.CHMOS端口只能提供幾個(gè)mA的輸出電流。4.P0～P3口都是準(zhǔn)雙向I／O口，作輸入時(shí)，必須先在相應(yīng)端口鎖存器上寫“1”，使驅(qū)動(dòng)FET截止。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，端口鎖存器為全“1”。I/O端口應(yīng)用舉例I/O端口應(yīng)用舉例功能：上電復(fù)位所有燈滅。K7閉合，即P3.0為低電平時(shí)，將P2.0～P2.3口內(nèi)容送P1.0～P1.3口輸出；將P3.4～P3.6口內(nèi)容送P1.4～P1.6口輸出；P1.7口輸出高電平，即LED7滅。K7斷開，即P3.0為高電平，P1.7口輸出低電平，即LED7亮；P1.0～P1.6全部輸出高電平，即LED0～LED6滅。

開始復(fù)

位P3.0=1?屏蔽P2口的高4位→（R1）屏蔽P3口的低4位→（A）（A）∨（R1）→（A）將（A）的最高位置1（Ａ）→（P1）＃7FH→(P1)所有燈滅PI0PI1YNI/O端口應(yīng)用舉例并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)第一部分并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)第一部分（1）當(dāng)P1.7為1時(shí)，發(fā)光二級(jí)管由LED1→LED6依次循環(huán)閃亮（燈亮?xí)r間通過(guò)調(diào)用監(jiān)控程序中的延時(shí)子程序LO36設(shè)定）。并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)第一部分并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)第一部分延時(shí)子程序已編制好，存放在Dais目錄的Test文件夾內(nèi)，可復(fù)制在實(shí)驗(yàn)程序后面使用，調(diào)用前先將延時(shí)時(shí)間常數(shù)送入R6工作寄存器。延時(shí)子程序LO36LO36:MOVR7,#00HLO35:DJNZR7,LO35DJNZR6,LO36RET并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)第一部分（2）當(dāng)P1.7為0時(shí)，發(fā)光二級(jí)管LED1～LED6顯示開關(guān)K1～K6的設(shè)置情況（開關(guān)閉合，發(fā)光二極管亮；開關(guān)斷開，發(fā)光二極管滅）。并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)第一部分并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)第二部分①利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的并行接口電路、開關(guān)和發(fā)光二級(jí)管等，設(shè)計(jì)出彩燈控制器的實(shí)驗(yàn)電路，接好線路。要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查過(guò)線路連線后，再開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。并行接口設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)第二部分②設(shè)計(jì)要求：自行設(shè)計(jì)各種彩燈閃亮方式，彩燈閃亮方式應(yīng)不少于兩種，并可控制。要求新穎、變化多樣、有創(chuàng)意。③編制彩燈控制器程序。④調(diào)試程序達(dá)到控制彩燈閃爍的目的。一、定時(shí)／計(jì)數(shù)器0和1的模式0二、定時(shí)／計(jì)數(shù)器0和1的模式1三、定時(shí)／計(jì)數(shù)器0和1的模式2四、定時(shí)／計(jì)數(shù)器0的模式3定時(shí)/計(jì)數(shù)器0、1的模式控制寄存器TMOD

注：復(fù)位時(shí)各位為零。

定時(shí)/計(jì)數(shù)器0、1的狀態(tài)控制寄存器TCON

注：復(fù)位時(shí)各位為零。

例1：在單片機(jī)的P1.7端接有一個(gè)發(fā)光二極管LED，要求利用定時(shí)控制LED亮一秒，滅一秒，周而復(fù)始。LED100ms100ms例2：利用定時(shí)器產(chǎn)生1ms定時(shí)，并使P1.0引腳輸出周期為2ms的方波，設(shè)單片機(jī)晶振頻率為6MHz。

定時(shí)1ms的初值：機(jī)器周期=12÷6MHz=2μs計(jì)算T0的初值X：（213－X）×2μs＝1msX=7692=1E0CH＝11110000

01100B8位5位例3：利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1門控信號(hào)GATE功能，測(cè)量引腳上正脈沖信號(hào)的寬度（單位為機(jī)器周期）。

并行通信串行通信通信方式

1.單工方式

通信方式2．半雙工方式

通信方式3．全雙工方式

同步方式

1．異步傳送方式

同步傳送方式2．同步傳送方式

計(jì)算機(jī)通信是一種數(shù)字信號(hào)的通信

采用基帶數(shù)據(jù)傳輸

采用調(diào)制解調(diào)器傳送

采用調(diào)制解調(diào)器傳送采用電流環(huán)傳送

串行口控制寄存器SCON

D7D6D5D4D3D2D1D0

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI注：復(fù)位時(shí)各位為零。

串行口控制寄存器SCON1.SM0、SM1：串行口工作方式選擇位SM0SM1方式功能波特率000110110123同步移位寄存器8位異步接收發(fā)送器9位異步接收發(fā)送器9位異步接收發(fā)送器fOSC/12可變(T1溢出率)fOSC/64或fOSC/32可變(T1溢出率)串行口控制寄存器SCON

D7D6D5D4D3D2D1D0

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI注：復(fù)位時(shí)各位為零。

串行口控制寄存器SCON2.REN：允許串行接收控制位

若REN=0，則禁止接收；若REN=1，則允許接收

串行口控制寄存器SCON

D7D6D5D4D3D2D1D0

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI注：復(fù)位時(shí)各位為零。

串行口控制寄存器SCON3．TB8：要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位

4．RB8：接收到的第9位數(shù)據(jù)位

串行口控制寄存器SCON

D7D6D5D4D3D2D1D0

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI注：復(fù)位時(shí)各位為零。

串行口控制寄存器SCON

5.TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位方式0：當(dāng)發(fā)送第8位結(jié)束后置位TI其它方式：發(fā)送到停止位的中間便置位TI

6.RI：接收中斷標(biāo)志位方式0：當(dāng)接收到的第8位結(jié)束后，置位RI其它方式：接收到停止位的中間便置位RI

串行口控制寄存器SCON

D7D6D5D4D3D2D1D0

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI注：復(fù)位時(shí)各位為零。

串行口控制寄存器SCON

7.SM2：多機(jī)通信控制位在方式0時(shí)，SM2必須為0。

在方式2和方式3中當(dāng)SM2=1時(shí)，接收到的數(shù)據(jù)中若：0，不接收數(shù)據(jù)，RI＝0，不產(chǎn)生中斷請(qǐng)求RB8位＝1，接收數(shù)據(jù)，使RI＝1，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求當(dāng)SM2=0時(shí)，接收到的數(shù)據(jù)中0RB8位＝都接收數(shù)據(jù)，使RI＝1,產(chǎn)生中斷請(qǐng)求1電源控制寄存器PCON

D7D6D5D4D3D2D1D0SMOD87H注：復(fù)位時(shí)各位狀態(tài)為0XXXXXXXB。串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF

串行口工作方式0發(fā)送串行口工作方式0接收串行口工作方式1發(fā)送串行口工作方式1接收例：編制發(fā)送方發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)及其奇偶校驗(yàn)位的程序。

串行口方式設(shè)置：SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI10000000例：編制接收方設(shè)法取出奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行核對(duì)，相應(yīng)的接收程序。

串行口方式設(shè)置：SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI10010000一、方式0的波特率

串行口方式0的波特率＝fosc／12

二、方式2的波特率

串行口方式2的波特率＝fosc×2SMOD／64

三、方式1、方式3的波特率

式中：X——T1的初值

增強(qiáng)型MCS-51系列單片機(jī)的波特率

波特率（方式1、方式3）

＝

式中：(RCAP2H，RCAP2L)——16位無(wú)符號(hào)整數(shù)。

例1：串行口的方式0用于鍵盤和顯示器的控制。

例1：串行口的方式0用于鍵盤和顯示器的控制。顯示器段碼字形abcdefgDP代碼（H）000000011031100111119F200100101253000011010D410011001995010010014960100000141例1：串行口的方式0用于鍵盤和顯示器的控制。串行口實(shí)驗(yàn)

串行口實(shí)驗(yàn)

編程要求：開機(jī)運(yùn)行，數(shù)碼管LED全部暗。用開發(fā)機(jī)的數(shù)字鍵盤輸入數(shù)字，數(shù)碼管由左向右依次顯示輸入的數(shù)字。當(dāng)輸入的數(shù)字位數(shù)超出4個(gè)時(shí)，顯示最后輸入的4個(gè)數(shù)字。程序由顯示子程序、鍵盤掃描子程序KEY（延時(shí)子程序已編制好，存放在Dais目錄的Test文件夾內(nèi)，可復(fù)制在實(shí)驗(yàn)程序后面使用）和主程序組成。串行口實(shí)驗(yàn)主程序的任務(wù)：設(shè)置堆棧，將串行口編程為方式0，處于發(fā)送狀態(tài)，并使4個(gè)數(shù)碼管全暗；調(diào)用鍵盤掃描子程序KEY，等待鍵盤輸入數(shù)字；調(diào)用顯示子程序，將從鍵盤輸入的數(shù)字顯示出來(lái)；等待輸入新的數(shù)字和進(jìn)行顯示。例2：用串行口方式1建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的異步通信模型

①兩片8051的串行口直接相連

例2：用串行口方式1建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的異步通信模型②采用RS－232—C標(biāo)準(zhǔn)接口連接

通信協(xié)議通信協(xié)議例3：利用串行通訊方式2、方式3的第9個(gè)數(shù)據(jù)位，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

單片機(jī)系統(tǒng)多機(jī)通信是利用SM2的多機(jī)通信機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要包括以下幾個(gè)步驟：從機(jī)設(shè)置本機(jī)的SM2=1，使各從機(jī)處于接收地址（第9位為1）的狀態(tài)，各從機(jī)有不同的地址號(hào)；主機(jī)以第9位為1的地址形式發(fā)送某從機(jī)地址號(hào)；單片機(jī)系統(tǒng)多機(jī)通信是利用SM2的多機(jī)通信機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要包括以下幾個(gè)步驟：3.各從機(jī)收到地址號(hào)時(shí)與本機(jī)設(shè)定的地址號(hào)進(jìn)行比較，地址號(hào)相同的從機(jī)使SM2=0（接收數(shù)據(jù)狀態(tài)），其它從機(jī)SM2=1保持不變；單片機(jī)系統(tǒng)多機(jī)通信是利用SM2的多機(jī)通信機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要包括以下幾個(gè)步驟：被尋址從機(jī)向主機(jī)發(fā)送本機(jī)地址號(hào)及狀態(tài)，以示從機(jī)可否進(jìn)行通信。主機(jī)確認(rèn)后可以以數(shù)據(jù)方式（第9位改為0）與被尋址從機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

單片機(jī)系統(tǒng)多機(jī)通信是利用SM2的多機(jī)通信機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要包括以下幾個(gè)步驟：若主機(jī)收到錯(cuò)誤信息，發(fā)復(fù)位信號(hào)（可發(fā)任意數(shù)據(jù)，但第9位為1應(yīng)保持不變）。從機(jī)收到復(fù)位信號(hào)（第9位為1）后，重置SM2=1。中斷入口地址

中斷源中斷入口地址外部中斷INT00003H定時(shí)器中斷T0000BH外部中斷INT10013H定時(shí)器中斷T1001BH串行口中斷0023H

復(fù)位時(shí)程序入口地址0000H

TCON定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器

（與中斷有關(guān)的位）

注：復(fù)位時(shí)各位為零。

SCON串行口控制寄存器

（與中斷有關(guān)位）

注：復(fù)位時(shí)各位為零。

IE中斷允許寄存器

注：復(fù)位時(shí)各位狀態(tài)0XX00000B（禁止一切中斷）

IP中斷優(yōu)先級(jí)寄存器

注：復(fù)位時(shí)各位狀態(tài)為：XXX00000B。采用邊沿觸發(fā)的外部中斷實(shí)驗(yàn)響應(yīng)中斷期間單片機(jī)自動(dòng)完成的動(dòng)作：

1．將相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)有效觸發(fā)器置位（禁止同級(jí)和低級(jí)中斷）。2．清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志（此處，令I(lǐng)E0＝0）。3．執(zhí)行一個(gè)硬件子程序

中斷硬件子程序把PC的內(nèi)容（斷點(diǎn)處的地址）壓入堆棧把中斷入口地址（此處為0003H）裝入PC由中斷入口地址跳到中斷服務(wù)程序——響應(yīng)中斷。

響應(yīng)中斷期間單片機(jī)自動(dòng)完成的動(dòng)作：4．完成中斷服務(wù)程序執(zhí)行RETI指令將優(yōu)先級(jí)有效觸發(fā)器復(fù)位（允許同級(jí)和低級(jí)中斷）把保存在堆棧的斷點(diǎn)地址重新裝入PC

退出中斷，繼續(xù)執(zhí)行主程序。采用電平觸發(fā)方式的外部中斷多級(jí)中斷的優(yōu)先級(jí)管理

多級(jí)中斷的執(zhí)行過(guò)程設(shè)有低優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序正在執(zhí)行中，現(xiàn)有高優(yōu)先級(jí)的中斷申請(qǐng)產(chǎn)生，CPU會(huì)自動(dòng)把低優(yōu)先級(jí)服務(wù)程序的下一條指令的地址（PC指針的當(dāng)前值）入棧保護(hù)，把高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序的入口地址送入PC，使CPU轉(zhuǎn)而進(jìn)入高優(yōu)先級(jí)服務(wù)程序執(zhí)行。待執(zhí)行完高優(yōu)先級(jí)服務(wù)程序后，執(zhí)行RETI中斷返回指令，被中斷的低優(yōu)先級(jí)服務(wù)程序的地址出棧送入PC，使得CPU繼續(xù)為低優(yōu)先級(jí)服務(wù)程序服務(wù)，直到執(zhí)行RETI返回到主程序繼續(xù)執(zhí)行。

中斷優(yōu)先級(jí)的排隊(duì)鏈路

中斷舉例：?jiǎn)尾讲僮?/p>

MCS—51單片機(jī)的擴(kuò)展總線

D觸發(fā)器74LS273

鎖存器74LS373和8282EPROM程序存儲(chǔ)器EPROM程序存儲(chǔ)器腳方式VPPD0~D7讀VLVLVHVCC數(shù)據(jù)輸出維持VHXXVCC高阻編程VLVHVLVPP數(shù)據(jù)輸入編程校驗(yàn)VLVLVHVPP數(shù)據(jù)輸出編程禁止VHXXVPP高阻2764方式選擇2864方式選擇腳方式D0~D7讀VLVLVH數(shù)據(jù)輸出維持VHXX高阻編程VLVHVL數(shù)據(jù)輸入編程校驗(yàn)VLVLVH數(shù)據(jù)輸出編程禁止VHXX高阻WE程序存儲(chǔ)器的操作時(shí)序

擴(kuò)展2KB程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展一片4KB程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展一片8KB程序存儲(chǔ)器RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6116的工作方式

腳功能寫VLVLVHD0～D7上內(nèi)容寫入A0～A10對(duì)應(yīng)單元讀VLVHVLA0～A10對(duì)應(yīng)單內(nèi)容輸出到D0～D7非選VHXXD0～D7呈高阻非選XVHVHD0～D7呈高阻方式CEWEOERAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264的工作方式

腳功能寫VHVLVLVHD0～D7上內(nèi)容寫入A0～A12對(duì)應(yīng)單元讀VHVLVHVLA0～A12對(duì)應(yīng)單內(nèi)容輸出到D0～D7非選X/VLVH/XXXD0～D7呈高阻非選XXVHVHD0～D7呈高阻CE1WEOE方式CE2從外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀數(shù)的時(shí)序

擴(kuò)展的基本方法擴(kuò)展的基本方法

擴(kuò)展一片8KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1．線選法尋址擴(kuò)展存儲(chǔ)器2．譯碼法尋址擴(kuò)展存儲(chǔ)器139的真值表

2．譯碼法尋址擴(kuò)展存儲(chǔ)器1.用74LS2738D觸發(fā)器作擴(kuò)展輸出

74LS273邏輯功能表輸入輸出CLRCLKDQVLXXVLVHVHVHVHVLVL1.用74LS2738D觸發(fā)器作擴(kuò)展輸出2.用三態(tài)門作輸入口

3.用串行口擴(kuò)展并行輸出口

3.用串行口擴(kuò)展并行輸入口

用專用芯片擴(kuò)展接口

一些常用的擴(kuò)展芯片：8255可編程的并行接口片8251可編程的通信接口8273可編程的HDLC／SDLC控制器8253可編程時(shí)間間隔定時(shí)器8279／78可編程鍵盤／顯示接口（64/128鍵）8295點(diǎn)陣式打印機(jī)控制器8255芯片的邏輯結(jié)構(gòu)

8255口地址選擇

單片機(jī)與8255的連接8255方式0——基本輸入／輸出方式PA口PB口可分別設(shè)定為輸入／輸出口PC口（高4位）PC口（低4位）8255方式1——選通輸入／輸出方式8255方式1——選通輸入方式PC0——INTRB（B口中斷請(qǐng)求）1：有中斷請(qǐng)求PC1——IBFB（B口輸入緩沖器滿）1：收到外設(shè)送來(lái)的數(shù)據(jù)PC2——STBB（B口選通）0：外設(shè)將數(shù)據(jù)送入鎖器8255方式1——選通輸入方式PC3——INTRA（A口中斷請(qǐng)求）1：有中斷請(qǐng)求PC4——STBA（A口選通）0：外設(shè)將數(shù)據(jù)送入鎖器PC5——IBFA（A口輸入緩沖器滿）1：收到外設(shè)送來(lái)的數(shù)據(jù)8255方式1——選通輸入方式PC6——I／OPC7——I／O

8255方式1——選通輸出方式PC0——INTRB（B口中斷請(qǐng)求）1：有中斷請(qǐng)求PC1——OBFB（B口輸出緩沖器滿）0：CPU向口寫入數(shù)據(jù)PC2——ACKB（B口響應(yīng)輸入）0：數(shù)據(jù)已由外設(shè)取走8255方式1——選通輸出方式PC3——INTRA（A口中斷請(qǐng)求）1：有中斷請(qǐng)求PC6——ACKA（A口響應(yīng)輸入）0：數(shù)據(jù)已由外設(shè)取走PC7——OBFA（A口輸出緩沖器滿）0：CPU向口寫入數(shù)據(jù)8255方式1——選通輸出方式PC4——I／OPC5——I／O8255方式2——雙向總線方式A口為8位雙向總線口，C口的PC3～PC7用作為輸入／輸出的控制同步信號(hào)B口和C口的PC0～PC2只可為方式0或方式1工作

8255方式2——雙向總線方式PC3——INTRA（A口中斷請(qǐng)求）1：請(qǐng)求中斷PC4——STBA（A口選通）0：外設(shè)已將數(shù)據(jù)送入鎖存器PC5——IBFA（A口輸入緩沖器滿）1：數(shù)據(jù)還未被CPU讀取8255方式2——雙向總線方式PC6——ACKA（A口響應(yīng)信號(hào)）0：外設(shè)數(shù)據(jù)被外設(shè)取走PC7——OBFA（A口輸出緩沖器滿）0：CPU把數(shù)據(jù)輸出至A口

8255的控制字寄存器

1.方式選擇控制字2.C口置位／復(fù)位控制字

用8255構(gòu)成一個(gè)EEPROM2864高速寫入編程器用8255構(gòu)成一個(gè)EEPROM2864高速寫入編程器

2864方式選擇腳方式D0~D7讀VLVLVH數(shù)據(jù)輸出維持VHXX高阻編程VLVHVL數(shù)據(jù)輸入編程校驗(yàn)VLVLVH數(shù)據(jù)輸出編程禁止VHXX高阻WE8255的控制字

10000000方式置方式0A口C口高4位方式0B口C口低4位標(biāo)志輸出輸出

輸出輸出└A─組┘└