單片機原理及應(yīng)用項目化教程課件項目五 外部中斷與串行通信

項目五

外部中斷與串行通信項目描述 STC89C52單片機有兩個外部中斷輸入引腳P3.2和P3.3，在P3.2引腳接一個獨立按鍵，當按下按鍵時，觸發(fā)外部中斷，單片機的外部中斷程序向PC機開始發(fā)送一個字符，利用串口調(diào)試助手在PC機的調(diào)試終端上出現(xiàn)程序中所設(shè)定的字符。STC89C52外部中斷5.1.1外中斷觸發(fā)電路

硬件電路如下圖所示，分析電路可知，當按鍵S1沒有按下時由于上拉電阻的作用，P3.2端口為高電平，當按鍵按下以后，P3.2端口直接與地相接，因此P3.2端口為低電平，因此每按一次按鍵S1，P3.2端口電平都會有一個由高到低的跳變，從而觸發(fā)外部中斷。STC89C52外部中斷

我們的KST-51開發(fā)板上沒有獨立按鍵，因此須將4*4矩陣鍵盤電路做一些變動。若要將下圖中的按鍵K1應(yīng)用為上圖中的S1，軟/硬件需做如下變動：將Keyout1端口接低電平，即程序初始化時將P2.3端口輸出低電平，此外，還需將KeyIn1端口(對應(yīng)P2.4引腳)與P3.2引腳相連，在此項目操作之前，大家需要用一根跳線將P2.4引腳與P3.2引腳相連。STC89C52外部中斷5.1.2外中斷初始化

外部中斷的初始化主要是對外部中斷相關(guān)的寄存器初始化，由第四章中斷的知識可知，與外部中斷相關(guān)的寄存器有3個：TCON、IE、IP寄存器。（1）TOCN寄存器TCON中與外部中斷有關(guān)的位有四位：IT0和IT1，IE0和IE1，IT0/IT1用于控制外部中0的觸發(fā)方式，其含義如下： IT0(IT1)=1脈沖觸發(fā)方式，下降沿有效。 IT0(IT1)=0電平觸發(fā)方式，低電平有效。STC89C52外部中斷IE0/IE1：外部中斷申請標志位（由硬件自動置位，中斷響應(yīng)后轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件自動清0）IE0/IE1=0：沒有外部中斷申請；IE0/IE1=1：有外部中斷申請。

本項目將P3.2引腳(對應(yīng)外部中斷0)的中斷輸入信號設(shè)置為下降沿觸發(fā)，因此IT0應(yīng)置為1，由于TCON寄存器可以位尋址，為了不影響其它位的設(shè)置，可用IT0=1(或匯編語言SETBIT0)來設(shè)置，或者用邏輯或操作TCON|=0x01來實現(xiàn)。STC89C52外部中斷(2)IE寄存器

EAESET1EX1ET0EX0IE寄存器中與外部中斷0有關(guān)的位有兩位：中斷總開關(guān)EA和外部中斷0中斷允許位EX0，要開放外部中斷0的中斷，必須將EA和EX0都置1，用位操作指令(EA=1;EX0=1)或用邏輯操作指令I(lǐng)E|=0x81。STC89C52外部中斷（3）中斷優(yōu)先級控制寄存器IP

PSPT1

PX1

PT0PX0IP寄存器中與外部中斷0相關(guān)的位為PX0，可通過語句PX0=1將外部中斷0設(shè)置為高優(yōu)先級，通過語句PX0=0將外部中斷0設(shè)置為低優(yōu)先級。本項目中只有一個中斷，因此不需要對其優(yōu)先級設(shè)置，單片機復(fù)位后IP=0x00，所有中斷優(yōu)先級都默認為低優(yōu)先級。綜上所述，本項目外部中斷的初始化程序為：

IT0=1; EA=1; ET0=1;串行通信5.2.1串行口介紹1、串行通信與并行通信

在微型計算機中，通信（數(shù)據(jù)交換）有兩種方式：并行通信和串行通信。

并行通信——是指計算機與I/O設(shè)備之間通過多條傳輸線交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的各位同時進行傳送。

串行通信——是指計算機與I/O設(shè)備之間僅通過一條傳輸線交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的各位是按順序依次一位接一位進行傳送。串行通信二者比較：

串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速率相對較低，但通信距離長，可以從幾米到幾公里，因此串行適用于長距離而速度要求不高的場合。電腦上的9針座（也稱串口）就是串行通信。

并行通信的傳輸速率高，但傳輸距離短，一般不超過30米，而且成本高（要采用多條數(shù)據(jù)線）。電腦輸出數(shù)據(jù)到打印機采用的就是并行通信。串行通信2、串行通信的分類與制式（1）串行通信的分類

串行通信可以分為同步通信和異步通信兩類。在單片機中，主要使用異步通信方式。（2）串行通信制式

根據(jù)信息的傳送方向，串行通信可以進一步分為單工、半雙工和全雙工三種。

如果在通信過程的任意時刻，信息只能由一方A傳到另一方B，則稱為單工。

如果在任意時刻，信息既可由A傳到B，又能由B傳A，但只能由一個方向上的傳輸存在，稱為半雙工傳輸。

如果在任意時刻，線路上存在A到B和B到A的雙向信號傳輸，則稱為全雙工。串行通信3、同步通信與異步通信（1）同步通訊異步通信的概念

同步和異步都屬于串行數(shù)據(jù)傳送方式，但二者的傳送格式有所不同。同步方式的一幀內(nèi)含有很多數(shù)據(jù)位，而異步方式一幀內(nèi)只含有幾個數(shù)據(jù)位。如果要傳送一大堆數(shù)據(jù)，同步方式只給這串數(shù)據(jù)進行一次外包裝（即添加“頭幀”、“尾幀”、“校驗”幀），而異步方式在傳送這串數(shù)據(jù)時則要對數(shù)據(jù)的每一個字節(jié)分別加以包裝（即添加“頭”位、“尾”位和校驗）。

顯然在相同的數(shù)據(jù)傳輸波特率下，同步方式比異步方式的傳送速度快，但同步方式要求收發(fā)雙方在整個事件傳送過程中始終保持嚴格同步，這將增加硬件上的難度，而異步通信只要求每幀（字節(jié)）的傳送中短時間保持同步即可，實現(xiàn)起來要容易得多。串行通信（2）同步、異步數(shù)據(jù)通信格式串行通信4、串行接口的結(jié)構(gòu)（1）數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF

兩個SBUF，一個用于發(fā)送（只寫）；一個用于接收（只讀）。映象地址均為99H。（2）數(shù)據(jù)發(fā)送與接收控制

發(fā)送控制器在波特率作用下，將發(fā)送SBUF中的數(shù)據(jù)由并到串，一位位地傳輸?shù)桨l(fā)送端口；接收控制器在波特率作用下，將接收接收端口的數(shù)據(jù)由串到并，存入接收SBUF中。串行通信5、MCS-51的串行接口概述（1）有一個可編程全雙工串行通信接口（UART)(UniversalAsychronousReceiver/Transmitter)（2）管腳：TXD（P3.1）、RXD（P3.0）（3）可同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)(Transmit/Receive)（4）有四種工作方式，幀格式有8、10、11位。（5）波特率(Baudrate)可設(shè)置

波特率：每秒鐘傳送二進制數(shù)碼的位數(shù)，也叫比特數(shù)，單位為b/s，即位/秒。串行通信6．MCS-51串行接口寄存器（1）串行口數(shù)據(jù)緩沖器-----SBUF共2個：一個發(fā)送寄存器SBUF，一個接收SBUF，二者共用一個地址99H。（2）控制寄存器-----SCON串行通信SM0，SM1：串行口4種工作方式控制位。

=00：方式0，8位同步移位寄存器，其波特率為fosc/12；

=01：方式1，10位UART，其波特率為可變，由定時器控制；

=10：方式2，11位UART，其波特率為fosc/64或fosc/32；

=11：方式3，11位UART，其波特率為可變，由定時器控制。其中：fosc為系統(tǒng)晶振頻率。RI，TI：串行口收/發(fā)數(shù)據(jù)中斷標志位=0：沒有串行口發(fā)送/接收中斷申請；=1：有串行口發(fā)送/接收中斷申請。RB8：在方式2、3中，用于存放收到的第9位數(shù)據(jù)；在雙機通信中，作為奇偶校驗；在多機通信中，用作區(qū)別地址幀/數(shù)據(jù)幀的標志。TB8：在方式2、3中，是要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)；在雙機通信中，用于對接收到的數(shù)據(jù)進行奇偶校驗；在多機通信中，用作判斷地址幀/數(shù)據(jù)幀，TB8=0，為數(shù)據(jù)，TB8=1，為地址。REN：串行口接收允許控制位

=1：表示允許接收；

=0：禁止接收。SM2：串行口多機通信控制位，作為方式2、方式3的附加控制位。串行通信串行通信（3）電源及波特率選擇寄存器PCON PCON主要是為CHMOS型單片機的電源控制而設(shè)置的專用寄存器，不可以位尋址，字節(jié)地址為87H。其格式如下表所示。SMOD為波特率選擇位。SMOD:串行通信只用該位，為1時，波特率×2；為0時不變。串行通信7、STC89C52串行口的波特率（1）方式0和方式2

在方式0中，波特率為時鐘頻率的1/12，即fosc/12，固定不變。在方式2中，波特率取決于PCON中的SMOD值，當SMOD=0時，波特率為fosc/64；當SMOD=1時，波特率為fosc/32.即：

串行通信（2）方式1

方式1的波特率是可變的，由定時器T1的計數(shù)溢出率決定。串行通信

當定時器T1做波特率發(fā)生器使用時，通常是工作在模式2，即自動重裝載的8位定時器，此時TL1作計數(shù)用，自動重裝載的值在TH1內(nèi)。設(shè)計數(shù)的預(yù)置值（初始值）為X，那么每過256-X個機器周期，定時器溢出一次。為了避免因溢出而產(chǎn)生不必要的中斷，此時應(yīng)禁止T1中斷。溢出周期為：（3）方式3

方式3的波特率由定時器T1的計數(shù)溢出率決定，確定方法與工作方式1中的完全一樣。串行通信（4）常用波特率及誤差晶振頻率MHz波特率b/sSMODTH1包裝初值實際波特率誤差12.0096001F9H89237%12.0048000F9H44607%12.0024000F3H24040.16%12.0012000E6H12020.16%11.0592192001FDH19200011.059296000FDH9600011.059248000EAH4800011.059224000F4H2400011.059212000E8H12000

由上表可以看出，當晶振頻率為12MHz時，實際波特率與標準波特率之間存在一定誤差，用串行口進行數(shù)據(jù)收、發(fā)時數(shù)據(jù)有時會出錯。當晶振頻率為11.0592MHz時，容易獲得標準的波特率，并且沒有誤差，所以很多單片機系統(tǒng)都選用這個看起來“怪”的晶振頻率。串行通信5.2.2串行口初始化

串行口初始化主要是對相關(guān)寄存器的初始化，主要包括SCON、PCON的設(shè)置以及波特率的設(shè)置，與波特率設(shè)置相關(guān)的寄存器為TMOD、TH1、TL1以及TCON。①SCON寄存器

本項目中設(shè)置串行口的工作方式為方式1(SM0,SM1=01)，10位異步接收/發(fā)送，波特率可變，由定時器控制；允許串行口接收數(shù)據(jù)(REN位為1)，其余位為默認設(shè)置。因此SCON初始化為0x50；②PCON寄存器波特率不倍增，SMOD為0，PCON初始化為0x0。串行通信③TMOD寄存器

設(shè)置定時器T1工作在方式2，自動重新裝入計數(shù)初值的8位定時器/計數(shù)器，為串行通信提供波特率，因此TMOD初始化為0x20.④TH1、TL1寄存器

設(shè)置通信波特率為9600b/s，開發(fā)板上晶振為11.0592MHz，查表可得TH1、TL1的初值為0xFD。⑤TCON寄存器 TCON寄存器中只有一位TR1在此串行通信中用到，用于啟動定時器T1，初始化為TR1=1。串行通信5.2.3串口助手使用說明

下載軟件STC-ISP帶有串口助手，在界面右邊第三個選項卡，如下圖所示。圖中串口助手有三個區(qū)域：接收緩沖區(qū)(用于顯示串口接收到的字符)、發(fā)送緩沖區(qū)(用于輸入待發(fā)送的字符)、多字符串發(fā)送區(qū)(用于多個字符串循環(huán)發(fā)送)。在本項目中，按下P3.2端口按鍵后，單片機串口發(fā)送一個字符，并出現(xiàn)在接收緩沖區(qū)中。接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)多字符串發(fā)送區(qū)串行通信

在使用串口助手之前需要進行一些相關(guān)設(shè)置，在S