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1、计算机硬件技术基础,MCS-51单片机,输入/输出和中断,输入/输出设备 输入/输出传送的信息 输入/输出的控制方式 中断的基本概念 MCS-51 的中断系统 MCS-51 的定时/计数器,输入/输出设备,输入设备： 定义：往主机传送信息的设备 常用的输入设备： 键盘、鼠标、扫描仪、读卡机等 输出设备 定义：接收主机信息并送出信息呈现给人们的设备 常用的输出设备： 显示器、打印机、绘图仪等,输入/输出传送的信息,数据信息 数字量 模拟量 开关量 状态信息 表征外设状态 控制信息 控制外设启停,输入/输出的控制方式,输入/输出设备与CPU的连接 I/O编址方式 无条件传送方式 条件传送方式（查询
2、方式） 中断方式 存储器直接存取（DMA）方式,输入/输出设备与CPU的连接,外设与CPU是通过接口电路连接 接口电路的作用 锁存作用 防止由于CPU速度快，外设慢而产生的丢数现象 隔离作用 防止DB上的信息重叠 变换作用 在CPU与外设之间进行信息类型、电平、传送接收方式变换 联络作用 在CPU与外设之间进行联络，Ready Busy,外设与CPU是通过接口连接,输出接口电路,输入接口电路,无条件传送方式,应用于定时为已知的且 固定不变的低速I/O 无需等待的高速I/O movx A,DPTR movx DPTR,A,条件传送方式（查询方式）,CPU查询外设状态信息(Ready,Busy)，
3、条件满足时，进行数据传送 程序简单 高速CPU查询低速外设 浪费CPU时间，效率低 输入接口原理图 输出接口原理图 程序流程图,输入接口原理图,D6,输出接口原理图,条件传送方式程序举例,Test:mov DPTR,#PORTS movx A,DPTR anl A,#40H jz Test(jnz Test) mov DPTR,#PORTD movx A,DPTR (movx DPTR,A),中断方式,中断：要求进行输入、输出的外设，发出就绪信号给CPU，作为中断请求，打断CPU正在进行的工作，即中断CPU正在执行的程序。 中断过程： 中断方式与查询方式比较 提高了CPU的效率 CPU与外设可
4、并行工作 CPU可及时响应外部事件,中断过程,中断方式与查询方式CPU占用时间比较,存储器直接存取（DMA）方式,利用DMAC(DMA控制器)实现成组、大批量的数据在内存和外设之间的快速传送。 DMA过程： 优点：速度快 缺点：硬件复杂，成本增加,DMA过程,外设向DMAC发DMA申请 DMAC向CPU发BUSRQ CPU发BUSAK响应 DMAC发存储器地址和读写信号 DMA控制结束，恢复CPU对总线控制,I/O编址方式,统一编址 I/O接口与内存储器采用一套地址，完全象存储器单元一样处理，使用访问存储器的指令。 如：movx 类指令 独立编址 采用一套与存储器不同的地址，利用/MREQ（存
5、储器请求）和/IORQ（输入输出请求）， CPU 有专门的I/O指令 如：IN， OUT MCS51系列采用统一编址,中断的基本概念,中断技术 对中断全过程的分析、研究及实现的方法 中断技术的应用 中断系统 包括中断源的产生、中断判优、中断查询、中断处理等实现这一全过程的硬件和软件,中断源,外设中断请求 实时时钟中断请求 故障引起的中断 人为设置的中断,中断判优,多中断源同时发出中断请求，CPU根据中断的优先级判断优先执行的中断请求。 中断嵌套,CPU正在执行主程序,CPU正在执行低级中断服务程序,CPU正在执行高级中断服务程序,CPU正在执行低级中断服务程序,中断查询,软件查询 硬件查询 中
6、断优先级链式电路 中断优先级编码电路,. mov DPTR,#PortI movx A,DPTR rlc A jc ASV rlc A jc BSV . .,中断处理,中断响应条件 CPU处于开中断状态：51内部有中断允许触发器EA EA=0 禁止中断；EA=1 开放中断 中断响应过程 中断响应：停止现行程序，转向中断处理 关中断 保护断点 执行中断处理程序,执行中断处理程序,保护现场 保护中断服务程序中用到的寄存器和状态标志的内容 中断服务 相应的中断源服务，完成一定的I/O操作 恢复现场 完成中断服务后，将保存在堆栈中的现场数据恢复 开中断和中断返回 reti (中断返回指令）,push
7、PSW push ACC push DPH push DPL,pop DPL pop DPH pop ACC pop PSW,中断技术的应用,主机与外设之间的速度匹配 分时操作 实时处理 故障处理,MCS-51 的中断系统,MCS-51 的中断系统的结构 MCS-51 的中断系统的中断源 MCS-51 的中断系统的中断控制 MCS-51 的中断系统的中断响应过程 MCS-51 的中断程序设计举例 MCS-51 的多中断源系统设计 MCS-51 I/O口结构及指令,MCS-51 的中断系统的结构,EA,MCS-51 的中断系统的中断源,MCS-51 共有5个中断源 外部中断0 外部中断1 T0溢
8、出中断 T1溢出中断 串行口中断,外部中断请求0、1,TCON,IT0：外部中断请求0的触发方式选择 IT0=0 电平触发方式；IT0=1 边沿触发方式 IE0：外部中断请求0的中断申请标志 IT0=0 CPU每个机器周期采样/INT0，若/INT0=0 则IE0=0 否则 IE0=1申请中断 IT0=1 若第一个机器周期/INT0=1，第二个机器周期/INT0=0，则IE0=1否则IE0=0 转向中断服务时 IE0由硬件清零,T0、T1溢出中断,TCON,TF0：51片内定时/计数器0溢出中断请求标志。 定时/计数器0溢出时，TF0由硬件置1 CPU 响应中断时 自动清零 TF0 TF0 也
9、可软件清零,串行口中断,SCON,RI：串行口接收中断标志 RI=1串行口接收中断 TI：串行口发送中断标志 TI=1串行口发送中断 RI、TI 只能由软件清零,MCS-51 的中断系统的中断控制,MCS-51 的中断系统的中断响应过程,51 CPU 不响应中断的条件： CPU 正在处理相同或更高级中断 现行的机器周期不是所执行指令的最后一个机器周期 正在执行的指令是访问IE、IP或RETI指令,中断入口地址表,MCS-51 的中断程序设计举例,ORG 0000H ajmp Main ORG 0003H ljmp Ex1Svr ORG 0100H Main:setb IT0 setb EX0
10、setb EA sjmp $,Ex1Svr: push PSW push ACC mov A,#0FFh mov P1,A mov A,P1 swap A mov P1,A pop ACC pop PSW reti END,MCS-51 的多中断源系统设计,MCS-51 的定时/计数器,定时/计数器结构 定时/计数器特相关的殊功能寄存器 TMOD TCON 定时/计数器工作方式 方式 0 方式 1 方式 2 方式 3 MCS-51 的定时/计数器应用举例,定时/计数器结构,T0 TH0(8CH) TL0(8AH) T1 TH1(8DH) TL1(8Bh) TMOD(89H) TCON(88H)
11、,TMOD,TCON,定时/计数器工作方式0,1,定时/计数器工作方式3,定时/计数器工作方式2,MCS-51 的定时/计数器应用举例,T0产生1ms中断，在P1.0输出周期2ms的方波 CPU 采用12MHz时钟 T0 采用方式1 1ms=1000us 定时器初值 65536-1000=0FC18H TH0=0FCH TL0=18H,ORG 0000H Start:mov TMOD,#0000 0001B mov TL0,#18H mov TH0.#0FCH setb TR0 Loop:jbc TF0,PTF0 ajmp Loop PTF0:mov TL0,#18H mov TH0.#0FC
12、H cpl P1.0 ajmp Loop,MCS51 I/O口结构及指令,P0 口结构 P1 口结构 P2 口结构 P3 口结构 读锁存器指令 读引脚指令,P0 口结构,P1口结构,P2口结构,P3 口结构,读锁存器指令,anl Px,_ Orl Px,_ Xrl Px,_ Inc Px Dec Px Djnz Px,rel,Jbc Px.Y,rel Cpl Px.Y Clr Px.Y setb Px.Y Mov Px.Y,C,读引脚指令,Mov A,Px Mov direct,Px Xch A,Px Push Px Add A,Px Addc A,Px Subb A,Px Anl A,Px,Orl A,Px Xrl A,Px Anl direct,Px Orl direct,Px Xrl direct,Px Mov C,Px.Y Anl C,Px.Y Orl C,Px.y Jnb Px.Y,rel Jb Px.Y,rel,
