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1、1,第四章 51系列单片机 的功能模块及应用,主要掌握并行口、串行口、定时器的结构、工作原理及应用,2,4-1 并行口及其应用,51系列单片机的并行口，按特性可分类为： 单一的准双向口(如89C52的P1.2P1.7) 多功能复用的准双向口(如89C52的P1.0、P1.1，P3.0P3.7) 可作地址总线输出口的准双向口(P2) 可作地址/数据总线口的三态双向口(P0),3,每个I/O线均由锁存器，输出电路和输入缓冲器组成。 每一条口线可独立用作输入和输出。作输出时可锁存数据，输入时可缓冲数据。 CPU对口的读操作有两种： 读修改写操作（读口锁存器状态） 例：ANL P0，A ；(P0)(P
2、0)(A) ORL P0，#data ；(P0)(P0)data DEC P0 ；(P0)(P0) -1 读引脚操作（读口引脚上外部输入信息） 例 MOV A，P1,4,6,P0口1位结构图,起输出锁存作用，8个锁存器构成了SFRP0,V1、V2组成输出驱动器，以增大带负载能力,三态门1是引脚输入缓冲器,读锁存器端口,7,2地址/数据分时复用功能 当P0口作为地址/数据分时复用总线时，可分为两种情况：一种是从P0口输出地址或数据，另一种是从P0口输入数据。,8,在访问片外存储器而需从P0口输出地址或数据信号时，控制信号应为高电平“1”，使转换开关MUX把反相器4的输出端与V1接通，同时把与门3
3、打开。 1)当地址或数据为“1”时，经反相器4使V1截止，而经与门3使V2导通，P0.x引脚上出现相应的高电平“1”； 2)当地址或数据为0时，经反相器4使V1导通而V2截止，引脚上出现相应的低电平0。这样就将地址/数据的信号输出。,9,3通用I/O接口功能 当P0口作为通用I/O口使用，在CPU向端口输出数据时，对应的控制信号为0，转换开关把输出级与锁存器Q端接通，同时因与门3输出为0使V2截止，此时，输出级是漏极开路电路。当写脉冲加在锁存器时钟端CLK上时，与内部总线相连的D端数据取反后出现在Q端，又经输出V1反相，在P0引脚上出现的数据正好是内部总线的数据。当要从P0口输入数据时，引脚信
4、息仍经输入缓冲器进入内部总线。,10,总之： 一 P0口作为一般I/O口使用 1 P0口用作输出口：必须外接上拉电阻，才有高电平输出。 2 P0口作输入口：先向端口锁存器写入“1”。 二 P0口作为地址/数据总线使用 1 以P0口引脚输出低8位地址或数据信息 2 由P0口输入数据 三 P0口可驱动8个LSTTL电路,11,4-1-2 P1口（准双向口）,12,P1.0、P1.1为多功能双向口， P1.2P1.7为单一功能准双向口。P1口的第一功能是准双向口，每一位可分别定义为输入线或输出线。输出驱动部分由场效应管V1与内部上拉电阻组成。当其某位输出高电平时，可以提供上拉电流负载。,13,P1的
5、某一位作为输入线时，该位的口锁存器必须保持“1”。使输出场效应管截止。该引脚才可由内部拉高电路拉成高电平，或由外部电路拉成低电平。P1口具有驱动4个LSTTL负载的能力。,14,15,4-1-3 P2口（准双向口）,16,当作为准双向通用I/O口使用时： 控制信号使转换开关接向左侧，锁存器Q端经反相器3接V1，其工作原理与P1相同，也具有输入、输出、端口操作三种工作方式，负载能力也与P1相同。,17,1 系统中外接程序存储器时：P2口输出程序存储器的高8位地址，不作I/O口使用。 2 系统中无外接程序存储器，而扩展有片外RAM的系统中： 片外RAM的容量256B：P2口仍做输入/输出口使用。使
6、用R0或R1作地址指针。 片外RAM的容量256B ： P2口不能做输入/输出口，而做系统扩展的高8位地址总线口使用。使用DPTR、P2R0、P2R1作地址指针。,18,4-1-4 P3口（准双向口）,19,P3口是一多功能口，既做准双向口又做特殊输入输出口。 1 做通用I/O口使用： P3口做输入使用，应由软件向口锁存器写“1”。,20,2 做第二功能使用： 某位做第二功能使用该位D锁存器Q应被硬件自动置“1”。 P3.0 RXD P3.5 T1 P3.1 TXD (出) P3.6 WR(出) P3.2 INT0 P3.7 RD(出) P3.3 INT1 P3.4 T0,3 P3口具有驱动4
7、个LSTTL负载的能力。,21,4-1-5 并行口的应用,1 外接蜂鸣器 2 利用可控硅控制加热电路 3 BCD码拨码盘的接口 BCD码拨码盘构造 一个拨码盘可以输入1位十进制数据。 拨码盘拨到某个位置时，控制线分别与4位数据线中某几位接通。 接通线定义为“1”，不通的线定义为“0”。,22,4-2 定时器及其应用,定时器功能： 1 定时操作 2 测量外部输入信号 3 定时输出 4 监视系统正常工作,23,4-2-1定时器的结构和工作原理,1 定时器由一个N位计数器、计数时钟源控制电路、状态和控制寄存器等组成。 2 计数脉冲有两个来源：外部的脉冲源系统的时钟振荡器。,TMOD TCON,中断,
8、24,3 用作定时器时，每经过一个机器周期，计数器自动加1，直到计数溢出；用作计数器时，外部时钟脉冲加在定时器的外输入端T0(P3.4)或T1(P3.5)，每出现一次负跳变，计数器加1。 4 两个模拟开关，左边决定定时/计数器的工作状态，右边决定脉冲源是否加在计数器的输入端。 5 16位的计数器由两个8位SFR TH和TL组成。,25,定时器/计数器T0、T1的结构框图,26,4-2-2 定时器/计数器T0和T1,一方式寄存器TMOD(89H) 1 不能进行位寻址，只能用字节寻址。复位时，TMOD所有位为0 熟悉各位功能 T1方式字段 T0方式字段,27, GATE门控位 “1”：定时器的计数
9、受外部引脚输入电平的控制 “0”：定时器的计数不受外部引脚输入电平的控制 C/T功能选择位 “1”：计数功能 “ 0”：定时功能 M1M0工作方式选择位,28,适于T0，两个8位计数器,29,二 控制寄存器TCON(88H) 1 既可字节寻址又可位寻址。复位时，TCON各位为0 例：SETB TR1 ；启动定时器T1工作 熟悉各位功能 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,30,TF1定时器/计数器T1的溢出标志位 TR1定时器/计数器T1的运行控制位 TF0定时器/计数器T0的溢出标志位 TR0定时器/计数器T0的运行控制位 IE1外部中断1下降沿触发标志位 IE0外部中断0下降沿
10、触发标志位 IT1外部中断1触发类型选择位 IT0外部中断0触发类型选择位,31,三 定时器/计数器的初始化 初始化即将控制字写入定时器/计数器的过程。初始化一般步骤： 1 写入初值TH0、TL0或TH1、TL1 2 对TMOD赋值 3 对IE赋值（有中断产生时） 4 若用软件启动，则仅把TR0或TR1置“1”； 若用外中断引脚电平启动，则还需给外 引脚加启动电平。,32,四 定时器/计数器的4种工作方式 1 方式0,33,方式0是一个13位的定时器/计数器，由TL0的低5位和TH0的8位组成。 定时时间为T=12*(213-a)/fosc s 最大定时时间：M=213=8192T,34,例7
11、：已知晶振频率fosc=6MHZ，若使用T0方式0产生10ms定时中断，试对T0进行初始化编程。 MOV TH0，#63H MOV TL0，#18H SETB TR0 MOV IE ，#82H RET,35,例：T0工作于方式0，要求在P1.0引脚上产生周期为2ms的方波输出(fosc=6MHZ),ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP INQP ORG 0030H MAIN: MOV TMOD, #00H MOV TH0, #0F0H MOV TL0, #0CH SETB TR0 ；启动T0 SETB ET0 ；允许T0中断 SETB EA ；开放CPU中断 A
12、JMP $ ；定时中断等待,36,ORG 4000H ；中断服务程序 INQP: MOV TH0, #0F0H ；重写定时常数 MOV TL0, #0CH CPL P1.0 ；P1.0变反输出 RETI,37,2 方式1 方式1是一个16位定时器/计数器，结构和操作方式与方式0基本相同。定时时间为T=12*(216-a)/fosc s 最大定时时间：M=216=65536T,38,例：设fosc=12MHz,T0工作于方式1，产生50ms定时中断，TF0为高级中断源。试编写主程序中的初试化程序和中断服务程序，使P1.0产生周期为1秒的方波。 MAIN：MOV SP， #EFH MOV TH0，
13、 #3CH MOV TL0， #0B0H MOV TMOD ， #1 MOV IP， #2,39,MOV IE， #82H SETB TR0 MOV 30H， #0AH PTF0：ORL TL0， #0B0H;中断服务程序 MOV TH0， #3CH DJNZ 30H， PTF0R MOV 30H， #0AH CPL P1.0 PTF0R:RETI,40,用查询法： MOV 30H, #0AH MOV TH0, #3CH MOV TL0, #0B0H MOV TMOD, #1 SETB TR0 L2: JBC TF0, L1 SJMP L2 L1: MOV TH0, #3CH MOV TL0,
14、 #0B0H,41,DJNZ 30H, L2 MOV 30H, #0AH CPL P1.0 SJMP L2,42,3 方式2 方式2是能重置初值的8位定时器/计数器，TL0作为8位计数器，TH0作为计数初值寄存器。适于用做较精确的定时脉冲信号发生器。 定时时间 T=12*(28-a)/fosc s 最大定时时间：M=28=256T,43,定时器/计数器方式2的逻辑结构,44,MOV TMOD, #60H ; 设置T1为方式2计数 MOV TH1, #9CH ；赋初值 MOV TL1, #9CH SETB TR1 DE:JBC TF1, RE ；查询计数溢出 AJMP DE RE: CPL P1
15、.0 AJMP DE,例：用定时器1在方式2计数，要求每计满100次，将P1.0端取反。,外部计数信号由P3.5引入，每跳变一次计数器加1 100=28-a ; a=156=9CH,45,定时器/计数器方式3的逻辑结构,4 方式3,46,方式3只适用于T0，T0分为两个独立的8位计数器TL0和TH0。一般T1用作串行口波特率发生器。 最大定时时间：M=28=256T 例 用定时器T0，分别产生两个方波，一个周期为200s，另一个周期为400 s (fosc =9.216MHZ)。,47,解：定时初值计算 TL0=28-9.216*106*100*10-6/12 =256-76.8 =179.2 转换十六进制为0B3H TH0=28-9.216*106*200*10-6/12 =256-153.6 =102.4 转换十六进制为66H,48,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH ;TL0中断入口 AJMP ITL0 ORG 001BH ;TH0中断入口 AJMP ITH0 ORG 0100H MAIN:MOV SP, #60H MOV TMOD, #03H,49,MOV TL0, #0B3H MOV TH0, #66H SETB TR0 ；启动TL0初值 SETB TR1 ；启动TH0初值 SETB ET0 ;允许TL0中断 SETB ET1 ;允许TH
