《中断系统定时器串行口.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中断系统定时器串行口.ppt(57页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章第五章 中断系统、定时器中断系统、定时器/ /计数器和串行口计数器和串行口 5-1 MCS-51的中断系统的中断系统5-2 定时定时/计数器计数器5-3 MCS-51单片机的串行口单片机的串行口5-1 MCS-51的中断系统的中断系统一、中断概述1、中断源中断源指引起正在执行的程序中断,转而执行中断服务程序的设备或事件。可分为硬中断、软中断。MCS-51单片机的5个中断源:外部中断2个:、,中断请求信号分别由P3.2、P3.3输入,低电平有效、脉冲下降沿有效可选。入口地址:0003H,0013H。定时/计数溢出中断2个:T0、T1,计数溢出时置“1”TF0、TF1位,从而发出内部中断请求
2、。入口地址:000BH,001BH。串行中断1个:串行接收或发送完一帧数据时就产生一个内部中断请求RI或TI。入口地址:0023H。2、中断处理过程包含:中断请求、中断响应、中断服务、中断返回四个阶段.中断请求:中断源将相应请求中断的标志位置“1”,表示发出请求,并由CPU查询。中断响应:在一条指令的最后一个周期按优先级顺序查询中断标志,为“1”并满足响应条件时响应。响应操作:断点压栈撤除中断标志关闭低同级中断允许中断入口地址送PC。实际上响应中断的主要操作是有硬件自动产生一条长调用指令LCALL。中断服务:根据入口地址转中断服务程序,包含保护现场、执行中断主体、恢复现场。中断返回:断点出栈开
3、放中断允许返回原程序。3、中断优先级及其嵌套优先级2个-高优先级、低优先级,可通过SFR寄存器IP设置。中断嵌套原则为高优先级的中断不能被低优先的中断所中断,同级中断不能相互中断。4、中断控制的特点中断是随机发生的,并且是可编程的。通过执行特定功能的程序段而获得预定目的。5、MCS-51中断汇集二、中断控制通过对特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP等四个寄存器的设定而实现。1、中断请求控制(1)定时中断、外中断请求控制寄存器TCON字节地址88H,位地址8FH88H,与中断请求有关的各位表示如下:TF1、TF0:T1/T0溢出中断请求标志。IE1、IE0:外中断/请求标志。IT1、IT
4、0:外中断/触发方式定义位,“1”后沿触发(2)串行中断请求控制寄存器SCON串行中断请求由TI、RI的逻辑“或”得到。即不论是发送标志还是接收标志,都将发生串行中断请求。字节地址98H,位地址9FH98H,与中断请求有关的各位表示如下:TI为发送中断,RI为接收中断,为“1”时,请求中断,响应后必须由用户软件清零。 (3)中断请求的撤销中断响应后,必须及时清除TCON、SCON中的已响应中断请求标志,否则,会引起中断的重复查询和响应。外中断请求的撤销:对于边沿触发方式:由于触发信号过后就消失,撤销自然也就是自动的。对于电平触发方式:需通过软硬件结合的方法来实现撤销。定时中断请求的撤销:定时中
5、断后,硬件自动清“0”。串行中断请求的撤销:不能自动清“0”,须用软件的方法在中断服务子程序中进行清“0”。2、中断允许控制由SFR寄存器IE设置,分二级允许控制。以EA位作为总控,以各中断源的允许位作为分控。IE字节地址A8H,位地址AFHA8H,与中断允许有关的各位表示如下:单片机复位后,(IE)=00H,因此,整个中断系统为禁止状态。3、中断优先级控制由SFR寄存器IP设置,有2个优先级,相应位置“1”,为高优先级。相应位置“0”,为低优先级。IP字节地址B8H,位地址BFHB8H,与中断优先有关的各位表示如下:注意:5个中断优先位全部置“1”时,和全部清0效果一样,为同优先级中断,按自
6、然优先级处理,即为T0T1串行口,优先级依次从高到低。三、中断应用1、中断应用的准备工作(1)中断初始化设置:定义SP、IP、IE和外中断触发方式选择;(2)中断服务程序:中断入口、现场保护、中断主体程序、恢复现场返回。 2、应用举例例例5-1通过P1.0P1.7控制发光二极管,输出两种节日灯,并利用外中断P3.2,在两种状态之间切换。要求:主程序中状态:亮1灯左移循环,间隔1S,中断程序中的状态:以1秒间隔8灯依次亮起,再依次熄灭,循环3次后返回。主流程图(略),程序如下:ORG0000HLJMPMAINORG0003H;中断入口LJMPINT0ORG0030HMAIN:MOVSP,#60H
7、SETBIT0;设定下跳有效SETBEX0;开中SETBEAMOVIP,#01HMOVA,#01HLOOP: MOVP1,ARLALCALLDELAYAJMP LOOP中断服务程序流程图:中断服务程序:INT0:PUSHACCCLRAMOVR0,#00HLOOP1:SETBCRLCAMOVP1,ALCALL DELAYJNBACC.7,LOOP1LOOP2:CLRCRLCAMOVP1,ALCALLDELAYJBACC.7,LOOP2INCR0CJNER0,#03H, LOOP1POPACCRETIDELAY:(略);1秒延时5-2 定时定时/计数器计数器一、定时/计数器构成1、定时方法软件延时
8、通过执行循环而获得延时,短时间延时;硬件延时由硬件电路实现延时,长时间延时;可编程定时通过对系统时钟脉冲的计数而获得延时。2、MCS-51单片机的定时/计数器16位定时/计数器T0、T1,分别由4个8位计数器组成,均属SFR寄存器。T0由TH0、TL0构成,字节地址为8CH、8AH;T1由TH1、TL1构成,字节地址为8DH、8BH;MCS-51单片机定时器结构示意图3、MCS-51单片机定时/计数器的功能归根结底是计数器。(1)定时功能对片内机器周期进行计数,即每个机器周期产生一个计数脉冲,计数加1。(2)计数功能对片外从T0(P3.4)、T1(P3.5)引脚输入的外部脉冲信号进行计数,下降
9、沿计数加1。二、定时/计数器的控制寄存器与定时/计数器有关的控制寄存器有3个:1、定时器控制寄存器TCON(88H)SFR寄存器TCON既参与定时控制又参与中断控制,有关定时控制的有4位,表示如下:TF1/TF0:当T1/T0的计数器计数溢出时,该位置“1”。TR1/TR0:T1/T0运行控制位。软件将其置“1”时,启动T1/T0工作。2、设定定时器工作方式寄存器TMOD(89H)SFR寄存器TMOD用于2个定时器/计数器T1/T0的工作方式设定,各位的含义表示如下:GATE:门控位,定义T1/T0的启动方式,逻辑如图:C/:定时/计数功能选择位。为“0”,作定时器用;为“1”,作计数器用。M
10、1M0:工作方式选择位。00方式013位计数器01方式116位计数器10方式2 初值自动重装8位计数器11方式32个8位计数器,仅适用于T03、中断允许控制寄存器IE(A8H)三、定时器/计数器工作方式1、工作方式、工作方式0 M1M0=00 13位计数器位计数器(1)结构由TH0的全部8位和TL0的低5位构成,如下页图。当TL0低5位计数满时直接向TH0进位,并当全部13位计数满溢出时,TF0置“1”。(2)TMOD值:作定时器:TMOD=00000000=00H作计数器:TMOD=00000100=04H(3)计数初值最大计数值为213=8192T=(213计数初值)机器周期(12/fos
11、c)计数初值=213欲计数脉冲数=213T/机器周期2、工作方式、工作方式1 M1M0=0116位计数器位计数器方式1时的电路逻辑结构如图所示作定时器,TMOD=01H;作计数器,TMOD=05H;T=(216计数初值)机器周期(12/fosc)计数初值=216欲计数脉冲数=216T/机器周期例如:定时500us,fosc=6MHz时,初值=216500/2=65536-250=65286=FF06H那么:TH0=FFH,TL0=06H3、工作方式工作方式2 M1M0=10自动复位的自动复位的8位计数器位计数器以TL0作计数器,而TH0作为预置寄存器。当计数满溢出时,TF0置“1”,同时TH0
12、将计数初值以硬件方法自动装入TL0。逻辑结构,如图所示:作定时器,TMOD=02H;作计数器,TMOD=06H;最大计数值为28=256,若fosc=12MHz,则方式2的最大定时时间为256us。当作为定时器用时,定时时间的计算公式:T=(28计数初值)机器周期(12/fosc)计数初值=28欲计数脉冲数=28T/机器周期例如:定时500,fosc=6MHz时,初值=28500/2=6=06H则:TH0=TL0=06H4、工作方式工作方式3 M1M0=112个个8位位计计数数器器(仅仅限限于于T0)在T0方式3下,T0、T1的设置和使用是不同的。(1)T0方式3TL0:使用T0原有控制资源,
13、功能与方式0、1相同。TH0:借用T1的TR1、TF1,只能对片内机器周期脉冲计数,作8位定时器。T0方式3时的T0、T1电路逻辑结构,如图所示T0方式3时的T0初值计算完全同方式2(2)T0方式3下的T1T0方式3时,T1仍然可工作于方式0方式2,如上页图所示。C/控制位仍可使T1工作在定时器或计数器方式,只是由于其TR1、TF1被T0的TH0占用,因而没有计数溢出标志可供使用,计数溢出时只能将输出结果送至串行口,即用作串行口波特率发生器。T0方式3下的T1方式2,因定时初值能自动恢复,用作波特率发生器更为合适。四、定时/计数器的应用【例5-2】已知fosc=6MHz,利用T1定时500us
14、,在P1.0口输出周期为1ms的方波脉冲,使用方式0方式2编程。解:1)方波波形如图所示:2)计数初值:方式0:计数初值=213欲计数脉冲数=213T/机器周期=213-500/2=1F06HTH1=F8H,TL1=06H方式1:计数初值=216欲计数脉冲数=216T/机器周期=216-500/2=FF06HTH1=FFH,TL1=06H方式2:计数初值=28欲计数脉冲数=28T/机器周期=28-500/2=06HTH1=TL1=06H3)定时到达P1.0的翻转方法:查询方式、中断方式4)流程、程序如下:方式方式0:采用查询方式:采用查询方式程序:流程:ORG0030HSTART:MOV TM
15、OD,#00HMOV TH1,#0F8HMOV TL1, #06HMOV IE,#00HSETB TR1WT: JNBTF1, WTCPLP1.0CLRTF1MOV TH1,#0F8HMOV TL1, #06HSJMP WT方式方式1:采用中断方式:采用中断方式ORG0000HLJMPSTARTORG001BHLJMP0100HORG0030HSTART:MOVTMOD,#10HMOVTH1, #0FFHMOVTL1,#06HMOVIE,#88HMOVIP,#00001000BSETBTR1SJMP中断服务程序:ORG0100HCPLP1.0MOVTH1, #0FFHMOVTL1,#06HRE
16、TI方式方式2:采用中断方式:采用中断方式ORG0000HLJMPSTARTORG001BHLJMP0100HORG0030HSTART:MOVTMOD,#20HMOVTH1, #06HMOVTL1,#06HMOVIE,#88HMOVIP,#08HSETBTR1SJMP 中断服务程序:ORG0100HCPLP1.0RETI【例5-3】用软件延时和定时器中断方式、查询方式定时的方法编程,试设计控制六盏LED灯的程序,设晶振fosc=12MHZ,要求:1)K合上后,L1L6轮流点亮1秒,如此循环2)K断开后,全灭,等待下次启动3)要求用T0定时器、软件程序延时两种方案实现解:(1)硬件原理图及I/
17、O分配,如图所示;(2)用定时器T0方式1实现延时:定时器T0初值:定时时间:tmax=655361us=65.536ms,取50ms1秒延时实现:50ms延时20次T0的初值:=216-50000us/1us=15536=3CB0H TMOD=(00000001)B=01H控制流程查询方式:通过对TF0的查询,获得50ms延时,并循环20次,获得1S延时中断方式:通过T0溢出中断,获得50ms延时,并循环20次,获得1S延时指令代码(略)(3)用软件程序延时)用软件程序延时ORG0000HLJMPSTARTORG0030HSTART:MOVP3,#04HMOVA,#01HLOOP1:MOVP
18、1,#00HWT:JBP3.2,WTLOOP2:MOVP1,AMOVR7,#10DL3:MOVR6,#200DL2:MOVR5,#125 DL1:JNB P3.2,LOOP1 DJNZ R5,DL1 DJNZR6,DL2DJNZR7,DL3JBACC.5,JP1RLAAJMPLOOP2JP1:MOVA,#01HAJMPLOOP2 5-3 MCS-51单片机的串行口单片机的串行口一、串行通信基本概念1、并行通信和串行通信通信的基本方式:并行通信:数据的各位同时送出。传送距离:小于30米。串行通信:数据的各位逐位送出,只需一对传送线即可完成传送。传送距离:几米几千公里。2、串行通信(1)串行通信的
19、数据传送方向。单工、半双工、全双工三种方式(2)串行通信的工作方式同步方式:数据按块传送,包括同步字符、数据块。异步方式:数据按字符传送,每一个字符均按固定的字符格式传送,又被称为帧,如图。包含字符的起始位、数据位、校验位、停止位四个部分。3、串行通信的波特率(Baudrate)(1)波特率:传送数据位的速率,一般指每秒种传送二进制代码的位数。单位:bps。(2)通用异步接收/发送器(UART):用于数据串、并转换的串行接口电路。包括串行化电路(发送器)、并行化电路(接收器)、控制电路3部分。二、MCS-51单片机的串行口全双工的串行口(全双工的串行口(P3.0、P3.1):能同时进行发送和接
20、收。既可作UART用,也可作同步移位寄存器使用,还可用于网络通信,其帧格式可有8位、10位和11位,并能设置各种波特率。1、串行口的结构MCS-51单片机的串行口主要由2个物理上独立的串行数据缓冲器SBUF、输入移位寄存器和控制器等组成。还有2个SFR寄存器SCON和PCON,用于串行口的初始化编程。结构如图所示。串行口的发送和接收是以SBUF的名义进行读或写,它们共用一个地址99H。发送:执行写命令MOVSBUF,A指令,发送完后使中断标志TI置“1”。接收:当RI=0时,置“1”允许接收位时,即启动接收,并时使RI=1。执行读命令MOVA,SBUF时,即可从接收SBUF取出信息并由内部总线
21、送CPU。2、串行口控制寄存器SCON用于存放串行口的控制和状态信息,PCON用于改变串行口的通信波特率,波特率发生器可由定时器T1方式2构成。(1)串行控制寄存器SCON单元地址98H,位地址9FH98H。寄存器及位地址表示如下:SCON:SM0和SMl串行口工作方式选择位。SM2多机通信控制位,主要用于方式2和方式3。若置SM21,则允许多机通信。REN允许接收控制位。由软件置1或清0,只有当RENl时才允许接收,相当于串行接收的开关;若REN0、则禁止接收。TB8发送数据的第9位(D8)装入TB8中。在方式2或方式3中根据发送数据的需要由软件置位或复位。在许多通信协议中可作奇偶校验位,也
22、可在多机通信中作为发送地址帧或数据帧的标志位。在方式0和方式1中,该位末用。RB8接收数据的第9位。在方式2或方式3中、接收到的第9位数据放在RB8位。它或是约定的奇偶校验位,或是约定的地址数据标识位。TI发送中断标志。在一帧数据发送完时被置位。在方式0串行发送第8位结束时,或其它方式串行发送到停止位的开始时由硬件置位,可用软件查询。它同时也申请中断,TI置位意味着向CPU提供“发送缓冲器SBUF已空”的信息,CPU可以准备发送下一帧数据。串行口发送中断被响应后,TI不会自动复0,必须由软件清0。RI接收中断标志。在接收到一帧有效数据后由硬件置位。在方式0中,第8位数据发送结束时,由硬件置位;
23、在其它三种方式下,则在接收到停止位中间时由硬件置位。RI1,中请中断。表示一帧数据接收结束,并已装入接收SBUF中,要求CPU取走数据。CPU响应中断,取走数据。RI也必须由软件清0,(2)电源控制寄存器PCON字节地址87H,不可位寻址。它的D7位SMOD为串行口波特率控制位,可由软件置位或清零。若SMOD=1,则使工作在方式1、2、3时的波特率加倍。串行口的工作方式3、串行工作方式0同步移位寄存器方式方式设定:SM0SM1=00,通过执行MOVSCON,#00H。此时:RXD(P3.0):数据的发送或接收口。TXD(P3.1):输出同步移位脉冲。发送、接收的是8位数据,不设起始位和停止位,
24、低位在前,波特率固定为fosc/12。在串行方式0时,是将串行口变成并行口使用。并要有串并转换芯片74LS164、74LS165转换。方式0时序方式13、串行工作方式18位UART,波特率由T1决定。方式设定:SM0SM1=01SCON=50H串行方式1波持率216一初值方式1常用的波特率及定时器初值常用的波特率及定时器初值三、MCS-51串行口方式0驱动数码管1、LED数码管(1)结构COM:显示器位选线adp:显示器段选线发光管驱动额定电流:1040mA,静态取下限。(2)静态显示及其段码静态显示:利用8位锁存功能的I/O口线驱动一个数码管,多个数码管同时显示,需增加I/O口线。段码形成:
25、在COM送入低电平或高电平,然后控制个各笔段引脚电平,即可形成相应段码。【例5-4】:利用P1口并行输出控制八段数码管,设小数点暗,采用共阳顺序、共阴顺序、共阴逆序确定09的显示程序为:解:1)共阳顺序显示硬件结构如图:2)共阳顺序、共阴顺序、共阴逆序的段码如下:共阳顺序段码:C0H,F9H,A4H,B0H,99H,92H,82H,F8H,80H,90H共阴顺序段码:3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH(Dpa)共阴逆序段码:FCH,60H,DAH,F2H,66H,B6H,BEH,E0H,FEH,F6H(aDp)2)并行输出,循环显示09秒的显示程序:
26、DIR: MOV R0,#0MOV DPTR,#TABLOOP:MOVA,R0MOVCA,A+DPTRMOV P1,ALCALLDELAYINCR0CJNE R0,#0AH,LOOPLJMP DIRTAB:DBC0H,F9H,A4HDBB0H,99H,92HDB82H,F8H,80H,90H2、串行口方式0驱动数码管(1)串行口与并行口转换控制串入并出移位寄存器74LS164图(a)并入串出移位寄存器74LS165图(b)(2)利用74LS164驱动共阴数码管【例5-5】:利用8031串行口控制八段数码管,设小数点暗,采用共阴逆序,设计循环显示09秒的程序。解:1)硬件结构图(共阴逆序、小数点
27、暗)2)控制流程、程序START:MOVSCON,#00HMOVR0,#00HCLRES;禁止中断MOVDPTR,#TABLELOOP:MOVA,R0MOVCA,A+DPTRCLRTIMOVSBUF,ALCALLDELAYINCR0CJNER0,#10,LOOPMOVR0,#00HAJMPLOOPTABLE:DB0FCH,60H,0DAH,0F2H,66HDB0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6HORG0100HDELAY:1秒延时程序(略)RET本章小结1、定时器/计数器的工作方式和初值设定、方式0方式2应用和定时编程举例2、中断及中断请求源、特殊功能寄存器IP,IE、简单应用3、串行口的组成和功能、串行口的工作方式及波特率方式0应用及简单编程举例重点:掌握定时器/计数器的初值计算及定时程序编制,串行口工作于方式0的发送/接收数据。难点:对TMOD、SCON等特殊功能寄存器参数设定,中断系统现场保护。