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1、计算机硬件及网络计算机硬件及网络第第4章章_单片机其他片单片机其他片内功能部件内功能部件 24.1.2 P14.1.2 P1口内部结构口内部结构P1口口为为8位位准准双双向向输入输出端口。输入输出端口。 l作输出口作输出口l作为输入口作为输入口一一：读读锁锁存存器器处处理理写回锁存器写回锁存器(读读 修修 改改 写写 )如如:JBC、 CPL、 INC、 DEC、 ANL和和ORL。二：读二：读P1口口。读引脚时先写入读引脚时先写入1 14-2 4-2 MCS-51MCS-51单片机定时器单片机定时器/ /计数器计数器MCS-51MCS-51有两个定时器有两个定时器/ /计数器计数器T0T0、
2、T1T1。 定时器定时器模式模式（方式（方式0-3)0-3)T0T0、T1T1 计数器计数器模式模式 ( (方式方式0-3)0-3)foscCPU时序（振荡周期、时序（振荡周期、 机器周期）机器周期）S1S2S3S4S5S6S1S2P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2P1 P2 P1 P2振荡周期振荡周期=1/fosc1/fosc机器周期机器周期Tcy=12(1/fosc)XTAL21 1、定时器原理、定时器原理 一个一个N位的加位的加1计数器，从初值计数器，从初值a开始加开始加1计数计数至溢出所占用的时间为：至溢出所占用的时间为： T=Tcycy（2N- a
3、 a ）思考思考:N=13:N=13、 N=16N=16、 N=8N=8最大的定时时间最大的定时时间? ? 4.2.1 MCS-514.2.1 MCS-51定时器定时器/ /计数器的原理计数器的原理N N位计数器位计数器外部时钟外部时钟内部时钟内部时钟TF=1TF=1中断中断查询查询机器周期机器周期 每个每个机器周期机器周期计数器加计数器加1，计满溢出产生，计满溢出产生中断请求。中断请求。2 2、计数器原理、计数器原理 结论：外部信号结论：外部信号最高频率最高频率是晶振是晶振1/24。P3.4P3.4（T0T0）P3.5 (T1)P3.5 (T1)N N位计数器位计数器外部时钟外部时钟内部时钟
4、内部时钟TF=1TF=1中断中断查询查询负跳变负跳变/ /机器周期机器周期 外部输入信号加到外部输入信号加到T0（P3.4）或或T1（P3.5），CPU每个机器周期对每个机器周期对T0(或或T1)检测一次，只有在前一次检测为检测一次，只有在前一次检测为1后后一次检测为一次检测为0时才使计数器加时才使计数器加1。1.1.控制寄存器控制寄存器TCONTCON 高高4 4位的功能：位的功能： (1) TR1(1) TR1、TR0TR0计数运行控制位计数运行控制位 1 1：启动定时器：启动定时器/ /计数器计数器 0 0：停止定时器：停止定时器/ /计数器计数器 (2) TF1 (2) TF1、TF0
5、TF0计数溢出标志位计数溢出标志位2.2.工作模式控制寄存器工作模式控制寄存器TMODTMOD T1T1T0T0（1 1）GATEGATE门控位门控位 0 0：以以TRTRX X（X=0,1X=0,1）来启动定时器）来启动定时器/ /计数器运行。计数器运行。1 1：用用外外中中断断引引脚脚(/INT0(/INT0或或/INT1)/INT1)上上的的高高电电平平和和TRTRX X来启动定时器来启动定时器/ /计数器运行。计数器运行。（2 2）M1M1、M0M0工作方式选择位工作方式选择位 M1 M0 M1 M0 工工 作作 方方 式式 0 0 0 0 方式方式0 0，1313位定时器位定时器/
6、/计数器。计数器。 0 1 0 1方式方式1 1，1616位定时器位定时器/ /计数器。计数器。 1 0 1 0 方式方式2 2，8 8位常数自动重新装载位常数自动重新装载 1 1 1 1 方方式式3 3，仅仅适适用用于于T0T0，T0T0分分成成两两个个8 8 位计数器，位计数器，T1T1停止计数。停止计数。 (3) C/T(3) C/T计数器模式和定时器模式选择位计数器模式和定时器模式选择位0 0：定时器模式。定时器模式。 1 1：计数器模式。计数器模式。工作方式指令：必须字节寻址工作方式指令：必须字节寻址MOV TMODMOV TMOD，# #方式字方式字例例4-14-1：设：设T0T0
7、采用非门控方式采用非门控方式 1 1定时。定时。MOVMOV TMODTMOD，#0000 0001B#0000 0001B 或或MOVMOV TMODTMOD，#01H#01H 3 3计数寄存器计数寄存器THTH、TLTL TH0 TH1T0 T1 TL0 TL14.2.3 4.2.3 定时器定时器/ /计数器工作方式计数器工作方式方式0:13位计数器，TL0低5位TH0的8位组成。方式1：TH0为高8位，TL0为低5位。方式2：TH0为计数初值寄存器，TH0内容送TL0。4-2-4 4-2-4 定时器定时器/ /计数器的初始化计数器的初始化 最大定时时间：最大定时时间：方式方式0 0：Tm
8、ax=213Tmax=2131 1usus=8.192ms=8.192ms方式方式1 1：Tmax=216Tmax=2161 1usus=65.536ms=65.536ms方式方式2.32.3：Tmax=28Tmax=281 1usus=0.256ms=0.256ms4-44-4 中断系统中断系统 实时测控，单片实时测控，单片机机能及时地响应和处理单片机外能及时地响应和处理单片机外部事件或内部事件所提出的中断请求部事件或内部事件所提出的中断请求。4.4.1 4.4.1 中断的概念中断的概念 CPU CPU正在执行程序时，外部或内部发生某一正在执行程序时，外部或内部发生某一事件事件，请求请求CP
9、UCPU迅速去处理。迅速去处理。 CPU CPU暂时中止当前的工作，转到中断服务处理程暂时中止当前的工作，转到中断服务处理程序处理所发生的事件。序处理所发生的事件。 处理完该事件后，再回到原来被中止的地方，继处理完该事件后，再回到原来被中止的地方，继续原来的工作，这称为续原来的工作，这称为中断中断。中断方式中断方式优点优点：大大提高了大大提高了CPUCPU的工作效率。的工作效率。4 4 中断允许寄存器中断允许寄存器IEIE 中断源的开放或屏蔽，由中断源的开放或屏蔽，由中断允许寄存器中断允许寄存器IEIE控制。控制。IEIE对中断的开放和关闭为两级控制对中断的开放和关闭为两级控制 l总中断控制位
10、总中断控制位EAEA（IE.7IE.7位）位）: :EA=0EA=0所有中断请求被屏蔽。所有中断请求被屏蔽。EA=1EA=1，开放中断，开放中断，lESES：串行口中断允许位串行口中断允许位 0 0：禁止；禁止；1 1：允许。允许。lET1ET1：T1T1中断允许位中断允许位0 0：禁止；禁止；1 1：允许。允许。lEX1EX1：外部中断外部中断1 1允许位允许位0 0：禁止；禁止；1 1：允许。允许。lET0ET0：T0T0中断允许位中断允许位0 0：禁止；禁止；1 1：允许。允许。lEX0EX0：外部中断外部中断0 0允许位。允许位。0 0：禁止；禁止；1 1：允许。允许。 可归纳为下面两
11、条基本规则：可归纳为下面两条基本规则：（1 1）低优先级可被高优先级中断，反之则不能。）低优先级可被高优先级中断，反之则不能。（2）同级中断不会被它的同级中断源所中断。）同级中断不会被它的同级中断源所中断。5 5 中断优先级寄存器中断优先级寄存器IPIP两个中断优先级，可实现两级中断嵌套。两个中断优先级，可实现两级中断嵌套。中断优先级寄存器中断优先级寄存器IPIP，其字节地址为，其字节地址为B8HB8H。lPSPS串口优先级控制位串口优先级控制位, ,高优先高优先1;1;低优先低优先0 0。lPT1PT1T1T1优先级控制位优先级控制位, ,高优先级高优先级1 1；低优先；低优先0 0。lPX
12、1PX1外部中断外部中断1 1优先级优先级, ,高优先级高优先级1; 1; 低优先低优先0 0。lPT0PT0T0T0中断优先级高中断优先级高, ,优先级优先级1; 1; 低优先低优先0 0 。lPX0PX0外部中断外部中断0 0优先级优先级, ,高优先级高优先级1; 1; 低优先低优先0 0 。 4.4.3 4.4.3 响应中断请求的条件响应中断请求的条件 1 1 CPUCPU响应中断的响应中断的条件：条件：（1 1）该该中中断断源源发发出出中中断断请请求求，即即该该中中断断源源对对应应的的中断请求标志中断请求标志为为“1”“1”。 （2 2）中断总允许位）中断总允许位EAEA为为1 1，即
13、没有被屏蔽。即没有被屏蔽。（3 3）申请中断的申请中断的中断源中断源允许位允许位为为1 1，即没有被，即没有被屏蔽。屏蔽。（4 4）无同级或更高级中断正在被服务。）无同级或更高级中断正在被服务。 2 2 中断响应过程：中断响应过程：（1 1）阻断同级和低级的中断阻断同级和低级的中断; ; （2 2）硬件产生长调用）硬件产生长调用LCALL;LCALL;将将PCPC入栈入栈. .（3 3）将中断入口地址装入）将中断入口地址装入PC.PC.执行中断服务程序执行中断服务程序。（4 4）通常入口地址处放长转移指令）通常入口地址处放长转移指令。4-34-3 MCS-51 MCS-51的串行口的串行口4.
14、3.14.3.1串行通讯的基本方式串行通讯的基本方式( (一一) )异步通讯：（异步通讯：（Universal asychronous Universal asychronous receiver-transmitterreceiver-transmitter）接收器和发送器有各自）接收器和发送器有各自的时钟，非同步的，用一帧来表示一个字符。的时钟，非同步的，用一帧来表示一个字符。( (二二) )同步通信同步通信 发送器和接收器由同一个时钟源控制，每发送器和接收器由同一个时钟源控制，每一数据块开头时一数据块开头时发送一个或两个同步字符发送一个或两个同步字符，使发与收双方取得同步。数据块的各个字
15、符使发与收双方取得同步。数据块的各个字符间取消了起始位和停止位，通信速度得以提间取消了起始位和停止位，通信速度得以提高。高。 MCS-51MCS-51的串行口的串行口: :l全双工全双工的串行通讯口的串行通讯口l扩展移位寄存器扩展移位寄存器 ( (可扩展并行可扩展并行I/OI/O口口) )和作和作UARTUART使用使用。l4 4种工作方式种工作方式 , ,方式方式0 0、2 2波特率固定。波特率固定。方式方式1 1、3 3波特率由片内定时器波特率由片内定时器/ /计数器控制。计数器控制。l每发送或接收一帧数据，置位每发送或接收一帧数据，置位TITI、RIRI。4.3.2 4.3.2 串行口的
16、结构：串行口的结构：SBUFSBUF、 SCONSCON、PCONPCON1 1、接收和发送缓冲器、接收和发送缓冲器共用一个特殊功能寄存器共用一个特殊功能寄存器字节地址：字节地址：SBUFSBUF（99H99H）。）。 2 2、串行口控制、串行口控制/ /状态寄存器状态寄存器 SCON(98H)SCON(98H)SM0SM0，SM1SM1：选择串行口选择串行口4 4种工作方式。种工作方式。串行口控制串行口控制/ /状态寄存器状态寄存器 SCONSCON (98H)(98H)SM2SM2：多机控制位，用于多机通讯。多机控制位，用于多机通讯。RENREN：允许接收控制，允许接收控制，REN=1RE
17、N=1允许；允许；REN=0REN=0禁止。禁止。TB8TB8：发送的第发送的第9 9位数据位，作校验位和地址位数据位，作校验位和地址/ /数据数据标识标识RB8RB8：接收的第接收的第9 9位数据位或停止位位数据位或停止位T IT I：发送中断，发送一帧结束，发送中断，发送一帧结束，TI=1TI=1，软件清零软件清零R IR I：接收中断，接收一帧结束，接收中断，接收一帧结束，RI=1RI=1，软件清零软件清零4.3.3 串行接口的工作方式串行接口的工作方式SM0SM0，SM1SM1选择四种工作方式。选择四种工作方式。方式方式0 0扩展扩展移位寄存器方式移位寄存器方式。扩展并行。扩展并行I/
18、I/O口。口。1.1.一帧一帧8 8位，无起始位和停止位。位，无起始位和停止位。2.RXD2.RXD：数据输入：数据输入/ /输出端。输出端。 TXD TXD：同步脉冲输出，每个脉冲对应一数据位。：同步脉冲输出，每个脉冲对应一数据位。控制外部移位寄存器移位。控制外部移位寄存器移位。3.3.波特率波特率B = fosc/12B = fosc/12如：如： fosc=12MHz fosc=12MHz， B=1MHzB=1MHz，每位数据占，每位数据占1 1 s s。1.1.方式方式0 0发送时序发送时序: :CPUCPU写入发送缓冲器写入发送缓冲器SBUFSBUF，产生一，产生一个正脉冲，即把个正
19、脉冲，即把SBUFSBUF中的中的8 8位数据以位数据以fosc/12fosc/12的固定波的固定波特率从特率从RXDRXD引脚串行输出，低位在先引脚串行输出，低位在先, ,TXDTXD引脚输出同步引脚输出同步移位脉冲，发送完移位脉冲，发送完8 8位数据置位数据置“1”“1”中断标志位中断标志位TITI。2.2.方式方式0 0接收接收 向串口向串口SCONSCON写入控制字（置写入控制字（置方式方式0 0，置，置“1”“1”RENREN，RI=0RI=0），产生一正脉冲，即开始接收数据。，产生一正脉冲，即开始接收数据。RXDRXD为数据输入端，为数据输入端，TXDTXD为移位脉冲信号输出端，接
20、收器为移位脉冲信号输出端，接收器也以也以fosc/12fosc/12的固定波特率采样的固定波特率采样RXDRXD引脚的数据信息，当引脚的数据信息，当收到收到8 8位数据时置位数据时置“1” “1” RIRI。方式方式0 0时，时，SM2SM2位必须为位必须为0 0。 TITI或或RIRI须由用户软件清须由用户软件清“0”“0”，CLR TICLR TI；TITI位清位清“0”“0”CLR RI CLR RI ；RIRI位清位清“0”“0”4.3.4 4.3.4 计算波特率计算波特率l方式方式0 0为固定波特率：为固定波特率：B=fosc/12B=fosc/12l方式方式2 2可选两种波特率：可
21、选两种波特率： B=(2 B=(2SMOD /64)fosc /64)fosc T1T1方式方式2 2溢出时间溢出时间t=(2t=(28 8 -X)T=(2-X)T=(28 8 -X)12/ fosc-X)12/ fosc T1 T1溢出率溢出率=1/t= fosc /12(2=1/t= fosc /12(28 8 -X)-X)波特率波特率B=(2B=(2SMOD /32)fosc/12(2/32)fosc/12(28 8-X)-X) X= 2 X= 28 8-fosc2-fosc2SMOD/384B/384BT1T1选方式选方式1 1，需重装时间常数。，需重装时间常数。 X= 2 X= 21616-fosc2-fosc2SMOD/384B/384B设晶振频率为设晶振频率为6MHz,6MHz,串串口以方式口以方式1 1通信，其波特率为通信，其波特率为12001200，当，当SMOD=1SMOD=1时，则时，则定时器定时器1 1的初值为。的初值为。
