中斷控制定時及計數(shù)器與串行口

1、第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 第4章 中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口 4.1 CPU與外設(shè)通信方式概述4.2 增強型MCS-51中斷控制系統(tǒng)4.3 增強型MCS-51定時/計數(shù)器4.4 串行通信系統(tǒng)4.5 增強型MCS-51芯片識別與仿真第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.1 CPU與外設(shè)通信方式概述與外設(shè)通信方式概述 外圍設(shè)備與CPU之間常用的通信方式有：查詢方式中斷傳輸方式直接存儲器存取（簡稱DMA）由于在單片機控制系統(tǒng)中，外設(shè)與CPU之間需要傳送的數(shù)據(jù)量較少，對傳輸率要求不高，一般不用DMA方式，這里也就不

2、介紹。第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.1.1 查詢方式查詢方式 查詢方式包括查詢輸出方式和查詢輸入方式。所謂查詢輸入方式，是指CPU讀外設(shè)數(shù)據(jù)前，先查詢外設(shè)是否處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)（即外設(shè)是否已將數(shù)據(jù)輸出到CPU的數(shù)據(jù)總線上）；查詢輸出方式是指CPU向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)前，先查詢外設(shè)是否處于空閑狀態(tài)（即外設(shè)是否可以接收CPU輸出的數(shù)據(jù)）。 下面以CPU向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)為例，簡要介紹查詢傳輸方式的工作過程：當(dāng)CPU需要向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)時，先將控制命令（如外設(shè)的啟動命令）寫入外設(shè)的控制端口，然后不斷讀外設(shè)的狀態(tài)口，當(dāng)發(fā)現(xiàn)外設(shè)處于空閑狀態(tài)后，就將數(shù)據(jù)寫入外設(shè)的數(shù)據(jù)口，完

3、成數(shù)據(jù)的輸出過程。第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 下面以CPU向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)為例，簡要介紹查詢傳輸方式的工作過程： 當(dāng)CPU需要向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)時，先將控制命令（如外設(shè)的啟動命令）寫入外設(shè)的控制端口，然后不斷讀外設(shè)的狀態(tài)口，當(dāng)發(fā)現(xiàn)外設(shè)處于空閑狀態(tài)后，就將數(shù)據(jù)寫入外設(shè)的數(shù)據(jù)口，完成數(shù)據(jù)的輸出過程。 查詢方式優(yōu)缺點： 硬件開銷少、傳輸程序簡單，但缺點是CPU占用率高，因為在外設(shè)未準(zhǔn)備就緒或處于非空閑狀態(tài)前，CPU一直處于查詢狀態(tài)，不能執(zhí)行其他操作，任何時候也只能與一個外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 4.1.2 中斷通信方式 采用中斷傳輸方式就可以克服查詢傳輸方式存在的缺陷

4、：當(dāng)CPU需要向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)時，將啟動命令寫入外設(shè)控制口后，就繼續(xù)執(zhí)行隨后的指令序列，而不是被動等待；當(dāng)外設(shè)處于空閑狀態(tài)，可以接收數(shù)據(jù)時，由外設(shè)向CPU發(fā)出允許數(shù)據(jù)傳送的請求信號即中斷請求信號，如果滿足中斷響應(yīng)條件，CPU將暫停執(zhí)行隨后的指令序列，轉(zhuǎn)去執(zhí)行預(yù)先安排好的數(shù)據(jù)傳送程序稱為中斷服務(wù)程序，CPU響應(yīng)外設(shè)中斷請求的過程簡稱為中斷響應(yīng)；待完成了數(shù)據(jù)傳送后，再返回斷點處繼續(xù)執(zhí)行被中斷了的程序這一過程稱為中斷返回?？梢?，在這種方式中，CPU發(fā)出控制命令后，將繼續(xù)執(zhí)行控制命令后的指令序列，而不是通過檢測外設(shè)的狀態(tài)來確定外設(shè)是否處于空閑狀態(tài)，這不僅提高了CPU的利用率，而且能同時與多個外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)

5、交換只要合理安排相應(yīng)中斷的優(yōu)先級以及同優(yōu)先級中斷的查詢順序即可。因此，中斷傳輸方式是CPU與外設(shè)之間最常見的一種數(shù)據(jù)傳輸方式。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 1. 中斷源中斷源 在計算機控制系統(tǒng)中，把引起中斷的事件稱為中斷源。在單片機控制系統(tǒng)中，常見的中斷源有：l外部中斷，如CPU某些特定引腳電平變化引起的中斷。l各類定時/計數(shù)器溢出中斷（即定時時間到或計數(shù)器滿中斷）。l 串行發(fā)送結(jié)束中斷。l 串行接收有效中斷。l電源掉電中斷。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 2.中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級 當(dāng)多個外設(shè)以中斷方式與CP

6、U進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，可能遇到兩個或兩個以上外設(shè)中斷請求同時有效的情形。在這種情況下，CPU先響應(yīng)哪一外設(shè)的中斷請求？這就涉及到中斷優(yōu)先級問題。一般說來，為了能夠處理多個中斷請求，中斷控制系統(tǒng)均提供中斷優(yōu)先級控制。有了中斷優(yōu)先級控制后，就可以解決多個中斷請求同時有效時，先響應(yīng)哪一請求中斷問題，以及高優(yōu)先級中斷請求可中斷低優(yōu)先級中斷處理進(jìn)程，實現(xiàn)中斷嵌套。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 3. 中斷開關(guān)中斷開關(guān) 有時為避免某一處理過程被中斷，中斷控制器給每一個中斷源都設(shè)置了一個中斷請求屏蔽位，用于屏蔽（即禁止）相應(yīng)中斷源的中斷請求，當(dāng)某一中斷源的中斷請求處于禁

7、止?fàn)顟B(tài)時，即使該中斷請求有效，CPU也不響應(yīng)，相當(dāng)于中斷源的中斷開關(guān)。此外，還設(shè)一個總的中斷請求屏蔽位，當(dāng)該位處于禁止?fàn)顟B(tài)時，CPU忽略所有中斷源的中斷請求，相當(dāng)于中斷源總開關(guān)。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4. 中斷處理過程中斷處理過程 中斷處理過程涉及中斷查詢和響應(yīng)兩個方面，即當(dāng)某一事件發(fā)生時，對應(yīng)的中斷標(biāo)志，即中斷請求何時有效？CPU什么時候查詢中斷標(biāo)志？什么時候？在什么情況下會響應(yīng)中斷請求？下面結(jié)合增強型MCS-51中斷控制系統(tǒng)逐一介紹。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.2 增強型MCS-51中斷控

8、制系統(tǒng) 增強型MCS-51系列內(nèi)嵌的中斷控制器可以管理具有4個中斷優(yōu)先級的6個中斷源（增強型MCS-51 CPU中斷源的個數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)MCS-52子系列相同），其結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。在增強型MCS-51系列中，6個中斷源對應(yīng)8個中斷請求標(biāo)志（串行發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志TI和串行接收有效中斷標(biāo)志RI相“或”后作為一個中斷源串行口中斷，共用一個中斷開關(guān)；定時器T2溢出中斷TF2和外部觸發(fā)中斷EXF2相“或”后作為一個中斷源定時器T2中斷，也共用一個中斷開關(guān)）。 圖4-1 增強型MCS-51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.2.1 中斷源及標(biāo)志 增強型M

9、CS-51 CPU在每個機器周期的S5P2時刻順序采樣各中斷源，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一中斷有效（出現(xiàn)）時，對應(yīng)中斷標(biāo)志置1，表明相應(yīng)事件發(fā)生了。 圖4-2 與中斷功能有關(guān)的TCON寄存器位 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.2.2 中斷控制 1. 中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器IE 當(dāng)某一中斷（事件）出現(xiàn)時，相應(yīng)的中斷請求標(biāo)志位置1（即中斷有效），但該中斷請求能否被CPU查詢，由中斷控制寄存器IE相應(yīng)位決定（MCS-51 CPU在每個機器周期的S6狀態(tài)查詢處于允許狀態(tài)的中斷請求標(biāo)志），中斷控制寄存器IE各位含義如圖4-3所示。 第第4章章 中斷控制、定時中斷

10、控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 圖4-3 中斷控制寄存器IE各位含義 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 2. 中斷優(yōu)先級控制寄存器中斷優(yōu)先級控制寄存器IP 標(biāo)準(zhǔn)MCS-51內(nèi)核只有兩個中斷優(yōu)先級，各中斷源優(yōu)先級由IP寄存器控制（0為低優(yōu)先級；1為高優(yōu)先級），中斷優(yōu)先級控制寄存器IP各位含義如圖4-4(a)所示。 增強型MCS-51內(nèi)核具有四個中斷優(yōu)先級，除了標(biāo)準(zhǔn)MCS-51 CPU的中斷優(yōu)先級控制寄存器IP外，還增加了一個中斷優(yōu)先級控制寄存器IPH（字節(jié)地址為0B7H，但I(xiàn)PH沒有按位尋址功能），IPH寄存器各位含義如圖4-4(b)所示，即中斷源

11、的優(yōu)先級由IPH、IP對應(yīng)位編碼決定，具體情況如下：IPH.X位IP.X位優(yōu)先級00 0級（優(yōu)先級最低）01 1級10 2級11 3級（優(yōu)先級最高） 中斷優(yōu)先級控制寄存器IP各位含義 斷優(yōu)先級控制寄存器高位IPH各位含義 圖4-4 中斷優(yōu)先級控制寄存器 4.2.3 中斷響應(yīng)過程及中斷服務(wù)程序入口地址 對于外中斷來說，MCS-51 CPU在每個機器周期的S5P2相鎖存引腳的電平狀態(tài)，設(shè)置中斷請求標(biāo)志（若中斷有效，相應(yīng)中斷標(biāo)志位置1；中斷無效，標(biāo)志位為0），如圖4-5中的M1周期，并在下一機器周期（如圖4-5中的M2周期）的S6狀態(tài)按優(yōu)先級順序查詢所有沒有被禁止的中斷請求標(biāo)志，如果滿足下列中斷響應(yīng)

12、條件，則在下一機器周期(如圖4-5中的M3周期)的S1狀態(tài)，響應(yīng)優(yōu)先級最高的中斷請求，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，否則繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前程序。 圖4-5 中斷響應(yīng)時序 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 MCS-51中斷響應(yīng)條件為：(1) 當(dāng)前不處于同級或更高級中斷響應(yīng)中。這是為了防止同級或低級中斷請求中斷同級或更高級中斷。(2) 當(dāng)前機器周期必須是當(dāng)前指令的最后一個機器周期，否則等待。執(zhí)行某些指令需要兩個或兩個以上機器周期，如果當(dāng)前機器周期不是指令的最后一個機器周期，則不響應(yīng)中斷請求，即不允許中斷一條指令的執(zhí)行過程，這是為了保證指令執(zhí)行過程的完整性。(3) 如果當(dāng)前

13、指令是中斷返回指令RETI，或讀寫中斷控制寄存器IE、優(yōu)先級寄存器IP或IPH，則必須再執(zhí)行一條指令后才能響應(yīng)中斷請求，即中斷控制器各狀態(tài)位尚未穩(wěn)定前，不響應(yīng)中斷，以免出現(xiàn)不確定后果。 1. 中斷響應(yīng)條件中斷響應(yīng)條件如果滿足中斷響應(yīng)條件，將進(jìn)入中斷響應(yīng)過程：(1) CPU先將對應(yīng)中斷的優(yōu)先級觸發(fā)器置1（每一中斷源對應(yīng)一個中斷優(yōu)先級觸發(fā)器，不過圖4-1中沒畫出該觸發(fā)器），阻止CPU再響應(yīng)同級或更低級中斷請求。(2) 將程序計數(shù)器PC當(dāng)前值壓入堆棧，以保證執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后正確返回；將中斷源入口地址裝入PC，以便執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。這一過程由硬件完成，相當(dāng)于執(zhí)行了一條長調(diào)用指令“LCALL

14、XXXX”，中斷服務(wù)程序入口地址如下：中斷源 入口地址（即LCALL指令的XXXX地址）外中斷0003H定時/計數(shù)器T0溢出中斷000BH外中斷0013H定時/計數(shù)器T1溢出中斷001BH串行口中斷0023H定時/計數(shù)器T2溢出中斷002BH 0INTINT12. 中斷響應(yīng)過程及中斷服務(wù)程序入口地址中斷響應(yīng)過程及中斷服務(wù)程序入口地址第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 由于各中斷服務(wù)程序入口地址僅相隔8個字節(jié)，難以容納中斷服務(wù)程序，為此可在中斷程序入口處放置一條長跳轉(zhuǎn)指令，這樣實際的中斷服務(wù)程序就可以放在存儲器區(qū)內(nèi)的任意位置（一般放在主程序后），如下所示：OR

15、G 0003HLJMP INT0;在外中斷 入口處放一條長跳轉(zhuǎn)指令 ORG 0100HMAIN:;主程序INT0:;外中斷 的中斷服務(wù)程序。 0INT0INT第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 (3) 清除中斷請求標(biāo)志 (4) 返回。中斷服務(wù)程序最后一條指令是中斷返回指令“RETI”，執(zhí)行了中斷返回指令RETI后，先將對應(yīng)中斷的優(yōu)先級觸發(fā)器清0（以便返回后CPU能夠響應(yīng)同級或更低級的中斷請求），并將堆棧內(nèi)的兩個字節(jié)彈到程序計數(shù)器PC，以便從斷點處繼續(xù)執(zhí)行被中斷程序的后續(xù)指令。 4.2.4 中斷初始化及中斷服務(wù)程序結(jié)構(gòu) 中斷初始化是指通過設(shè)置TCON、IE及I

16、P、IPH寄存器內(nèi)容，確定外中斷觸發(fā)方式（低電平觸發(fā)還是下降沿觸發(fā)）、開中斷、設(shè)置中斷優(yōu)先級等，例如可通過如下指令將 定義為下降沿觸發(fā)，優(yōu)先級為3（最高），并允許 中斷：SETB IT0;外中斷 采用下降沿觸發(fā)。ORL IPH, #01H;由于IPH寄存器沒有位尋址功能，只能通過或指令，將IPH的PX0H位置1。SETB PX0;IP寄存器具有位尋址功能，可通過SETB指令將指定位置1。SETB EX0;允許 中斷。SETB EA;開中斷。 0INT0INT0INT0INT中斷服務(wù)程序結(jié)構(gòu)與子程序類似，大致包含以下幾部分：;必要時保護(hù)現(xiàn)場PUSH PSWPUSH AccSETB RS0;切換工

17、作寄存器區(qū),根據(jù)需要可使用0-3區(qū)中的任一區(qū)。CLR RS1;由于中斷出現(xiàn)的不確定性，因此只要中斷服務(wù)程序中使用;了寄存器組R0R7，就需要切換工作區(qū)。 ;中斷服務(wù)程序體（略）。 CLR 中斷請求標(biāo)志 ;對于不能自動清除中斷請求標(biāo)志的中斷響應(yīng)過程，需要通過;“CLR 中斷請求標(biāo)志位”指令清除中斷請求標(biāo)志，防止同一請;求被多次響應(yīng)。POP AccPOP PSW;恢復(fù)現(xiàn)場。RETI;中斷返回指令。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 中斷源及中斷標(biāo)志。即什么事件發(fā)生時，對應(yīng)中斷標(biāo)志置1。 如何控制該中斷。即中斷允許由中斷控制寄存器IE哪一位控制；優(yōu)先級由IPH、

18、IP寄存器哪一位控制，以及同優(yōu)先級硬件查詢順序。 中斷入口地址。即中斷服務(wù)程序放在何處。 CPU響應(yīng)該中斷請求后，能否自動清除對應(yīng)的中斷標(biāo)志。 在單片機中，還要了解該中斷源能否喚醒處于掉電狀態(tài)下的CPU?？梢妼τ谝粋€中斷來說，我們需要了解下列問題：第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.3 增強型MCS-51定時/計數(shù)器 在單片機控制系統(tǒng)中，常需要對外部脈沖進(jìn)行計數(shù)或每隔特定時間執(zhí)行某一操作，因此定時/計數(shù)器是單片機控制系統(tǒng)中重要的外設(shè)部件之一，幾乎所有單片機芯片均內(nèi)置一個到數(shù)個定時/計數(shù)器。增強型MCS-51系列單片機芯片內(nèi)置了三個16位的定時/計數(shù)器，分

19、別稱為T0、T1和T2。第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.3.1 定時/計數(shù)功能概述 定時/計數(shù)器的核心部件是一個加法（或減法）計數(shù)器，可工作在定時方式或計數(shù)方式，因此稱為定時/計數(shù)器。不過這兩種工作方式并沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是計數(shù)脈沖來源不同而已：如果計數(shù)脈沖是頻率相對穩(wěn)定的系統(tǒng)時鐘信號（一般是系統(tǒng)時鐘的分頻信號）時，則稱為定時方式；反之，當(dāng)計數(shù)脈沖取自CPU I/O引腳的外部信號時，稱為計數(shù)方式。 單片機內(nèi)定時/計數(shù)器屬于可編程部件，除了加法計數(shù)器（部分單片機芯片采用減法計數(shù)器）外，尚有工作方式控制寄存器，一般具有如下特點：(1) 工作方式寄存器。定

20、時/計數(shù)器有多種定時或計數(shù)方式，使用前必須初始化工作方式寄存器，設(shè)置定時/計數(shù)器的工作方式（定時還是計數(shù)；硬件啟動還是軟件啟動；計數(shù)長度即作16位計數(shù)器，還是8位計數(shù)器使用；溢出后重裝初值，還是從0開始計數(shù)等）。(2) 可以從0開始計數(shù)，也可以從特定值開始計數(shù)，因此定時/計數(shù)器是一個可讀寫的寄存器，使用前一般需要設(shè)置定時/計數(shù)器的初值。(3) 每來一個脈沖，計數(shù)器加1（或減1）。當(dāng)計數(shù)器溢出時，定時/計數(shù)器中斷標(biāo)志有效（定時時間到），向CPU發(fā)出中斷請求，如果中斷處于開放狀態(tài)，則CPU將響應(yīng)定時/計數(shù)器的中斷請求。第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.3.

21、2定時/計數(shù)器T0、T1結(jié)構(gòu)及控制 增強型MCS-51芯片中的定時/計數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)及功能與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51芯片16位定時/計數(shù)器T0（高8位是TH0，低8位是TL0）、T1（高8位是TH1，低8位是TL1）完全相同。T0、T1采用加法計數(shù)方式，即每輸入一個計數(shù)脈沖，計數(shù)器加1；在定時方式下，計數(shù)脈沖是系統(tǒng)時鐘信號的12分頻。由于MCS-51單片機一個機器周期包含12個時鐘周期，因此在定時方式下，定時/計數(shù)器實際上就是機器周期的計數(shù)器（對于“6時鐘/機器周期”芯片來說，在定時方式下，計數(shù)脈沖是系統(tǒng)時鐘信號的6分頻，還是機器周期計數(shù)器）。在計數(shù)方式下，定時/計數(shù)器T0的計數(shù)脈沖來自P3.4

22、引腳，定時/計數(shù)器T1的計數(shù)脈沖來自P3.5引腳。MCS-51 CPU在每個機器周期的S5P2相檢測P3.4、P3.5引腳的電平狀態(tài)，如果前一個機器周期采樣值為高電平，而后一個機器周期采樣值為低電平，則計數(shù)器加1，在下一機器周期的S3P1相后，更新定時/計數(shù)器TH、TL的值。 在MCS-51中，與定時/計數(shù)器T0、T1工作方式有關(guān)的寄存器為TMOD和TCON。其中TMOD控制定時/計數(shù)器T0、T1的工作方式，而TCON控制定時/計數(shù)器的啟動方式、禁止/允許定時中斷。 (1) (1) 工作方式寄存器TMOD 定時/計數(shù)器工作方式控制字寄存器TMOD各位含義如圖4-6所示。 圖4-6 TMOD寄存

23、器各位含義 1. 定時定時/計數(shù)器的控制計數(shù)器的控制l M1、M0用于選擇定時/計數(shù)器的工作方式，具體情況如表4-1所示。表4-1 定時/計數(shù)器工作方式M1 M0工作方式說明00方式0(不推薦)13位定時/計數(shù)器，主要是為了與Intel公司早期的MCS-48系列兼容，由TL0的低5位和TH0（8位）構(gòu)成，由于裝入初值容易出錯，不推薦使用方式0。01方式1(常用)16位定時/計數(shù)器。10方式2(常用)自動重裝初值的8位定時/計數(shù)器11方式3定時/計數(shù)器T0可以工作在這一方式，相當(dāng)于兩個獨立的8位定時/計數(shù)器。但T0工作于方式3時，占用了定時/計數(shù)器T1的部分資源，限制了T1的使用范圍（在這種情況

24、下，T1可作為串行口發(fā)送、接收波特率發(fā)生器）。第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 l 定時/計數(shù)方式選擇。當(dāng) 位為0時，計數(shù)脈沖來自CPU內(nèi)，計數(shù)脈沖頻率是系統(tǒng)時鐘信號的12分頻（對于“6時鐘/機器周期”芯片來說，計數(shù)脈沖是系統(tǒng)時鐘信號的6分頻），即處于定時方式；當(dāng) 位為1時，計數(shù)脈沖來自P3.4引腳，即處于計數(shù)方式。l GATE定時/計數(shù)器啟動方式控制位。 TC /TC /T/C第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 定時/計數(shù)器啟動控制位，以及定時/計數(shù)器溢出中斷標(biāo)志存放在特殊功能寄存器TCON的高4位，各位含義如圖4-7

25、所示。 圖4-7 TCON寄存器中與定時/計數(shù)器控制有關(guān)的位 (1) (2) 控制字寄存器TCON 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 2. 工作方式工作方式 定時/計數(shù)器T0有四種工作方式（即方式0、方式1、方式2和方式3），主要用于定時和計數(shù)；定時/計數(shù)器T1有三種工作方式（即方式0、方式1和方式2），除了定時、計數(shù)外，T1還可作為串行異步通信口的波特率發(fā)生器。值得注意的是初始化時如果錯將定時/計數(shù)器T1置為方式3，則T1將停止工作。 當(dāng)M1M0初始化為01時，定時/計數(shù)器工作于方式1，即計數(shù)長度為16位。 定時/計數(shù)器T0方式1結(jié)構(gòu)如圖4-8所示，計數(shù)

26、器長度為16位，分別由TL0和TH0組成。圖4-8 定時/計數(shù)器T0(T1)方式1結(jié)構(gòu) (1) 方式1（16位定時/計數(shù)器） （“12時鐘/機器周期”模式）(4-1) （“6時鐘/機器周期”模式） (4-2) OSCfMt12216OSCfMt6216在定時時間T確定情況下，定時器初值M可表示為：M= (“12時鐘/機器周期”模式) (4-3)M= (“6時鐘/機器周期”模式) (4-4)在上式中，如果 單位取MHz，則定時時間T單位是us。 TfOSC12216TfOSC6216OSCf如果定時器初值為M，則方式1的定時時間t為： 當(dāng)M1M0初始化為10時，定時/計數(shù)器工作于方式2，是一種自

27、動重裝初值的8位定時/計數(shù)器。 定時/計數(shù)器T0方式2結(jié)構(gòu)如圖4-9所示，除了計數(shù)長度（8位）、自動重裝初值功能外，其他情況與方式1相同。 圖4-9 定時/計數(shù)器T0(T1)方式2結(jié)構(gòu) ( (2) 方式2第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 由于方式2的計數(shù)長度為8位，因此定時時間T與初值M之間關(guān)系為：M= (“12時鐘/機器周期”模式)(4-5)M= (“6時鐘/機器周期”模式) (4-6)TfOSC1228TfOSC628 定時/計數(shù)器T0工作于方式3的結(jié)構(gòu)如圖4-10所示。可見，方式3將定時/計數(shù)器T0分成兩個獨立的8位定時/計數(shù)器（但只有TL0具有定時

28、和計數(shù)功能，而TH0計數(shù)脈沖來自CPU內(nèi)分頻器，不可選擇，只能作為8位定時器使用）。 圖4-10 定時/計數(shù)器T0方式3結(jié)構(gòu) (3) 方式3第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.3.3 定時/計數(shù)器T2結(jié)構(gòu)及控制 增強型MCS-51定時/計數(shù)器T2的功能比標(biāo)準(zhǔn)MCS-52系列CPU內(nèi)定時/計數(shù)器T2更強，除了具有下降沿觸發(fā)自動重裝、捕捉、串行口波特率發(fā)生器三種工作方式外，還增加了可編程時鐘輸出、外電平控制向上或向下計數(shù)自動重裝兩種工作模式，即增強型MCS-51芯片內(nèi)的T2具有5種工作方式。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串

29、行口 在增強型MCS-51中，與T2定時/計數(shù)器有關(guān)的寄存器有：T2CON（定時器T2控制寄存器）、T2MOD（增強型MCS-51新增的定時器T2工作模式寄存器）、TH2、TL2、RCAP2H、RCAP2L（各寄存器字節(jié)地址可參閱第2章“特殊功能寄存器列表”）。其中TH2、TL2分別是定時/計數(shù)器T2的高8位和低8位，TH2和TL2構(gòu)成了16位計數(shù)器；而RCAP2H和RCAP2L構(gòu)成了一個16位寄存器，在自動重裝初值方式下，RCAP2H、RCAP2L分別存放TH2和TL2的重裝初值；在捕捉方式下， 當(dāng)P1.1引腳出現(xiàn)負(fù)跳變（ ）時，T2計數(shù)器高8位TH2、低8位TL2分別被捕捉到CAP2H、R

30、CAP2L寄存器中。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 1. 定時定時/計數(shù)器計數(shù)器T2的控制的控制 在標(biāo)準(zhǔn)MCS-52系列中，定時/計數(shù)器T2的工作方式、用途由T2CON寄存器內(nèi)容決定，各位含義如圖4-12所示： 圖4-12 T2CON寄存器各位含義 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 在增強型MCS-51中，T2工作方式還與T2MOD寄存器有關(guān)，T2MOD各位含義如圖4-13所示。 圖4-13 T2MOD寄存器各位含義 2/ RLCPRCLK+TCLKTR2T2OEDCEN工作方式及狀態(tài)00100下降沿觸發(fā)重裝方式0

31、0101外部電平控制重裝方式0110X16位捕捉方式1X1XX 串行口方式1、方式3發(fā)送或接收波特率發(fā)生器0X11X時鐘輸出方式XX0XX停止計數(shù) 由T2CON、T2MOD寄存器定義的定時/計數(shù)器T2工作方式如表4-2所示 。表4-2 定時/計數(shù)器T2工作方式第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 2. T2的工作方式的工作方式 (1) 下降沿觸發(fā)自動重裝初值16位定時或計數(shù)器 當(dāng)TCLK、RCLK、 、T20E、DCEN均為0時，定時/計數(shù)器T2是一個下降沿觸發(fā)自動重裝初值的16位定時或計數(shù)器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-14所示。 2/ RLCP圖4-14 下降沿觸發(fā)自

32、動重裝初值16位定時/計數(shù)器T2結(jié)構(gòu) 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 (2) 外部電平控制重裝方式 當(dāng)TCLK、RCLK、 、T20E、EXEN2為0，而DCEN為1時，定時/計數(shù)器T2是一個外電平控制自動重裝初值的16位定時或計數(shù)器，計數(shù)方向由T2EX(P1.1)引腳電平控制，當(dāng)T2EX（P1.1）引腳為高電平時，T2向上計數(shù)（即加1計數(shù)），溢出時分別將RCAP2L、RCAP2H重裝TL2和TH2，循環(huán)計數(shù)；而當(dāng)T2EX（P1.1）引腳為低電平時，T2向下計數(shù)（即減1計數(shù)），溢出時將0FFFFH裝入TH2,TL2（即重裝初值固定為0FFFFH）。T2工

33、作于外電平控制自動重裝方式下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-15所示。 2/ RLCP圖4-15 外電平控制重裝方式下的T2結(jié)構(gòu) (3) 捕捉方式 當(dāng)TCLK、RCLK位為0， 位為1時，定時/計數(shù)器T2工作于捕捉方式，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-16所示。 2/ RLCP圖4-16 定時/計數(shù)器T2的捕捉方式 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 (4) 可編程時鐘輸出方式 當(dāng)T2MOD寄存器T2OE位為1，且T2CON寄存器 位為0時，T2工作于可編程時鐘輸出方式，T2溢出信號自動觸發(fā)T2(P1.0)引腳狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，從P1.0引腳輸出頻率可調(diào)、精度很高的方波信號；同時使RCAP2L、

34、RCAP2H寄存器內(nèi)容裝入TL2和TH2寄存器中，重新計數(shù)，以便獲得準(zhǔn)確的溢出信號。T2工作于時鐘輸出方式的結(jié)構(gòu)如圖4-17所示。 2/TC圖4-17 時鐘輸出方式下的定時器T2結(jié)構(gòu) (5) 串行口波特率發(fā)生器 當(dāng)TCLK或RCLK位為1時，定時器T2作為串行口方式1、方式3發(fā)送或接收波特率發(fā)生器（在這種情況下， 位沒有意義，可以是0或1），內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-18所示。 2/ RLCP圖4-18 T2作為串行口波特率發(fā)生器的結(jié)構(gòu) 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.3.4 定時/計數(shù)器初始化及應(yīng)用 (1) 確定定時/計數(shù)器工作方式，計算定時/計數(shù)器初值M。

35、 (2) 初值M送定時/計數(shù)器高、低位(即TH和TL)。 (3) 初始化TMOD寄存器。 (4) 如果允許定時器溢出中斷，則還需初始化定時/計數(shù)器中斷優(yōu)先級（即需要設(shè)置IPH及IP）、禁止/允許定時/計數(shù)器中斷(即需要設(shè)置IE)，并啟動。 可如下順序初始化定時/計數(shù)器：第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.4 串行通信系統(tǒng) 4.4.1 串行通信概念 4.4.2 增強型MCS-51串行通信口控制及初始化 4.4.3 串行口工作方式及應(yīng)用 4.4.4幀錯誤檢測及應(yīng)用 4.4.5多機通信及地址自動識別技術(shù) 4.4.6 RS-232C串行接口標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用 第第4章章

36、 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.4.1 串行通信概念 CPU與外設(shè)之間信息交換過程稱為通信，根據(jù)CPU與外設(shè)之間連線結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)發(fā)送方式的不同，可將通訊分為并行通信和串行通信兩種基本方式。 在并行通信方式中，數(shù)據(jù)各位同時傳送，如圖4-19(a)所示。 (a)并行通信 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 而在串行通信方式中，數(shù)據(jù)按位逐一傳送，如圖4-19（b）所示。 (b) 串行通信 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 1. 串行通信的種類串行通信的種類 根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，可將串行通信分

37、為同步通信和異步通信兩種。 同步通信是一種數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸?shù)拇型ㄐ欧绞?。通信時，發(fā)送方把需要發(fā)送的多個字節(jié)數(shù)據(jù)和校驗信息連接起來，組成數(shù)據(jù)塊。發(fā)送時，發(fā)送方只需在數(shù)據(jù)塊前插入12個特殊的同步字符，然后按特定速率逐位輸出（發(fā)送）數(shù)據(jù)塊內(nèi)的各位數(shù)據(jù)。接收方在接收到特定的同步字符后，也按相同速率接收數(shù)據(jù)塊內(nèi)的各位數(shù)據(jù)。 典型的同步通信數(shù)據(jù)幀格式如下： 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 異步通信的特點是每次只傳送一個字，每個字由起始位（規(guī)定為0電平）、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、停止位（規(guī)定為1電平）組成，典型的異步通信數(shù)據(jù)幀格式如下所示： 第第4章章 中斷控制、定時中斷控

38、制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 2. 波特率波特率 在串行通信系統(tǒng)中常用波特率來衡量通信的快慢，含義是每秒中傳送的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，單位是位/秒(b/s或Kb/s)，簡稱“波特”。例如，兩個異步串行通信設(shè)備之間每秒鐘傳送的信息量是240字節(jié)，如果一幀數(shù)據(jù)包含10位（1個起始位、8個數(shù)據(jù)位和1個停止位），則發(fā)送、接收波特率為：240B/s10位=2400 b/s=2400波特一般異步通信波特率為1109600，而同步通信波特率在56Kb以上。 3. 串行通信數(shù)據(jù)傳輸方向串行通信數(shù)據(jù)傳輸方向 根據(jù)串行通信數(shù)據(jù)傳輸方向，可將串行通信系統(tǒng)分為：單工方式、半雙工方式和全雙工方式，如圖4-20所示

39、。 圖4-20 數(shù)據(jù)傳輸方式 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4. 串行通訊接口種類串行通訊接口種類 根據(jù)串行通訊格式及約定（如同步方式、通訊速率、信號電平等）不同，形成了許多串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)，如常見的RS-232、RS-422、RS-485、IEEE1394、I2C、SPI（同步通信）、USB（通用串行總線接口）、CAN總線接口等。下面結(jié)合增強型MCS-51介紹UART接口及使用規(guī)則。第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.4.2 增強型MCS-51串行通信口控制及初始化 8XC5X、8XC5XX2系列單片機芯片內(nèi)置

40、的增強型全雙工串行接口部件UART除了具備標(biāo)準(zhǔn)MCS-51串行接口部件UART功能外，還具有幀錯誤偵測和自動地址識別功能。 MCS-51內(nèi)置了一個可編程的、全雙工通用異步串行通信接口部件UART，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-21所示。主要由兩個物理上完全獨立的串行數(shù)據(jù)接收緩沖器和串行數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器、接收控制器（包括輸入移位寄存器）、發(fā)送控制器（包括發(fā)送門）、接收信號線RXD(P3.0)引腳和發(fā)送信號線TXD（P3.1）引腳組成。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 圖4-21 MCS-51串行口結(jié)構(gòu) 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口

41、 1. 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON 串行口控制寄存器SCON各位含義如圖4-22所示。 圖4-22 SCON各位含義 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 SM0 SM1工作方式說明波特率0 0方式0（擴展I/O口方式）移位輸入/輸出（用于擴展I/O引腳，不能用于串行通訊）輸入/輸出移位脈沖為（對“12時鐘/機器周期”，n=12；對于“6時鐘/機器周期”，n=6）0 1方式1（常用）波特率可變的8位異步串行通信方式或1 0方式2(不常用)波特率固定的9位異步串行通信方式（對“12時鐘/機器周期”，n=4；對于“6時鐘/機器周期”，n=2）1 1方

42、式3（常用）波特率可變的9位異步串行通信方式或162T 溢出率SMOD2321T溢出率nfOSCSMOD2321T溢出率nfOSC162T 溢出率表4-4 串行口工作方式 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 REN是串行接收控制位，當(dāng)REN為1時，允許串行口接收數(shù)據(jù)；反之，當(dāng)REN為0時，禁止串行口接收數(shù)據(jù)。因此，可通過軟件使REN置1或清0，允許或禁止串行口接收數(shù)據(jù)。 TB8是發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。在方式2、方式3中，需要發(fā)送9位數(shù)據(jù)，待發(fā)送的低8位數(shù)據(jù)(b7b0)存放在發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器SBUF中，而第9位(即b8)存放在SCON寄存器的TB8位。在“點對點”通

43、訊系統(tǒng)中，TB8可以是實際意義上的數(shù)據(jù)，也可以作為發(fā)送數(shù)據(jù)的奇偶標(biāo)志位。而在多機通信中，TB8位是“地址/數(shù)據(jù)”幀標(biāo)志。 RB8是接收數(shù)據(jù)的第9位。在方式2、方式3中，需要接收9位數(shù)據(jù)，其中低8位數(shù)據(jù)(b7b0)存放在接收數(shù)據(jù)緩沖器SBUF中，第9位(即b8)數(shù)據(jù)存放在SCON寄存器的RB8中。同樣，RB8可以是實際意義上的數(shù)據(jù)，也可以是發(fā)送數(shù)據(jù)的奇偶標(biāo)志位。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 TI是發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志。初始化串行口后，在TI位為0情況下，將發(fā)送數(shù)據(jù)寫入“發(fā)送緩沖器”，將立即啟動串行發(fā)送過程：自動在數(shù)據(jù)位前插入起始位，在數(shù)據(jù)位后插入停止位，組

44、成發(fā)送數(shù)據(jù)幀；并按設(shè)定波特率依次將起始位、數(shù)據(jù)位（從b0開始）、停止位輸出到發(fā)送引腳TXD(P3.1)上，當(dāng)發(fā)送完最后一個數(shù)據(jù)位（在8位方式中，最后一位數(shù)據(jù)是SBUF中的b7位；在9位方式中，最后一位數(shù)據(jù)是SCON寄存器的TB8位）時（即開始發(fā)送停止位）TI自動置1，表明當(dāng)前數(shù)據(jù)幀已發(fā)送完畢。 RI是接收有效中斷標(biāo)志。當(dāng)接收了一幀數(shù)據(jù)后，RI自動置1，指示CPU可以讀取存放在接收緩沖器SBUF中的數(shù)據(jù)。 SM2是多機通信控制位。在方式0中，SM2位必須為0；在方式2、3中，當(dāng)SM2位為1時，具有選擇接收功能，當(dāng)且僅當(dāng)?shù)?位數(shù)據(jù)(RB8)為1時，接收中斷RI有效，這樣通過SM2位，即可實現(xiàn)多機通

45、信；而在方式1中，當(dāng)SM2位為1時，必須接收到有效的停止位。 2. 波特率倍增選擇波特率倍增選擇 在增強型MCS-51系列芯片中，串行口波特率與工作方式有關(guān)，如表4-4所示。對于方式0來說，串行輸出/輸入移位脈沖頻率固定為系統(tǒng)時鐘信號頻率的n分頻(對于“12時鐘/機器周期”來說，n=12；對于“6時鐘/機器周期”來說，n=6)，不可調(diào)。在方式1、3中，可以選擇定時器T1溢出率的16或32分頻作為串行口發(fā)送、接收波特率外，也選擇定時器T2溢出率的的16分頻作為串行口發(fā)送或接收波特率，如圖4-18所示。即當(dāng)使用T1溢出率作串行口方式1、3發(fā)送或接收波特率發(fā)生器輸入信號時，如果SMOD位為1，則波特

46、率是SMOD為0時的兩倍（正因如此，PCON寄存器中的SMOD位被稱為波特率倍增位）。而在方式2中，波特率與時鐘信號頻率fOSC和電源控制寄存器PCON的SMOD位有關(guān)，同樣不可調(diào)。對于“12時鐘/機器周期”來說，波特率為系統(tǒng)時鐘信號頻率fOSC的1/64或1/32；對于“6時鐘/機器周期”來說，波特率為系統(tǒng)時鐘信號頻率fOSC的1/32或1/16。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 3. 波特率選擇波特率選擇 方式1、方式3波特率與定時器T1溢出率、SMOD1位關(guān)系如下：波特率 = = 12321SMODT 溢出率SMOD13221溢出率T而T1溢出率倒

47、數(shù)就等于定時時間t，因此定時T1重裝初值C與波特率之間關(guān)系為：C=(T1定時器工作在12分頻狀態(tài))（4-8）C=(T1定時器工作在6分頻狀態(tài))（4-9）為了保證不同串行通信設(shè)備之間數(shù)據(jù)可靠傳輸，波特率一般要選擇標(biāo)準(zhǔn)值，如1200、2400、4800等，如表4-5所示。 OSCf波特率3842218SMODOSCf波特率1922218SMOD第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.4.3 串行口工作方式及應(yīng)用 1. 方式方式0 當(dāng)串行口工作于方式0時，串行口本身相當(dāng)于“并入串出”（發(fā)送狀態(tài)）或“串入并出”（接收狀態(tài)）的移位寄存器。串行移位脈沖CLOCK從TXD

48、 (P3.1)引腳輸出，頻率是系統(tǒng)時鐘頻率fOSC的12 分頻（對于8XC5XX2芯片來說，在“6時鐘/機器周期”模式下，移位脈沖頻率是時鐘頻率fOSC的6分頻）；而8位串行數(shù)據(jù)b0b7依次從RDX (P3.0)引腳輸出或輸入。 串行口方式0操作時序如圖4-X所示，對于串行輸出來說，采用“低電平送數(shù)據(jù)，上升沿鎖存”方式，即在移位脈沖上升沿串行輸出數(shù)據(jù)穩(wěn)定出現(xiàn)在RXD引腳，外部“串入并出”芯片可利用TXD引腳移位脈沖的上升沿鎖存數(shù)據(jù)；對于串行輸入來說，MCS-51MPU串行口在移位脈沖的上升沿讀RDX引腳的數(shù)據(jù)，即外部“并入串出”芯片必須在移位脈沖的上升沿將數(shù)據(jù)送到RXD引腳。 第第4章章 中斷

49、控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 當(dāng)使用74LS164芯片擴展輸出口時，MCS-51 芯片RXD引腳接74LS164芯片的串行數(shù)據(jù)輸入端，TXD引腳接74LS164芯片的移位脈沖輸入端CLK，如圖4-24(a)所示。 (a) 通過74LS164串入并出芯片擴展輸出口 QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QA15SDO9SC L R10SR C L K11R C L K12OE13SDI14U274HC 595R XDT XDP1.7QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QA15SDO9SC L R10SR C L K11R C L K12OE13SDI14U37

50、4HC 595串 行 數(shù) 據(jù) 輸 出移 位 脈 沖8XC 5XU1VC C(b) 通過74HC595串入并出芯片擴展輸出口 當(dāng)使用74HC595芯片擴展輸出口時，MCS-51的RXD引腳接74HC595芯片的串行數(shù)據(jù)輸入端SDI，TXD引腳接74HC595芯片的串行移位脈沖輸入端SRCLK，并行數(shù)據(jù)輸出鎖存脈沖RCLK可由CPU另一I/O引腳，如P1.7提供，串行移位寄存器清除端 可接高電平，如圖4-23(b)所示（值得注意的是74HC595串行移位脈沖SRCLK、并行數(shù)據(jù)輸出鎖存脈沖RCLK對邊緣有嚴(yán)格要求，當(dāng)CPU I/O驅(qū)動能力不足時，可在CPU I/O引腳與74HC595芯片間加驅(qū)動器

51、，如CD40106芯片等）。 SCLR第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 在“并行輸入串行輸出”芯片，如74LS165、74HC597配合下，即可通過串行口方式0擴展MCS-51的輸入引腳，其中MCS-51的RXD引腳接74LS165芯片的串行數(shù)據(jù)輸出端，TXD引腳接74LS165芯片的移位脈沖CLK，如圖4-25所示。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 2. 方式方式1 當(dāng)SM0、SM1為01時，串行口工作在方式1，是8位的異步串行通信口，其中TXD是發(fā)送端，RXD是接收端。發(fā)送或接收一幀信息包括1位起始位(固定為0)

52、、8位串行數(shù)據(jù)（低位在前，高位在后）和一位停止位（固定為1）共10位，一幀數(shù)據(jù)格式如下所示，波特率與定時器T1（或T2）溢出率、SMOD1位有關(guān)（可變）。第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 方式1的發(fā)送過程如下： 在TI為0的情況下（表示串行口發(fā)送控制電路處于空閑狀態(tài)），任何寫串行數(shù)據(jù)輸出緩沖器SBUF指令(如MOV SBUF, A)均會觸發(fā)串行發(fā)送過程：MCS-51 串行口自動在8個串行數(shù)據(jù)位的前、后分別插入一個起始位(0)和一個停止位(1)，構(gòu)成10位信息幀，然后按設(shè)定的波特率依次輸出起始位(0)、8個數(shù)據(jù)位（順序為b0b7）和停止位(1)。當(dāng)8位數(shù)據(jù)（

53、即b7位）發(fā)送結(jié)束后（即開始發(fā)送停止位）時，串行口自動將發(fā)送結(jié)束標(biāo)志TI置1，表示發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)容已發(fā)送完畢。這樣執(zhí)行了寫SBUF寄存器操作后，可通過查詢TI標(biāo)志來確定發(fā)送過程是否已完成。當(dāng)然，在中斷處于開放狀態(tài)下，TI有效時，將產(chǎn)生串行中斷請求。 方式1的接收過程如下： 在接收中斷標(biāo)志RI為0（即串行數(shù)據(jù)輸入緩沖器SBUF處于空閑狀態(tài)）情況下，當(dāng)REN位為1時，串行口即處于接收狀態(tài)。在接收狀態(tài)下，存在兩個定時信號：一個是移位脈沖信號（即發(fā)送波特率）；另一個是RXD引腳電平狀態(tài)檢測信號（也稱為數(shù)據(jù)檢測脈沖），它的頻率是移位脈沖的16倍。 進(jìn)入接收狀態(tài)后，串行口便按數(shù)據(jù)檢測脈沖速率不斷檢測RXD引

54、腳的電平狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)RXD引腳由高電平變?yōu)榈碗娖胶蟊砻靼l(fā)送端開始發(fā)送起始位(0)，啟動接收過程，并復(fù)位接收波特率發(fā)生器，使數(shù)據(jù)檢測脈沖與接收移位脈沖保持同步，然后按設(shè)定波特率順序接收數(shù)據(jù)位和停止位。 當(dāng)接收完一幀信息（即接收到停止位）后，如果RI位為0，便將“接收移位寄存器”中的內(nèi)容裝入串行數(shù)據(jù)輸入緩沖寄存器SBUF中，停止位裝入SCON寄存器的RB8位中，并將串行接收中斷標(biāo)志RI置1。第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 3. 方式方式2和方式和方式3 當(dāng)SM0、SM1為10時，串行口工作于方式2；而當(dāng)SM0、SM1為11時，串行口工作于方式3。方式2和方式

55、3都是9位異步串行通信口，惟一區(qū)別是方式2的波特率固定為時鐘頻率的32或64分頻，不可調(diào)，因此不常用（原因是與其他串行通信設(shè)備連接困難）。而方式3的波特率與T1(或T2)定時器的溢出率、電源控制寄存器PCON的SMOD1位有關(guān)，可調(diào)。選擇不同的初值或晶振頻率，即可獲得常用的波特率，因此方式3較常用。下面以方式3為例，介紹串行口9位異步通信過程。 其實方式3與方式1之間的區(qū)別不大，惟一的不同是：方式3是9位的異步串行通信方式，一幀信息為11位，由一位起始位(0)、9位串行數(shù)據(jù)、一位停止位(1)組成，信息幀結(jié)構(gòu)如下所示：第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.4

56、.4幀錯誤檢測及應(yīng)用 在方式2、3中，收到第9位(即RB8)數(shù)據(jù)后，只要滿足“SM2=0”或“SM2=1,RB8=1”接收條件，RI即有效，沒有檢測停止位，因此可能出現(xiàn)停止位丟失現(xiàn)象。為此，增強型UART口通過檢測“停止位”的有無來判別方式2、3下串行接收是否正常，這就是所謂的“幀錯誤檢測”功能。在增強型UART口中，SCON寄存器的b7位具有SM0/FE（Fram Error）雙重功能（由PCON寄存器的b6，即SMOD0位控制：當(dāng)SMOD0位為0時，SCON寄存器的b7位的含義是SM0；而當(dāng)SMOD0位為1時，SCON寄存器的b7位的含義是FE）。當(dāng)接收不到有效停止位時，SCON寄存器的b

57、7位（即FE）置1。當(dāng)FE為1時，表示接收到的數(shù)據(jù)不可靠。 4.4.5多機通信及地址自動識別技術(shù) 1. 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51多機通信過程多機通信過程 在某些應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要多個單片機芯片協(xié)同工作，這就涉及到多機通信問題。MCS-51串行口方式2和方式3具有主從通信功能。在由MCS-51組成的主從式多機通信系統(tǒng)中，只有一臺主機，從機最多為256臺；主機可以與任一從機通信，但從機之間不能直接通信，只能通過主機進(jìn)行。由MCS-51構(gòu)成的多機通信系統(tǒng)如圖4-26所示。 2. 增強型增強型MCS-51新增的地址自動識別新增的地址自動識別 利用自動地址識別功能可使主機通過發(fā)送特定地址與一個或多個從機進(jìn)行

58、通訊，如通過廣播地址和所有從機通訊。啟動地址自動識別功能時，從機的SM2位必須為1，且還需要用到兩個特殊功能寄存器SADDR（從機地址寄存器）和SADEN（從機地址屏蔽寄存器），每個從機有惟一的地址屏蔽寄存器SADEN，用來確認(rèn)SADDR 中的那些位是有用的那些位是無用的。自動地址識別結(jié)構(gòu)如圖4-27所示。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 從圖4-27中看出，采用地址自動識別功能后，有效接收條件是：當(dāng)SM2位為1時，主機發(fā)出的地址(其特征是第9位數(shù)據(jù)為1)與從地址屏蔽碼SADEN按位“與”后等于從機地址寄存器SADDR。這樣主機就可以通過發(fā)出特定地址與單

59、一從機或一組從機通信、通過發(fā)出廣播地址與所有從機通信。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 3. 總線沖突總線沖突 在圖4-26所示的多機通信系統(tǒng)中，可能會遇到兩個或兩個以上從機同時申請與主機通信（或某一從機正在與主機通信時，另一從需要與主機通信），這就涉及到總線沖突問題。為此，可選擇如下方式之一解決：(1) 主機定時查詢方式。在這一方式中，從機不主動發(fā)送數(shù)據(jù)，由主機定時查詢各從機狀態(tài)。優(yōu)點是不占用硬件資源，但從機數(shù)據(jù)有效后，需要等待主機查詢，不能立即上傳。(2) 使用I/O引腳作為總線使用標(biāo)志?？臻e時該引腳處于輸入狀態(tài)，當(dāng)從機需要與主機通信時，先讀該引腳狀

60、態(tài)，當(dāng)引腳為高電平時，表明其他從機沒有使用串行總線，將該引腳置為低電平后，向主機發(fā)送數(shù)據(jù)，通訊結(jié)束后恢復(fù)總線使用標(biāo)志I/O引腳的輸入狀態(tài)。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 4.4.6 RS-232C串行接口標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在串行通信中數(shù)據(jù)終端設(shè)備（簡稱DTE，如個人計算機）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(簡稱DCE，如調(diào)制解調(diào)器)間物理連接線路的機械、電氣特性，以及通信格式和約定，是異步串行通信中應(yīng)用最廣的總線標(biāo)準(zhǔn)。 第第4章章 中斷控制、定時中斷控制、定時/計數(shù)器與串行口計數(shù)器與串行口 1. RS-232C的引腳功能的引腳功能 完整的RS-232C