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1、chapter5第五章MCS-51內(nèi)部資源及應(yīng)用 chapter5教學(xué)目的和要求 掌握中斷系統(tǒng)、定時/計數(shù)器及串行口的基本概念、 結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的控制寄存器,并根據(jù)這些內(nèi)部資源的原理編寫相應(yīng)程序。chapter5內(nèi)容提要5.1 MCS-51中斷系統(tǒng)5.2 MCS-51定時器/計數(shù)器5.3 MCS-51串行口及串行總線chapter55.1 MCS-51中斷系統(tǒng) 5.1 .1中斷技術(shù)為什么應(yīng)用中斷技術(shù) 當CPU與外部設(shè)備交換信息時,若用查詢的方式,則CPU就要浪費時間去等待外設(shè)。為了解決快速CPU和慢速外設(shè)之間的矛盾,提高CPU和外設(shè)的工作效率,引入了中斷技術(shù)。chapter5計算機引入中斷技術(shù)有以
2、下優(yōu)點:1同步工作CPU和外設(shè)之間可以同步工作;CPU可命令多個外設(shè)同步工作;提高了CPU和外設(shè)的工作效率。2實時處理 用于實時控制時,現(xiàn)場采集到的各種數(shù)據(jù)可在任何時間發(fā)出中斷申請,要求CPU處理,若中斷開放,CPU就可以馬上響應(yīng)對數(shù)據(jù)進行處理。 在查詢工作方式下無法做到實時處理。chapter53故障處理 在運行過程中,往往出現(xiàn)預(yù)料不到的情況或故障如存儲出錯、運算溢出等,可以利用中斷系統(tǒng)自行處理,而不必停機或報告工作人員。 中斷系統(tǒng)的功能1實現(xiàn)中斷及返回2實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊3高級中斷源能中斷低級中斷處理 chapter55.1.2 MCS51中斷系統(tǒng)chapter551單片機有5個中斷請求源;4
3、個用于中斷控制的寄存器:IE、IP、TCON用6位和SCON(用2位)用于控制中斷的類型、中斷的開/關(guān)和各種中斷源的優(yōu)先級別;2個中斷優(yōu)先級,高優(yōu)先級或低優(yōu)先級;可以實現(xiàn)2級中斷服務(wù)程序的嵌套。chapter5MCS-51中斷源 5個中斷源包括: INT0 、INT1引腳輸入的外部中斷源; 3個內(nèi)部中斷源定時器T0、T1的溢出中斷源和串行口的發(fā)送/接收中斷源;由特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位控制。chapter51定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON(88H) TCON為定時器/計數(shù)器T0、T1的控制器,同時也鎖存了T0、T1的溢出中斷源和外部中斷請求源,與中斷有關(guān)的位如下:chapte
4、r5 8FHH 8DH 8BH 8AH 89H 88HTF1 TF0IE1IT1IE0IT0TCON(88H)IT0:外部中斷0觸發(fā)方式控制位。=0:為電平觸發(fā)方式。 =1:為邊沿觸發(fā)方式。IT1:外部中斷1觸發(fā)方式控制位。IE0:外部中斷0 請求標志位。 IE1:外部中斷1 請求標志位。TF0:定時器T0的溢出中斷申請位。 TF1:定時器T1的溢出中斷申請位。 chapter52串行口控制寄存器SCON(98H) 98H為串行口控制寄存器,SCON的低兩位鎖存串行口接收中斷和發(fā)送中斷標志RI和TI,其格式如下: 99H 98HSCON(98H)RI和TI:串行口內(nèi)部表示中斷申請標志位。 TI
5、RIchapter5MCS-51中斷控制1中斷允許寄存器IEA8H特殊功能寄存器IE為中斷允許寄存器,控制CPU對中斷源的開放或屏蔽,以及每個中斷源是否允許中斷。其格式為: chapter5 AFH ACH ABH AAH A9H A8HIEA8HEA:CPU中斷開放標志。EA=1,CPU開放中斷;EA=0,CPU屏蔽所有的中斷請求。ES:串行中斷允許位。ES=1,允許串行口中斷;ES=0,禁止串行口中斷。ET1,ET0:T1,T0溢出中斷允許。=1,允許中斷;=0,禁止中斷。EX1,EX0:外部中斷允許位。=1,允許外部中斷;=0, 禁止外部中斷中斷MCS51單片機復(fù)位后,IE中各位均被清0
6、,即禁止所有中斷。 EA_ESET1EX1ET0EX0chapter52中斷源優(yōu)先級設(shè)定寄存器IPB8H二個中斷優(yōu)先級,高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷,并可實現(xiàn)二級中斷嵌套。特殊功能寄存器IP為中斷優(yōu)先級寄存器,所存各種中斷源優(yōu)先級的控制位,用戶可用軟件設(shè)定,其格式如下:chapter5 BCH BBH BAH B9H B8HIPB8HPS:串行口中斷優(yōu)先級控制位。PS=1,設(shè)定串行口為高優(yōu)先級中斷;PS=0,為低優(yōu)先級中斷。PT1,PT0:設(shè)定定時器T1,T0中斷優(yōu)先級控制位。=1,為高優(yōu)先級中斷;=0,為低優(yōu)先級中斷。PX1,PX0:外部中斷1,0中斷優(yōu)先級控制位。=1,高優(yōu)先級中斷;=0,為
7、低優(yōu)先級中斷。當系統(tǒng)復(fù)位后,IP各位均為0,所有中斷設(shè)置為低優(yōu)先級中斷。_PSPT1PX1PT0PX0chapter5 3優(yōu)先級結(jié)構(gòu) 設(shè)置IP寄存器把各中斷源的優(yōu)先級分為高低2級,它們遵循2條基本原則:低優(yōu)先級中斷可以被高優(yōu)先級中斷所中斷,反之不能。一種中斷一旦得到響應(yīng),與它同級的中斷不能再中斷它。chapter5 當CPU同時收到幾個同一優(yōu)先級別的中斷請求時,將按自然優(yōu)先級順序確定該響應(yīng)哪個中斷請求。其自然優(yōu)先級由硬件形成,排列如下: 中斷源 同級內(nèi)部優(yōu)先級 外部中斷0定時器T0中斷外部中斷1定時器T1中斷串行口中斷 最高級最低級 chapter5 MCS51的CPU每一個機器周期順序檢查每
8、一個中斷源,S6狀態(tài)采樣并按優(yōu)先級處理所有被激活的中斷請求,在下一個機器周期的S1狀態(tài) 只要不受阻斷,就開始響應(yīng)其中最高優(yōu)先級的中斷請求。若發(fā)生以下情況,中斷響應(yīng)會受到阻斷:同級或高優(yōu)先級的中斷正在進行;現(xiàn)在的機器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個機器周期;正執(zhí)行的指令是RETI或是訪問IE或IP的指令。chapter5 響應(yīng)中斷:由硬件自動將響應(yīng)的中斷矢量地址裝入程序計數(shù)器PC,轉(zhuǎn)入該中斷服務(wù)程序進行處理。清除中斷: 自動清除:定時器溢出標志TF0、TF1,以及邊沿觸發(fā)方式下的外部中斷標志IE0、IE1; 用戶手動清除:串行口的接收發(fā)送中斷標志RI、TI;在電平觸發(fā)方式下的外部中斷標志IE0和IE
9、1。chapter5 執(zhí)行中斷程序:執(zhí)行前,自動將PC內(nèi)容斷點地址壓入堆棧保護(但不保護其它寄存器的內(nèi)容)。將對應(yīng)的中斷矢量裝入程序計數(shù)器PC,使程序轉(zhuǎn)向該中斷矢量地址單元中,以執(zhí)行中斷服務(wù)程序。chapter5 中斷源及其對應(yīng)的矢量地址 中斷源 中斷矢量地址外部中斷0(INT0) 0003H 定時器T0中斷 000BH 外部中斷1(INT1) 0013H 定時器T1中斷 001BH串行口中斷0023H chapter5 中斷服務(wù)程序從矢量地址開始執(zhí)行,一直到返回指令“RETI為止。“RETI”:中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢指令,另外,將原來壓入堆棧保護的斷點地址從棧頂彈出,裝入PC,使程序返回到被中
10、斷的程序斷點處,以便繼續(xù)執(zhí)行。chapter5 編寫中斷服務(wù)程序時應(yīng)注意:1在中斷矢量地址單元處放一條無條件轉(zhuǎn)移指令。(2)注意用軟件保護現(xiàn)場,以免中斷返回后,丟失原寄存器、累加器中的信息。(3)在執(zhí)行當前中斷程序時,應(yīng)禁止更高優(yōu)先級中斷,可以先用軟件關(guān)閉CPU中斷,或禁止某中斷源中斷,在中斷返回前再開放中斷。 chapter55.1.3 中斷處理過程51單片機的中斷處理過程可分為三個階段:即中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。 中斷響應(yīng)1響應(yīng)條件有中斷源發(fā)出中斷請求;中斷總允許位EA=1,即CPU開中斷;申請中斷的中斷源的中斷允許位為1;滿足以上條件,CPU響應(yīng)中斷;如果中斷受阻,CPU不會響應(yīng)中
11、斷。chapter52響應(yīng)過程 首先置位響應(yīng)的優(yōu)先級觸發(fā)器;然后執(zhí)行一個硬件子程序調(diào)用,把斷點地址壓入堆棧保護;最后,將對應(yīng)的中斷入口地址裝入程序計數(shù)器PC,使程序轉(zhuǎn)向該中斷入口地址,以執(zhí)行中斷服務(wù)程序。 chapter5中斷處理CPU響應(yīng)中斷結(jié)束后即轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序的入口。從中斷服務(wù)程序的第一條指令開始到返回指令為止,這個過程稱為中斷處理或稱中斷服務(wù)。中斷處理包括兩部分內(nèi)容:一是保護現(xiàn)場,二是為中斷源服務(wù)。現(xiàn)場通常有PSW、工作寄存器等。在進入中斷服務(wù)之前保護現(xiàn)場;同時在中斷結(jié)束,執(zhí)行RETI指令之前應(yīng)恢復(fù)現(xiàn)場。中斷服務(wù)是針對中斷源的具體要求進行處理。chapter5中斷返回 中斷處理程序的
12、最后一條指令是中斷返回指令RETI。功能是將斷點彈出送回PC中,使程序能返回到原來被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行。 chapter5中斷應(yīng)用舉例 利用外部中斷0向CPU申請中斷,中斷服務(wù)將P1口作為輸出驅(qū)動。程序設(shè)計: ORG0000HAJMPMAIN ;轉(zhuǎn)向主程序ORG0003H;外部中斷0入口地址AJMPWINT;指向中斷服務(wù)程序ORG0100H;主程序MAIN:SETBIT0;選擇邊沿觸發(fā)方式SETBEX0;允許外部中斷0SETBEA;CPU允許中斷HERE:AJMPHERE;主程序踏步chapter5中斷服務(wù)程序:ORG0200HWINT:MOVA,#0FFHMOVP1,A;輸出驅(qū)動RETI;中
13、斷返回ENDchapter5C51程序: #includeinit()/中斷初始化 EA=1;/開總中斷 EX0=1; /開外部中斷0 IT0=1; /設(shè)為下降沿觸發(fā)void main() init(); while(1);void ex0() interrupt 0 /中斷子函數(shù) P1=0 xff;chapter5中斷請求標志的撤消CPU響應(yīng)某中斷請求后,在中斷返回RETI之前,該中斷請求應(yīng)該撤消,否則會引起另一次中斷。MCS51各中斷源請求撤消的方法各不相同。分別為:定時器0和定時器1的溢出中斷,CPU在響應(yīng)中斷后,就由硬件自動清除了TF0或TF1標志位。外部中斷請求的撤消與設(shè)置的中斷觸發(fā)
14、方式有關(guān)。對于邊沿觸發(fā)方式的外部中斷,CPU在響應(yīng)中斷后,也是由硬件自動將IE0或IE1標志位清除的。chapter55.1.4 擴充外中斷源的方法 對于電平觸發(fā)方式的外部中斷,在MCS51的用戶系統(tǒng)中,要另外采取撤消外部中斷請求的措施。 在中斷服務(wù)程序中可用下面2條指令撤消中斷請求:ANLP1,#0FEH;P1.0輸出0ORLP1,#01H;P1.0輸出1P1.0輸出一個脈沖,其持續(xù)時間為2個機器周期,足以使D觸發(fā)器置位,而撤消端口外部中斷請求。chapter5 串行口的中斷,CPU響應(yīng)后,硬件不能自動清除TI和RI標志位,因此在CPU響應(yīng)中斷后,必須在中斷服務(wù)程序中,用軟件來清除相應(yīng)的中斷
15、標志位。中斷請求標志的撤消自動清除: TF0、TF1,以及邊沿觸發(fā)方式下的IE0、IE1;手動清除:RI、TI;在電平觸發(fā)方式下的IE0和IE1。chapter5用定時器擴充外部中斷 51單片機有兩個定時器,具有兩個內(nèi)部中斷標志和外部計數(shù)輸入引腳。當定時器設(shè)置為計數(shù)方式,計數(shù)初值設(shè)為滿量程FFH,一旦外部信號從計數(shù)器引腳輸入一個負跳變信號,計數(shù)器加1產(chǎn)生溢出中斷??梢园淹獠恐袛嘣醋鬟呇赜|發(fā)輸入信號,接至定時器的T0(P3.4)或T1(P3.5)引腳,該定時器的溢出中斷標志及中斷服務(wù)程序作為擴充外部中斷源的標志和中斷服務(wù)程序。chapter5 中斷與查詢相結(jié)合 利用51的兩根外部中斷輸入線,每一
16、中斷輸入線可以通過或的關(guān)系連接多個外部中斷源,同時利用輸入端口線作為各中斷源的識別線。 多外部中斷連接法 chapter5有關(guān)中斷服務(wù)程序如下:ORG0003HLJMPINTRP0; 中斷服務(wù)程序入口INTRP0:PUSHPSW; 中斷查詢程序PUSH AJBP1.0,DV1JBP1.1,DV2JBP1.2,DV3JBP1.3,DV4EXIT:POPAPOPPSWRETIDV1:裝置1的中斷服務(wù)程序AJMPEXIT chapter5DV2:裝置2的中斷服務(wù)程序AJMPEXITDV3:裝置3的中斷服務(wù)程序AJMPEXITDV4:裝置4的中斷服務(wù)程序AJMPEXITchapter5void ex0
17、() interrupt 0 /中斷子函數(shù) if(P1&0 x01) DV1(); if(P1&0 x02) DV2(); if(P1&0 x04) DV3(); if(P1&0 x08) DV4(); void DV1()void DV2()void DV3()void DV4()chapter5中斷系統(tǒng)小結(jié)重點掌握中斷的功能;51單片機的中斷源,中斷優(yōu)先級;中斷矢量地址;中斷控制寄存器;CPU響應(yīng)中斷的工作過程。chapter55個中斷源:2個中斷優(yōu)先級:4個中斷寄存器:IE:EA,ES,ET1,EX1,ET0,EX0IP:PS,PT1,PX1,PT0,PX0TCON:TF1,TF0,IE
18、1,IT1,IE0,IT0SCON:TI,RI中斷矢量地址中斷處理過程響應(yīng):有請求,開中斷IE,自動保護斷點處理:自動轉(zhuǎn)向該請求的中斷矢量地址,通常放置一條跳轉(zhuǎn)指令,轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序(保護現(xiàn)場,為中斷源服務(wù),恢復(fù)現(xiàn)場)返回:使用RETIchapter55.2 定時器/計數(shù)器概述 5.2.1 定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和功能 51系列內(nèi)部提供了兩個可編程的定時器/計數(shù)器T0和T1 16位??捎糜诙〞r或?qū)ν獠棵}沖(事件)計數(shù),還可以作為串行口的波特率發(fā)生器。當達到預(yù)定時間或者計滿數(shù)時,給出溢出標志,還可以發(fā)出內(nèi)部中斷。chapter5定時器/計數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)chapter5 定時器/計數(shù)器的工作原理兩個16
19、位可編程的定時器/計數(shù)器T0和T1,它們均有定時和計數(shù)功能。通過對TMOD和TCON的編程來啟動定時或計數(shù),選擇工作方式、定時時間,計數(shù)器值等。定時器/計數(shù)器概述chapter5 定時器/計數(shù)器的工作原理 定時方式:對內(nèi)部時鐘機器周期數(shù)進行計數(shù),每個機器周期等于12個晶體振蕩周期; 計數(shù)方式:計數(shù)脈沖來自外部輸入引腳T0和T1,用于對外部事件進行計數(shù)。當外部輸入信號由1至0跳變時,計數(shù)器的值加1。定時器/計數(shù)器概述chapter55.2.2 定時器/計數(shù)器的控制字TMOD和TCON1方式控制寄存器TMOD89Hchapter5 TMOD用于控制T0和T1工作方式,其各位的定義格式如下:低4位用
20、于控制T0,高4位用于控制T1。M1M0:工作方式控制位,對應(yīng)4種工作方式。 定時器/計數(shù)器方式的選擇M1M0 工作方式 功能描述 0 0 方式0 13位計數(shù)器 0 1 方式1 16位計數(shù)器 1 0 方式2 8位自動重裝計數(shù)初值計數(shù)器 1 1 方式3 僅適用于T0,分為2個獨立的8位計數(shù)器 chapter5(2)C/T :定時器/計數(shù)器功能方式選擇位。為0定時器方式:計數(shù)脈沖由內(nèi)部提供,對機器周期進行計數(shù)。為1計數(shù)器方式:計數(shù)脈沖為外部引腳T0P3.4或T1(P3.5),輸入脈沖電平由高到低負跳變時,計數(shù)器加1。chapter5(3) GATE:門控位。 GATE=1:受外部中斷控制。只有IN
21、T0 或INT1 引腳為高電平時,TR0或TR1置“1才能啟動定時器/計數(shù)器。 GATE=0:不受外中斷控制。TRi=1,定時器/計數(shù)器啟動開始;TRi=0,定時器/計數(shù)器停止工作。chapter52控制寄存器TCON TCON用于控制定時器/計數(shù)器的啟、停、溢出標志和外部中斷信號觸發(fā)方式。chapter5定時器/計數(shù)器的初值計算 最大計數(shù)值選擇表注:方式3時,定時器T0分成兩個獨立的8位計數(shù)器。 M1 M0 工作方式 位數(shù)值 0 0 方式0 213=8192 0 1 方式1 216=65536 1 0 方式2 28=256 1 1 方式3 28=256 單片機的兩個定時器/計數(shù)器均有兩種功能
22、,定時和計數(shù)功能。通過軟件設(shè)置TMOD的 C/T位選擇定時或計數(shù)功能。1定時功能的初值計算 用T表示定時時間,對應(yīng)的初值用X表示,所用計數(shù)器位數(shù)位N ,設(shè)系統(tǒng)時鐘頻率為fosc ,則它們滿足以下關(guān)系式: T = (2NX12/fosc X =2Nfosc/12T chapter5chapter5 2計數(shù)功能的初值計算 選擇計數(shù)功能時,計數(shù)脈沖由外部T0或T1端引入,是對外部事件脈沖進行計數(shù),因此計數(shù)值根據(jù)要求確定。N是所用計數(shù)器的位數(shù),它由TMOD中M1M0兩位設(shè)置確定。 其計數(shù)初值:X=2N計數(shù)值chapter55.2.3定時器/計數(shù)器工作方式1工作方式0 方式0為13位定時器/計數(shù)器。TH
23、0TH18位和TL0(TL1)的低5位存放計數(shù)值,高三位不用,構(gòu)成13位計數(shù)。chapter5例5-1:應(yīng)用定時器T0產(chǎn)生1ms定時,并使P1.0輸出周期為2ms的方波,已知晶體6MHz。設(shè)定時器的計數(shù)初值為X:213X2106=1103X=769213位二進制表示為 X=01100TH0=0F0H TL0=0CH利用查詢TF0狀態(tài)來控制P1.0端輸出周期2ms的方波。chapter5程序設(shè)計: ORG 0000HAJMP MAINORG 0100HMAIN: MOV TMOD, #00H ;寫入方式控制字 MOV TL0, #0CH ;計數(shù)初值寫入 MOV TH0, #0F0H SETB T
24、R0 ;啟動T0LOOP:JBC TF0,PE ;TF0=1溢出轉(zhuǎn)移PE,同時清除TF0 AJMP LOOP ;沒有溢出PE : MOV TL0, #0CH ;重裝計數(shù)初值 MOV TH0, #0F0H CPL P1.0 ;求反 AJMP LOOP ;無條件轉(zhuǎn)移LOOP END使用中斷控制方式編寫。chapter5C51程序設(shè)計:#includesbit led1=P10;void main() TMOD=0 x00; /寫入方式控制字 TH0=0 xf0; /計數(shù)初值寫入 TL0=0 x0c; TR0=1; /啟動定時器0 while(1) if(TF0=1) / TF0=1溢出 TF0=0
25、; /清除TF0TH0=0 xf0; TL0=0 x0c; led1= led1; chapter52 工作方式1 方式1是16位定時器/計數(shù)器,其結(jié)構(gòu)幾乎與方式0完全相同,唯一的區(qū)別是計數(shù)器的長度為16位。 定時功能定時時間T為:T=216X12fosc 計數(shù)初值X為:X=216Tfosc12 計數(shù)功能計數(shù)初值X為:X=216計數(shù)值chapter5例5-2:用定時器T1產(chǎn)生一個25Hz方波,由P1.0輸出,采用查詢方式進行控制,設(shè)定晶體頻率12MHz。分析:25Hz方波,周期為1/25=40ms,采用定時器T1定時20ms,將P1.0取反一次,即可得到25Hz的方波信號。chapter5 設(shè)
26、定時20ms的計數(shù)初值為X,則有: T =(216X)1106=20103 X=45536=B1E0H程序設(shè)計如下: ORG 0000H MOV TMOD, #10H ;T1定時功能工作方式1 MOV TH1, #0B1H ;寫入初值 MOV TL1,#0E0H SETB TR1 ;啟動T1LOOP:JBC TF1 ,LP ;TF1=1,溢出轉(zhuǎn)移 AJMP LOOP LP:MOV TH1, #0B1H ;重裝初值 MOV TL1, #0E0H CPL P1.0 ;P1.0取反 SJMP LOOP END使用中斷控制方式編寫。chapter5C51程序設(shè)計:#includesbit led1=P
27、10;void main() TMOD=0 x10; /寫入方式控制字 方式1 TH1=0 xb1; /計數(shù)初值寫入 TL1=0 xe0; TR1=1; /啟動定時器1while(1) if(TF1=1) / TF1=1溢出 TF1=0; /清除TF1 TH1=0 xb1; TL1=0 xe0; led1= led1; /P1.0取反 chapter5例:利用定時器0工作方式1,實現(xiàn)一個發(fā)光管以1s亮滅閃爍#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit led1=P10;uchar num;void main()
28、 TMOD=0 x01; /設(shè)置定時器0位工作模式1 TH0=(65536-45872)/256; /11.0592M晶振定時50ms數(shù)為45872 TL0=(65536-45872)%256; EA=1; /開總中斷 ET0=1; /開定時器0中斷 TR0=1; /啟動定時器0chapter5while(1)if(num=20) /如果到了20次,說明1秒時間 led1=led1; /讓發(fā)光管狀態(tài)取反 num=0; void T0_time()interrupt 1 TH0=(65536-45872)/256; /重新裝載初值 TL0=(65536-45872)%256; num+; cha
29、pter52.工作方式2 方式2是能自動重裝計數(shù)初值的8位計數(shù)器。低8位作計數(shù)器用,高8位用以保存計數(shù)初值。低8位計數(shù)產(chǎn)生溢出時,將TFi位置1,同時又將保存在高8位中的計數(shù)初值重新裝入低8位計數(shù)器中,又繼續(xù)計數(shù),循環(huán)重復(fù)不止。chapter5定時功能計數(shù)初值X=28Tfosc12,式中T為定時時間。計數(shù)功能計數(shù)初值 X=28計數(shù)值,初始化編程時,THi和TLi都裝入此X值。chapter5例5-3:用定時器T1,采用工作方式2計數(shù),要求每計滿156次,將P1.7取反。解: T1工作于計數(shù)方式,外部計數(shù)脈沖由T1P3.5引腳引入,每來一個由1至0的跳變計數(shù)器加1,由程序查詢TF1的狀態(tài)。 計數(shù)
30、初值 X=28156=100=64H TH1=TL1=64H , TMOD=60H (計數(shù)方式,方式2)chapter5程序設(shè)計: ORG 0000H MOV TMOD, #60H ;T1方式2,計數(shù)方式 MOV TH1, #64H ;T1計數(shù)初值 MOV TL1, #64H SETB TR1 ;啟動T1 LOOP: JBC TF1, REP ;TF1=1轉(zhuǎn)移 SJMP LOOP ;等待 REP: CPL P1.7 ;取反輸出 SJMP LOOP ENDchapter5C51程序設(shè)計:#includesbit led1=P10;void main() TMOD=0 x60; /寫入方式控制字,
31、方式2 TH1=0 x64; TL1=0 x64; TR1=1; /啟動定時器1 while(1) if(TF1=1) / TF1=1溢出 TF1=0; /清除TF1 led1= led1; chapter5例5-4:由P3.4引腳T0輸入一低頻脈沖信號(其頻率0.5kHz),要求P3.4每發(fā)生一次負跳變時,P1.0輸出一個200s的同步負脈沖,同時P1.1輸出一個400s的同步正脈沖。已知fosc=6MHz。解:按題意畫出信號的波形如圖:chapter5編程思路:外部脈沖接T0,1至0負跳變時,改變P1.0,P1.1:T0計數(shù)工作方式,初值為FFH,當負跳變時,產(chǎn)生溢出;改變?yōu)?00s定時工
32、作方式,并且使P1.0輸出為0,P1.1輸出為1。第一次定時200s到時,P1.0恢復(fù)為1,第二次200s定時到,產(chǎn)生溢出,恢復(fù)P1.1為0。200s定時的計數(shù)初值X為:X=256200612=156程序如下:START: MOV TMOD,#06H ;T0方式2,計數(shù)方式 MOV TH0,#0FFH ;計數(shù)初值 MOV TL0,#0FFH CLR P1.1 ;P1.10,P1.0=1 SETB TR0 ;啟動T0LOOP: JBC TF0,LP1 ;檢測外部信號負跳變 SJMP LOOP ;等待chapter5LP1: CLR TR0 ;關(guān)定時器 MOV TMOD,#02H ;T0改變?yōu)槎〞r
33、200s方式2 MOV TH0,#156 ;定時的計數(shù)初值 MOV TL0,#156 SETB P1.1 ;P1.1 輸出為1 CLR P1.0 ;P1.0輸出0 SETB TR0 ;啟動T0定時LOOP1:JBC TF0,LP2 ;第一個200s到否? SJMP LOOP1 ;未到等待 LP2:SETB P1.0 ;到了P1.0置高LOOP2:JBC TF0,LP3 ;第二個200s到否? SJMP LOOP2 LP3:CLR P1.1 ;P1.1為低 CLR TR0 ;關(guān)定時器 AJMP STARTchapter5程序設(shè)計:#includesbit led0=P10;sbit led1=P
34、11;void main() TMOD=0 x06; /寫入方式控制字 方式2 TH1=0 xff; /計算初值 TL1=0 xff; led1=0; / P1.1 初態(tài)為0 TR0=1; /啟動T0 while(1) /檢測外部信號負跳變 if(TF0=1) / TF0=0; chapter5TR0=0; /關(guān)定時器TMOD=0 x02; / T0改變?yōu)槎〞r200s方式2TH1=0 x9c;/定時的計數(shù)初值TL1=0 x9c;led1=1; / P1.1 輸出為1led0=0; / P1.0輸出0TR0=1; /啟動T0定時while(!TF0)/ 第一個200s到否? TF0=0; led
35、0=1;/ 到了P1.0恢復(fù) While(!TF0)/ 第二個200s到否? TF0=0; led1=0; TR0=0;/ 關(guān)定時器 chapter54方式3 工作方式3僅對T0有效。 若將T0設(shè)置為方式3,TL0和TH0被分成兩個互相獨立的8位計數(shù)器。 TL0用原T0的各控制位、引腳和中斷源,TL0也可設(shè)置為定時器方式或計數(shù)器方式。 TH0只有簡單的內(nèi)部定時功能。它占用了定時器T1的控制位TR1和T1的中斷標志位TF1,其啟動和關(guān)閉僅受TR1的控制。chapter5 定時器T1無工作方式3狀態(tài)。定時器T0用作方式3時,T1仍可設(shè)置為方式02。當定時器T1用作串行口波特率發(fā)生器時,工作方式通常
36、為方式2,定時器T0才設(shè)置為工作方式3。chapter5chapter5chapter5例5-5:應(yīng)用T0方式3,分別設(shè)定200s和400s定時并使P1.0和P1.1分別產(chǎn)生周期為400s和800s方波,已知晶體6MHz。此題采用中斷控制方式。解:定時200s計數(shù)初值28X2106=200s106 X=156=9CH 定時400s計數(shù)初值 (28X)2106=400s106 X=56=38Hchapter5程序設(shè)計: ORG 0000HSTART:AJMP MAIN ORG 000BH AJMP PIT0 ;轉(zhuǎn)T0中斷處理入口 ORG 001BH AJMP PIT1 ;轉(zhuǎn)T1中斷處理入口 OR
37、G 0100HMAIN: MOV SP, #60H MOV TMOD, #03H ;置方式3 MOV TL0 , #9CH ;定時200s計數(shù)初值 MOV TH0 , #38H ;定時400s計數(shù)初值MOV TCON , #50H ;啟動TL0、TH0計數(shù)MOV IE , #8AH ;中斷允許T0、T1開放中斷LOOP: AJMP LOOP ;等待中斷chapter5PITO: MOV TL0 , #9CH ;T0中斷處理程序 CPL P1.0 RETIPIT1: MOV TH0 , #38H ;T1中斷處理程序CPL P1.1RETIchapter5C51 程序#includesbit le
38、d0=P10;sbit led1=P11;void main() TMOD=0 x03; /寫入方式控制字 方式3 TH0=0 x38; /定時200s計數(shù)初值 TL0=0 x9c; /定時400s計數(shù)初值 TCON=0 x50; /啟動TL0、TH0計數(shù) IE=0 x8a; /中斷允許T0、T1開放中斷 while(1); /等待中斷chapter5void time0() interrupt 1 / T0中斷處理程序 TL0=0 x9c; led0= led0;void time1() interrupt 3/ T1中斷處理程序 TH0=0 x38; led1= led1;chapter5
39、5.2.4 定時/計數(shù)器的應(yīng)用1GATE位的應(yīng)用門控位為“0,定時器的啟動只受TRi位控制;GATE為“1”時,定時器的啟動受TRi位和外部中斷INTi信號的共同控制。只有當INTi=1,同時TRi=1時才能啟動計數(shù);當INTi=0,則停止計數(shù)。chapter5例5-6: 利用T0門控位GATE來測試由INT0引腳輸入的正脈沖寬度,已知fosc=12MHZ,所測得的高8位值存入片內(nèi)RAM的21H單元,低8位值存入片內(nèi)20H單元中。解:設(shè)外部脈沖由INT0P3.2引腳輸入,T0工作于定時器方式,工作方式1(16位),GATE設(shè)置1,TR0設(shè)置為1,當INT0為高電平時,啟動計數(shù);當INT0再次變
40、低時,停止計數(shù)。此時T0中的計數(shù)值即為被測正脈沖的寬度。T0的計數(shù)初值設(shè)為0000H。chapter5chapter5測試程序如下:MOV TMOD, #09H ;T0定時,方式1,GATE=1MOV TH0, #00H ;T0的計數(shù)初值設(shè)為0000HMOV TL0, #00H MOV R0, #20H ;RAM的地址指針LOOP1: JB P3.2, LOOP1 ;等待INT0變低 SETB TR0 ;INT0變低,啟動T0準備計數(shù)LOOP2: JNB P3.2, LOOP2 ;等待INT0變高,啟動計數(shù)LOOP3: JB P3.2, LOOP3 ;等待INT0再次變低 CLR TR0 ;I
41、NT0變低即停止計數(shù) MOV R0,TL0 ;存入計數(shù)值 INC R0 MOV R0, TH0chapter5C51程序#include#define uchar unsigned charsbit led0=P32;uchar *a=0 x20; / RAM的地址指針void main() TMOD=0 x09; / T0定時,方式1,GATE=1 TH0=0 x00; / T0的計數(shù)初值設(shè)為0000H TL0=0 x00; while(led0); /等待INT0變低 TR0=1; / INT0變低,啟動T0準備計數(shù) chapter5 while(!led0); /等待INT0變高,啟動計
42、數(shù) while(led0); /等待INT0再次變低 *a=TL0; /存入計數(shù)值 a+; *a=TH0;chapter52綜合應(yīng)用例5-7:利用定時器實現(xiàn)較長時間定時。設(shè)在P1.7端接有一個發(fā)光二極管,要求利用定時器控制,使LED亮一秒滅一秒,周而復(fù)始。已知晶體頻率6MHz。1定時器/計數(shù)器工作方式的選擇chapter5解:定時間隔較長為1s時,各種方式都不能滿足要求,必須采用復(fù)合的辦法。 根據(jù)題目要求,可將T0設(shè)定為100 ms的定時間隔,采用工作方式。當定時時間到后,將1.0輸出反相,再加到輸入端作計數(shù)脈沖,需要定時兩次才能構(gòu)成一個完整的計數(shù)脈沖。因此,設(shè)T1計數(shù)次數(shù)為次,就能完成s的定
43、時。 200ms5=1000ms=1s按這種方案,TMOD的初值應(yīng)該是:chapter5定時器計數(shù)器初值的計算T0采用工作方式1,定時100ms的計數(shù)初值為: (216-X)210-6=10010-3 X=15536=3CB0h TH0=3CH , TL0=0B0H T1計數(shù)器在方式2下是8位的,計數(shù)5次的初值為: (256-5)=251=FBH同時裝入TH1和TL1,即TH1=0FBH,TL1=0FBH程序設(shè)計: ORG 0000HMAIN : CLR P1.7 SETB P1.0 MOV TMOD, #61Hchapter5 MOV TH1, #0FBH MOV TL1, #0FBH SE
44、TB TR1LOOP1: CPL P1.7LOOP2: MOV TH0, #3CH MOV TL0, #0B0H SETB TR0LOOP3: JBC TF0, LOOP4 SJMP LOOP3LOOP4: CPL P1.0 ;計數(shù)需滿5次 JBC TF1,LOOP1 SJMP LOOP2 ENDchapter5ORG 0AJMP MAINORG 0020HMAIN:SETB P3.5MOV TMOD,#61HMOV TH1,#0FBHMOV TL1,#0FBHSETB TR1L2:CPL P1.7L3:MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HSETB TR0L0:JBC TF0,L
45、1SJMP L0L1:CPL P3.5JBC TF1,L2 SJMP L3ENDchapter5定時器/計數(shù)器小結(jié)定時,計數(shù)的編程,查詢,中斷方式。幾種工作方式的特點。編程的步驟:根據(jù)定時時間或計數(shù)值,選擇適當?shù)墓ぷ鞣绞?;寫TMOD,TCON計算初值,寫入若選擇查詢方式,則查詢TFi位若選擇中斷方式,則先在中斷矢量地址處寫跳轉(zhuǎn)指令到中斷服務(wù)程序,然后開中斷等待chapter5在計算機的應(yīng)用領(lǐng)域中,通信是指CPU與外部的信息交換Commuciation?;镜耐ㄐ欧绞接袃煞N:并行通信與串行通信。5.3 MCS-51串行口及串行總線chapter5并行通信并行通信:數(shù)據(jù)各位同時傳送。特點:速度快、
46、效率高, 數(shù)據(jù)位決定數(shù)據(jù)線數(shù)。傳送 成本高,適合近距離傳輸。在集成電路芯片的內(nèi)部、 同一插件板上各部件之間 同一機箱內(nèi)各插件板之間。chapter5串行通信數(shù)據(jù)按位順序傳送。特點:數(shù)據(jù)傳送按位順序進行,最少只需一根傳輸線即可完成,成本低但速度慢。計算機與遠程終端或終端與 終端之間的數(shù)據(jù)傳送,通信的距離可以從幾米到幾千公里。串行通信分為異步和同步。chapter5異步通信和同步通信異步通信(Asynchronous Communication)數(shù)據(jù)以字符(字節(jié))為單位組成字符幀傳送。發(fā)送端和接收端依靠字符幀格式規(guī)定和波特率控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。一個字符在異步傳送中又稱為一幀數(shù)據(jù),字符幀也叫數(shù)據(jù)幀
47、,由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位四部分組成。chapter5chapter5幀格式起始位:為邏輯“0信號,位于字符幀開頭,占一位,表示發(fā)送端開始發(fā)送一幀信息。數(shù)據(jù)位:緊跟起始位之后就是數(shù)據(jù)位。在數(shù)據(jù)位中,低位在前(左),高位在后(右)。奇偶校驗位:此位位于數(shù)據(jù)位之后,僅占1位,用于對字符傳送作正確性檢查。奇偶校驗位有3種可能的選擇,即奇、偶或無校驗,由用戶根據(jù)需要選定。chapter5停止位:為邏輯“1信號,此位位于字符幀末尾,表示一幀字符信息已發(fā)送完畢。異步通信的優(yōu)點:不需要傳送同步脈沖,字符幀的長度也不受限制,故所需設(shè)備簡單。異步通信的缺點:字符幀中因包含有起始位和停止位而降低了有效
48、數(shù)據(jù)的傳輸效率。chapter5同步通信Synchronous Communication同步通信是以一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式,一次通信只傳送一幀信息。信息幀與異步通信中的字符幀不同,通常含有若干個數(shù)據(jù)字符既數(shù)據(jù)塊,由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗字符三部分組成。同步通信的缺點:要求發(fā)送時鐘和接收時鐘保持嚴格同步,故發(fā)送時鐘除應(yīng)和發(fā)送的波特率保持一致外,還要求把它同時傳送到接收端去。故這種方式對硬件要求較高。chapter5串行通信的制式按照數(shù)據(jù)傳送的方向,串行通信可分為3種制式,即單工、半雙工和全雙工。chapter5波特率波特率是指每秒鐘傳送二進制數(shù)的位數(shù)(亦稱比特數(shù)),單位是bs。波特率
49、是串行通信的重要指標,用于表征數(shù)據(jù)傳送的速率。波特率越高,數(shù)據(jù)傳輸速度越快。chapter55.3.1 串行口結(jié)構(gòu)及控制寄存器51單片機有一個全雙工的串行口,可作為異步通信串口,也可作為同步移位寄存器。字符幀格式:8,10或11位。chapter5串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器輸出控制門輸入移位寄存器chapter5兩個特殊功能寄存器SCON和PCON用來控制串行口的工作方式和波特率。發(fā)送緩沖寄存器SBUF只能寫,不能讀;接收緩沖寄存器SBUF只能讀,不能寫。兩個緩沖寄存器共用一個地址99H,可以用讀寫指令區(qū)分。發(fā)送時,通過“MOV SBUF,A寫指令,A寫入SBUF(99H),由TxD引腳一位一位地向外
50、發(fā)送;接收時,接收端從RxD一位一位地接收數(shù)據(jù),直到收到一個完整的字符數(shù)據(jù)后通知CPU,再通過“MOV A,SBUF”讀指令,從SBUF(99H)讀出數(shù)據(jù),送到累加器A。chapter5串行口控制寄存器SCON串行數(shù)據(jù)通信的方式選擇、接收和發(fā)送控制以及串行口的狀態(tài)標志均由SCON控制和指示。復(fù)位時所有位被清0。SCON的格式如下:方式控制多機允許接收8位發(fā)送接收控制發(fā)送接收中斷控制chapter5SCON各位功能: 1SM0、SM1: 串行口工作方式選擇位。2SM2:在方式2和方式3中用于多機通信控制。chapter53REN: 允許接收位。0:禁止接收;1:允許接收。4TB8:在方式2、3時
51、:發(fā)送的第9位數(shù)據(jù),也可作奇偶校驗位。在多機通信中:表示主機發(fā)送的是地址還是數(shù)據(jù):0:數(shù)據(jù);1:地址。5. RB8:在方式2、3時:接收到的第9位數(shù)據(jù);方式1時:若SM2=0,則RB8存放接收到的停止位;方式0時:不使用RB8。chapter56TI:發(fā)送中斷標志位。方式0:發(fā)送第8位數(shù)據(jù)結(jié)束時由硬件置位;其他方式:在停止位之前置位。TI在發(fā)送前必須由軟件清0。TI=1,表示發(fā)送幀結(jié)束,可供軟件查詢,也可請求中斷。7RI:接收中斷標志。方式0:接收第8位數(shù)據(jù)結(jié)束時由硬件置位;其他方式:接收到停止位的中間位置時置位。RI在接收一幀字符之后必須由軟件清0,準備接收下一幀數(shù)據(jù)。RI=1,表示幀接收結(jié)
52、束。RI可供軟件查詢,也可請求中斷。chapter5電源控制寄存器PCONPCON主要是為CHMOS型單片機的電源控制而設(shè)置的專用寄存器,地址為87H。PCON的最高位SMOD是串行口波特率倍增位。當SMOD=1時波特率加倍,復(fù)位時,SMOD=0。PCON的格式如下:chapter5中斷允許控制寄存器IEA8HIE寄存器各位定義如下: 其中,ES為串行口中斷允許控制位,ES=1允許RITI中斷。ES=0,禁止RITI中斷。chapter5中斷優(yōu)先級寄存器IPB8HIP寄存器各位定義如下: 其中,PS為串行口中斷優(yōu)先級控制位,該位為“1,串行口設(shè)定為高優(yōu)先級。chapter55.3.2串行口的工
53、作方式MCS-51串行口有0、1、2、3四種工作方式。 串行口方式0為同步移位寄存器方式;波特率固定為fOSC12;數(shù)據(jù)輸入,輸出,均由RxD(P3.0)端完成;TxD(P3.1)端輸出移位時鐘脈沖;發(fā)送和接收一幀的數(shù)據(jù)為8位二進制,不設(shè)起始和停止位,低位在前,高位在后;一般用于I/O口擴展。chapter5方式0發(fā)送 方式0發(fā)送時,執(zhí)行任何一條以SBUF為目的寄存器的指令,串行口即將8位數(shù)據(jù)以振蕩頻率的十二分之一的波特率,將數(shù)據(jù)從RxD端串行發(fā)送出去。方式0接收 方式0接收時,在同時滿足REN=1和RI=0的條件下,以讀SBUF寄存器的指令開始。chapter5chapter5串行口方式1為
54、10位通用異步通信接口;一幀信息包括1位起始位(0)、8位數(shù)據(jù)位(低位在前)和1位停止位(1);TXD是發(fā)送端,RXD是接收端。其傳送波特率可調(diào)。chapter5方式1發(fā)送數(shù)據(jù)由TXD端輸出,任何一條以SBUF為目的寄存器的指令都啟動一次發(fā)送,發(fā)送條件是TI=0。 發(fā)送開始時內(nèi)部SEND信號變?yōu)橛行щ娖?,隨后由TXD端輸出自動加入的起始位,此后每過一個時鐘脈沖,由TXD端輸出一個數(shù)據(jù)位,8位數(shù)據(jù)發(fā)送完后,置位TI。chapter5串行口方式1時序chapter5方式1接收數(shù)據(jù)從RXD端輸入。當REN置“1后,就允許接收器接收,接收器便以波特率的16倍速率采樣RXD端電平,每一位采樣3次。 在方
55、式1的接收器中設(shè)置有數(shù)據(jù)辨識功能,當同時滿足以下兩個條件時RI0;SM20或接收到的停止位1。接收的數(shù)據(jù)才有效,且實現(xiàn)裝載SBUF、把RB8及RI置“1”,接收控制器再次采樣RXD的負跳變,以便接收下一幀數(shù)據(jù)。chapter5串行口方式2和串行口方式3串行口工作在方式2、3時,為11位異步通信口,即1位起始位(0)、數(shù)據(jù)8位(低位在前)、1位可編程位(第9數(shù)據(jù)位)和1位停止位(1)。發(fā)送時,可編程位(TB8)可設(shè)置0或1,該位一般用做效驗位;接收時,可編程位送入SCON中的RB8。chapter5方式2、3的區(qū)別在于:方式2的波特率為fosc32或fosc64,而方式3的波特率可變。方式2和方
56、式3發(fā)送 方式2、3發(fā)送時,數(shù)據(jù)由TXD端輸出,附加的第9位數(shù)據(jù)為SCON中的TB8。chapter5方式2和方式3接收 方式2、3接收與方式1類似。chapter55.3.3 波特率的設(shè)計方式0每個機器周期發(fā)送或接收一位數(shù)據(jù),波特率固定為單片機時鐘頻率的112(即fosc12),不受SMOD的影響。 若晶振頻率fosc=12MHz時,則波特率=fosc12=12MHz12=1Mb/s,即1 s移位一次。chapter5方式1方式1的波特率可變,由定時器T1的溢出率與SMOD的值共同決定。即: 波特率2SMOD/32 (定時器1溢出率) 其中溢出率取決于計數(shù)速率和定時器的預(yù)置值。chapter
57、5方式2方式2的波特率取決于PCON中的SMOD之值,當SMOD=0時,波特率為fosc的1/64;若SMOD=1時,則波特率為fosc的1/32。即: 波特率= chapter5方式3方式3的波特率可變,由定時器T1的溢出率與SMOD的值共同決定。即: 波特率2SMOD/32 (定時器1溢出率) 其中溢出率取決于計數(shù)速率和定時器的預(yù)置值。注:方式0與方式2均為固定波特率,方式1與方式3波特率由SMOD與T1的溢出率共同決定。chapter5波特率的計算:對T1初始化時,寫入方式控制字 TMOD00100000B。這樣每過“256-X個機器周期,定時器T1就會產(chǎn)生一次溢出,溢出周期為:(256
58、-X) 12 / fosc, 溢出率為溢出周期之倒數(shù),因此,波特率的公式還可寫成: 波特率(2SMOD/32) fosc / 12(256-X)注:實際應(yīng)用時,總是先確定波特率,再計算定時器1的定時初值。chapter5例:已知8051單片機時鐘頻率為11.0592MHz,選用定時器T1工作方式2作波特率發(fā)生器,波特率為2400波特,求初值。 解:設(shè)波特率控制位SMOD=0,則2400(1/32) 11059200 / 12(256-X)256 - X=11059200/(24003212)X=256-12=244=0F4H練習(xí):單片機主頻為11.0592MHz,采用定時器1方式2作波特率發(fā)生
59、器,波特率為1200 b/s,則T1初值為?chapter5MCS-51的方式2和方式3有一個專門的應(yīng)用領(lǐng)域,即多處理機通信。這種系統(tǒng)采用一臺主機和多臺從機,主機和各從機可實現(xiàn)全雙工通信,其中主機發(fā)送的信息可被各從機接收,而各從機發(fā)送的信息只能由主機接收,從機與從機之間不能互相直接通信。5.3.4 多機通信chapter5多機通信的實現(xiàn),主要靠主、從機之間正確地設(shè)置與判斷多機通信控制位SM2和發(fā)送或接收的第9數(shù)據(jù)位D8。通常規(guī)定具體的通信過程如下: 使所有的從機的SM2置1,處于只接收地址幀的狀態(tài); 主機置位TB8,發(fā)送要尋址從機的一幀地址信息; 由于所有從機的SM2=1,因此所有從機都能收到
60、主機發(fā)送的地址信息。所有從機接收到主機發(fā)的地址幀后,各自將所收到的地址與其本身地址相比較; 對于地址相符的從機,使SM2清0,并向上機返回本從機地址供主機核對,并可以接收主機隨后發(fā)來的所有信息,對于地址不符的從機,仍保持SM21,對主機隨后發(fā)來的信息不予理睬,直至發(fā)送新的地址幀;chapter5主機核對無誤后,向已被尋址的從機發(fā)送控制命令(數(shù)據(jù)幀的第9位置0),通知從機是進行數(shù)據(jù)接收還是進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。主機只與被尋址的從機進行數(shù)據(jù)通信; 當主機改為與另外從機聯(lián)系時,可再發(fā)出地址幀尋址其從機,而先前被尋址過的從機在分析出主機是與其他從機尋址時,恢復(fù)SM21,對隨后主機發(fā)來的數(shù)據(jù)幀不予理睬。多機通
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