51單片機教程第5章

第5章MCS-51型單片機的內(nèi)部

硬件資源及應用1第5章MCS-51型單片機的內(nèi)部

硬件資源及應用15.1MCS-51單片機的并行輸入/輸出接口MCS-51單片機共有4個8位準雙向I/O端口，分別是P0、P1、P2、P3，共32位端口線。每位均有自己的鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。P0端口負載能力為8個LSTT門電路；P1～P3口負載能力為4個LSTTL，當實際負載超過其能力時，應外加驅(qū)動器或放大電路。25.1MCS-51單片機的并行輸入/輸出接口MCS-515.1.1端口輸入/輸出(I/O)操作P0～P3口用作輸入時，端口鎖存器必須先寫“1”，否則讀入的數(shù)據(jù)可能出錯。MCS-51單片機沒有專門的I/O指令，其中向端口輸出數(shù)據(jù)的指令有(其中x=0～3)如下4個：MOVPx,A;MOVPx,Rn;

MOVPx,@Ri;

MOVPx,direct從端口輸入數(shù)據(jù)的指令有如下4個：MOVA,Px;MOVRn,Px;

MOV@Ri,Px;MOVdirect,Px35.1.1端口輸入/輸出(I/O)操作P0～P3口用作5.1.2I/O端口的位操作指令由于I/O端口具有位尋址功能，因此有關位操作的指令也都適用于它們。常用指令有：CLRPx.y;SETBPx.y;CPLPx.y45.1.2I/O端口的位操作指令由于I/O端口具有位尋址5.1.3并行口應用舉例【例】利用單片機的P1.4～P1.7接4個發(fā)光二極管，P1.0～P1.3接4個開關，要求當開關動作時，對應(低位對低位)的發(fā)光二極管亮或滅，請編程實現(xiàn)。解：要求對應的發(fā)光二極管亮或滅，只需把P1端口的內(nèi)容讀入，高、低4位互換，通過P1端口輸出即可。匯編參考程序如下：ORG1000HLOOP： MOVP1,#0FH;設定P1端口低4位為輸入狀態(tài)MOVA,P1SWAPAMOVP1,ASJMPLOOP55.1.3并行口應用舉例【例】利用單片機的P1.4～PC51參考程序如下：#include<reg52.h>#include<stdio.h>sfrP1=0x90;voidmain(void){for(;;){P1=0x0F; //設定P1端口低4位為輸入狀態(tài)P1=P1<<4; //左移4位后再從P1.4～P1.7引腳輸出

}}6C51參考程序如下：65.2MCS-51中斷系統(tǒng)斷系統(tǒng)是為使CPU具有對單片機外部或內(nèi)部隨機發(fā)生的事件進行實時處理而設置的。MCS-51單片機片內(nèi)的中斷系統(tǒng)能大大提高處理外部或內(nèi)部突發(fā)事件的能力，化解快速的CPU和慢速的外設之間的矛盾。75.2MCS-51中斷系統(tǒng)斷系統(tǒng)是為使CPU具有對單5.2.1中斷的基本概念1．中斷的概念中斷是通過硬件來改變CPU的運行方向的。當CPU正在執(zhí)行主程序時，外部或內(nèi)部發(fā)生的某一事件(如某個引腳上電平的變化、一個脈沖的發(fā)生或計數(shù)器的計數(shù)溢出等)請求CPU迅速處理，CPU暫時中斷當前程序的執(zhí)行而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應的處理程序，待處理程序執(zhí)行完畢后，CPU再繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序，這樣的過程稱為中斷。中斷需要解決兩個主要問題：一是如何從主程序轉(zhuǎn)到中斷服務程序；二是如何從中斷服務程序返回主程序。85.2.1中斷的基本概念1．中斷的概念82．中斷的特點(1)分時操作。單片機有了中斷功能，使CPU與外設由串行工作變?yōu)榉謺r并行工作，實現(xiàn)了CPU和外設的同步工作，大大提高了單片機的效率。(2)實時處理。在實時控制中，現(xiàn)場的各種參數(shù)、信息均隨時間和現(xiàn)場而變化。這些外界變量可根據(jù)要求隨時向CPU發(fā)出中斷申請，請求CPU及時處理。如中斷條件滿足，CPU就會馬上響應，進行實時處理。(3)故障處理。針對隨機發(fā)生的情況或故障，如掉電、存儲出錯、電路故障等，可通過中斷系統(tǒng)由故障源向CPU發(fā)出中斷請求，再由CPU轉(zhuǎn)到相應的故障處理程序進行處理，不必停機。92．中斷的特點95.2.2MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)與控制MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)是在硬件基礎上再配以相應的軟件而實現(xiàn)的，MCS-51單片機可以提供至少5個中斷請求源，提供兩個中斷優(yōu)先級。MCS-51單片機的中斷控制系統(tǒng)由中斷的特殊功能寄存器、中斷入口、順序查詢邏輯電路等組成，其結(jié)構如下圖所示。105.2.2MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)與控制MCS-51

MCS-51中斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構示意圖

11MCS-51中斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構示意圖115.2.3MCS-51單片機中斷系統(tǒng)的應用中斷服務程序編程時，首先要對中斷系統(tǒng)進行初始化，也就是對幾個特殊功能寄存器的相關控制位進行賦值。具體來說，就是要完成下列工作。(1)開中斷和允許中斷源中斷；(2)確定各中斷源的優(yōu)先級；(3)若是外部中斷，則應規(guī)定是電平觸發(fā)還是邊沿觸發(fā)。125.2.3MCS-51單片機中斷系統(tǒng)的應用中斷服務程序5.3MCS-51單片機的定時器/計數(shù)器接口

在工業(yè)控制及智能儀器中，經(jīng)常要實現(xiàn)定時和計數(shù)功能，有多種方法可以實現(xiàn)定時，如軟件定時、硬件定時、可編程定時器定時。軟件定時是通過循環(huán)程序?qū)崿F(xiàn)延時，系統(tǒng)不需要增加任何硬件，但該定時方法需要長期占用CPU；硬件定時需要系統(tǒng)額外增加電路，而且使用上不夠靈活；8051單片機內(nèi)有兩個16位可編程的定時器/計數(shù)器，除了可用作定時器或計數(shù)器之外，還可用作串行接口的波特率發(fā)生器。135.3MCS-51單片機的定時器/計數(shù)器接口在工業(yè)控制5.3.1定時器/計數(shù)器的結(jié)構與工作原理1．定時器/計數(shù)器的結(jié)構8051單片機內(nèi)部有兩個16位的可編程定時器/計數(shù)器，稱為定時器0(T0)和定時器1(T1)，可編程選擇其作為定時器或作為計數(shù)器。2．定時器/計數(shù)器的工作原理當定時器/計數(shù)器設置為定時工作方式時，計數(shù)器對內(nèi)部機器周期ffoc計數(shù)，每過一個機器周期，計數(shù)器加1，直至計滿溢出。定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密相關，因為MCS-51單片機的一個機器周期由12個振蕩脈沖組成，如果單片機系統(tǒng)采用12MHz晶振，則計數(shù)周期為1

s，適當選擇定時器的初值可獲取各種定時時間。3．控制定時器的特殊功能寄存器定時器/計數(shù)器的初始化是通過定時器/計數(shù)器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON完成的。145.3.1定時器/計數(shù)器的結(jié)構與工作原理1．定時器/計數(shù)5.3.2定時器/計數(shù)器的工作方式通過對TMOD寄存器中M0、M1位進行設置，可選擇下面4種工作方式：1．方式02．方式13．方式24．方式3155.3.2定時器/計數(shù)器的工作方式通過對TMOD寄存器中5.3.3定時器/計數(shù)器的應用1．定時器/計數(shù)器的初始化定時器/計數(shù)器的功能是由軟件編程確定的，在使用定時器/計數(shù)器前都要對其進行初始化，步驟如下。(1)確定工作方式，對TMOD賦值。(2)計算定時或計數(shù)的初值，將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1。(3)根據(jù)需要開啟定時器/計數(shù)器中斷，對IE寄存器賦值。(4)啟動定時器/計數(shù)器工作，將TR0或TR1置“1”。165.3.3定時器/計數(shù)器的應用1．定時器/計數(shù)器的初始化5.4MCS-51單片機的串行接口及其串行通信5.4.1串行通信的基本概念1．異步串行通信的字符格式在異步通信中，接收端是依靠字符幀格式來判斷發(fā)送端開始發(fā)送和結(jié)束發(fā)送的時間。字符幀格式是異步通信的一個重要指標。2．異步串行通信的傳送速率異步串行通信的傳送速率用于表示數(shù)據(jù)傳送的快慢。在串行通信中，以每秒鐘傳送二進制的位數(shù)來表示，也稱為波特率(baudrate)，單位為位/秒(bps)或波特(baud)。波特率既反映了串行通信的速率，也反映了對傳輸通道的要求，波特率越高，要求傳輸通道的頻帶也越寬。在異步通信時，波特率為每秒傳送的字符個數(shù)和每字符所含二進制位數(shù)的乘積。175.4MCS-51單片機的串行接口及其串行通信5.4.13．異步串行通信的通信制式根據(jù)同一時刻串行通信的數(shù)據(jù)方向，異步串行通信可分為以下3種數(shù)據(jù)通路形式。(1)單工形式(Simplex)。(2)全雙工形式(Full-duplex)(3)半雙工形式(Half-duplex)183．異步串行通信的通信制式185.4.2MCS-51單片機的串行口及控制寄存器1.

MCS-51串行口結(jié)構MCS-51內(nèi)部有兩個獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF。SBUF屬于特殊功能寄存器。發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出，接收緩沖器只能讀出不能寫入，二者共用一個字節(jié)地址(99H)。2．MCS-51串行口控制寄存器在MCS-51單片機中，與串行通信有關的控制寄存器如下。1)串行口控制寄存器SCON2)電源控制寄存器PCON195.4.2MCS-51單片機的串行口及控制寄存器1.

5.4.3MCS-51單片機串行通信工作方式1．串行工作方式0在方式0下，串行口作為同步移位寄存器使用，其主要特點是：RXD(P3.0)引腳接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，TXD(P3.1)引腳發(fā)送同步移位脈沖。數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送以8位為一幀，低位在前，高位在后。方式0時，SM2必須為0，這種方式常用于擴展I/O接口。2．串行工作方式1當設置SCON寄存器的SM0SM1位為01時，單片機串行口進入工作方式1。3．串行工作方式2當設置SCON寄存器的SM0SM1位為10時，單片機串行口進入工作方式2。4．串行工作方式3當設置SCON寄存器的SM0SM1位為11時，單片機串行口將進入工作方式3。205.4.3MCS-51單片機串行通信工作方式1．串行工作5.4.4串行口應用舉例1．串行口的初始化串行口使用時必須對它進行初始化編程，主要是設置產(chǎn)生波特率的定時器1、串行口控制和中斷控制。一般步驟如下：(1)設定串行口的工作方式，設定SCON寄存器。(2)設置波特率。對于方式0，不需要設置波特率；對于方式2，設置波特率僅需對P