《單片機原理與應(yīng)用技術(shù)》課件1第4章

第4章單片機輸入/輸出與中斷控制技術(shù)4.1片內(nèi)并行I/O端口4.2片內(nèi)串行通信接口4.3片內(nèi)定時計數(shù)器4.4片內(nèi)中斷系統(tǒng)4.5小結(jié)習(xí)題與思考題4.1片內(nèi)并行I/O端口4.1.1P0～P3口結(jié)構(gòu)與功能

1．P0口

P0口是一個低8位地址線/數(shù)據(jù)線分時復(fù)用端口。它有兩個用途：作通用I/O口使用；作低8位地址線/數(shù)據(jù)線使用。在無片外存儲器(包括片外程序ROM和片外數(shù)據(jù)RAM)的單片機系統(tǒng)中，作通用I/O口用；在需要片外擴展存儲器的單片機系統(tǒng)中，作低8位地址線/數(shù)據(jù)線用。

P0口是一個具有雙向傳送功能的三態(tài)端口。輸入的信息有讀端口引腳和讀端口鎖存器兩種；輸出的信息無鎖存功能。P0端口8位中的每一位具有相同的結(jié)構(gòu)，都由鎖存器、多路開關(guān)、控制門電路、場效應(yīng)管反相器、輸入緩沖器等幾部分構(gòu)成，位結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。圖4-1P0口位結(jié)構(gòu)

1)?P0口作I/O端口使用

P0口作I/O端口使用時要求多路開關(guān)的控制信號為0，使多路開關(guān)S撥向鎖存器位置；與此同時g3輸出0，V1截止。

(1)?P0口作輸出使用。P0口作輸出使用時的特征是“讀鎖存器”信號＝“讀引腳”信號＝0，從而三態(tài)門g1、g2斷開。相應(yīng)的電路及數(shù)據(jù)信號流向如圖4-2所示。圖4-2P0口作輸出使用如果內(nèi)部總線上的數(shù)據(jù)是0信息，則D=0。CLK脈沖到來后，

=1，V2導(dǎo)通使P0.X=0，從P0.X輸出0信息。如果內(nèi)部總線上的數(shù)據(jù)是1信息，則D=1。CLK脈沖到來后，=0，V2截止使P0.X=1，從P0.X輸出1信息。為了使P0.X出現(xiàn)正確的邏輯電平，在P0.X引腳處需外接上拉電阻，此時V2成為漏極開路OC門。

P0口的上述動作特征是在輸出指令的作用下實現(xiàn)的，輸出指令有兩條，其中任意一條都能實現(xiàn)P0的輸出功能：MOV P0，A

；A累加器的狀態(tài)經(jīng)內(nèi)部總線從P0口輸出MOV P0，#0FH

；從P0.0～P0.3輸出1，從P0.4～P0.7輸出0

(2)?P0口作輸入使用。此時，數(shù)據(jù)流向如圖4-3所示，數(shù)據(jù)從P0.X引腳進入，為了不致于被V2旁路，務(wù)必要求V2截止，只有V2截止，從P0.X進入單片機的數(shù)據(jù)才能到達g2門。這時還要求“讀引腳”信號＝1，開啟g2門；“讀鎖存器”信號＝0，斷開g1門。有了這些條件，外界進入單片機的信號就能順利進入內(nèi)部總線。圖4-3P0口作輸入使用在數(shù)據(jù)輸入之前，必須要求V2截止，即要求鎖存器的=0、Q=1。但鎖存器不可能自己成為“1”狀態(tài)，必須用指令將P0.X寫“1”，使鎖存器成為“1”狀態(tài)。由此可見，P0口作輸入使用在書寫指令時必須分兩步進行：第一步：作輸出使用，使=0，V2斷開，P0.X=1。第二步：作輸入使用，從P0.X輸入數(shù)據(jù)，使其順利到達內(nèi)部總線。在編程時使用兩條指令才能達到上述目的：MOVP0，#11111111B

；使P0.7～P0.0=11111111，八個V2全截止MOVA，P0 ；將P0處送來的數(shù)據(jù)輸入到A中或者使用如下兩條指令也能達到上述目的：ORLP0，#0FH ；使P0.3～P0.0=1111，P0.7～P0.4=0000MOVA，P0 ；將P0.3～P0.0的狀態(tài)輸入到A中

【例4-1】電路如圖4-4，執(zhí)行下述語句后，A=？MOV P0，#FFHMOV A，P0

解：執(zhí)行MOVP0，#FFH后，P0=FFH，P0口的8個V2全部截止。執(zhí)行MOVA，P0后，P0口作輸入使用，將單片機外的8位狀態(tài)00111010送入A中，則A=00111010B。圖4-4例4-1用圖

2)?P0口作低8位地址線/數(shù)據(jù)線使用

P0口的這種運用要求多路開關(guān)的控制信號為1，與門g3的輸出為：

g3＝(地址/數(shù)據(jù)信號)×控制信號?? ＝地址/數(shù)據(jù)信號g3的輸出用于控制場效應(yīng)管V1的導(dǎo)通與截止。這時多路開關(guān)與反相器T相連。

(1)?P0口作低8位地址線使用。此時地址信號從“地址/數(shù)據(jù)”線經(jīng)反相器T、場效應(yīng)管V2，最后從P0.X輸出到單片機外，如圖4-5所示，該圖畫出了地址信號為0時各處邏輯電平值。如果地址信號為0，則g3輸出0使V1截止，反相器T輸出1使V2導(dǎo)通，從而使P0.X輸出0。反之，如果地址信號為1，與g3輸出1使V1導(dǎo)通，反相器T輸出0使V2截止，從而使P0.X輸出1。圖4-5P0口作低8位地址線使用

(2)?P0口作數(shù)據(jù)線使用。P0口在輸出低8位地址信號后，將自動變成數(shù)據(jù)線來傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)線的使用過程分為兩步：第一步，讀取指令碼，作輸入線用。這時，g3的“控制”信號為0，輸出0使V1截止，多路開關(guān)與鎖存器接通。單片機用兩個操作完成第一步：第一個操作，單片機自動將FFH寫入P0口，使各P0.X的V2截止；第二個操作，指令碼從P0.X引腳進入，因“讀引腳”信號＝1，使g2合上，指令碼從P0.X經(jīng)g2進入內(nèi)部總線，信號流程如圖4-6所示。第二步，在讀取指令碼后，依據(jù)指令碼輸入或輸出數(shù)據(jù)。如果是輸入數(shù)據(jù)，則第二步的操作過程同于第一步讀取指令碼；如果是輸出數(shù)據(jù)，操作過程同于P0口作I/O端口使用中的作輸出使用。圖4-6第一步使用中的第二個操作表4-1給出了P0口在作I/O端口使用和作低8位地址線/數(shù)據(jù)線使用時的指令特征。

2．P1口

P1口是一個8位準(zhǔn)雙向靜態(tài)口，輸入數(shù)據(jù)有讀引腳和讀鎖存器之分，輸出數(shù)據(jù)有鎖存，電路結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。輸出驅(qū)動部分有上拉電阻。輸入、輸出數(shù)據(jù)操作過程同于P0口，使用輸入指令前，也需要先用指令對該口寫“1”。圖4-7P1口位結(jié)構(gòu)

3．P2口

P2口是一個兼有P0、P1功能的準(zhǔn)雙向端口，它的使用特點如下：

(1)執(zhí)行MOV指令時，作通用I/O口輸入或輸出數(shù)據(jù)；

(2)執(zhí)行MOVX指令時，提供片外RAM高8位地址；

(3)執(zhí)行MOVC指令時，提供片外ROM高8位地址。

P2口的一位結(jié)構(gòu)如圖4-8所示。其內(nèi)部既有片內(nèi)上拉電阻，又有多路開關(guān)S，以滿足用作通用I/O口及高8位地址線的需要。輸入、輸出時的指令使用同于P0口。圖4-8P2口位結(jié)構(gòu)

4．P3口

P3口是一個雙功能的靜態(tài)I/O口，它的結(jié)構(gòu)如圖4-9所示，與其它各端口不同的是，“雙功能”僅受“第二功能控制線”的控制。當(dāng)“第二功能控制線”為1時，與非門g5輸出VG2＝，這時P3口工作于通用I/O口方式，輸入、輸出數(shù)據(jù)及指令使用同于P1口。當(dāng)“第二功能控制線”為0時，作第二功能使用。

P3口第二功能如表4-2所示，操作過程由位操作指令實現(xiàn)。圖4-9P3口位結(jié)構(gòu)4.1.2編程實例

【例4-2】使用P0口和P1口控制十字路口交通信號燈，控制電路如圖4-10所示。假設(shè)十字路口的紅、黃、綠燈分配如圖4-11所示。設(shè)4個路口的紅燈由P1.0～P1.3控制，其中P1.0、P1.1控制南北向紅燈，東西向紅燈由P1.2和P1.3控制。

4個路口的黃燈由P0.0～P0.3控制，其中南北向由P0.0、P0.1控制，東西向由P0.2、P0.3控制。

4個路口的綠燈由P0.4～P0.7控制，其中南北向由P0.4、P0.5控制，東西向由P0.6、P0.7控制。圖4-10用P0口與P1口控制交通燈圖4-11控制方案要求初始情況為4個方向的紅燈全亮、黃燈和綠燈全滅。隨后當(dāng)南北通行，即綠燈亮?xí)r，東西方向的紅燈亮，禁止東西向通行。在南北通行了一段時間后，南北方向綠燈滅，黃燈亮且閃爍，當(dāng)閃爍若干次后東西向綠燈亮即允許通行，南北方向紅燈亮禁止通行。重復(fù)上述過程便能順利完成南北向、東西向的交替通行。由此編制的程序如下：START： MOV R7，#0AH ；設(shè)置黃燈閃爍次數(shù)

MOV A，#00H ；A清零

MOV P0，A ；黃、綠燈全滅

MOV A，#FFH MOV P1，A ；紅燈全亮

LCALL DELAY1 ；紅燈全亮延時

CLR P1.0 CLR P1.1 ；南北紅燈滅LOOP： SETB P0.4 SETB P0.5 ；南北綠燈亮

LCALL DELAY1 ；南北綠燈亮延時

CLR P0.4 ；南北綠燈滅

CLR P0.5 LOOP1： SETB P0.2 ；東西黃燈亮

SETB P0.3 LCALL DELAY2 ；東西黃燈延時

CLR P0.2 CLR P0.3 ；東西黃燈滅

DJNZ R7，LOP1 ；閃爍10次才能退出

MOV R7，#0AH ；恢復(fù)閃爍次數(shù)

SETB P1.0 SETB P1.1 ；南北紅燈亮

SETB P0.6 SETB P0.7 ；東西綠燈亮

LCALL DELAY1 ；東西綠燈亮延時

CLR P0.6 CLR P0.7 ；東西綠燈滅LOOP2：

SETB P0.0 SETB P0.1 ；南北黃燈亮

LCALL DELAY2 ；南北黃燈延時

CLR P0.0 CLR P0.1 ；南北黃燈滅

DJNZ R7，LOP2 MOV R7，#0AH ；恢復(fù)閃爍次數(shù)

SETB P1.2 SETB P1.3 ；東西紅燈亮

AJMP LOOP ；循環(huán)顯示

【例4-3】基本輸入/輸出控制，電路如圖4-12所示。

(1)開關(guān)數(shù)據(jù)控制電路。有4個開關(guān)S0～S3接入P0.0～P0.3，開關(guān)狀態(tài)輸入到單片機后，從P0.4～P0.7輸出驅(qū)動負載，開關(guān)狀態(tài)每修改一次需要讀一次。圖4-12開關(guān)數(shù)據(jù)控制電路將S0～S3的狀態(tài)從P0.0～P0.3讀入，再從P0.4～P0.7輸出，開關(guān)S0～S3的撥動狀態(tài)將直接驅(qū)動LED4、LED5、L6、L7的亮滅。程序如下：START：

MOV A，#FFH MOV P0，A ；所有燈全滅

MOV A，P0 ；輸入開關(guān)S0～S3的狀態(tài)

SWAP A ；將低4位轉(zhuǎn)到高4位

MOV P0，A ；高4位燈是否亮由S0～S3決定

LCALLDELAY ；延時

SJMP START ；重讀S0～S3狀態(tài)

(2)輸出燈循環(huán)點亮。這時不用開關(guān)S0～S3控制，各燈依次點亮，程序如下：START： MOV A，#FFH MOV P0，A ；所有燈全滅

ANL A，#EFH ；指向P0.4 SETB C ；進位位CY預(yù)置1LOOP： MOV P0，A ；使相應(yīng)位燈亮

LCALLDELAY ；燈亮延時

RLC A ；左移一位

JC LOP ；到第4個燈么？

MOV P0，A ；到了，使所有燈全滅

LCALL DELAY ；延時

AJMP START 4.1.3鍵盤和顯示器電路設(shè)計

【例4-4】行列式鍵盤與MCS-51接口電路。電路如圖4-13所示，用P0口作鍵盤接口，P0.0～P0.3作鍵盤行掃描輸出線，P0.4～P0.7作列檢測輸入線。對程序的要求是：由CPU判斷是否有鍵按下？是哪一個鍵按下？用ASCII碼或其它特征碼記錄按下的鍵信息。圖4-134×4鍵盤與單片機連接掃描程序按如下要求編制：

(1)查詢有無鍵按下。先從P0.0～P0.3輸出“0”(向P0口輸出F0H)，然后從P0.4～P0.7輸入鍵信號，當(dāng)輸入的值不為F0H時，表示有鍵按下。

(2)查詢按下鍵的行列位置。逐行掃描，先從P0.0為“0”、P0.1～P0.7為“1”開始(向P0口輸出FEH)，然后輸入P0口信號，若全為“1”，則不在第0行，轉(zhuǎn)至P0.1為“0”，P0.0、P0.2～P0.7為“1”(向P0口輸出FDH)，……，直至找到行列位置為止。

(3)對按下鍵行列號譯碼、保存鍵值。

(4)抖動處理。#include<>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintvoiddlms(void)；ucharkbscan(void)；voidmain(void){ucharkey；

while(1){ key=kbscan()；

dlms()；

}}voiddlms(void){ucharI；；for(i=200；i>0；i…){}}ucharkbscan(void) /*鍵掃描*/{ucharsccode，recode；P0=0×f0； /*發(fā)'0'行掃描碼，列輸入*/if((P0&0×f0)!=0×f0){dlms()if((P0&0×f0)!=0×f0){sccode=0×fe；/*有鍵按下*//*抖動處理*//*逐行掃描初值*/while((sccode&0×10)!=0){P0=sccode；

if((P0&0×f0)!=0×f0)

{recode=(P0&0×f0)|0×0f；

return((~sccode)+(~recode))}/*輸出行掃描碼*//*本行有鍵按下*//*返回*/ elsesccode=(sccode<<1)|0×01;}??}}return(0)}/*行掃描碼左移一位*//*無鍵按下，返回值為0*/

【例4-5】LED靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示接口。數(shù)碼顯示有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。數(shù)碼顯示器有發(fā)光二極管LED和液晶顯示器LCD兩種。

LED作靜態(tài)顯示使用時，各管陽極(或陰極)連在一起接＋5V(或接地)，每一條段選線a、b、c、d、e、f、g、dp分別與一個8位I/O口相連，當(dāng)I/O口輸出0(或1)時，該段點燃，輸出數(shù)字按段選線組成。靜態(tài)顯示需要的I/O口太多，資源浪費大。當(dāng)顯示數(shù)字較多時，一般采用動態(tài)顯示。LED作動態(tài)顯示通常使用兩個I/O口，一個用來輸出被顯示字符的段選碼，一個用來輸出位選碼。一個一個輪流點燃顯示器的各位，利用視覺效應(yīng)和LED的余輝，就能看到多個字符在同時顯示。圖4-14和圖4-15分別是靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示的接口電路。在靜態(tài)顯示接口電路中，一個I/O口只能接一只LED。在動態(tài)顯示電路中，使用P0口作段選碼端口，經(jīng)7407驅(qū)動連接LED的段，P1.0～P1.5作位選碼端口，經(jīng)7404驅(qū)動連接LED的位，待顯示的字符存放在片內(nèi)RAM從BUFFER開始的6個單元中，字符0～9、A～F的段碼存放在從SEGSELECT開始的數(shù)據(jù)段中，依次顯示6位字符的程序如下：圖4-14二位靜態(tài)共陽極LED接口圖4-15六位動態(tài)共陰極LED接口START：

MOV R0，#BUFFER MOV R2，#FEH ；使顯示器最左邊位亮

MOV A，R2 LOOP： MOV P1，A ；送掃描值

MOV A，@R0 ；取各個顯示段選碼

MOV P0，A ；輸出段選碼

ACALL DELAY ；延時5～10ms INC R0 ；指向下一段選碼地址

MOV A，R2 JB ACC.5，RETUN ；檢查6位是否顯示完？

RL A MOV R2，A AJMP LOOP ；未完繼續(xù)RETUN： RET SEGSELECT：DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HSEGSELECT1：DB7FH,67H,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H4.2片內(nèi)串行通信接口

MCS-51單片機內(nèi)的串行通信接口是一個能同時發(fā)送和接收的全雙工接口，它既可用于通用異步接收和發(fā)送(簡稱UART)，又能用作同步移位寄存器。波特率和幀格式能通過編程自由設(shè)置。對外通信能通過引腳RXD(P3.0)和TXD(P3.1)實現(xiàn)。4.2.1可編程串行通信接口的結(jié)構(gòu)

1．幀和波特率在串行通信中，數(shù)據(jù)是以幀的格式發(fā)送或接收的。一幀數(shù)據(jù)由8～11位二進制數(shù)組成：起始位1位，常用“0”表示數(shù)據(jù)的開始；數(shù)據(jù)常有5～8位二進制數(shù)，并且規(guī)定低位在前，高位在后。數(shù)據(jù)后有奇偶校驗位P(可不要)，最后一位是停止位，以“1”結(jié)束，如圖4-16所示。圖4-16一幀數(shù)據(jù)波特率(BaudRate)是數(shù)據(jù)傳送的速率，定義為每秒傳送的二進制數(shù)位數(shù)。例如異步通信傳送數(shù)據(jù)每秒100幀，每幀11位，則該通信的波特率為100幀/s×11位/幀＝1100位/s＝1100波特波特率的倒數(shù)是傳送1位二進制數(shù)所需的時間：T＝1/(1100位/s)＝0.91ms/位

2．片內(nèi)串行口單片機的串行口主要由一個數(shù)據(jù)緩沖器SBUF、兩個控制寄存器SCON和PCON、波特率發(fā)生器T1、發(fā)送/接收控制器和輸入移位寄存器等組成，典型結(jié)構(gòu)如圖4-17所示。串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF既可以用于發(fā)送，又可以用于接收，由讀寫指令區(qū)分。例如，執(zhí)行讀指令MOVA，SBUF用于接收；執(zhí)行寫指令MOVSBUF，A用于發(fā)送。在指令中既可以用緩沖器名SBUF，又可以用它的字節(jié)地址99H。串行口控制寄存器SCON的字節(jié)地址為98H，用于規(guī)定串行口的工作狀態(tài)及存放狀態(tài)信息。電源控制寄存器PCON的字節(jié)地址為87H，用于規(guī)定波特率的大小。圖4-17MCS-51片內(nèi)串行口當(dāng)需要從串行口RXD端接收數(shù)據(jù)時，首先應(yīng)當(dāng)使用指令使SCON的REN位置1，表明CPU允許接收。這時，片外數(shù)據(jù)串行從RXD進入單片機，數(shù)據(jù)最低位首先進入，最高位最后進入。進入的數(shù)據(jù)先在輸入移位控制器暫存，等一幀數(shù)據(jù)進入完畢后再從輸入移位控制器并行送入緩沖器SBUF，并經(jīng)片內(nèi)總線送到累加器A。與此同時將中斷標(biāo)志RI置位并提出片內(nèi)串行口中斷申請。CPU響應(yīng)中斷后，需要用指令將RI復(fù)位，接著進行下一幀數(shù)據(jù)的接收。當(dāng)需要從串行口TXD端發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將數(shù)據(jù)從累加器A并行寫入到SBUF中，再經(jīng)控制門串行從TXD送到單片機外。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，SBUF內(nèi)空，引起中斷標(biāo)志位TI置位發(fā)出片內(nèi)串行口中斷申請。CPU響應(yīng)中斷后，需要用指令將TI復(fù)位，接著進行下一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送。

3．異步通信和同步通信通信雙方按事先約定的幀格式完成數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的全過程，稱為異步通信。由于一幀數(shù)據(jù)采用固定格式，發(fā)送方只要有數(shù)據(jù)從起始位發(fā)出，接收方就能接收到，因此異步通信不需要專門的同步字符。通信雙方使用同步字符實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的全過程，稱為同步通信。通信前，發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的雙方共同約定好同步字符。發(fā)送方先發(fā)送同步字符，隨后是一組數(shù)據(jù)(含有n個數(shù)據(jù))。接收方只要接收到同步字符，就把同步字符后面出現(xiàn)的數(shù)據(jù)塊當(dāng)作有用數(shù)據(jù)一并接收。發(fā)送端發(fā)送的同步字符與數(shù)據(jù)塊如圖4-18所示。同步通信允許使用1～2個同步字符，每個字符占1個字節(jié)。圖4-18同步通信數(shù)據(jù)格式4.2.2串行口控制器SCON和電源控制器PCON

1．SCON

SCON用于選擇通信方式、波特率、串行口狀態(tài)信息等，各位定義如下：

●SM0、SM1位，位地址分別為9FH、9EH，串行通信工作方式選擇位。

●SM2位，多機通信控制位。對于方式0，SM2位應(yīng)為0。在方式1中，如果SM2＝0，表明RB8是接收到的停止位；如果SM2＝1，表明只有接收到有效停止位才能激活RI，將RI置1。在方式2和方式3中，如果SM2＝1，則接收到的第9位數(shù)據(jù)RB8必須是1，接收中斷RI才有效。

●REN，位地址為9CH，串行接收允許位：REN=0禁止接收；REN=1允許接收。

●TB8，位地址為9BH，方式2、3中是發(fā)送端發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，可用位指令置0或置1。

●RB8，位地址為9AH，方式2、3中是接收端接收的第9位數(shù)據(jù)，TB8、TB9可用作奇偶校驗位用。

●TI，位地址為99H，發(fā)送中斷標(biāo)志位，發(fā)送前用指令清零，發(fā)送過程中TI維持0不變，發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后被硬件電路自動置1。要想再發(fā)送，必須再用指令清零。

●RI，位地址為98H，接收中斷標(biāo)志位，接收前用指令清零，接收過程中RI維持0不變，接收完一幀數(shù)據(jù)后被硬件電路自動置1。要想再接收，必須再用指令清零。

2．PCON

PCON用于波特率是否需要加倍，它的字節(jié)地址為87H，無位地址，各位定義如下：

SMOD，D7位，波特率加倍控制位，在方式1、2、3中，0表示不加倍，1表示加倍。

3．波特率設(shè)置串行口通信有方式0～方式3共4種不同的通信方式，每種方式下波特率的設(shè)置有所不同：方式0和方式2的波特率固定；方式1和方式3的波特率可改變。

(1)方式0的波特率固定為fosc/12，fosc是單片機外接石英晶體振蕩器的頻率，通常使用12MHz或6MHz，相應(yīng)波特率分別是1×106位/s和0.5×106位/s。

(2)方式1的波特率由定時器T1的溢出率決定： 波特率＝式中SMOD是PCON的D7位，當(dāng)SMOD選擇0時， 波特率＝當(dāng)SMOD選擇1時， 波特率＝定時計數(shù)器T1有4種不同的工作方式，其中的方式2是自動重裝初值的8位計數(shù)器方式。方式2的工作特點是，T1由低8位計數(shù)器TL1和高8位計數(shù)器TH1組成，TL1作8位計數(shù)器使用，TH1存放計數(shù)初值。當(dāng)TL1計滿溢出時，TH1的值自動重新送入到TL1中又重新開始計數(shù)。如果設(shè)T1的計數(shù)初值為X，定時計數(shù)工作寄存器TMOD(字節(jié)地址89H)的C/＝0(定時方式)，則每計滿28－X個時鐘脈沖，T1就發(fā)生一次計滿溢出，因此，

T1溢出率＝

SMOD選擇0時的波特率為 波特率＝計數(shù)初值X也可以由此式推出

X＝256－

SMOD選擇1時的波特率為 波特率＝此時的X為

X＝256－

【例4-6】選擇MCS-51串行通信口工作于方式1，設(shè)置定時計數(shù)器T1作波特率發(fā)生器(工作于方式2)，設(shè)波特率為1200波特，fosc=12MHz，取波特率控制位SMOD＝1，計算定時計數(shù)器初值X。

解：

X＝256－＝BBH在程序初始化中使用MOVTL1，#BBH和MOVTH1，#BBH，分別將TL1和TH1預(yù)置成BBH。

(3)方式2的波特率受PCON中SMOD位的控制： 波特率＝T1溢出率的計算方法同于方式1。

(4)方式3的波特率表達式與方式1完全相同。4.2.3串行口編程實例

1．方式0方式0稱為同步移位寄存器式輸入/輸出，RXD(P3.0)引腳用于輸入/輸出8位二進制數(shù)；TXD(P3.1)引腳用于輸出移位脈沖使系統(tǒng)同步，傳輸速率為每一個機器周期輸入或輸出一位數(shù)據(jù)，波特率為fosc/12。方式0多用于擴展I/O接口，在單片機系統(tǒng)并行端口不夠用時，通過外接串入并出移位寄存器擴展輸出接口；通過外接并入串出移位寄存器擴展輸入接口。

1)方式0發(fā)送方式0發(fā)送過程從寫SBUF緩沖器開始，數(shù)據(jù)發(fā)送完需用指令清除TI，保證下一次發(fā)送。相應(yīng)電路及時序如圖4-19所示。電路圖中所用74LS164是一片串入并出移位寄存器。圖4-19方式0發(fā)送單片機的8位數(shù)據(jù)用指令MOVSBUF，A從引腳RXD輸出到74LS164的串入端D1和D2，TXD輸出單片機移位時鐘，接至74LS164的CP端，給74LS164作時鐘用。74LS164的選通信號CLR由P0.0控制。設(shè)待發(fā)送數(shù)據(jù)位于片內(nèi)某存儲單元，地址用R0間址。方式0發(fā)送數(shù)據(jù)的程序如下：MOV SCON，#00H SETB P0.0 ；選通74LS164MOV A，@R0 ；取出待發(fā)送數(shù)MOV SBUF，A ；發(fā)送JNB T1，$ CLR TICLR P0.0

2)方式0接收方式0接收過程從讀SBUF緩沖器開始，所用指令為MOVA，SBUF。在接收數(shù)據(jù)前要完成初始化工作，主要有SCON設(shè)初值、單片機片外芯片的選通等。使用并入串出移位寄存器74LS165作片外芯片，從RXD端輸入串行數(shù)據(jù)，TXD端用于輸出移位時鐘到74LS165。單片機的P0.0接至74LS165的接收/移位控制端S/，S/的功能是：為0時允許外界數(shù)據(jù)并行進入74LS165；為1時允許74LS165輸出串行數(shù)據(jù)。這一過程可以用兩條指令實現(xiàn)：

CLR P0.0 ；允許外界數(shù)據(jù)進入74LS165 SETB P0.0 ；允許輸出串行數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)的程序如下：

MOV R3，#DATA ；記錄接收字節(jié)個數(shù)LOOP：MOV SCON，#10H

；設(shè)串口工作于方式0，REN=1、RI=0允許接收

CLR P0.0SETB P0.0WAIT：JNB RI，WAIT CLR RI MOV A，SBUF MOV @R0，A ；將接收的數(shù)據(jù)放入存儲器

INC R0 DJNZ R3，LOOP

2．方式1方式1又稱為10位異步通信方式，1幀數(shù)據(jù)的10位分配為起始位1位(0)、數(shù)據(jù)位8位(從低向高)、停止位1位(1)。波特率由T1溢出率和SMOD位決定。

CPU向SBUF寫入一個數(shù)據(jù)就能啟動發(fā)送過程，在由波特率確定的移位脈沖作用下，從TXD送出1幀數(shù)據(jù)。10位數(shù)據(jù)送完后，中斷標(biāo)志TI被置位為中斷申請信號，TXD被置位為停止位。接收過程依靠以下兩個條件啟動：

(1)?REN＝1允許接收；

(2)?RXD出現(xiàn)由1至0的負跳變。

RXD端輸入一個由1至0的負跳變被當(dāng)成1幀數(shù)據(jù)的起始位。當(dāng)1幀數(shù)據(jù)接收完，即最后一位停止位(1)被檢測到了以后，就把接收到的8位數(shù)據(jù)送入BUF，并置位RI，接收過程結(jié)束。發(fā)送和接收時序如圖4-20所示。圖4-20方式1發(fā)送與接收(a)發(fā)送時序；(b)接收時序

3．方式2和方式3方式2和方式3都可以稱為11位異步通信方式，除波特率不同外，其它各種性能完全相同。1幀數(shù)據(jù)的11位分別是：1位起始位0、8位數(shù)據(jù)位(從低到高)、一個附加的第9位、1位停止位。發(fā)送/接收時序如圖4-21所示。圖4-21方式2和方式3時序(a)發(fā)送時序；(b)接收時序

【例4-7】串行口方式2用于發(fā)送，串行發(fā)送的數(shù)據(jù)在片內(nèi)RAM中的30H~3FH單元中，SCON的TB8用作奇偶校驗。

【例4-8】串行口外接LED靜態(tài)顯示。顯示的原理是：先把要顯示的字符轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的字形碼，通過單片機的串行口送到片外74LS164，再由74LS164并行輸出到數(shù)碼管上。相應(yīng)連接電路如圖4-22所示。顯示程序由三大塊組成：在初始化階段，要設(shè)置重復(fù)顯示的次數(shù)并置地址指針；主體程序使用查表方式查字形碼，再用MOVSBUF，A完成顯示，最后改變地址指針并檢查重復(fù)循環(huán)的條件是否滿足。使用DB偽指令建立一個字形表TABLE，表格中以十六進制秩序存放相應(yīng)的字形碼。圖4-22串口輸出LED電路顯示片內(nèi)RAM以50H為首地址的8位字形碼程序段如下：

【例4-9】串行口外接鍵盤、顯示器接口。接口電路如圖4-23所示。鍵盤采用行列結(jié)構(gòu)，行列線分別由并行口P0.0、P0.1及74LS164引出。所用LED采用共陽極管，輸出“0”時LED點燃，輸出“1”時LED熄滅。本例從串行口串行輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)74LS164后改成并行輸出。圖4-23串行口外接鍵盤顯示器接口鍵盤掃描和顯示字程序如下：4.2.4單片機與PC機的串行通信編程單片機和PC機組合在一起，能構(gòu)成主從分布式多微機系統(tǒng)：單片機用作從機，在生產(chǎn)第一線完成智能傳感、數(shù)據(jù)采集、實時控制、就地自動化并遠傳；PC機用作主機，位于中央控制室，實現(xiàn)集中管理、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)處理。

1．單片機串行口初始化

PC機要想與單片機交換數(shù)據(jù)，必須使用中斷指令I(lǐng)NT14H，功能號分別為0~3(置于AH中)，分別實現(xiàn)初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、讀取串行口狀態(tài)及Modem狀態(tài)等4種功能，如表4-3所示。表4-3PC機中斷指令I(lǐng)NT14H部分功能設(shè)單片機串行口端口地址50H，PC機以2400波特/s發(fā)送字符0A0H，相應(yīng)代碼段程序如下：使用C語言實現(xiàn)上述發(fā)送字符功能的函數(shù)形式為：

2．單片機與PC機間的串行通信單片機與PC機的連接如圖4-24所示，圖中MC1488和MC1489是邏輯電平轉(zhuǎn)換器。MC1488的功能是將TTL電平(“1”＝2.4～5V，“0”＝0.4～0V)轉(zhuǎn)換成RS232電平(“1”=－5～－15V，“0”＝＋5～＋15V)。MC1489的功能是將RS232電平轉(zhuǎn)換成TTL電平。圖4-24單片機與PC機間連接

RS-232是美國電子工業(yè)聯(lián)合會EIA與BELL等公司在1969年一起開發(fā)的接口標(biāo)準(zhǔn)，專門用于0～20000波特傳輸速率的通信，電纜傳輸最大物理距離50英尺(15m)。該標(biāo)準(zhǔn)有25線插件和9線插件兩種，以9線插件應(yīng)用較多。

(1)?PC機發(fā)送，單片機接收。

PC機連續(xù)發(fā)送100個字節(jié)數(shù)據(jù)80H的程序如下：

5OPEN"COM：1200，n，8，1，RS，CS，DS，CD"AS#1

10FORI=1TO100

15PRINT#1，CHR$(80)

20NEXT

25CLOSE：END單片機串行口工作于方式1，速率為1200波特/s，接收后放入起始地址為10H的片內(nèi)RAM，相應(yīng)接收程序為：單片機串行中斷接收程序為：

(2)單片機發(fā)送，PC機接收。單片機使用晶振頻率6MHz的發(fā)送程序如下：

PC機接收程序如下：#include<io.h>#include<dos.h>#include<stdio.h>#include<conio.h>#definetbr0x3f8#definebaudlow0x3f8#definebaudhigh0x3f9#defineInter0x3f9#definemodern0x3fc#definelconr0x3fb#definelsr0x3fdmain(){outportb(lconr，0x80)； /*給波特率寄存器賦值*/outportb(baudlow0x60)；outportb(baudhigh，0x00)；/*1200波特*/outportb(lconr，0x03)； /*數(shù)據(jù)位8位，停止位1位*/outportb(Inter，0x00)； /*禁止中斷*/outportb(modern，0x00)； /*無應(yīng)答*/inportb(tbr)； /*串入數(shù)據(jù)*/}4.3片內(nèi)定時計數(shù)器

MCS-51單片機內(nèi)有兩個16位可編程定時計數(shù)器，用T0和T1命名；MCS-51單片機除T0和T1外，還有一個定時計數(shù)器T2。本節(jié)以MCS-51單片機為例介紹定時計數(shù)器的結(jié)構(gòu)、工作原理、工作方式及編程使用。4.3.1定時計數(shù)器結(jié)構(gòu)定時計數(shù)器的邏輯結(jié)構(gòu)由如下功能部件組成，如圖4-25所示。

●計數(shù)器T0和T1：兩個16位的計數(shù)器，每個又分為低8位計數(shù)器TL0和TL1及高8位計數(shù)器TH0和TH1，它們各有自己的字節(jié)地址，且都能賦以初值并實現(xiàn)加1計數(shù)。

●TCON：定時計數(shù)控制寄存器，用于啟停定時計數(shù)器。

●TMOD：方式控制寄存器，用于設(shè)置定時計數(shù)方式。圖4-25定時計數(shù)器結(jié)構(gòu)定時計數(shù)器有兩種工作方式：定時方式和計數(shù)方式。TMOD的D6位用于決定T1的工作方式；D2位用于決定T0的工作方式。

(1)?D6＝0或D2＝0時作定時用。定時器的計數(shù)輸入脈沖由單片機內(nèi)的時鐘提供，此時T0或T1對機器周期數(shù)實現(xiàn)加1計數(shù)。考慮到1個機器周期等于12個時鐘周期，因此定時器的計數(shù)頻率等于機內(nèi)振蕩頻率的1/12。如果晶振頻率fosc＝6MHz，則計數(shù)頻率等于500kHz。計數(shù)器的位數(shù)有8位、13位和16位可供選擇，選擇不同的位數(shù)及計數(shù)初值，將有不同的定時時間。

(2)?D6＝1或D2＝1時作計數(shù)用。計數(shù)器的計數(shù)輸入脈沖由單片機外的設(shè)備提供，從單片機的引腳T0或T1送入，片外輸入信號在由1變0時使計數(shù)器計數(shù)。計數(shù)輸入脈沖的頻率有限制，最高計數(shù)頻率不超過晶振頻率fosc的1/24，即最高計數(shù)頻率fmax≤fosc/24。這是因為采樣T0、T1引腳上的信號電平變化需時2個機器周期(24個時鐘周期)。單片機在每個機器周期的S5P2期間采樣T0、T1腳，如果采樣到“1”，在下一個S5P2期間采樣到“0”，那么在第三個機器周期的S3P1期間計數(shù)器加1計數(shù)。對計數(shù)輸入脈沖的占空比要求是：輸入脈沖高、低電平的持續(xù)時間均要超過一個機器周期。4.3.2定時計數(shù)器的工作寄存器TMOD和TCON

MCS-51單片機的定時計數(shù)器在正常工作之前，需要向TMOD和TCON賦予初值，用于確定定時計數(shù)器的工作方式、操作方式、啟動要求、計數(shù)初值等。

1．計數(shù)方式寄存器TMOD

TMOD是一個8位專用寄存器，字節(jié)地址為89H，基本格式及各位意義如下：

MCS-51的兩個定時計數(shù)器T0和T1分別使用TMOD的4位作初始化定義，它們的工作方式除方式3外，方式0、1、2完全相同。即

T0有4種工作方式：方式0、1、2、3；

T1有3種工作方式：方式0、1、2。由于TMOD不能進行位尋址，只能用MOV指令一次完成初始化，例如設(shè)置T1為計數(shù)方式，工作于方式1，軟件啟動(不受外界中斷申請控制)；T0為定時方式，工作于方式0，外界中斷申請啟動，則TMOD各位設(shè)置為：

01011000B=58H使用指令MOVTMOD，#58H就可以完成初始化操作。

2．控制寄存器TCON

TCON的字節(jié)地址為88H，用于控制定時計數(shù)器的啟停、溢出以及外部中斷觸發(fā)方式等。與TMOD不同的是，TCON的各位有位地址，能進行位尋址，復(fù)位時各位清零。TCON的基本格式及各位意義如下：

3．啟動用指令定時計數(shù)器T0、T1的功能結(jié)構(gòu)如圖4-26所示。圖4-26T0的功能結(jié)構(gòu)(T1相同)無論是處于定時還是計數(shù)方式，計數(shù)脈沖都需要通過控制門才能進入計數(shù)器。控制門的控制端G=1時，控制門導(dǎo)通，計數(shù)脈沖可進入計數(shù)器；G＝0時斷開?？刂崎T電路邏輯關(guān)系如下：

4．計算計數(shù)器初值定時計數(shù)器在不同工作方式下的計數(shù)初值是不同的。計數(shù)器初值與計數(shù)最大值、機內(nèi)晶振頻率fosc、定時時間t都有密切的關(guān)系。

(1)最大值M。各種操作方式下的最大值分別為：

方式0：M＝213＝8192；

方式1：M＝216＝65536；

方式2：M＝28＝256；

方式3：M＝28＝256。

(2)計數(shù)工作時的初值N。計數(shù)脈沖由外部輸入，加1計數(shù)，因此初值N＝M－計數(shù)值。例如要求每計滿64個脈沖就計滿歸零，則預(yù)置的初值為N＝M－64。

(3)定時工作時的初值N。計數(shù)脈沖由機內(nèi)晶振供給，設(shè)振蕩器頻率為fosc，計數(shù)脈沖頻率為fosc/12，定時時間為t，計數(shù)值為t×fosc÷12，計數(shù)初值N為例如單片機主頻為12MHz，要求產(chǎn)生10ms定時，定時計數(shù)器工作于方式1，計數(shù)初值為

【例4-10】

設(shè)T0作定時器用，定時8ms，工作于方式0，允許中斷，軟啟動；T1為計數(shù)方式，計100個外部輸入脈沖，硬啟動，禁止中斷，工作于方式2，機內(nèi)晶振頻率fosc＝12MHz，編制初始化程序。

解：T0的計數(shù)初值為擴展成13位為0000011000000B。TL0使用了其中的低5位00000B，高3位補0后初值為00H；TH0使用高8位，其初值為00000110B。

T1的計數(shù)初值為N1＝256－100＝9CH

TMOD的初始值為E0H。初始化程序如下：MOV TMOD，#E0H MOV TH1，#9CHMOV TL1，#9CH ；滿足方式2的T1初值MOV TH0，#06H ；滿足方式0的TH0初值MOV TL0，#00H ；滿足方式0的TL0初值MOV IE，#1xxx0010B ；允許CPU開放中斷，允許T0中斷SETB TR0 ；啟動T0SETB TR1 ；使TR1＝1，待＝1時啟動T14.3.3定時計數(shù)器的工作方式這里以T0為例說明定時計數(shù)器的工作方式。對于T1，方式0、1、2的計算方法完全相同。

1．工作方式0方式0又稱為13位方式，產(chǎn)生條件是TMOD的M1M0設(shè)置為00，13位計數(shù)器由TL0的低5位和TH0的8位構(gòu)成，結(jié)構(gòu)見圖4-27。圖4-27T0的工作方式0當(dāng)G＝1時控制門接通，計數(shù)脈沖先進入TL0低5位，再進入TH0，共13位計數(shù)器，T0的初始值設(shè)置好后，計滿歸零時使TF0為1發(fā)出中斷申請。用于定時的定時時間t為式中N0為計數(shù)初值，fosc的單位為Hz。計數(shù)初值的計算公式為

【例4-11】T1作定時器，工作于方式0，從P0.0輸出周期10ms的方波，機內(nèi)晶振fosc=12MHz。

解：P0.0輸出周期10ms的方波，只需定時5ms將P0.0取反就可以獲得，即t＝5ms，相應(yīng)計數(shù)初值為：

13位方式只保留13位二進制數(shù)，TL1賦值18H，TH1賦值63H。TMOD初值為0000xxxxB，但上電復(fù)位能使TMOD成為00H，因此不寫入。符合題意的程序段為：LOOP： MOV TL1，#18H MOV TH1，#63H SETB TR1 ；啟動T1

JNB TF0，$ ；未計滿等待

CPL P0.0 ；計滿，定時到，將P0.0求反

SJMP LOOP ；無條件轉(zhuǎn)去重置計數(shù)初值

2．工作方式1方式1又稱16位方式，和方式0的區(qū)別僅在于TL0和TH0組成了16位計數(shù)器，如圖4-28所示。方式1下用于定時的定時時間t為式中N0為計數(shù)初值，fosc的單位為Hz。N0的計算公式為圖4-28T0的工作方式1

【例4-12】T1作定時器，工作于方式1，從P0.0輸出周期20ms的方波，機內(nèi)晶振fosc＝12MHz。

解：T1定時10ms，用t＝10ms代入N1的計算公式，得計數(shù)器初值D8F0H。程序如下：

3．工作方式2方式2又稱為8位自動裝入計數(shù)初值方式。計數(shù)前TL和TH的初值相同，計數(shù)過程只有TL參加計數(shù)，TH中內(nèi)容不變。TL計滿歸零發(fā)出TF＝1的信號申請中斷時，TH中的初值自動裝入到TL中，又從頭開始加1計數(shù)。結(jié)構(gòu)見圖4-29。方式2下用于定時的定時時間t為式中N0為計數(shù)初值，fosc的單位為Hz。N0的計算公式為圖4-29T0的工作方式2

【例4-13】T1作定時器，工作于方式2，從P0.0輸出0.2ms的方波，機內(nèi)振蕩fosc＝12MHz。

解：T1定時0.1ms，計數(shù)器初值為N1＝9CH。程序如下：

4．工作方式3方式3又稱為兩個獨立的8位計數(shù)器方式。當(dāng)T0工作于方式3時，它的高8位TH0要占用T1的TR1和TF1。因此，這時要想T1工作(T1也能工作在方式0、1、2)，就只能用于不需要中斷的場合，例如將它作串口波特率發(fā)生器用。如果用MOV指令將T1設(shè)置成方式3，T1將自行關(guān)閉。圖4-30方式3下的T0和T1(a)TL0；(b)TH0；(c)TL1和TH1圖4-30方式3下的T0和T1(a)TL0；(b)TH0；(c)TL1和TH1

【例4-14】設(shè)置T0工作于方式3，其中TL0作五進制計數(shù)器使用，片外計數(shù)脈沖從引腳T0(P3.4)接入。T0的另一個8位定時計數(shù)器TH0作8位定時器使用，控制P0.0輸出10kHz的方波信號。又設(shè)置T1工作于方式2，作串行口波特率發(fā)生器使用。單片機機內(nèi)晶振頻率fosc＝12MHz。

解：TL0作計數(shù)器時的初值為N0L＝FBH

TH0作計數(shù)器時的初值為N0L＝CEH要求方波周期T＝1/10kHz，定時時間為50μs，每50μs使P0.0反向一次，相應(yīng)程序如下：4.3.4定時計數(shù)器程序設(shè)計

【例4-15】

設(shè)機內(nèi)晶振頻率為6MHz，編寫利用T0產(chǎn)生定時1s的程序。

解：T0工作于方式0時的最長定時 =8192×12÷(6×106)=16.384ms;

T0工作于方式1時的最長定時 =65536×12÷(6×106)=131.072ms;

T0工作于方式2時的最長定時=256×12÷(6×106)=512μs；

T0工作于方式3時的最長定時=256×12÷(6×106)=512μs。選擇T0工作于方式1，每100ms中斷一次，中斷10次為1s。由此算得計數(shù)初值N0＝3CB0H。TMOD的初值為xxxx0001B。延時1s的程序如下：相應(yīng)程序如下：圖4-31測試引腳(a)測量示意圖；(b)流程圖4.4片內(nèi)中斷系統(tǒng)

MCS-51單片機片內(nèi)中斷管理系統(tǒng)具有如下基本特征：

(1)有5個固定的可屏蔽中斷源，2個在片外，3個在片內(nèi)。

(2)在程序存儲器的低地址處(0003H～002AH)有5個中斷服務(wù)程序的入口地址，每個入口地址占8個單元，共40個單元。

(3)?5個中斷源分成2個中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套。

(4)用于中斷控制和優(yōu)先級設(shè)置的中斷寄存器有4個：TCON、SCON、IE和IP。4.4.1中斷的概念與中斷服務(wù)程序入口地址

1．中斷的概念通常CPU的工作速度快，I/O設(shè)備工作速度慢，如果讓CPU和I/O設(shè)備同步工作，必然會出現(xiàn)CPU等待I/O設(shè)備的情況，這對CPU無疑是一種浪費。引入了中斷的概念就能解決這一問題。讓CPU和I/O設(shè)備各自獨立工作，待I/O準(zhǔn)備好了以后，向CPU發(fā)出申請，請求CPU中斷自己正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)去為I/O設(shè)備服務(wù)，為I/O設(shè)備服務(wù)完了以后，再去繼續(xù)執(zhí)行主程序。這一過程就稱為中斷。有了中斷的概念，就能使單片機靈活自如地實現(xiàn)如下一些操作：

(1)實時控制：有了中斷系統(tǒng)，CPU就能隨時響應(yīng)I/O設(shè)備的隨機要求，即刻處理。

(2)分時操作：CPU和多個I/O設(shè)備同時工作，互不干擾，哪個I/O設(shè)備準(zhǔn)備好了就為哪個I/O設(shè)備服務(wù)，CPU還能做自己的事，極大提高了CPU的使用效率。

(3)故障處理：運行中出現(xiàn)的一些故障，如斷電、除法錯誤、奇偶校驗出錯，CPU能及時處理，不必事先知道。能夠發(fā)出中斷申請的來源，稱為中斷源。中斷源通常有硬件中斷源和軟件中斷源兩大類。處理中斷的系統(tǒng)稱為中斷管理系統(tǒng)。由硬件電路和軟件處理程序組成，它們位于CPU內(nèi)。中斷管理系統(tǒng)的基本職責(zé)是：

(1)實現(xiàn)中斷并正確返回。

(2)按優(yōu)先權(quán)對多個中斷源排隊。

(3)實現(xiàn)中斷嵌套。

CPU要想響應(yīng)中斷，必須處于開中斷狀態(tài)(片內(nèi)的中斷允許觸發(fā)器為“1”狀態(tài))，且在現(xiàn)行指令執(zhí)行完畢以后。CPU處理中斷的過程通常分成4步：

(1)判斷中斷申請與CPU正在執(zhí)行的主程序誰更重要。如果中斷申請重要一些，就響應(yīng)中斷；如果正在執(zhí)行的主程序更重要，就暫緩受理中斷申請。

(2)一旦響應(yīng)中斷，就保護主程序斷點，將一些寄存器值推入堆棧。

(3)尋找中斷服務(wù)程序入口地址轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序。

(4)中斷返回，恢復(fù)現(xiàn)場。圖4-32畫出了5個入口地址在片內(nèi)4KBROM中的分布及中斷管理系統(tǒng)所要用到的5個特殊功能寄存器。圖4-32中斷管理系統(tǒng)(a)中斷服務(wù)程序入口地址；(b)與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器4.4.2中斷控制寄存器TCON、SCON、IE和IP

1．定時計數(shù)控制寄存器TCON

TCON的D7位(TF1)、D5位(TF0)分別是定時計數(shù)器T1、T0的計滿溢出標(biāo)志，計滿歸零時TF1(TF0)＝1，發(fā)出中斷申請。其基本格式如下：

2．串行口控制寄存器SCON

SCON的D1位(TI)、D0位(RI)是發(fā)送、接收中斷標(biāo)志位，TI是發(fā)送標(biāo)志位，RI是接收標(biāo)志位。它們在發(fā)送/接收前都需要用指令清零；在整個發(fā)送/接收過程中，TI/RI維持“0”不變；發(fā)送/接收完一幀數(shù)據(jù)后被硬件電路置“1”。如果要想再次發(fā)送/接收，需再用指令清零。其基本格式如下：

3．中斷允許寄存器IE(InterruptEnable)

IE是21個特殊功能寄存器SFR之一，字節(jié)地址為A8H，8位只使用了6位，每一位都可以位尋址，8位位地址是A8H～AFH，有兩位雖然不用，但仍然有位地址編號。其基本格式如下：

4．中斷優(yōu)先級寄存器IP(InterruptPriority)

IP是一個用于設(shè)置兩個中斷優(yōu)先級的8位寄存器，兩個優(yōu)先級分別稱為高優(yōu)先級和低優(yōu)先級。IP的字節(jié)地址是B8H，8位位地址為B8H～BFH，只用了其中的5位。其基本格式及各位意義如下：4.4.3中斷響應(yīng)過程

1．中斷響應(yīng)步驟

MCS-51單片機要想響應(yīng)中斷，必須具備如下條件：

(1)中斷源有中斷請求；

(2)中斷允許寄存器IE的EA位應(yīng)當(dāng)置“1”，即CPU開放中斷；

(3)IE中的中斷允許位應(yīng)當(dāng)置“1”。在正常情況下，從中斷申請信號發(fā)出到CPU響應(yīng)，一般需要3～8個機器周期。中斷響應(yīng)過程通常分如下幾步進行：

(1)?CPU一旦響應(yīng)中斷，首先置位中斷“優(yōu)先級生效”觸發(fā)器。

(2)執(zhí)行長調(diào)用指令LCALL，把當(dāng)前PC值推入堆棧。

(3)程序計數(shù)器PC接受中斷服務(wù)程序入口地址，使用長跳轉(zhuǎn)指令LJMP可以跳轉(zhuǎn)到64KBROM任何一個空間內(nèi)。

2．中斷申請信號片內(nèi)、片外中斷源發(fā)出的中斷申請信號，有不同的申請方式。片內(nèi)定時計數(shù)器依靠加1計數(shù)器計滿歸零將TF0(或TF1)置1提出申請。片外中斷源的中斷申請信號，允許采用邊沿觸發(fā)方式和電平觸發(fā)方式。邊沿觸發(fā)方式如圖4-33所示，要求申請信號的高低電平至少持續(xù)12個時鐘周期以上，否則不能可靠觸發(fā)。電平觸發(fā)的中斷申請信號為低電平時直接觸發(fā)，對高低電平持續(xù)時間無特殊要求。圖4-33邊沿觸發(fā)對中斷申請信號的要求4.4.4中斷服務(wù)程序單片機復(fù)位時，PC=0000H，但片內(nèi)程序ROM從0003H至002BH是5個中斷源的入口地址，因此主程序在0000H處應(yīng)當(dāng)使用一條跳轉(zhuǎn)指令，且以長跳轉(zhuǎn)為多。主程序的編程中應(yīng)當(dāng)包含有中斷初始化，初始化過程是對IE、IP賦初值，開放全局中斷及某些中斷源允許中斷，確定優(yōu)先級。中斷流程如圖4-34所示。圖4-34中斷流程在編寫中斷服務(wù)程序時，要注意服務(wù)程序的起始地址，方法是在中斷源入口地址寫入跳轉(zhuǎn)指令，該指令的目標(biāo)地址就是中斷服務(wù)程序的入口地址。編寫時需留意如下問題：

(1)確定是否需要保護現(xiàn)場。

(2)及時清除那些不能被硬件電路自動清除的中斷申請標(biāo)志，避免誤中斷。

(3)?PUSH、POP指令應(yīng)成對使用。

(4)參數(shù)傳遞方式同于主程序與子程序之間的參數(shù)傳遞。

【例4-17】

電路如圖4-35所示。P0口的P0.4～P0.7用作輸入，P0.0～P0.3用作輸出，將開關(guān)狀態(tài)從P0.4～P0.7讀入，再經(jīng)P0.0～P0.3輸出驅(qū)動發(fā)光二極管L0～L3，采用中斷邊沿觸發(fā)方式，每中斷一次，完成一次讀/寫操作。圖4-35中斷方式用例在使用輸入指令MOVA，P0取K4～K7的狀態(tài)時，要先用輸出指令將P0.4～P0.7的鎖存器置1。源程序如下：圖4-36多個中斷源相應(yīng)源程序如下：4.4.5C51中斷程序設(shè)計

【例4-19】

有8個中斷申請源通過編碼器74LS148接入，編碼結(jié)果由P1.0～P1.2進入單片機內(nèi)，電路如圖4-37所示。FranklinC51編譯器為MCS-51系列成員的寄存器提供頭文件，其中8051的頭文件為reg51.h。