单片机课件-4MCS-51的片内接口.ppt

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1、第四章 MCS-51的片内接口,内容提要:,4-1 MCS-51中断系统,4-2 定时/计数器,4-3 MCS-51片内串行接口,4-1 MCS-51中断系统,一、概述,与上对比，单片机中也有同样的问题。CPU正 在执行原程序，突然，被意外事情打断，转去执行 新程序。CPU执行新程序结束后，又回到原程序中 继续执行。这样的过程就叫。,什么叫中断？举例：某同学正在教室写作业，忽然被人叫出去，回来 后，继续写作业。这就是生活中中断的例子。,对突发事故，做出紧急处理。根据现场随时变化的各种参数、信息，做出实时监控。CPU与外部设备并行工作,以中断方式相联系,提高工作效率。解决快速CPU与慢速外设之间

2、的矛盾。在多项外部设备同时提出中断请求情况下，CPU能根据轻重缓急响应外设的中断请求。,中断的作用：,对于MCS-51单片机中断系统的组成可以用一句话来讲，叫做：“五源中断，两级管理”,五个中断源：入口地址 外部中断0（/INT0）0003H T0溢出中断 000BH 外部中断1（/INT1）0013H T1溢出中断 001BH 串口中断 0023H,二、中断请求源（“五源中断”）,中断源的中断请求，如何通知CPU？,利用中断请求标志位来通知！,以上6个中断请求标志位分别分布在TCON、SCON两个寄存器中。,TCON,TF1 T1的溢出中断标志 硬件置1，硬件清0（也可软件清0）,TF0 T

3、0的溢出中断标志。（同TF1，只是针对T0的）,IE1 外部中断1（/INT1）请求标志。外部有中断请求时，硬件使IE1置1，硬件清0。,IE0 外部中断0（/INT0）请求标志。,IT1 外部中断1（/INT1）触发类型控制位。IT1=0，低电平触发。IT1=1，下降沿触发。,IT0 外中断0（/INT0）触发类型控制位，用法同IT1。,SCON,TI 串口发送中断标志位。发送完数据，硬件使TI置1，软件清0（CLR TI）,RI 串行口接收中断标志位。硬件置1，软件清0。,在中断源与CPU之间有二级中断允许控制逻辑电路，类似开关，其中第一级为一个总开关，第二级为五个分开关，由IE控制。,三

4、、中断控制（两级管理）1、中断屏蔽（第一级管理）,IE,EA 总控制位,“”未定义位,ES 串口控制位,ET1 T1中断控制位,EX1/INT1控制位,ET0 T0中断控制位,EX0/INT0控制位,若为“1”，开关接通，允许例如 SETB EA若为“0”，开关断开，不允许例如 CLR IE.7,2、中断优先级（第二级管理）,为什么要有中断优先级？,CPU同一时间只能响应一个中断请求。若同时来了两个或两个以上中断请求，就必须有先有后。！,为此将5个中断源分成高级、低级两个级别，高级优先，由IP控制。,IP,P S 串口的中断优先级别PT1 定时/计数器T1的中断优先级别PX1 外部中断1 的中

5、断优先级别PT0 定时/计数器T0的中断优先级别PX0 外部中断0 的中断优先级别,该位是“1”时，为高级优先级该位是“0”时，为低级优先级,同一级中的5个中断源的优先顺序是：,/INT0中断 T0溢出中断/INT1中断 T1溢出中断 串口中断,高,低,出厂前已由厂家固化顺序事先约定,中断优先原则：（概括为四句话）1、低级不打断高级2、高级不睬低级3、同级不能打断4、同级、同时中断，事先约定。,事件1,事件2,子程序2,子程序1,中断嵌套的概念：,主程序,中断,中断,四、MCS-51中断的响应过程,CPU每个机器周期都需要顺序检查每个中断源，当检测到有中断请求时，能否响应，还要看下述情况是否存

6、在：,（1）CPU正处理相同级别或更高级别的中断；（2）正在执行指令，还未到最后一个机器周期；（3）正在执行的指令是RETI或访问IP、IE指令，则执行完上 述指令后，再执行一条指令后，才会响应新中断。,日常生活中的中断与单片机中断的比较：,某同学 单片机 过程说明正在看书 执行主程序有人找出去 中断信号 中断请求暂停看书 暂停执行主程序 中断响应书中作记号 当前PC入栈 保护断点出去做事 执行中断程序 中断服务回来继续看 返回主程序 中断返回,响应过程：（假设已使某中断请求标志置1）（1）先使相应优先级状态触发器置1；（2）执行一个硬件子程序的调用，1）硬件清零相应中断请求标志（TI、RI除

7、外）2）将当前PC内容压入堆栈保护断点；3）将中断服务子程序入口地址送PC转移。,返回过程：（RETI执行后）（1）使相应优先级状态触发器清0。（2）从堆栈中弹出栈顶的两个字节内容送PC恢复断点。（3）CPU接着中断处继续执行原程序。,注意：1）保护断点与保护现场以及恢复断点与恢复现场的区别。2）外部中断响应时间在3 8个机器周期之间。利用外部中断实现单步操作:,8031,+5v,在主程序中:CLR IT0SETB EASETB PX0SETB EX0 在中断服务子程序中:JNB P3.2,$JB P3.2,$RETI,小结：1、MCS-51单片机中断系统有几个中断源？分别是什么？事先约定的优

8、先顺序是怎样的？2、如何进行中断允许控制？如何进行中断优先级控制？3、中断优先的规则是什么？,4-2 定时/计数器,一、定时/计数器的结构,51子系列单片机内有两个十六位增一 定时/计数器,TH0,计数值高八位,TL0,计数值低八位,TH1,计数值高八位,TL1,计数值低八位,TMOD,TCON,工作方式,定时/计数控制,1、工作方式控制寄存器 TMOD,TMOD,T1,T0,GATE 门控位。GATE=0 启动不受/INT0或/INT1的控制；GATE=1 启动受/INT0 或/INT1 的控制。,C/T 外部计数器/定时器方式选择位 C/T=0 定时方式；C/T=1 计数方式。,M1M2

9、工作模式选择位（编程可决定四种工作模式）。,2、定时/计数器控制寄存器TCON,TCON,TR0 定时/计数器0运行控制位。软件置位，软件复位。,能否启动定时/计数器工作与GATE有关，分两种情况：GATE=0 时，若TRi=1，开启Ti计数工作；(i=0或1）若TRi=0，停止Ti计数。GATE=1 时，若TRi=1 且/INTi=1时开启Ti计数；若TRi=1 且/INTi=0时不能开启Ti计数。若TRi=0，停止Ti计数。,TR1 定时/计数器1运行控制位。（用法与TR1类似）,二、定时/计数器的四种工作模式,M1 M0 模式 说明 0 0 0 13位定时/计数器 高八位TH（7 0）+

10、低五位TL（4 0）0 1 1 16位定时/计数器 TH（7 0）+TL（7 0）1 0 2 8位计数初值自动重装 TL（7 0）TH（7 0）1 1 3 T0运行，而T1停止工作，8位定时/计数。,1、模式0计数寄存器TLi 低5位+THi8位（T1、T0的等效逻辑结构）,C/T=0 定时；C/T=1 对外计数。定时：fosc/12=1/（12/fosc）=1/T,波形等间隔，次数已定，时间确定即对机器周期进行计数。,左图定时时间为 N*T,T,N个方波,计数：脉冲不等间隔。,每个下降沿计数一次 确认一次负跳变需两个机器周期，所以，计数频率最高为fosc/24。,2、模式1与模式0相似。与模

11、式0的区别：计数位数不同。计数 寄 存 器：THi（高8位）+TLi（低8位）,（逻辑图）,3、模式2与模式0、1的区别：1）计数位数不同；2）初值自动重装。,（逻辑图）,4、模式3T0定时/计数，而T1停止计数，但可作波特率发生器。T0分成两独立定时/计数器TL0和TH0。TL0使用C/T、GATE、TR0、/INT0、TF0定时/计数，TH0使用TR1、TF1 因此，只能用于定时（逻辑图）,模式3时，T1可定时为模式0、1、2的定时/计数，但不可中断，所以一般只作串口波特率发生器用。（逻辑图）,编程前确定参数：（1）定时/计数器 T0、T1选择其一，（2）工 作 方 式 C/T及GATA，

12、（3）计 数 初 值 加1计数、16位。,M,N,X,计数：X=MN；M=213=8192（模式0）M=216=65536（模式1）M=28=256（模式2、模式3）定时：X=MN=M t/T（t为所要求的 定时时间，T为机器周期）,（4）工 作 模 式 M1、M0,四、定时/计数器的应用,编制初始化程序：1）写TMOD；2）确定IE、IP；3）写计数初值；4）启动计数（TRi）,例1、设计一个能产生t=1ms的周期信号发生器，试编程。解：选T0；C/T=0，GATE=0,N=t/T=t/12（1/fosc）=500 所以，X=M 500，模式0、模式1均可，取模式0，M=213=8192X=

13、8192500=7692=1E0CH,=0001 1110 000 0 1100B，,1E0CH,TL0,TH0,F0H,0CH,先将低五位放入TL0中，再将剩余的数从右向左数出八位放入TH0中。,LJMP MAIN ORG 000BH LJMP INSE1 ORG 1000H MAIN：MOV SP，#60H MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H MOV TMOD，#00H,SETB TR0 SETB ET0 SETB EA SJMP,ORG 0000H,INSE1：MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H CPL P10 RETI,小结：1、MCS-51单片机内

14、有几个定时计数器？如何计数？2、T0、T1有几种工作方式？3、编程应用前要事先确定的参数有几个？,布置作业：P141 9,4-3 定时/计数器的应用,TMOD,TCON,复习:,例2、设fosc=6MHz，利用单片机内定时/计数器及P10口线输出1000个脉冲，脉冲周期为2ms，试编程。,2ms,T=121/fosc=2us 选取T0定时；T1计数。,设T0采用中断方式产生周期为2ms方波，T1对该方波计数，当输出至第1000个脉冲时，使TF1置1。在主程序中用查询方法，检测到TF1变1时，关掉T0，停止输出方波。,T0、T1参数的确定：T0模式0、定时：脉宽为脉冲周期的一半所以，X=2131

15、ms/2us=0001 1110 0000 1100BTH0=0F0H;TL0=0CH T1模式1、计数：N=1000 则 X=655361000=64536=0FC18H（若选模式0也可以，此时X=7192=1C18H）,程序：ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP TOS ORG 1000H,MAIN：MOV TMOD，#50H；T0定时，模式0；T1计数，模式1 MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H MOV TL1，#18H MOV TH1，#0FCH,SETB TR1 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA WAIT：JNB T

16、F1，WAIT；查询1000个脉冲计够没有到？CLR EA CLR ET0 ANL TCON，#0FH；停T0、T1 SJMP TOS：MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H CPL P10 RETI END,例3、脉冲参数测量GATE功能的使用。脉冲高电平（计数）长度值存于21H、20H中，脉冲低电平长度存于23H、22H中。电路连接如下图所示。,解：复习GATE的用法：GATE=0时，TRi=1，即可启动Ti定时/计数 GATE=1时，TRi=1，且=1，才启动定时/计数。,被测信号,8031,2,1,a,3,T0计数,T1计数,ORG 0000H LJMP MAIN ORG

17、 2000HMAIN：MOV TMOD，#99H；T0、T1均工作在定时，；模式1，GATE=1 MOV A，#00H；T0、T1赋计数初值00H，;定时最长时间为0000 65536 MOV TL0，A,MOV TH0，A MOV TL1，A MOV TH1，A,TEST0：JB P32，TEST0；检测是否到a点 SETB TR0；到a点，TR0=1，做好取计时值准备。TEST1：JNB P32，TEST1；检测是否到1点 SETB TR1；到1点T0计时；TR1=1，做好T1计时准备。TEST2：JB P32，TEST2；检测是否到2点 CLR TR0；到2点，停止T0计时，T1开始计时

18、。MOV 20H，TH0；保存T0计时结果 MOV 21H，TL0,TEST3：JB P33，TEST3；检测是否到3点 CLR TR1；到3点，停止T1计数 MOV 22H，TH1；保存T1计数结果 MOV 23H，TL1 LCALL DISP SJMP,小结：1、定时/计数的四种方式是怎样的？2、如何计算计数初值？如何编程送入计数初值？3、GATE的用法是怎样的？,布置作业：P141 10、11,4-4 MCS-51单片机串行接口,一、串行通信概述1、什么叫串行通信？,在生活中同学们排横队行走 并行；排纵队行走 串行。计算机中在传输信息、数据时也有并行、串行的问题。,接收设备,发送设备,2

19、、同步通信、异步通信,同步发送设备时钟与接收设备时钟严格一致。,异步 发送时钟与接收时钟不一定相等。,3、串行通信的方向,单工,A 发,B 发,半双工,A 发 收,B 收 发,例如：广播电台 收音机,例如：对讲机,全双工,A 发 收,B 收 发,例如：电话机,4、波特率即串行通信速率。b/s、bps 在异步通信中，单位时间内所传送的有效二进制位数波特率。举例、设有一帧信息，1个起始位、8个数据位、1个停止位，传输速率为每秒240个字符。求波特率。解：（181）240=2400 b/s=2400波特。,5、串行通信接口,发送：,CPU,发送寄存器SBUF,0,1,发送时钟:,接收:,CPU,接收

20、时钟,接收数据寄存器SBUF,二、MCS-51机串行接口单片机内有通用异步接收/发送器 UART。全双工，4种工作方式，波特率可编程设置，可中断。,1、串口的组成 从编程角度讲来看主要由以下寄存器组成。,SBUF 串行发送/接收数据缓冲器 是两个物理单元，共用一个地址（99H）,PCON 电源管理寄存器,SCON 串行口控制寄存器,TI/RI：中断请求标志位（前面已讲过）,RB8：接收的第九位数,TB8：发送的第九位数,REN：允许接收控制位,SM2：多机通信控制位（常与RB8配合，决定是否激活RI）,SM0、SM1：工作方式选择位（四种工作方式）,2、串行口的工作方式（1）方式0：同步移位寄

21、存器方式 波特率固定为fosc/12 RXD 接收发送数据 TXD 产生同步移位脉冲 接收/发送完，置位RI/TI，（要求SM2=0）,发送,接收,无起始位，无停止位。可用于并口的扩展。,（2）方式1：8位UART 波特率为（2SMODT1的溢出率）/32，可变。一帧信息10位。,发送,接收,送 RB8,发送完置位TI。,当接收到数据后，置位RI是有条件的。即：REN=1，RI=0 且SM2=0或SM2=1但是接收到的停止位为1。此时，数据装载SBUF，RI置1，停止位进入RB8。,（3）方式2、方式3：9位UART 一般用于多机通信。一帧信息11位。,发送,发送完数据置位TI。,接收,接收到

22、有效数据完毕，置位RI的条件：REN=1，RI=0 且SM2=0或接收到第9位数据为1，此时，数据装载SBUF，RI置1，第9位数据（TB8）RB8。,送RB8,方式2波特率：（固定）2SMOD/64 fosc,3、波特率的设置方式0、方式2固定。方式1，方式3可变。波特率=2SMOD/32（T1的溢出率）T1溢出率=单位时间内溢出次数=1/（T1的定时时间）而T1的定时时间t就是T1溢出一次所用的时间。此情况下，一般设T1工作在模式2（8位自动重装初值）。N=28 t/T，t=（28N）T=（28N）12/fosc所以，T1溢出率=1/t=fosc/12（28N），故，波特率=2SMOD/3

23、2 fosc/12（256N）。若已知波特率，则可求出T1的计数初值：y=2562SMODfosc/（波特率3212）,巩固新课：例、若fosc=6MHz，波特率为2400波特，设SMOD=1，则定时/计数器T1的计数初值为多少？并进行初始化编程。,解：X=2562SMODfosc/（24003212）=242.98243=F3H fosc=11.0592MHz，波特率为2400，设SMOD=0，则 X=F4H。初始化编程：MOV TMOD，#20H MOV PCON，#80H MOV TH1，#0F3H MOV TL1，#0F3H SETB TR1 MOV SCON，#50H,小结：1、什么叫串行通信？2、UART叫什么？（通用异步接收/发送器）3、单工、半双工、全双工？4、串口工作用到哪些寄存器？（PCON、SCON、SBUF）5、串口有几种工作方式？6、波特率如何设置？（T1的计数初值如何确定）,布置作业：P141 7、9、10,