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1、第五章 中断系统、定时器、计数器及串行通信,5.1 单片机中断系统5.2 定时器/计数器5.3 串行通讯技术,5.1.1 中断的概念,图5-1 中断流程,返回本节,5.1.2 中断源,1、外部中断源:由P3.2端口线引入，低电平或下降沿引起。:由P3.3端口线引入，低电平或下降沿引起。2、内部中断源T0：定时/计数器0中断，由T0回零溢出引起。T1：定时/计数器1中断，由T1回零溢出引起。3、串行中断TI/RI：串行I/O中断，完成一帧字符发送/接收引起。,图5-2 中断系统的结构框图,返回本节,5.1.3 中断的控制,1中断允许寄存器IE（A8H）IE在特殊功能寄存器中，字节地址A8H，位地
2、址分别是A8HAFH。IE控制CPU对中断源总的开放或禁止以及每个中断源是否允许中断。其格式如图5-3所示。2中断优先寄存器IP（B8H）IP在特殊功能寄存器中，字节地址为B8H，位地址分别是B8HBFH，IP用来锁存各中断源优先级的控制位，其格式如图5-4所示。,图5-3 中断允许寄存器IE,图5-4 中断优先寄存器IP,返回本节,5.1.4 中断处理过程,单片机在每个机器周期的S5P2期间，顺序采样每个中断源，CPU在下一个机器周期S6期间按优先级顺序查询中断标志，如查询到某个中断标志为1，将在再下一个机器周期S1期间按优先级进行中断处理。中断得到响应后自动清除中断标志，由硬件将程序计数器
3、PC内容压入堆栈保护，然后将对应的中断矢量装入程序计数器PC，使程序转向中断矢量地址单元中去执行相应的中断服务程序。,下列任何一种情况存在中断申请将被封锁：,（1）CPU正在执行一个同级或高一级的中断服务程序。（2）当前正在执行的那条指令还未执行完。（3）当前正在执行的指令是RETI或对IE，IP寄存器进行读/写指令，执行这些指令后至少再执行一条指令才会响应中断。,返回本节,5.1.5 中断系统的应用,例 5-1 若规定外部中断源0为边沿触发方式，高优先级，试写出有关初始化程序。STEB EA;CPU 开中断SETB EX0;允许外部中断0申请中断SETB PX0;将外部中断0定为高优先级中断
4、SETB IT0;边沿触发,5.2.1 定时/计数器结构,定时/计数器简称定时器，8051单片机有2个16位的定时/计数器：定时器0（T0）和定时器1（T1）。它们都有定时器或事件计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。T0由2个特殊功能寄存器TH0和TL0构成，T1则由TH1和TL1构成。作计数器时，通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部脉冲信号计数，当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的1/24。,返回本节,5.2.1 定时/计数器结构,定时器共有2个控制寄存器TMOD和TCON，由软件写入TMOD和TCON 两个
5、8位寄存器，设置各个定时器的操作模式和控制功能。,8051 定时、计数器内部结构,1工作模式控制寄存器TMOD（89H）,图5-5 定时器工作模式寄存器TMOD,2定时器控制寄存器TCON（88H）,图5-6 定时器工作模式寄存器TCON,返回本节,2定时器控制寄存器TCON（88H）,IT0(TCON.0)为外部中断0的触发控制位，当IT0=0时采用电平触发方式，低电平有效；当当IT0=1时采用边沿触发方式，下降沿有效，可由软件置位或清零。IE0(TCON.1)为外部中断0中断请求标志位，当CPU检测到中断请求有效时，IE0由硬件自动置位；CPU响应中断后，IE0由硬件自动复位。IT1、IE
6、1功能相似,5.2.3 定时/计数器工作方式,每个定时/计数器还有4种工作模式，也就是每个定时器可构成4种电路结构模式。在模式0、1和2，T0和T1的工作模式相同，在模式3，两个定时器的模式不同。下面以T1为例，分述各种工作模式的特点和用法。,1模式0,图5-5 定时/计数器T1（T0）工作模式0,2模式1,图5-6 定时/计数器T1（T0）工作模式1,3模式2,图5-7 定时/计数器T1（T0）工作模式2,4模式3,图5-8 定时/计数器T1（T0）工作模式3,返回本节,5.2.4 定时/计数器初始化,1计数器初值的计算把计数器计满为零所需要的计数值设定为C，计数初值设定为TC，由此可得到公
7、式：TC=M-C式中，M为计数器模值，该值和计数器工作方式有关。在方式0时M为213；在方式1时M为216；在方式2和方式3时M为28。,5.2.4 定时/计数器初始化,2定时器初值的计算在定时器模式下，计数器由单片机主脉冲经12分频后计数。因此，定时器定时时间T的公式：T=（M-TC）T计数 上式也可写成：TC=M-T/T计数式中，M为模值，和定时器的工作方式有关；T计数是单片机振荡周期TCLK的12倍；TC为定时器的定时初值。,返回本节,5.2.5 定时/计数器应用举例,例5-4用定时器T1，工作方式0实现定时，并在P1.0引脚输出周期为10ms的方波，设晶振fosc=12MHz。1）确定
8、工作方式设置TMOD初始值。使用定时器1 TMOD=00H2）预置定时器初值分析：周期为10ms，高电平为5ms 一个周期时间为6*2*1/12M=1us；5ms/1us=5000次X0=M 计数值=213-5000=8192 5000=3192=C78H=01100011 11000 BX=01100011 00011000 B=6318HTH1=63H TL1=18H,返回本章首页,5.2.5 定时/计数器应用举例-中断法,采用中断法程序如下：ORG 0000H LJMP MAIN;转主程序 MAIN ORG 001BH LJMP PT1；转T1中断处理程序PT1 ORG 0050HMAI
9、N:MOV SP,#50H;设置堆栈指针 MOV TMOD,#00H;设置T1为方式0，定时器方式 MOV TL1,#18H；设置计数器初值 MOV TH1,#63H,5.2.5 定时/计数器应用举例-中断法,SETB EA；开中断 SETB ET1；允许T1中断 SETB TR1；启动定时器T1 HERE:JIMP HERE；等待中断中断服务程序清单：ORG 0200H PT1:MOV TL1,#18H；重置定时器初值 MOV TH1,#63H CPL P1.0；P1.0取反 RETI；中断返回 END,5.2.5 定时/计数器应用举例 查询法,程序如下：MOV TMOD,00H MOV T
10、L1,#18H MOV TH1,#63H SETB TR1HERE:JBC TF1,DOWN SJMP HEREDOWN:MOV TL1,#18H MOV TH1,#63H CPL P1.0 SJMP HERE,5.3.1 串行通信,MCS-51单片机内部有一个全双工的串行通信口，即串行接收和发送缓冲器（SBUF），这两个在物理上独立的接收发送器，既可以接收数据也可以发送数据。但接收缓冲器只能读出不能写入，而发送缓冲器则只能写入不能读出，它们的地址为99H。这个通信口既可以用于网络通信，亦可实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。如果在传行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可方便地构
11、成标准的RS-232接口。下面我们分别介绍。,数据通信的传输方式,常用于数据通信的传输方式有单工、半双工、全双工和多工方式。单工方式：数据仅按一个固定方向传送。因而这种传输方式的用途有限，常用于串行口的打印数据传输与简单系统间的数据采集。半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收/发开关转换。全双工方式：允许双方同时进行数据双向传送,但一般全双工传输方式的线路和设备较复杂。多工方式：以上三种传输方式都是用同一线路传输一种频率信号，为了充分地利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分、时分或码分复用技术，即可实现在同一线路上资源共享功能，我们盛之为
12、多工传输方式。,串行数据通信两种形式,异步通信在这种通信方式中，接收器和发送器有各自的时钟，它们的工作是非同步的，异步通信用一帧来表示一个字符，其内容如下：一个起始位，仅接着是若干个数据位。,同步通信同步通信格式中，发送器和接收器由同一个时钟源控制，为了克服在异步通信中，每传输一帧字符都必须加上起始位和停止位，占用了传输时间，在要求传送数据量较大的场合，速度就慢得多。同步传输方式去掉了这些起始位和停止位，只在传输数据块时先送出一个同步头（字符）标志即可。,串行数据通信的传输速率串行数据传输速率有两个概念，即每秒转送的位数bps和每秒符号数波特率。,串行口控制寄存器,此外，从图中可看出，接收缓冲
13、器前还加上一级输入移位寄存器，MCS-51这种结构目的在于接收数据时避免发生数据帧重叠现象，以免出错，部分文献称这种结构为双缓冲器结构。而发送数据时就不需要这样设置，因为发送时，CPU是主动的，不可能出现这种现象。,MCS-51单片机串行口寄存器结构如图3所示。SBUF为串行口的收发缓冲器，它是一个可寻址的专用寄存器，其中包含了接收器和发送器寄存器，可以实现全双工通信。但这两个寄存器具有同一地址（99H）。MCS-51的串行数据传输很简单，只要向发送缓冲器写入数据即可发送数据。而从接收缓冲器读出数据即可接收数据。,串行通信控制寄存器,在上一节我们已经分析了SCON控制寄存器，它是一个可寻址的专
14、用寄存器，用于串行数据的通信控制，单元地址是98H，其结构格式如下：,下面我们对各控制位功能介绍如下：(1).SM0、SM1：串行口工作方式控制位。SM0，SM1工作方式00方式001方式110方式211方式3,串行通信控制寄存器,(2).SM2：多机通信控制位。多机通信是工作于方式2和方式3，SM2位主要用于方式2和方式3。接收状态，当串行口工作于方式2或3，以及SM2=1时，只有当接收到第9位数据（RB8）为1时，才把接收到的前8位数据送入SBUF，且置位RI发出中断申请，否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0时，就不管第位数据是0还是1，都难得数据送入SBUF，并发出中断申请。工作于方式
15、0时，SM2必须为0。(3).REN：允许接收位。REN用于控制数据接收的允许和禁止，REN=1时，允许接收，REN=0时，禁止接收。(4).TB8：发送接收数据位8。在方式2和方式3中，TB8是要发送的即第9位数据位。在多机通信中同样亦要传输这一位，并且它代表传输的地址还是数据，TB8=0为数据，TB8=1时为地址。,串行通信控制寄存器,(5).RB8：接收数据位8。在方式2和方式3中，RB8存放接收到的第9位数据，用以识别接收到的数据特征。(6).TI：发送中断标志位。可寻址标志位。方式0时，发送完第8位数据后，由硬件置位，其它方式下，在发送或停止位之前由硬件置位，因此，TI=1表示帧发送
16、结束，TI可由软件清“0”。(7).RI：接收中断标志位。可寻址标志位。接收完第8位数据后，该位由硬件置位，在其他工作方式下，该位由硬件置位，RI=1表示帧接收完成。,串行通信控制寄存器,电源管理寄存器PCONPCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，单元地址是87H，其结构格式如下：在CHMOS型单片机中，除SMOD位外，其他位均为虚设的，SMOD是串行口波特率倍增位，当SMOD=1时，串行口波特率加倍。系统复位默认为SMOD=0。,串行口的工作方式,1）方式0 方式0是外接串行移位寄存器方式。工作时，数据从RXD串行地输入/输出，TXD输出移位脉冲，使外部的移位寄存器
17、移位。波特率固定为fosc/12（即，TXD每机器周期输出一个同位脉冲时，RXD接收或发送一位数据）。每当发送或接收完一个字节，硬件置TI=1或RI=1，申请中断，但必须用软件清除中断标志。实际应用在串行I/O口与并行I/O口之间的转换。,方式1 方式1是点对点的通信方式。8位异步串行通信口，TXD为发送端，RXD为 接收端。一帧为10位，1位起始位、8位数据位（先低后高）、1位停止位。波特率由T1或T2的溢出率确定。在发送或接收到一帧数据后，硬件置TI=1或RI=1，向CPU申请中断；但必须用软件清除中断标志，否则，下一帧数据无法发送或接收。方式2、方式3 方式2和方式3是9位异步串行通信，一般用在多机通信系统中或奇偶校验的通信过程。在通讯中，TB8和RB8位作为数据的第9位，位SM2也起作用。方式2与方式3的区别只是波特率的设置方式不同。,串行通信波特率的计算,串行口有3种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3；有3种帧格式，方式2和3具有相同的帧格式；方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率，方式1的波特率=2SMOD/32定时器T1的溢出率 方式2的波特率=2SMOD/64fosc 方式3的波特率=2SMOD/32定时器T1的溢出率,THANK YOU VERY MUCH！,本章到此结束,结束放映,返回本章首页,
