第五章MCS-51_定時(shí)計(jì)數(shù)器

1、第五章MCS-51定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口及中斷系統(tǒng) 本章重點(diǎn)討論：本章重點(diǎn)討論： 1. 1. 定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器； 2. 2. 全雙工串行口；全雙工串行口； 3. 3. 中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)。 5.1 MCS-51定時(shí)/計(jì)數(shù)器 5.1.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本概念 5.1.2 MCS-51定時(shí)/計(jì)數(shù)器的組成5.1.3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制方法5.1.4 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的初始化5.1.5 舉例5.1.6 定時(shí)計(jì)數(shù)器總結(jié)計(jì)數(shù)概念的引入1生活中計(jì)數(shù)的例子處處可見(jiàn)。例：錄音機(jī)上的計(jì)數(shù)器、家里面用的電度表、汽車上的里程表等等。再舉一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中的例子，線纜行業(yè)在電線生產(chǎn)出來(lái)之后要計(jì)米，也就是測(cè)量長(zhǎng)

2、度，怎么測(cè)法呢？用尺量？不現(xiàn)實(shí)，太長(zhǎng)不說(shuō)，要一邊做一邊量呢，怎么辦呢？行業(yè)中有很巧妙的方法，用一個(gè)周長(zhǎng)是1米的輪子，將電纜繞在上面一周，由線帶輪轉(zhuǎn)，這樣輪轉(zhuǎn)一周不就是線長(zhǎng)1米嘛，所以只要記下輪轉(zhuǎn)了多少圈，就可以知道走過(guò)的線有多長(zhǎng)了。計(jì)數(shù)概念的引入2石油工業(yè)中，也有大量計(jì)數(shù)的問(wèn)題。比如如何確定油層的深度？通常采用的方法是在裸眼井完鉆測(cè)井以后，需要下金屬套管固井，每一根套管的長(zhǎng)度是一樣的，比如10米，在每根套管的接箍處都打上磁標(biāo)記。下完套管就要用水泥固井，然后套管就被永久埋在地下。為了產(chǎn)出石油，下一步就是在測(cè)井以后確定的層位處射孔。這時(shí)在射孔槍的上面就通過(guò)電纜接了一根磁定位儀器，這個(gè)儀器可以測(cè)量到

3、套管接箍上的磁標(biāo)記，并且可以計(jì)量磁標(biāo)記的數(shù)目，因此就可以確定射孔槍的目標(biāo)油層的深度。當(dāng)然10m以內(nèi)的深度是靠地面測(cè)量電纜長(zhǎng)度確定的。計(jì)數(shù)器的容量1從一個(gè)生活中的例子看起：一個(gè)水盆在水龍頭下，水龍沒(méi)關(guān)緊，水一滴滴地滴入盆中。水滴不斷落下，盆的容量是有限的，過(guò)一段時(shí)間之后，水就會(huì)逐漸變滿。那么單片機(jī)中的計(jì)數(shù)器有多大的容量呢？8031單片機(jī)中有兩個(gè)計(jì)數(shù)器，分別稱之為T0和T1，這兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別是由兩個(gè)8位的RAM單元組成的，即每個(gè)計(jì)數(shù)器都是16位的計(jì)數(shù)器，最大的計(jì)數(shù)量是65535。計(jì)數(shù)器的容量2一般的下井電纜長(zhǎng)度在7000m，根據(jù)井眼長(zhǎng)度的不同還有更長(zhǎng)或更短的電纜，可以依據(jù)需要選取。因此，計(jì)數(shù)器的容

4、量就是由電纜長(zhǎng)度決定的。計(jì)數(shù)與定時(shí)的關(guān)系n8031中的計(jì)數(shù)器除了可以作為計(jì)數(shù)之用外，還可以用作時(shí)鐘，時(shí)鐘的用途當(dāng)然很大，如學(xué)校的打鈴器，電視機(jī)定時(shí)關(guān)機(jī)，空調(diào)定時(shí)開關(guān)等等，那么計(jì)數(shù)器是如何作為定時(shí)器來(lái)用的呢？n一個(gè)鬧鐘，將它定時(shí)在1個(gè)小時(shí)后鬧響，換言之，也可以說(shuō)是秒針走了（3600）次后鬧響，所以時(shí)間就轉(zhuǎn)化為秒針走的次數(shù)，也就是計(jì)數(shù)的次數(shù)了?？梢?jiàn)，計(jì)數(shù)的次數(shù)和時(shí)間之間的確十分相關(guān)。那么它們的關(guān)系是什么呢？那就是秒針每一次走動(dòng)的時(shí)間正好是1秒。n因此只要計(jì)數(shù)脈沖的間隔相等，計(jì)數(shù)脈沖的周期已知,則計(jì)數(shù)值就代表了時(shí)間的流逝。溢出n讓我們?cè)賮?lái)看水滴的例子，當(dāng)水不斷落下，盆中的水不斷變滿，最終有一滴水使得

5、盆中的水滿了。這時(shí)如果再有一滴水落下，就會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？水會(huì)漫出來(lái)，用個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)講就是“溢出”。 n水溢出是流到地上，而計(jì)數(shù)器溢出后將使得TF0變?yōu)椤?”。至于TF0是什么我們稍后再談。一旦TF0由0變成1，就是產(chǎn)生了變化，產(chǎn)生了變化就會(huì)引發(fā)事件，就象定時(shí)的時(shí)間一到，鬧鐘就會(huì)響一樣。溢出2 如果電纜的最大長(zhǎng)度為7000m ,那么磁標(biāo)記計(jì)數(shù)器計(jì)滿700以后，就要產(chǎn)生一個(gè)溢出信號(hào)，這個(gè)溢出信號(hào)意味著電纜已經(jīng)放到頭了，需要地面的纜車立即停止工作，否則可能造成射孔槍落井的事故。計(jì)數(shù)器溢出后會(huì)引發(fā)什么事件，我們下面再介紹，現(xiàn)在我們來(lái)研究另一個(gè)問(wèn)題：要有多少個(gè)計(jì)數(shù)脈沖才會(huì)使TF0由0變?yōu)?？任意定時(shí)及計(jì)數(shù)的

6、方法剛才已研究過(guò)，MCS-51計(jì)數(shù)器的容量是16位，也就是最大的計(jì)數(shù)值到65536，因此計(jì)數(shù)計(jì)到65536就會(huì)產(chǎn)生溢出。問(wèn)題是在現(xiàn)實(shí)生活中，經(jīng)常會(huì)有少于65536個(gè)計(jì)數(shù)值的要求，如包裝線上，一打?yàn)?2瓶，一瓶藥片為100粒，怎么樣來(lái)滿足這個(gè)要求呢？n提示：如果是一個(gè)空的盆要10000滴水滴進(jìn)去才會(huì)滿，如果在開始滴水之前就先放入一勺水，還需要10000滴嗎？n我們采用預(yù)置數(shù)的方法，要計(jì)數(shù)100次，那就先放進(jìn)65436，再來(lái)100個(gè)脈沖，不就到了65536了嗎。n定時(shí)也是如此，每個(gè)脈沖是1微秒，則計(jì)滿65536個(gè)脈沖需時(shí)65.536毫秒。如果現(xiàn)在只要10毫秒定時(shí)怎么辦？n10個(gè)毫秒為10000個(gè)微

7、秒，所以，只要在計(jì)數(shù)器里面放進(jìn)65536-10000=55536就可以了。 5.1.2 MCS-51定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器的組成計(jì)數(shù)器的組成T1與定時(shí)/計(jì)數(shù)器相關(guān)的特殊功能寄存器 特殊功能寄存器 ： TH0 TH1 存放計(jì)數(shù)初值的高8位 TL0 TL1 存放計(jì)數(shù)初值的低8位 TMOD (定時(shí)器工作模式寄存器) TCON (定時(shí)器控制寄存器 ) % T0和T1都是16位的可預(yù)置加1計(jì)數(shù)器% T0和T1都是16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器% T0由兩個(gè)8位的寄存器TH0和TL0組成% T1由兩個(gè)8位的寄存器TH1和TL1組成5.1.3 5.1.3 定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的控制方法計(jì)數(shù)器的控制方法 定時(shí)器

8、/計(jì)數(shù)器的工作由TCON和TMOD控制。由軟件把控制字寫入TCON和TMOD，用來(lái)設(shè)置T0和T1的工作方式和控制功能。當(dāng)8051系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，TCON和TMOD所有位都被清0。一.工作模式控制寄存器TMOD（89H）定時(shí)器工作模式寄存器TMODGATEC/TM10MGATE C/T1M0M控 制 T1控 制 T089H和T 類同01M0M00011011方 式方式0方式1方式2方式301定時(shí)器模式計(jì)數(shù)器模式01與INT 無(wú)關(guān)00與INT 有關(guān)二.定時(shí)器控制寄存器TCON（88H） TCON位地址0DD1D2D3D4D5D6D7IT0IE0IT11IETR0TF0TR1TF188898A8B8C8

9、D8E8F見(jiàn)下一節(jié)00：停T 計(jì)數(shù)01：?jiǎn) 計(jì)數(shù)00：無(wú)T 中斷（硬件復(fù)位）1：有T 溢出中斷00：無(wú)T 中斷（硬件復(fù)位）10：停T 計(jì)數(shù)1：有T 溢出中斷1：?jiǎn) 計(jì)數(shù)111 定時(shí)器工作模式寄存器TCON M1和M0 工作方式選擇位這兩位可形成四種編碼，對(duì)應(yīng)四種工作方式： M1 M0 方式 功 能 描 述 0 0 0 為13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,TL存放低5位,TH存高8位 0 1 1 為16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 0 2 可自動(dòng)再裝入的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 1 3 僅適于T0,兩個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器三.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的四種工作模式高8位和低5位的一個(gè)13位計(jì)數(shù)器的運(yùn)行方式,見(jiàn)下圖. 當(dāng)TL1

10、的低5 位溢出時(shí)，向TH1進(jìn)位，而TH1溢出(回零)時(shí)向TF1標(biāo)志進(jìn)位（硬件置位TF1），并申請(qǐng)中斷。還可以通過(guò)查詢TF1是否置位來(lái)判斷TH1是否回零溢出。 。 中斷請(qǐng)求方式3只適合于定時(shí)器T0, TH0和TL0按兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器工作.5.1.4 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的初始化1. 1. 初始化的步驟初始化的步驟 MCS-51MCS-51內(nèi)部的內(nèi)部的T/CT/C是可編程的是可編程的, ,其工作方式和模式通過(guò)程其工作方式和模式通過(guò)程序進(jìn)行設(shè)定和控制序進(jìn)行設(shè)定和控制, ,稱為對(duì)稱為對(duì)T/CT/C的初始化。初始化的步驟是：的初始化。初始化的步驟是： 1)1)確定工作方式，即根據(jù)題目要求先給確定工作方式，

11、即根據(jù)題目要求先給TMODTMOD送一個(gè)方送一個(gè)方式控制字。式控制字。 2)2)計(jì)算計(jì)數(shù)初值計(jì)算計(jì)數(shù)初值/ /定時(shí)初值，并寫入定時(shí)初值，并寫入TH0TH0、TL0TL0或或 TH1TH1、 TL1TL1中。中。 3)3)根據(jù)需要，根據(jù)需要，置位置位EAEA使使CPUCPU開放中斷開放中斷，同時(shí)置位，同時(shí)置位ETxETx允許允許T/CT/C中斷。中斷。IPIP設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)。設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)。 4)4)給給TCONTCON送命令控制字，即置位送命令控制字，即置位TRxTRx啟動(dòng)啟動(dòng)T/CT/C計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)。 2計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算 81613222。 132查詢方式START設(shè)定工作方式啟動(dòng)T0定時(shí)載入

12、初值TF0=0?否是輸出方波軟件TF0=0END4) 查詢方式： 可以使CPU采用查詢TF0的方式處理T/C0定時(shí)溢出，編程簡(jiǎn)單，但效率較低。 程序中查詢采用JNB TF0，$ 指令，目的是當(dāng)判到TF11后，必須用軟件復(fù)位TF1，為下次計(jì)數(shù)器回零溢出做好準(zhǔn)備，這條指令具有判TF1為1后清零的雙重功能。例5-2 利用GATE門控位測(cè)量從INT1引腳輸入的正脈沖寬度。解：1. 確定工作方式 (1）送方式控制字 （TMOD）1001 0000B90H ； T/C1定時(shí)，方式1 ，GATE1 。(2）計(jì)算初值 由于被測(cè)正脈沖寬度未知， 假設(shè)寬度= 65.536ms，fosc12MHz ，則： 計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)

13、：X65536（最大） 定時(shí)初值：C65536-X65536-655360， （TH1）00H，（TL1）00H。 (3）編程方法 對(duì)P3.3(INT1)引腳輸入的脈沖采用查詢的方法。 ) 被測(cè)脈寬 置1 TR1 TH1TL1從0開始計(jì)數(shù) 清0 TR1,停止T/C1計(jì)數(shù)脈沖測(cè)試原理 ORG 0000H MAIN：MOV TMOD，#90H；置T1方式控制字 MOV TL1，#00H； MOV TH1，#00H；T1從0開始計(jì)數(shù) JB P3.3,$；等 低電平 SETB TR1; T1允許計(jì)數(shù) JNB P3.3, $ ；等 高電平 JB P3.3, $ ；等 低電平 CLR TR1；停止計(jì)數(shù) 程

14、序清單：1INT1INT1INT5.1.6 定時(shí)計(jì)數(shù)器總結(jié)在單片機(jī)實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)定時(shí)和對(duì)外部事件計(jì)數(shù)的功能 。 定時(shí)：對(duì)周期已知的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù) 計(jì)數(shù)：對(duì)外部事件計(jì)數(shù)，對(duì)周期未知的外來(lái)脈沖信號(hào)計(jì)數(shù) 采用軟件占用CPU的時(shí)間，降低了CPU的使用效率； 采用專門的硬件電路，參數(shù)調(diào)節(jié)不便； 采用可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是較好的方法; 可以方便靈活地修改定時(shí)或計(jì)數(shù)的參數(shù)或方式; 與CPU并行工作，大大提高了CPU的工作效率 5.2 MCS-51串行口5.2.1 5.2.1 串行口概述串行口概述80518051的通訊：即單片機(jī)與外界進(jìn)行信息交換。的通訊：即單片機(jī)與外界進(jìn)行信息交換。 通訊方式：通訊方式

15、： 并行通訊：并行通訊：數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或接受數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或接受 串行通訊：串行通訊：數(shù)據(jù)一位一位順序發(fā)送或接受數(shù)據(jù)一位一位順序發(fā)送或接受串行口通訊方式串行口通訊方式 單工通訊：?jiǎn)喂ねㄓ崳和ㄓ嵔涌谥荒馨l(fā)送或接受的單向通訊方式通訊接口只能發(fā)送或接受的單向通訊方式 半雙工通訊：半雙工通訊：通訊接口既可發(fā)送又可接受，但不能同通訊接口既可發(fā)送又可接受，但不能同 時(shí)進(jìn)行時(shí)進(jìn)行 全雙工通訊：全雙工通訊：通訊接口能同時(shí)發(fā)送接受的通訊方式通訊接口能同時(shí)發(fā)送接受的通訊方式異步傳送方式與同步傳送 異步通訊：異步通訊：利用起始位表示字符的開始，用停止位利用起始位表示字符的開始，用停止位 表示字符結(jié)束表示字符

16、結(jié)束D0D1D2D3D4D5D6D7D010P0起始位數(shù)據(jù)位D0D7校驗(yàn)位 結(jié)束位第n個(gè)字符（幀）2. 同步通訊：在異步通訊中，每個(gè)字符要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標(biāo)志，占用了時(shí)間；所以在數(shù)據(jù)塊傳遞時(shí)，為了提高速度，常去掉這些標(biāo)志，采用同步傳送。由于數(shù)據(jù)塊傳遞開始要用同步字符來(lái)指示，同時(shí)要求由時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端之間的同步，故硬件較復(fù)雜。串行通信的數(shù)據(jù)傳送率串行通信的數(shù)據(jù)傳送率 傳送率：傳送率：數(shù)據(jù)傳送速度數(shù)據(jù)傳送速度 波特率（波特率（baud ratebaud rate）：）：異步通信中數(shù)據(jù)傳輸速率的單異步通信中數(shù)據(jù)傳輸速率的單位，其含義每秒傳送多少位二進(jìn)制數(shù)。位，其含義每秒傳

17、送多少位二進(jìn)制數(shù)。 例：數(shù)據(jù)傳送的速率為例：數(shù)據(jù)傳送的速率為120120個(gè)字符每秒，每個(gè)字符有個(gè)字符每秒，每個(gè)字符有1 1個(gè)個(gè)起始位、起始位、8 8個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位組成，則其傳送波特率個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位組成，則其傳送波特率為：為： 波特1200/1200/12010sbsb 每一位的傳送時(shí)間為波特率的倒數(shù)：每一位的傳送時(shí)間為波特率的倒數(shù)：mssbbtd833. 01200115.2.2 MCS-51串行口結(jié)構(gòu)發(fā)送控制器發(fā)送控制器發(fā)送發(fā)送SBUFSBUF(99H)(99H)接受接受SBUFSBUF(99H)(99H)門門接受控制器接受控制器+ +串行口中斷串行口中斷串串行行控控制制寄寄存存

18、器器(98H)(98H)輸入移位寄存器輸入移位寄存器定定時(shí)時(shí)器器T1T1內(nèi)部總線內(nèi)部總線TI TIRIRITXD(P3.1)RXD(P3.0)888 物理空間上各自獨(dú)立的發(fā)送寄存器和接收寄存器，有相同名物理空間上各自獨(dú)立的發(fā)送寄存器和接收寄存器，有相同名字和地址空間，但不會(huì)出現(xiàn)沖突，因?yàn)榘l(fā)送寄存器只寫不讀，字和地址空間，但不會(huì)出現(xiàn)沖突，因?yàn)榘l(fā)送寄存器只寫不讀，接受寄存器只讀不寫。接受寄存器只讀不寫。串行口控制寄存器SCOND7D6D5D4D3D2D1D0SM0 SM1 SM2 REN TB8RB8TIRISM0SM1：串行口方式選擇位SM0SM1方式 功 能 說(shuō) 明 0 0 08位同步移位寄存

19、器方式(用于I/O擴(kuò)展) 0 1 110位UART,波特率可變(T1溢出率/n) 1 0 211位UART,波特率fosc/64或fosc/32 1 1 311位UART,波特率可變(T1溢出率/n)SM2SM2：允許方式：允許方式2 2和方式和方式3 3多機(jī)通訊位多機(jī)通訊位REN： 接收允許控制位。由軟件置位以允許接收，又由軟件清0 來(lái)禁止接收。TB8: 是要發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。在方式2或方式3中，要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要由軟件置1或清0。例如，可約定作為奇偶校驗(yàn)位，或在多機(jī)通訊中作為區(qū)別地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。RB8： 接收到的數(shù)據(jù)的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1中，若（SM2

20、）=0，RB8為接收到的停止位。在方式2或方，式3中，RB8為接收到的第9位數(shù)據(jù)。TI： 發(fā)送中斷標(biāo)志。在方式0中，第8位發(fā)送結(jié)束時(shí)，由硬件置位。在其它方式的發(fā)送停止位前，由硬件置位。TI置位既表示一幀信息發(fā)送結(jié)束，同時(shí)也是申請(qǐng)中斷，也可用軟件查詢的方法獲得數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢的信息，或用中斷的方式來(lái)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。TI必須用軟件清0。RI： 接收中斷標(biāo)志位。在方式0，當(dāng)接收完第8位數(shù)據(jù)后，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中間時(shí)刻由硬件置位（例外情況見(jiàn)于SM2的說(shuō)明）。RI置位表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，可用查詢的方法獲知或者用中斷的方法獲知。RI也必須用軟件清0。特殊功能寄存器PCON：是為了

21、在CHMOS的80C51單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)電源控制而附加的。其中最高位是SMOD。5.2.3 串行口工作方式一、方式0 方式0為移位寄存器輸入/輸出方式?？赏饨右莆患拇嫫饕詳U(kuò)展I/O口，也可以外接同步輸入/輸出設(shè)備。8位串行數(shù)據(jù)者是從RXD(P3.0)輸入或輸出，TXD(P3.1)用來(lái)輸出同步脈沖。 1、方式0發(fā)送 串行數(shù)據(jù)從RXD引腳輸出，TXD引腳輸出移位脈沖。CPU將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送寄存器時(shí)，立即啟動(dòng)發(fā)送，將8位數(shù)據(jù)以fosc/12的固定波特率從RXD輸出，低位在前，高位在后。發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，發(fā)送中斷標(biāo)志TI由硬件置位。 2、方式0接收 當(dāng)串行口以方式0接收時(shí)，先置位允許接收控制位REN。此時(shí)，

22、RXD為串行數(shù)據(jù)輸入端，TXD仍為同步脈沖移位輸出端。當(dāng)（RI）=0和（REN）=1同時(shí)滿足時(shí)，開始接收。當(dāng)接收到第8位數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)移入接收寄存器，并由硬件置位RI。二、方式二、方式1 方式方式1為波特率可變的為波特率可變的10位異步通訊接口方式。發(fā)送或接收一位異步通訊接口方式。發(fā)送或接收一幀信息，包括幀信息，包括1個(gè)起始位個(gè)起始位0，8個(gè)數(shù)據(jù)位和個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位個(gè)停止位1。1. 方式方式1發(fā)送發(fā)送 當(dāng)當(dāng)CPU執(zhí)行一條指令將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖執(zhí)行一條指令將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖SBUF時(shí)，就啟動(dòng)時(shí)，就啟動(dòng) 發(fā)送。串行數(shù)據(jù)從發(fā)送。串行數(shù)據(jù)從TXD引腳輸出，發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，就由硬引腳輸出，發(fā)送完一

23、幀數(shù)據(jù)后，就由硬件置位件置位TI。2. 方式方式1接受接受 在在(REN)=1時(shí)，串行口采樣時(shí)，串行口采樣RXD引腳，當(dāng)采樣到引腳，當(dāng)采樣到1至至0的跳變的跳變時(shí)，確認(rèn)是開始位時(shí)，確認(rèn)是開始位0，就開始接收一幀數(shù)據(jù)。只有當(dāng)（，就開始接收一幀數(shù)據(jù)。只有當(dāng)（RI）=0且停止位為且停止位為1或者（或者（SM2）=0時(shí)，停止位才進(jìn)入時(shí)，停止位才進(jìn)入RB8，8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)才能進(jìn)入接收寄存器，并由硬件置位中斷標(biāo)志才能進(jìn)入接收寄存器，并由硬件置位中斷標(biāo)志RI；否則信息丟；否則信息丟失。所以在方式失。所以在方式1接收時(shí)，應(yīng)先用軟件清零接收時(shí)，應(yīng)先用軟件清零RI和和SM2標(biāo)志。標(biāo)志。 在串行通訊中，收發(fā)雙方的數(shù)

24、據(jù)傳送率（波特率）要有一定的約定。在8051串行口的四種工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可變的，由定時(shí)器T1的溢出率控制。 方式方式0和方式和方式2的波特率：的波特率： 在方式0，每個(gè)及其周期發(fā)送或接受一位數(shù)據(jù)，波特率的數(shù)值固定為時(shí)鐘頻率(fosc)的1/12，且不受SMOD的影響。 在方式2中，波特率由PCON中的選擇位SMOD來(lái)決定， 當(dāng)SMOD=0時(shí)，波特率為1/64fosc 當(dāng)SMOD=1時(shí)，波特率為1/32fosc， 方式方式1和方式和方式3的波特率：的波特率：)1(322的溢出率波特率TSMOD 其中，T1的溢出率取決于計(jì)數(shù)速率和定時(shí)器的預(yù)制值。T1計(jì)

25、數(shù)率取決于它工作在定時(shí)器狀態(tài)還是計(jì)數(shù)器狀態(tài)，當(dāng)工作于定時(shí)器狀態(tài)時(shí)，T1計(jì)數(shù)脈沖為fosc/12;當(dāng)工作于計(jì)數(shù)器狀態(tài)時(shí)，T1計(jì)數(shù)脈沖取決于外部輸入時(shí)鐘頻率。 例5_3 應(yīng)用串行口方式0輸出,在串行口外接移位寄存器,構(gòu)成顯示器接口.如圖所示,三片(理論上可以為n片,為舉例方便而用三片)74LS164串接成24位并行輸出移位寄存器,每片74LS164接一個(gè)共陽(yáng)極8段LED顯示器,構(gòu)成三維數(shù)據(jù)顯示,這里P1.0作串行輸出選擇信號(hào)(只有P1.0為高時(shí),串行同步信號(hào)TXD才能輸出),這種顯示器稱為靜態(tài)顯示,CPU不必為顯示服務(wù)而頻繁執(zhí)行掃描任務(wù). 設(shè)顯示緩沖區(qū)設(shè)在DISBUF開始的區(qū)域中.解：1. 確定工

26、作方式 (1）送方式控制字 （SCON）0000 0000B00H ； 串行口以方式0輸出5.2.4 串行口應(yīng)用P1.0RXDTXD8051e74LS1643 4g5f6 10d11c12b13aLED0e74LS1643 4g5f6 10d11c12b13aLED1e74LS1643 4g5f6 10d11c12b13aLED2&8989895V5V1.21.21.2DISPLY：MOV SCON，#00H；選擇串行口為方式；選擇串行口為方式0發(fā)送發(fā)送 MOV R7，#3H；字節(jié)計(jì)數(shù)；字節(jié)計(jì)數(shù) MOV R0，DISBUF；R0指向顯示緩沖區(qū)指向顯示緩沖區(qū) SETB P1.0; 選通選通TXD

27、同步移位時(shí)鐘同步移位時(shí)鐘L1: MOV A, R0 ；取要顯示的數(shù)；取要顯示的數(shù)MOV SBUF,A ; 開始發(fā)送開始發(fā)送 JNB TI, $ ; 等待一幀發(fā)送完等待一幀發(fā)送完 CLR TI ; 清發(fā)送中斷標(biāo)志清發(fā)送中斷標(biāo)志 INC R0 ; 修改顯示緩沖區(qū)指針修改顯示緩沖區(qū)指針DJNZ R7, L1 ; 三個(gè)三個(gè)LED實(shí)現(xiàn)完了否實(shí)現(xiàn)完了否? CLR P1.0 ; 關(guān)關(guān)TXD RET ; 返回返回DISBUF: DB 11H, D7H, 18H, D8H 程序清單：第5章 MCS-51的中斷系統(tǒng) 實(shí)時(shí)測(cè)控，單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)和處理單片機(jī)外部事件或內(nèi)部事件所提出的中斷請(qǐng)求。5.1 5.1 中斷的

28、概念中斷的概念 CPU正在執(zhí)行程序時(shí)，單片機(jī)外部或內(nèi)部發(fā)生的某一事件，請(qǐng)求CPU迅速去處理。 CPU暫時(shí)中止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理所發(fā)生的事件。 處理完該事件后，再回到原來(lái)被中止的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作，這稱為中斷。 CPU處理事件的過(guò)程，稱為CPU的中斷響應(yīng)過(guò)程。圖5-1所示。對(duì)事件的整個(gè)處理過(guò)程，稱為中斷處理（或中斷服務(wù)）。能夠?qū)崿F(xiàn)中斷處理功能的部件稱為中斷系統(tǒng)；產(chǎn)生中斷的請(qǐng)求源稱為中斷請(qǐng)求源。中斷源向CPU提出的處理請(qǐng)求，稱為中斷請(qǐng)求(或中斷申請(qǐng))。進(jìn)入中斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)中斷處理恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 中斷返回中斷方式優(yōu)點(diǎn)：大大地提高了CPU的工作效率。5.2 MCS-51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有5個(gè)中

29、斷請(qǐng)求源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可兩級(jí)嵌套。中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。 5.3 中斷請(qǐng)求源五個(gè)中斷請(qǐng)求源 ：（1）INT0*外部中斷請(qǐng)求0，由引腳INT0*輸入，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE0。（2）INT1*外部中斷請(qǐng)求1，由引腳INT1*輸入，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE1。（3）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF0。（4）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF1。（5）串行口中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TI或RI。 由特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。TCON為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器，字節(jié)地址為88H。包含：（1）T0和T1的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位TF1和TF0（2）外部中

30、斷請(qǐng)求標(biāo)志位IE1與IE0。格式如下所示：各標(biāo)志位的功能： （1）IT0選擇外部中斷請(qǐng)求0為跳沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式： IT0=0，為電平觸發(fā)方式。 IT0=1，為邊沿觸發(fā)方式。 可由軟件置“1”或清“0”。（2）IE0外部中斷請(qǐng)求0的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。 IE0=0，無(wú)中斷請(qǐng)求。 IE0=1，外部中斷0有中斷請(qǐng)求。當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件清“0”IE0。（3）IT1外部中斷請(qǐng)求1為邊沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式，意義與IT0類似。（4）IE1外部中斷請(qǐng)求1的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，意義與IE0類似。（5）TF0T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。T0計(jì)數(shù)后，溢出時(shí)，由硬件置“1”TF0，向C

31、PU申請(qǐng)中斷，CPU響應(yīng)TF0中斷時(shí)，硬件自動(dòng)清“0”TF0，TF0也可由軟件清0。（6）TF1T1的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，功能和TF0類似。 TR1、TR0 2個(gè)位與中斷無(wú)關(guān)。 當(dāng)MCS-51復(fù)位后，TCON被清0，則CPU無(wú)中斷。SCON為串行口控制寄存器，字節(jié)地址為98H。串行口的發(fā)送中斷和接收中斷的中斷請(qǐng)求標(biāo)志TI和RI，格式如下：各標(biāo)志位的功能： （1）TI發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。串口每發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，硬件自動(dòng)置“1”TI。必須在中斷服務(wù)程序中用軟件對(duì)TI標(biāo)志清“0”。 （2）RI接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。串口接收完一個(gè)數(shù)據(jù)幀，硬件自動(dòng)置“1”RI標(biāo)志。必須在中斷服務(wù)程序中用軟件對(duì)RI標(biāo)志

32、清“0”。 5.4 中斷控制 5.4.1 中斷允許寄存器IE CPU對(duì)中斷源的開放或屏蔽，由片內(nèi)的中斷允許寄存器IE控制。字節(jié)地址為A8H，可位尋址。格式如下：IE對(duì)中斷的開放和關(guān)閉為兩級(jí)控制 總的開關(guān)中斷控制位EA（IE.7位）: EA=0，所有中斷請(qǐng)求被屏蔽。 EA=1，CPU開放中斷，但五個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求是否允許，還要由IE中的5個(gè)中斷請(qǐng)求允許控制位決定。IE中各位的功能如下：（1）EA：中斷允許總控制位0：CPU屏蔽所有的中斷請(qǐng)求(CPU關(guān)中斷)；1：CPU開放所有中斷(CPU開中斷)。（2）ES：串行口中斷允許位0：禁止串行口中斷；1：允許串行口中斷。 （3）ET1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

33、T1的溢出中斷允許位0：禁止T1溢出中斷；1：允許T1溢出中斷。（4）EX1：外部中斷1中斷允許位0：禁止外部中斷1中斷；1：允許外部中斷1中斷。（5）ET0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的溢出中斷允許位0：禁止T0溢出中斷；1：允許T0溢出中斷。（6）EX0：外部中斷0中斷允許位。0：禁止外部中斷0中斷；1：允許外部中斷0中斷。 MCS-51復(fù)位后，IE清0，所有中斷請(qǐng)求被禁止。若使某一個(gè)中斷源被允許中斷，除了IE相應(yīng)的位的被置“1” ，還必須使EA位=1。改變IE的內(nèi)容，可由位操作指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，即： SETB bit； CLR bit。例5-1 若允許片內(nèi)2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷，禁止其它中斷源的中斷請(qǐng)

34、求。編寫設(shè)置IE的相應(yīng)程序段（1）用位操作指令來(lái)編寫如下程序段：CLR ES ；禁止串行口中斷 CLR EX1 ；禁止外部中斷1中斷CLR EX0；禁止外部中斷0中斷 SETB ET0 ；允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷 SETB ET1 ；允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1中斷 SETB EA ；CPU開中斷（2）用字節(jié)操作指令來(lái)編寫： MOV IE，#8AH或者用： MOV 0A8H，#8AH ；A8H為IE寄存器字節(jié)地址5.4.2 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套。如圖5-6示。 可歸納為下面兩條基本規(guī)則：（1）低優(yōu)先級(jí)可被高優(yōu)先級(jí)中斷，反之則不能。（2）同級(jí)中斷不會(huì)被它的同級(jí)中斷源

35、所中斷。若CPU正在執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)的中斷，則不能被任何中斷源所中斷。中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP，其字節(jié)地址為B8H。IP各個(gè)位的含義：（1）PS串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位1：高優(yōu)先級(jí)中斷；0：低優(yōu)先級(jí)中斷。（2）PT1定時(shí)器T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位1：高優(yōu)先級(jí)中斷；0：低優(yōu)先級(jí)中斷。（3）PX1外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位1：高優(yōu)先級(jí)中斷；0：低優(yōu)先級(jí)中斷。（4）PT0定時(shí)器T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位1：高優(yōu)先級(jí)中斷；0：低優(yōu)先級(jí)中斷。（5）PX0外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位1：高優(yōu)先級(jí)中斷；0：低優(yōu)先級(jí)中斷。 由軟件可改變各中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)。 MCS-51的中斷系統(tǒng)有兩個(gè)不可尋址的“優(yōu)先級(jí)激活觸發(fā)器”:一個(gè)用來(lái)指示

36、某高優(yōu)先級(jí)的中斷正在執(zhí)行，所有后來(lái)的中斷均被阻止。另一個(gè)用來(lái)指示某低優(yōu)先級(jí)的中斷正在執(zhí)行，所有同級(jí)中斷都被阻止，但不阻斷高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求。在同時(shí)收到幾個(gè)同一優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求時(shí)，優(yōu)先響應(yīng)哪一個(gè)中斷，取決于內(nèi)部的查詢順序。查詢順序如下： 中斷源 中斷級(jí)別外部中斷0最高T0溢出中斷外部中斷1T1溢出中斷串行口中斷最低例5-2 設(shè)置IP寄存器的初始值，使2個(gè)外中斷請(qǐng)求為高優(yōu)先級(jí)，其它中斷請(qǐng)求為低優(yōu)先級(jí)。（1）用位操作指令 SETB PX0 ；2個(gè)外中斷為高優(yōu)先級(jí) SETB PX1 CLR PS ；串口為低優(yōu)先級(jí)中斷CLR PT0 ；2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器低優(yōu)先級(jí)中斷CLR PT1（2）用字節(jié)操作指令 M

37、OV IP，#05H或： MOV 0B8H，#05H ；B8H為IP寄存器的字節(jié)地址 5.5 響應(yīng)中斷請(qǐng)求的條件 一個(gè)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)，需滿足以下必要條件：（1）IE寄存器中的中斷總允許位EA=1。（2）該中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，即該中斷源對(duì)應(yīng)的中 斷請(qǐng)求標(biāo)志為“1”。 （3）該中斷源的中斷允許位=1，即該中斷沒(méi)有被屏蔽。（4）無(wú)同級(jí)或更高級(jí)中斷正在被服務(wù)。中斷響應(yīng)的主要過(guò)程：首先由硬件自動(dòng)生成一條長(zhǎng)調(diào)用指令: LCALL addr16接著就由CPU執(zhí)行該指令,將PC的內(nèi)容壓入堆棧以保護(hù)斷點(diǎn)，再將中斷入口地址裝入PC。各中斷源服務(wù)程序的入口地址是固定的，如下所示： 中斷源 入口地址 外部中斷0 00

38、03H 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0 000BH外部中斷1 0013H 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1001BH串行口中斷0023H中斷響應(yīng)是有條件的，遇到下列三種情況之一時(shí)，中斷響應(yīng)被封鎖： （1）CPU正在處理同級(jí)的或更高優(yōu)先級(jí)的中斷。 （2）所查詢的機(jī)器周期不是所當(dāng)前正在執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期。只有在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后，才能進(jìn)行中斷響應(yīng)。（3）正在執(zhí)行的指令是RETI或是訪問(wèn)IE或IP的指令。需要再去執(zhí)行完一條指令，才能響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求。 如果存在上述三種情況之一，CPU將丟棄中斷查詢結(jié)果，不能對(duì)中斷進(jìn)行響應(yīng)。5.6 中斷請(qǐng)求的撤消1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷請(qǐng)求的撤消 中斷請(qǐng)求被響應(yīng)后。硬件會(huì)自動(dòng)清TF0或TF

39、1。2外部中斷請(qǐng)求的撤消 （1）跳沿方式外部中斷請(qǐng)求的撤消是自動(dòng)撤消的。（2）電平方式外部中斷請(qǐng)求的撤消:除了標(biāo)志位清“0”之外，還需在中斷響應(yīng)后把中斷請(qǐng)求信號(hào)引腳從低電平強(qiáng)制改變?yōu)楦唠娖健?串行口中斷請(qǐng)求的撤消響應(yīng)串行口的中斷后，CPU無(wú)法知道是接收中斷還是發(fā)送中斷，還需測(cè)試這兩個(gè)中斷標(biāo)志位的狀態(tài)，以判定是接收操作還是發(fā)送操作，然后才能清除。所以串行口中斷請(qǐng)求的撤消只能用軟件清除CLR TI ；清TI標(biāo)志位CLR RI ；清RI標(biāo)志位5.7 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)一、中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)的任務(wù) 基本任務(wù)： （1）設(shè)置中斷允許控制寄存器IE。 （2）設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP。 （3）對(duì)外中斷源，是采用電平觸發(fā)還是跳沿觸發(fā)。 （4）編寫中斷服務(wù)程序，處理中斷請(qǐng)求。前2條一般放在主程序的初始化程序段中。例5-3 假設(shè)允許外部中斷0中斷，并設(shè)定它為高級(jí)中斷，其它中斷源為低級(jí)中斷，采用跳沿觸發(fā)方式。在主程序中編寫如下程序段： SETB EA ；CPU開中斷 SETB Ex0 ；允許外中斷0產(chǎn)生中斷 SETB PX0 ；外中斷0為高級(jí)中斷 SETB IT0 ；外中斷