單片微型計算機原理及其應(yīng)用電子教案2

1、第2章 中斷、定時/計數(shù)器與串行通信2.1 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及管理2.1.1 中斷請求與控制外部中斷2個（中斷接入）定時計數(shù)中斷2個（3個）串行中斷（輸入、輸出）2.1.2 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.1.3 中斷源INT0:由P3.2端口線引入，低電平或下降沿引起。INT1:由P3.3端口線引入，低電平或下降沿引起。T0：定時/計數(shù)器0中斷，由T0回零溢出引起。 T0允許計數(shù)后，對P3.4腳（或機器周期）采樣負(fù)跳變，從初值開始加1，直至溢出，TF0=1.向CPU請求中斷， CPU相應(yīng)中斷后，由硬件清0 TF0。 T1：定時/計數(shù)器1中斷，由T1回零溢出引起。串行I/O中斷：通過P3.0/P3.1完成一幀字

2、符發(fā)送/接收引起中斷。由TI/RI描述發(fā)送/接收中斷標(biāo)志位。 CPU相應(yīng)中斷后，硬件不清0 TI/RI。2.1.4 中斷控制1中斷允許寄存器IE（A8H）IE在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址A8H，位地址分別是A8HAFH。IE控制CPU對中斷源總的開放或禁止以及每個中斷源是否允許中斷。2中斷優(yōu)先寄存器IP（B8H）IP在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為B8H，位地址分別是B8HBFH，IP用來鎖存各中斷源優(yōu)先級的控制位，2.1.5 中斷響應(yīng)過程單片機在每個機器周期的S5P2期間，順序采樣每個中斷源，CPU在下一個機器周期S6期間按優(yōu)先級順序查詢中斷標(biāo)志，如查詢到某個中斷標(biāo)志為1，將在再下一個機器周期

3、S1期間按優(yōu)先級進行中斷處理。中斷得到響應(yīng)后自動清除中斷標(biāo)志，由硬件將程序計數(shù)器PC內(nèi)容壓入堆棧保護，然后將對應(yīng)的中斷矢量裝入程序計數(shù)器PC，使程序轉(zhuǎn)向中斷矢量地址單元中去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。 下列任何一種情況存在中斷申請將被封鎖：（1）CPU正在執(zhí)行一個同級或高一級的中斷服務(wù)程序。（2）當(dāng)前正在執(zhí)行的那條指令還未執(zhí)行完。（3）當(dāng)前正在執(zhí)行的指令是RETI或?qū)E，IP寄存器進行讀/寫指令，執(zhí)行這些指令后至少再執(zhí)行一條指令才會響應(yīng)中斷2.1.5外部中斷由P3.2端口線引入，低電平或下降沿引起。由P3.3端口線引入，低電平或下降沿引起。外部中斷寄存器TCON（88H）IE1:外部中斷1（IN

4、T1,P3.3）請求源標(biāo)志， IE1=1請求中斷。 當(dāng)IE1=1時，外部中斷1向CPU請求中斷， CPU相應(yīng)中斷后，由硬件清0 IE1。IE0:外部中斷0 （INT0,P3.2）請求源標(biāo)志， IT1:外部中斷源1觸發(fā)方式控制位。 IT1=0時為電平觸發(fā)方式，當(dāng)P3.3腳輸出為低電平時，IE1=1，當(dāng)P3.3腳輸出為高電平時，IE1=0。 IT1=1時為邊沿觸發(fā)方式，只有兩個采樣周期監(jiān)測到負(fù)跳變時IE1=1。IT0:外部中斷源0觸發(fā)方式控制位。同上例：當(dāng)外部按鍵每按1下，P1的小燈左移亮。ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HRL AMOV P1,A RETIMAIN:SETB

5、EASETB EX0SETB IT0MOV A,#0FEHMOV P1,ASJMP $例：當(dāng)外部按鍵每按1下，P1.0的小燈亮一秒。ORG 0000HLJMP MAINORG 0013HSETB PI.1LL:SETB P1.0；LCALL DELAY1SCLR P1.0LCALL DELAY1SSJMP LLRETIMAIN:SETB EASETB EX1SETB IT1SJMP $例：當(dāng)外部(P3.3)按鍵每按1下，P1.0的小燈閃3次。作業(yè)：當(dāng)外部按鍵每按1下，把A的內(nèi)容+1，并送P1口顯示。（硬件+軟件）問：如何停止中斷。實踐：設(shè)（30H）=0，當(dāng)外部(P3.2)按鍵每按1下，（30H

6、）=（30H）+1，并將結(jié)果送P1口顯示。當(dāng)30H計滿時,停止顯示, P1口全暗。中斷程序的其他寫法（1）ORG 0000HSETB IT0LOP:JNB TF0,LOPCLR TF0SETB P1.0LCALL DELAY1SCLR P1.0SJMP LOP中斷程序的其他寫法（2）ORG 0000HLOP:JNB P3.2,LOPLOP1:JB P3.2,LOP1SETB P1.0LCALL DELAY1SCLR P1.0SJMP LOP例：當(dāng)外部有意外操作下，30H的內(nèi)容+1。ORG 0001HLJMP MAINORG 0003HINC 30HRETIMAIN:SETB EASETB EX

7、0SETB IT0SJMP $多外部中斷源設(shè)計2.2 定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)特點及控制2.2.1 定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)定時/計數(shù)器簡稱定時器，8031單片機有2個16位的定時/計數(shù)器：定時器0（T0）和定時器1（T1）。它們都有定時器或事件計數(shù)的功能，可用于定時控制、延時、對外部事件計數(shù)和檢測等場合。T0由2個特殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成T1則由TH1和TL1構(gòu)成。作計數(shù)器時，通過引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）對外部脈沖信號計數(shù)，當(dāng)輸入脈沖信號從1到0的負(fù)跳變時，計數(shù)器就自動加1。2.2.2 定時/計數(shù)器控制寄存器定時器共有2個控制寄存器TMOD和TCON，由軟件寫入TMOD和TCON 兩個

8、8位寄存器，設(shè)置各個定時器的操作模式和控制功能。1工作模式控制寄存器TMOD（89H2定時器控制寄存器TCON（88H）2.2.3 定時/計數(shù)器工作方式每個定時/計數(shù)器還有4種工作模式，也就是每個定時器可構(gòu)成4種電路結(jié)構(gòu)模式。在模式0、1和2，T0和T1的工作模式相同，在模式3，兩個定時器的模式不同。下面以T1為例，分述各種工作模式的特點和用法。定時/計數(shù)器工作方式0計數(shù)位數(shù)8+5=13計數(shù)范圍08K計時時間08MS(FSOC=12MHZ)計數(shù)初值計算A=(8K-計數(shù)值)=1E0CH例：在P1.0 輸出1MS的方波計數(shù)器初值TC的計算把計數(shù)器計滿為零所需要的計數(shù)值設(shè)定為C，計數(shù)初值設(shè)定為TC，

9、由此可得到公式： TC= 213 -C 定時器初值TC的計算在定時器模式下，計數(shù)器由單片機主脈沖經(jīng)12分頻后計數(shù)。因此，定時器定時時間T的公式： T=（213-TC）*T計數(shù) 上式也可寫成：TC =213-(T/ T計數(shù)) T計數(shù)是單片機振蕩周期TCLK的12倍； ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHCPL P1.0MOV TH0,#0F0HMOV TL0,#0CHRETIMAIN:SETB EASETB ET0MOV TMOD,#00HMOV TH0,#0F0HMOV TL0,#0CHSETB TR0SJMP $ 定時/計數(shù)器工作方式1計數(shù)位數(shù)8+8=16計數(shù)范圍064K計

10、時時間064MS(FSOC=12MHZ)計數(shù)初值計算A=(64K-計數(shù)值)例：在P1.0 輸出1MS的方波ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHCPL PI.0MOV TL0,#06HMOV TH0,#0FEHRETIMAIN: MOV TMOD,#01HMOV TL0,#06H MOV TH0,#0FEHSETB EASETB ET0SETB TR0SJMP $定時/計數(shù)器工作方式2計數(shù)位數(shù)8計數(shù)范圍0256計時時間0250US(FSOC=12MHZ)計數(shù)初值計算A=(256-計數(shù)值)例：在P1.0 輸出500uS的方波ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHC

11、PL P1.0RETIMAIN:SETB EASETB ET0MOV TMOD,#02HMOV TH0,#06HMOV TL0,#06HSETB TR0SJMP $ 計數(shù)100次響一下蜂鳴器ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHSETB P1.0LCALL D3SCLR P1.0RETIMAIN:SETB EASETB ET0MOV TMOD,#06HMOV TH0,#09CHMOV TL0,#09CHSETB TR0SJMP $ 定時/計數(shù)器工作方式32.2.4 定時/計數(shù)器常數(shù)的計算1計數(shù)器初值的計算把計數(shù)器計滿為零所需要的計數(shù)值設(shè)定為C，計數(shù)初值設(shè)定為TC，由此可得到公式

12、：TC=M-C式中，M為計數(shù)器模值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時M為213；在方式1時M為216；在方式2和方式3時M為28。2定時器初值的計算在定時器模式下，計數(shù)器由單片機主脈沖經(jīng)12分頻后計數(shù)。因此，定時器定時時間T的公式：T=（M-TC）T計數(shù) 上式也可寫成：TC=M-T/ T計數(shù)式中，M為模值，和定時器的工作方式有關(guān)；T計數(shù)是單片機振蕩周期TCLK的12倍；TC為定時器的定時初值2.3 定時/計數(shù)器及中斷系統(tǒng)綜合應(yīng)用【例】設(shè)MCS-51單片機系統(tǒng)時鐘頻率CLK為6MHZ，請編出利用定時/計數(shù)器T0在P1.0引腳上產(chǎn)生周期為2秒，占空比為50%的方波信號的程序（1）主程序任務(wù)：1

13、）T0工作方式的設(shè)定： 選擇方式1（16位方式）（最大定時131ms） 2）定時常數(shù)的設(shè)定： TC=216-100ms/2s =15536=3CB0H;即：TH0應(yīng)裝3CH，TL0應(yīng)裝B0H。3）中斷管理： 允許T0中斷，開放總中斷 即：IE應(yīng)裝10000010B。 4）啟動定時器T0： SETBTR0 5）設(shè)置軟件計數(shù)器初值：（如使用R7）即R7應(yīng)裝0AH 6）動態(tài)停機：SJMP$主程序如下：MAIN：MOVTMOD，#01H；設(shè)定T0為方式1MOVTH0，#3CH；裝入定時常數(shù)高8位MOVTL0，#0B0H；裝入定時常數(shù)低8位MOVIE，#82H；開放T0中斷SETBTR0；啟動T0MOV

14、R7，#10；設(shè)置軟件計數(shù)器SJMP$（2）中斷服務(wù)程序任務(wù)：1）恢復(fù)T0常數(shù)； 2）軟件計數(shù)器減1； 3）判斷軟件計數(shù)器是否為0。為0時，改變P1.0狀態(tài)，并恢復(fù)軟件計數(shù)器初值；不為0時中斷返回。程序如下：TOINT：MOVTL0，#0B0H；恢復(fù)定時常數(shù)MOVTH0，#3CH； DJNZR7，NEXTCPLP1.0 MOVR7，#10NEXT：RETI其他程序門控位使用：計算某一高電平的持續(xù)時間(30h,秒),(31h分),(32h時)，計算機1秒后對時鐘處理。綜合應(yīng)用定時和計數(shù)的程序記數(shù)應(yīng)用例:音樂的應(yīng)用音頻產(chǎn)生的原理如：1 F=523 ;T=1/523=1923US；;T/2=956U

15、S（956）音長產(chǎn)生的原理設(shè)：1拍=0.4秒;1/4拍=0.1秒,1/8拍=0.05秒,最小時間單位,通過延時達(dá)到節(jié)拍表格編碼;音頻計數(shù)表;音樂編碼表(音符+節(jié)拍)設(shè)計過程查音樂編碼表,確定延時時間及音頻,修改計數(shù)器,發(fā)音.延時時間結(jié)束,查下一組編碼,繼續(xù)操作.直到下結(jié)束.電子鐘應(yīng)用主程序軟件資源30H,31H,32H 存放秒、時、分78H-7FH存放顯示區(qū)。R0,R1,R7,R6,R5,R4定時器0,定時50MS硬件驅(qū)動 三級管,集成芯片 主程序MAIN：MOVTMOD，#01H；設(shè)定T0為方式1MOVTH0，#3CH；裝入定時常數(shù)高8位MOVTL0，#0B0H；裝入定時常數(shù)低8位MOVIE

16、，#82H；開放T0中斷SETBTR0；啟動T0MOVR7，#14H；設(shè)置軟件計數(shù)器 MOV 30H,#00H;50 MOV 31H,#00H;59 MOV 32H,#00H;23;SJMP$SS:LCALL DIR;顯示程序 ;鍵盤處理SJMP SSBCD碼調(diào)整,送顯存程序TOINT：PUSH A MOV TL0，#0B0H；恢復(fù)定時常數(shù)MOV TH0，#3CH； DJNZ R7，NEXT INC 30H MOV R7，#14H;對秒調(diào)整LCALL AD1;時,分,秒調(diào)整LCALL BCD;BCD碼調(diào)整,送顯存 NEXT： POP ARETI時,分,秒調(diào)整程序AD1: MOV A, 30H

17、CJNE A,#60,NEXT1 INC 31H MOV 30H,#00H ;對分調(diào)整 MOV A, 31H CJNE A,#60,NEXT1 INC 32H MOV 31H,#00H;對時調(diào)整 MOV A, 32H CJNE A,#24,NEXT1 MOV 31H,#00H MOV 32H,#00H;對24時調(diào)整NEXT1:RET30h,31h,32h送顯存顯示(78h,79h7dh).BCD:MOV A,30hMOV B,#0AhDIV ABMOV 78H,BMOV 79H,AMOV A,31hMOV B,#0AhDIV ABMOV 7AH,BMOV 7BH,AMOV A,32hMOV B

18、,#0AhDIV ABMOV 7CH,BMOV 7DH,ARET把顯存的內(nèi)容送LED顯示.(78h,79h7dh).DIR:MOV R0,#78HMOV R6,#06HMOV R5,#0FEHLOP:MOV A,R0ADD A, #MOVC A,A+PCMOV P1,AMOV A,R5MOV P2,ARL AMOV R5,ALCALL D1MSINC R0DJNZ R6,LOPRETDB 3FH,06H, 2.4 串行通信及其接口4.4.1 概述 串行通信是將數(shù)據(jù)的各位一位一位地依次傳送。適合于計算機之間、計算機與外部設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離通信。 串行通信從傳輸方式分為： 單工方式、半雙工方式、全雙

19、工方式。 從接收方式來說，串行通信有兩種方式： 異步通信方式、同步通信方式。2.4.2 MCS-51的串行口2.4.2.1 串行口的結(jié)構(gòu)1串行口控制寄存器SCON該寄存器的字節(jié)地址為98H，可位尋址。SCON格式如圖所示SCON位地址SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI9F9E9D9C9B9A99982特殊功能寄存器PCON其字節(jié)地址為87H，沒有位尋址功能。PCON的格式如圖所示，其中與串行接口有關(guān)的只有D7位，是串行口波特率控制位，SMOD=1時，波特率加倍。3、SBUF串行口收/發(fā)寄存器。PCONSMOD2.4.2.2 串行口的工作方式 1、方式0外接移位寄存器方式，用以擴展接口

20、。波特率為晶振頻率1/12。支持串并，并串轉(zhuǎn)化。數(shù)據(jù)由RXD串行輸入/輸出，TXD輸出移位脈沖有74LS164（輸出）,74LS166（輸入）連接例：74LS164輸出為全1的值。MOV SCON,#00HMOV SBUF,#0FFHLOP:JNB TI,LOPCLR TISJMP $方式1 8位異步通信接口。波特率由T1控制可變。1位起始位+8位數(shù)據(jù)位+1位停止位數(shù)據(jù)由雙向RXD輸入、TXD輸出例：由A機向B機A發(fā)送30H的內(nèi)容，波特率為1200。例：由A機向B機A發(fā)送30H-39H的內(nèi)容，波特率為1200,用累加和校驗。A機發(fā)送：MOV SCON,#050HMOV PCON,#00HMOV

21、 TMOD,#20HMOV TL1,#0FAHMOV TH1,#0FAHSETB TR1MOV SBUF,30HLOP:JNB TI,LOPCLR TISJMP $B機接受：MOV SCON ,#050HMOV PCON,#00HMOV TMOD,#20HMOV TH1,#0FAHMOV TL1,#0FAHSETB TR1LOP:JNB RI,LOPCLR RIMOV A,SBUFSJMP $B機中斷方式接受ORG 000HLJMP MAINORG 0023HJNB RI,LOPCLR RIMOV A,SBUF;MOV R0,A;INC R0;INC R7MOV P1,ALOP:RETIMAI

22、N: MOV SCON ,#050HMOV PCON,#00HMOV TMOD,#20HMOV TH1,#0FAHMOV TL1,#0FAHSETB TR1SETB EASETB ES;MOV R0,#30H;MOV R7,#00HLCALL OTHERSJMP $MOV SCON,#050H;自己發(fā)送自己接受0256MOV PCON,#00HMOV TMOD,#20HMOV TL1,#0FAHMOV TH1,#0FAHSETB TR1MOV R7,#00HLOP2:MOV SBUF,R7LOP:JNB TI,LOPCLR TILOP1:JNB RI,LOP1CLR RIMOV A,SBUFM

23、OV P1,ALCALL D1SINC R7SJMP LOP2MOV SCON,#050H;A機發(fā)送0256MOV PCON,#00HMOV TMOD,#20HMOV TL1,#0FAHMOV TH1,#0FAHSETB TR1MOV R7,#00HLOP2:MOV SBUF,R7LOP:JNB TI,LOPCLR TILCALL D1SINC R7SJMP LOP2MOV SCON,#050H; B機接受0256MOV PCON,#00HMOV TMOD,#20HMOV TL1,#0FAHMOV TH1,#0FAHSETB TR1LOP1:JNB RI,LOP1CLR RIMOV A,SBU

24、FMOV P1,ASJMP LOP1A機發(fā)送：MOV SCON,#050H；連續(xù)發(fā)送30 H后的10個單元的內(nèi)容 MOV PCON,#00HMOV TCON,#20HMOV TL1,#0FAHMOV TH1,#0FAHSETB TR1MOV R0,#30HMOV R2,.#0AHLOP1:MOV SBUF ,R0MOV P1,R0LOP:JNB TI,LOPCLR TIINC R0LCALL D1SDJNZ R2,LOP1 SJMP $B機接收：MOV SCON,#50HMOV PCON,#00HMOV TCON,#20HMOV TL1,#0E6HMOV TH1,#0E6HSETB TR1LO

25、P:JNB RI,LOPCLR RIMOV 30H,SBUFSJMP $方式2 9位異步通信接口。波特率由1/64，1/321位起始位+9位數(shù)據(jù)位+1位停止位數(shù)據(jù)由雙向RXD輸入、TXD輸出第9位由TB8接收，RB8發(fā)送例：由A機向B機發(fā)送30H的內(nèi)容，波特率為1/64。（奇校驗）A機發(fā)送：MOV SCON,#90HMOV PCON,#00HMOV A,30HMOV C,PMOV TB8,CCPL TB8MOV SBUF，30HLOP:JNB TI,LOPCLR TISJMP $B機接收：MOV SCON,#90HMOV PCON,#00HLOP:JNB RI,LOPCLR RIMOV 30H

26、,SBUFMOV C,RB8SJMP $4方式3 當(dāng)SM0SM1=11時，串行口工作在方式3。方式3為波特率可變的9位異步通信方式，除了波特率外，方式3和方式2相同。 方式3的波特率由下式確定： 方式3波特率=（2SMOD/32）定時器T1的溢出率題目：由A機向B機發(fā)送30H-39H的內(nèi)容，波特率為4800,用奇偶校驗。MOV SCON,#90H；A機累加和校驗MOV PCON #00HLOP5:MOV R1,#30HMOV R2,#10MOV A,#00HLOP2:MOV SBUF,R1ADD A,R1LOP:JNB TI,LOPCLR TIINC R1DJNZ R2,LOP2MOV SBU

27、F,ALOP3:JNB TI,LOP3CLR TILOP4:JNB RI,LOP4CLR RIMOV A,SBUFCJNE A,#00H,LOP5RETIMOV SCON,#90H；B機接受MOV PCON #00HLOP5:MOV R1,#30HMOV R2,#10MOV A,#00HLOP:JNB RI,LOPCLR RIMOV R1,SBUFADD A,R1INC R1DJNZ R2,LOPLOP4:JNB RI,LOP4CLR RIMOV 40H,SBUFCJNE A,40H,LOP3MOV A,#00H；相同發(fā)00HMOV SBUF ,ALOP3:JNB TI,LOP3CLR TISJMP LOP6LOP3:MOV A,#55HMOV SBUF,A LOP3:JNB TI