第四章I、O應(yīng)用技術(shù)

第四章

I/O應(yīng)用技術(shù)第一節(jié)

MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)一、概述

與上對比，單片機(jī)中也有同樣的問題。CPU正在執(zhí)行原程序，突然，被意外事情打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行新程序。CPU執(zhí)行新程序結(jié)束后，又回到原程序中繼續(xù)執(zhí)行。這樣的過程就叫。中斷

什么叫中斷？

舉例：某同學(xué)正在教室寫作業(yè)，忽然被人叫出去，回來后，繼續(xù)寫作業(yè)。這就是生活中中斷的例子。

對突發(fā)事故，做出緊急處理。根據(jù)現(xiàn)場隨時變化的各種參數(shù)、信息，做出實時監(jiān)控。

CPU與外部設(shè)備并行工作,以中斷方式相聯(lián)系,提高工作效率。解決快速CPU與慢速外設(shè)之間的矛盾。在多項外部設(shè)備同時提出中斷請求情況下，CPU能根據(jù)輕重緩急響應(yīng)外設(shè)的中斷請求。

中斷的作用：對于MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的組成可以用一句話來講，叫做：“五源中斷，兩級管理”

五個中斷源：入口地址外部中斷0（/INT0）0003HT0溢出中斷000BH

外部中斷1（/INT1）0013HT1溢出中斷001BH

串口中斷0023H二、中斷請求源（“五源中斷”）中斷源的中斷請求，如何通知CPU？利用中斷請求標(biāo)志位來通知！??！以上6個中斷請求標(biāo)志位分別分布在TCON、SCON兩個寄存器中。TCONIT0IE0IT1IE1TR0TF0TR1TF1TF1——T1的溢出中斷標(biāo)志硬件置1，硬件清0（也可軟件清0）TF0——T0的溢出中斷標(biāo)志。（同TF1，只是針對T0的）IE1——外部中斷1（/INT1）請求標(biāo)志。外部有中斷請求時，硬件使IE1置1，硬件清0。IE0——外部中斷0（/INT0）請求標(biāo)志。IT1——外部中斷1（/INT1）觸發(fā)類型控制位。

IT1=0，低電平觸發(fā)。IT1=1，下降沿觸發(fā)。

IT0——

外中斷0（/INT0）觸發(fā)類型控制位，用法同IT1。

SCON

RI

TIRB8TB8RENSM2SM1SM0TI——串口發(fā)送中斷標(biāo)志位。

發(fā)送完數(shù)據(jù)，硬件使TI置1，軟件清0（CLRTI）

RI——串行口接收中斷標(biāo)志位。

硬件置1，軟件清0。

在中斷源與CPU之間有二級中斷允許控制邏輯電路，類似開關(guān)，其中第一級為一個總開關(guān)，第二級為五個分開關(guān)，由IE控制。

三、中斷控制（兩級管理）1、中斷屏蔽（第一級管理）IEEX0ET0EX1ET1ES————EAEA——

總控制位

“—”——未定義位ES——

串口控制位

ET1——T1中斷控制位

EX1——/INT1控制位

ET0——T0中斷控制位

EX0——/INT0控制位

若為“1”，開關(guān)接通，允許例如SETBEA若為“0”，開關(guān)斷開，不允許例如CLRIE.72、中斷優(yōu)先級（第二級管理）為什么要有中斷優(yōu)先級？CPU同一時間只能響應(yīng)一個中斷請求。若同時來了兩個或兩個以上中斷請求，就必須有先有后。?。。?/p>

為此將5個中斷源分成高級、低級兩個級別，高級優(yōu)先，由IP控制。

IPPX0PT0PX1PT1

PS——————PS——串口的中斷優(yōu)先級別PT1——定時/計數(shù)器T1的中斷優(yōu)先級別PX1——外部中斷1的中斷優(yōu)先級別PT0——定時/計數(shù)器T0的中斷優(yōu)先級別PX0——外部中斷0的中斷優(yōu)先級別該位是“1”時，為高級優(yōu)先級該位是“0”時，為低級優(yōu)先級同一級中的5個中斷源的優(yōu)先順序是：/INT0中斷

T0溢出中斷

/INT1中斷

T1溢出中斷

串口中斷

高低出廠前已由廠家固化順序——事先約定中斷優(yōu)先原則：（概括為四句話）1、低級不打斷高級2、高級不睬低級3、同級不能打斷4、同級、同時中斷，事先約定。

事件1事件2子程序2子程序1中斷嵌套的概念：

主程序中斷中斷四、MCS-51中斷的響應(yīng)過程

CPU每個機(jī)器周期都需要順序檢查每個中斷源，當(dāng)檢測到有中斷請求時，能否響應(yīng)，還要看下述情況是否存在：

（1）CPU正處理相同級別或更高級別的中斷；（2）正在執(zhí)行指令，還未到最后一個機(jī)器周期；（3）正在執(zhí)行的指令是RETI或訪問IP、IE指令，則執(zhí)行完上述指令后，再執(zhí)行一條指令后，才會響應(yīng)新中斷。

日常生活中的中斷與單片機(jī)中斷的比較：

某同學(xué)

單片機(jī)過程說明正在看書

執(zhí)行主程序有人找出去

中斷信號

中斷請求暫?？磿?/p>

暫停執(zhí)行主程序

中斷響應(yīng)書中作記號

當(dāng)前PC入棧

保護(hù)斷點出去做事

執(zhí)行中斷程序

中斷服務(wù)回來繼續(xù)看

返回主程序

中斷返回響應(yīng)過程：（假設(shè)已使某中斷請求標(biāo)志置1）（1）先使相應(yīng)優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置1；（2）執(zhí)行一個硬件子程序的調(diào)用，1）硬件清零相應(yīng)中斷請求標(biāo)志（TI、RI除外）2）將當(dāng)前PC內(nèi)容壓入堆?！Ｗo(hù)斷點；3）將中斷服務(wù)子程序入口地址送PC——轉(zhuǎn)移。

返回過程：（RETI執(zhí)行后）（1）使相應(yīng)優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清0。（2）從堆棧中彈出棧頂?shù)膬蓚€字節(jié)內(nèi)容送PC——恢復(fù)斷點。（3）CPU接著中斷處繼續(xù)執(zhí)行原程序。

注意：1）保護(hù)斷點與保護(hù)現(xiàn)場以及恢復(fù)斷點與恢復(fù)現(xiàn)場的區(qū)別。2）外部中斷響應(yīng)時間在3~8個機(jī)器周期之間。

利用外部中斷實現(xiàn)單步操作:

8031+5v在主程序中:CLRIT0SETBEASETBPX0SETBEX0………在中斷服務(wù)子程序中:JNBP3.2,$JBP3.2,$RETI小結(jié)：1、MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)有幾個中斷源？分別是什么？事先約定的優(yōu)先順序是怎樣的？2、如何進(jìn)行中斷允許控制？如何進(jìn)行中斷優(yōu)先級控制？3、中斷優(yōu)先的規(guī)則是什么？

§4-2定時/計數(shù)器一、定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)§4-2定時/計數(shù)器一、定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)需要說明的是，用做“定時器”時，每個機(jī)器周期計數(shù)加1，因此也可以把它看作是在累加機(jī)器周期。由于MCS—51單片機(jī)一個機(jī)器周期包含12個振蕩周期，所以，它的計數(shù)速率為振蕩周期的1／12?！?-2定時/計數(shù)器一、定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)§4-2定時/計數(shù)器一、定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)51子系列單片機(jī)內(nèi)有兩個十六位增一定時/計數(shù)器TH0計數(shù)值高八位TL0計數(shù)值低八位TH1計數(shù)值高八位TL1計數(shù)值低八位TMODTCON工作方式定時/計數(shù)控制控制控制1、工作方式控制寄存器

TMOD

TMODM0

M1C/GATE

M0

M1C/GATET1T0GATE——門控位。

GATE=0啟動不受/INT0或/INT1的控制；

GATE=1啟動受/INT0或/INT1的控制。

C/T——外部計數(shù)器/定時器方式選擇位

C//T=0定時方式；

C//T=1計數(shù)方式。

M1M0——

工作模式選擇位（編程可決定四種工作模式）。

2、定時/計數(shù)器控制寄存器TCONTCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

能否啟動定時/計數(shù)器工作與GATE有關(guān)，分兩種情況：

GATE=0時，若TRi=1，開啟Ti計數(shù)工作；(i=0或1）若TRi=0，停止Ti計數(shù)。

GATE=1時，若TRi=1且/INTi=1時開啟Ti計數(shù)；若TRi

=1且/INTi=0時不能開啟Ti計數(shù)。

若TRi=0，

停止Ti計數(shù)。

TR0——定時/計數(shù)器0運(yùn)行控制位。

軟件置位，軟件復(fù)位。

TR1——定時/計數(shù)器1運(yùn)行控制位。（用法與TR1類似）

二、定時/計數(shù)器的四種工作模式

M1M0模式說明00013位定時/計數(shù)器高八位TH（7~0）+低五位TL（4~0）01116位定時/計數(shù)器

TH（7~0）+TL（7~0）1028位計數(shù)初值自動重裝

TL（7~0）TH（7~0）113T0運(yùn)行，而T1停止工作，8位定時/計數(shù)。

二、定時/計數(shù)器的四種工作模式對于TMOD寄存器而言，只能采用字節(jié)傳送指令來設(shè)置，而不能使用位手址方式來設(shè)置。如：MOVTMOD，#33H是正確的SETBM1是錯誤的1、模式0計數(shù)寄存器TLi

低5位+THi8位（T1、T0的等效邏輯結(jié)構(gòu)）TLi(5位)THi(8位)TFi中斷控制BAC/T=0振蕩器1/12&≥1TiTRiGATEINTiC/T=10~40~7C//T=0——定時；C//T=1——對外計數(shù)。定時：fosc/12=1/（12/fosc）=1/T波形等間隔，次數(shù)已定，時間確定即對機(jī)器周期進(jìn)行計數(shù)。左圖定時時間為N*TN個方波T計數(shù)：脈沖不等間隔。

每個下降沿計數(shù)一次

確認(rèn)一次負(fù)跳變需兩個機(jī)器周期，

所以，計數(shù)頻率最高為fosc/24。

2、模式1與模式0相似。與模式0的區(qū)別：計數(shù)位數(shù)不同。計數(shù)寄存器：THi（高8位）+TLi（低8位）

TFi中斷TLi(8位)THi(8位)0~70~7控制BAC/T=0振蕩器1/12&≥1TiTRiGATEINTiC/T=13、模式2與模式0、1的區(qū)別：1）計數(shù)位數(shù)不同；2）初值自動重裝。

TFi中斷TLi(8位)THi(8位)控制BAC/T=0振蕩器1/12&≥1TiTRiGATEINTiC/T=14、模式3T0定時/計數(shù)，而T1停止計數(shù)，但可作波特率發(fā)生器。T0分成兩獨(dú)立定時/計數(shù)器TL0和TH0。TL0使用C//T、GATE、TR0、/INT0、TF0定時/計數(shù)，TH0使用TR1、TF1因此，只能用于定時

TF0中斷控制BAC/T=0振蕩器1/12&≥1TiTRiGATEINTiC/T=1TL0(8位)振蕩器1/12TH0TF1中斷（a）TL0作8位定時/計數(shù)器（b）TH0作8位定時器模式3時，T1可定時為模式0、1、2的定時/計數(shù)，但不可中斷，所以一般只作串口波特率發(fā)生器用。振蕩器1/12TL1(5位)TH1(8位)串行口C/T=0C/T=1T1(P3.5)振蕩器1/12TL1(8位)TH1(8位)串行口C/T=0C/T=1T1(P3.5)TLi(8位)THi(8位)振蕩器1/12C/T=0C/T=1T1(P3.5)串行口(a)T0模式3時T1模式0(b)T0模式3時T1模式1(c)T0模式3時T1模式2編程前確定參數(shù)：（1）定時/計數(shù)器——T0、T1選擇其一，（2）工作方式——C//T及GATA，（3）計數(shù)初值——加1計數(shù)、16位。

計數(shù)：X=M－N；M=213=8192（模式0）M=216=65536（模式1）M=28=256（模式2、模式3）定時：X=M–N=M–t/T（t為所要求的定時時間，T為機(jī)器周期）

（4）工作模式——M1、M0

N0010

1046MX四、定時/計數(shù)器的應(yīng)用編制初始化程序：1）寫TMOD；2）確定IE、IP；3）寫計數(shù)初值；4）啟動計數(shù)（TRi）

例1、設(shè)計一個能產(chǎn)生t=1ms的周期信號發(fā)生器，試編程。解：選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=8192－500=7692=1E0CH=0001111000001100B，

1E0CH01100TL011110000TH0F0H0CH先將低五位放入TL0中，再將剩余的數(shù)從右向左數(shù)出八位放入TH0中。

LJMPMAINORG000BHLJMPINSE1ORG1000HMAIN：

MOVSP，#60HMOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HMOVTMOD，#00H

SETBTR0SETBET0SETBEASJMP＄

………ORG0000H

INSE1：MOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HCPLP10RETI小結(jié)：1、MCS-51單片機(jī)內(nèi)有幾個定時計數(shù)器？如何計數(shù)？2、T0、T1有幾種工作方式？3、編程應(yīng)用前要事先確定的參數(shù)有幾個？

§4-3定時/計數(shù)器的應(yīng)用TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

M0

M1C/GATE

M0

M1C/GATETMODTCON例2、設(shè)fosc=6MHz，利用單片機(jī)內(nèi)定時/計數(shù)器及P10口線輸出1000個脈沖，脈沖周期為2mas，試編程。

8031P1.0T12ms

T=12×1/fosc=2us

選取T0定時；T1計數(shù)。

設(shè)T0采用中斷方式產(chǎn)生周期為2ms方波，T1對該方波計數(shù)，當(dāng)輸出至第1000個脈沖時，使TF1置1。在主程序中用查詢方法，檢測到TF1變1時，關(guān)掉T0，停止輸出方波。

T0、T1參數(shù)的確定：T0模式0、定時：脈寬為脈沖周期的一半所以，X=213－1ms/2us=0001111000001100BTH0=0F0H;TL0=0CHT1模式1、計數(shù)：N=1000

則X=65536－1000=64536=0FC18H

（若選模式0也可以，此時X=7192=1C18H）

程序：

ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPTOSORG1000H

MAIN：MOVTMOD，#50H；T0定時，模式0；T1計數(shù)，模式1MOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HMOVTL1，#18HMOVTH1，#0FCH

SETBTR1SETBTR0SETBET0SETBEAWAIT：

JNBTF1，WAIT；查詢1000個脈沖計夠沒有到？

CLREACLRET0ANLTCON，#0FH；停T0、T1SJMP＄

TOS：MOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HCPLP10RETIEND例3、脈沖參數(shù)測量——GATE功能的使用。脈沖高電平（計數(shù)）長度值存于21H、20H中，脈沖低電平長度存于23H、22H中。電路連接如下圖所示。解：復(fù)習(xí)GATE的用法：

GATE=0時，TRi=1，即可啟動Ti定時/計數(shù)

GATE=1時，TRi=1，且=1，才啟動定時/計數(shù)。8031P3.2P3.11被測信號21a3T0計數(shù)T1計數(shù)

ORG0000HLJMPMAINORG2000HMAIN：MOVTMOD，#99H；T0、T1均工作在定時，；模式1，GATE=1MOVA，#00H；T0、T1賦計數(shù)初值00H，

;定時最長時間為0000~65536

MOVTL0，A

MOVTH0，AMOVTL1，AMOVTH1，A

TEST0：JBP32，TEST0；檢測是否到a點

SETBTR0；到a點，TR0=1，做好取計時值準(zhǔn)備。TEST1：JNBP32，TEST1；檢測是否到1點

SETBTR1；到1點T0計時；TR1=1，做好T1計時準(zhǔn)備。TEST2：JBP32，TEST2；檢測是否到2點

CLRTR0；到2點，停止T0計時，T1開始計時。

MOV20H，TH0；保存T0計時結(jié)果

MOV21H，TL0TEST3：JBP33，TEST3；檢測是否到3點

CLRTR1；到3點，停止T1計數(shù)

MOV22H，TH1；保存T1計數(shù)結(jié)果

MOV23H，TL1LCALLDISPSJMP＄

小結(jié)：1、定時/計數(shù)的四種方式是怎樣的？2、如何計算計數(shù)初值？如何編程送入計數(shù)初值？3、GATE的用法是怎樣的？

8051803180C318751805280328752（DIP封裝）15915204036312921VccP0.0/AD0P0.7/AD7EA/VPPALE/PROGPSENP2.0/A8P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P2.6/A14P2.7/A15P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9T2/P1.0T2EX

/P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTRXD

/P3.0TXD

/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR

/P3.6RD

/P3.7XTALXTAL1VSS

1．初始化的一般步驟：(1)確定定時價數(shù)器工作模式(計數(shù)或是定時)、入TMOD寄存器。(2)設(shè)置定時／計數(shù)器的初值，可以直接將初值寫入TH0、TL0或THl、TL1中。(3)根據(jù)功能要求設(shè)置是否使用中斷功能。如需開放中斷，則對應(yīng)位賦值。(4)啟動定時器，可使用SETBTRn指令，n=0或1。

在定時所數(shù)器運(yùn)行過程中，用戶經(jīng)常會需要了解當(dāng)前的計數(shù)值。所謂飛讀，是指在不影響定時／計數(shù)器正常工作的條件下，用軟件去讀取當(dāng)前的計數(shù)值。MCS—51單片祝的TL0、TH0以及TLl、TH1是允許在運(yùn)行中讀寫的，只是操作要考慮周全。主要是要考慮正在讀取的時候發(fā)生低字節(jié)向高字節(jié)進(jìn)位的情況。這種情況的解決方案是，先讀取高字節(jié)，再讀取低字節(jié)，然后重讀高字節(jié)以驗證其間高字節(jié)是否因進(jìn)位而不同，若因進(jìn)位而不同，則重新再讀一次。當(dāng)定階計數(shù)器工作在計數(shù)方式時，計數(shù)肋沖來自對應(yīng)的外部輸入引腳T0和T1，在每個機(jī)器周期的采樣期間，計數(shù)器對外部輸入信號進(jìn)行采樣，當(dāng)一個機(jī)器周期的采樣值為高電平，而下一個周期的采樣值為低電平，即輸入信號出現(xiàn)1到0的負(fù)跳變時，計數(shù)值增加1。由于計數(shù)器識別一個1到0的跳變需要2個機(jī)器周期，因此，計數(shù)器的最高計數(shù)頻率為系統(tǒng)振蕩周期的1／24。并且，為了確保一個電平在變化前至少被采樣一次，就必須要求這一電平至少保持一個機(jī)器周期時間。如果機(jī)器周期為T則對信號的要求為：§4-4MCS-51單片機(jī)串行接口一、串行通信概述1、什么叫串行通信？

在生活中同學(xué)們排橫隊行走——并行；排縱隊行走——串行。計算機(jī)中在傳輸信息、數(shù)據(jù)時也有并行、串行的問題。0010001001P1.0P1.1P1.2P1.3RXDTXD單片機(jī)外設(shè)1外設(shè)21111110101000并行通信的特點：短距離、高速度，傳輸線多。

串行通信的特點：傳輸線少，方便、長距離傳輸。接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備2、同步通信、異步通信同步——發(fā)送設(shè)備時鐘與接收設(shè)備時鐘嚴(yán)格一致。校驗字符2校驗字符1數(shù)據(jù)n………數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)1同步字符2同步字符1異步——發(fā)送時鐘與接收時鐘不一定相等。空閑位停止位奇偶校驗位5~8位數(shù)據(jù)起始位空閑位

異步通信的幀格式（由4部分組成）：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、停止位。異步通信的特點:（1）每幀傳送一個字符（字節(jié)），字符間不一定相連；（2）系統(tǒng)簡單可靠、造價低，（3）傳輸速度較低。異步通信的幀格式（由4部分組成）：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、停止位。異步通信的特點:（1）每幀傳送一個字符（字節(jié)），字符間不一定相連；（2）系統(tǒng)簡單可靠、造價低，（3）傳輸速度較低。二、同步通信

同步通信的含義：發(fā)送端和接收端使用同一個時鐘，同步發(fā)、收。同步通信的幀格式：由同步字符和多個（大量）連續(xù)的數(shù)據(jù)構(gòu)成。同步通信的特點:傳輸速度高、系統(tǒng)復(fù)雜、造價高。異步——發(fā)送時鐘與接收時鐘不一定相等?？臻e位停止位奇偶校驗位5~8位數(shù)據(jù)起始位空閑位3、串行通信的方向單工

A

發(fā)

B

發(fā)半雙工

A

發(fā)收

B

收發(fā)例如：廣播電臺收音機(jī)例如：對講機(jī)全雙工

A

發(fā)收

B

收發(fā)例如：電話機(jī)4、波特率即串行通信速率。b/s、bps在異步通信中，單位時間內(nèi)所傳送的有效二進(jìn)制位數(shù)——波特率。舉例、設(shè)有一幀信息，1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個停止位，傳輸速率為每秒240個字符。求波特率。解：（1＋8＋1）×240=2400b/s=2400波特。

三、波特率

是描述數(shù)據(jù)傳輸速率的物理量。定義為：每秒鐘傳送的二進(jìn)制代碼的位數(shù)。

單位：比特（b/s）9.1.4串行通信協(xié)議（異步協(xié)議）

協(xié)議：是對數(shù)據(jù)傳送方式的規(guī)定。

幀格式1、起始位2、數(shù)據(jù)位：5~8位3、奇偶校驗位：1位4、停止位：1~2位5、波特率6、握手信號9.2串行口及應(yīng)用

8051有一可編程的全雙工串行通信接口，可用作異步串行通信，也可用作同步移位寄存器；可單機(jī)通信，也可多機(jī)通信；其幀格式有8位、10位、11位；可設(shè)置不同波特率。

9.2.18051串行口一、8051串行口結(jié)構(gòu)1、發(fā)送部分發(fā)送寄存器SBUF、發(fā)送移位寄存器（并串）2、接收部分接收移位寄存器（串并）、接收寄存器SBUF3、時鐘部分（產(chǎn)生波特率）

定時器T1、分頻器（2、16分頻）等

8051串行口結(jié)構(gòu)1、發(fā)送部分2、接收部分3、時鐘部分發(fā)送接收5、串行通信接口發(fā)送：CPUD7D6D5D4D3D2D1D0發(fā)送寄存器SBUF01D0D1D2D3D4D5D6D7發(fā)送時鐘:接收:D0D1D2D3D4D5D6D710D7D6D5D4D3D2D1D0CPU接收時鐘接收數(shù)據(jù)寄存器SBUF二、MCS-51機(jī)串行接口單片機(jī)內(nèi)有通用異步接收/發(fā)送器UART。全雙工，4種工作方式，波特率可編程設(shè)置，可中斷。1、串口的組成從編程角度講來看主要由以下寄存器組成。SBUF——串行發(fā)送/接收數(shù)據(jù)緩沖器是兩個物理單元，共用一個地址（99H）SMODPCON——電源管理寄存器SMOD位用于決定波特率的倍數(shù)。020=1倍121=2倍SCON——串行口控制寄存器SM0SM1SM2RENTB8RB8

TI

RITI/RI：中斷請求標(biāo)志位（前面已講過）RB8：接收的第九位數(shù)TB8：發(fā)送的第九位數(shù)REN：允許接收控制位SM2：多機(jī)通信控制位（常與RB8配合，決定是否激活RI）SM0、SM1：工作方式選擇位（四種工作方式）三、串行通信工作方式

8051有4種工作方式，有3種幀格式，波特率可變。1、串行口方式0

方式0為同步移位寄存器輸入/輸出方式，常用于擴(kuò)展I/O口。

此時，SM0=0、SM1=0

（1）方式0的特點：1）一幀僅有8位數(shù)據(jù)，無起始和結(jié)束位，低位在前。2）RXD引腳用于傳送數(shù)據(jù)，TXD用于傳送時鐘。3）波特率固定，其值為?osc/12。2、串行口的工作方式（1）方式0：同步移位寄存器方式

波特率固定為fosc/12RXD——接收發(fā)送數(shù)據(jù)

TXD——產(chǎn)生同步移位脈沖接收/發(fā)送完，置位RI/TI，（要求SM2=0）

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7發(fā)送接收無起始位，無停止位?？捎糜诓⒖诘臄U(kuò)展。2、串行口的工作方式（1）方式0：為同步移位寄存器輸入輸出方式，常用于擴(kuò)展IO端口。在方式0狀態(tài)下，其波特率是固定的，為fosc／12，數(shù)據(jù)出RXD(P3.0)輸入／輸出山，而TXD(P3.1線專用于輸出時鐘脈沖給外部寄存器，發(fā)送和接收都是8位數(shù)據(jù)，低位在前。

發(fā)送過程：當(dāng)一個數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器SBUF時，串行口即8位數(shù)據(jù)以fosc／12的波特率從RXD(P3.0)引腳輸出(從低位到高位)，發(fā)送完8位數(shù)據(jù)后，由硬件將中斷標(biāo)志位TI置“1”，請求中斷，在再次發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須用軟件將TI清零。2、串行口的工作方式（1）方式0：接收過程：接收是在RI=0的條件下，使REN＝1來啟動接收過程。接收數(shù)據(jù)由RXD輸入，TXD輸出同步移位脈沖，收到8位數(shù)據(jù)以后．內(nèi)硬件使RI=1，在中斷允許時，可以發(fā)出串行口接收中斷申請。RI＝1表示接收數(shù)據(jù)已裝入接收數(shù)據(jù)緩沖器中，可以由CPU讀入累加器A或其他的RAM單元。RI也必須由軟件請零，以準(zhǔn)備接收下一個數(shù)據(jù)。SCON控制字的SM2位(多機(jī)通訊控制位)必須為0。從而不影響TB8和RB8位，由于波特率固定，無須用定時器提供。當(dāng)以中斷方式傳送數(shù)據(jù)時，CPu響應(yīng)中斷并不會清除RI、TI標(biāo)志。所以在中斷服務(wù)程序中必須由指令請零。

（2）方式0發(fā)送

用于擴(kuò)展并行輸出口，用74LS164芯片。啟動輸出（發(fā)送）用“向SBUF寫數(shù)據(jù)指令”。用RXD引腳傳送數(shù)據(jù)，TXD引腳傳送時鐘。

74LS164可級連多片。

（3）方式0接收

用于擴(kuò)展并行輸入口，用74LS165芯片。啟動輸入（接收）：REN置1（且RI=0）。用RXD引腳傳送數(shù)據(jù)，用TXD引腳傳送時鐘。

74LS165可級連多片。移位/置數(shù)時鐘禁止

162、串行口方式1

方式1是真正用于串行發(fā)送和接收，為10位通用異步接口。此時，SM0=0、SM1=1

（1）特點：1）一幀有10位，1位起始，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。接收時停止位進(jìn)入SCON的RB8。2）RXD引腳用于接收數(shù)據(jù)，TXD引腳用于發(fā)送數(shù)據(jù)。可以同時進(jìn)行收、發(fā)。3）波特率可變，由T1的溢出率決定。（2）方式1：8位UART

波特率為（2SMOD×T1的溢出率）/32，可變。一幀信息10位。D0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位發(fā)送D7D6D5D4D3D2D1D0起始位停止位接收送RB8發(fā)送完置位TI。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)后，置位RI是有條件的。即：REN=1，RI=0且SM2=0或SM2=1且接收到的停止位為1。此時，數(shù)據(jù)裝載SBUF，RI置1，停止位進(jìn)入RB8。

（2）方式1發(fā)送啟動發(fā)送：

用“向SBUF寫數(shù)據(jù)指令”便啟動了發(fā)送。數(shù)據(jù)從TXD引腳送出。數(shù)據(jù)發(fā)完后TI置1。發(fā)送時序如下圖所示。

（3）方式1接收1）接收條件：SCON中的REN置12）接收過程：

REN置1后，串行口對接收引腳RXD檢測，當(dāng)RXD由高變低時開始移位接收；接收完后將停止位裝入RB8中。3）接收的數(shù)據(jù)有效的條件：

a）RI=0；b）SM2=0，或者SM2=1并且RB8=1

滿足以上2條，則將8位數(shù)據(jù)裝入SBUF中，并且RI

置1。有以下情況之一則數(shù)據(jù)無效：

a）RI=1；b）SM2=1并且RB8=0注意：除了方式2、3的多機(jī)通信之外，SM2應(yīng)清0接收時序如下圖所示。（2）方式1：8位UART

波特率為（2SMOD×T1的溢出率）/32，可變。方式1為10位通用異步接口：一位起始位、8位數(shù)據(jù)位和一位停止位，此時SCON中的SMo、SMl兩位為01。串行口電路在發(fā)送時能自動插入起始位和停止位，在接收數(shù)據(jù)時，停止位進(jìn)入特殊功能寄存器SCON的某一位。方式1的傳送波特率是可變的。

方式1發(fā)送：數(shù)據(jù)從引腳加(P3.1)端輸出，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器SBuF命令時，就啟動了發(fā)送器開始。發(fā)送時的定時信號，也就是發(fā)送移位時鐘(Tx時鐘)，它是由定時器T[送來的溢出信號經(jīng)過16分頻或32分頻(取決SMOD的值)而取得的。發(fā)送開始的同時，內(nèi)部控制信號有效，將起始位向TxD輸出，此后每過一個Tx時鐘周期就產(chǎn)生一個移位脈沖，并由TxD輸出一個數(shù)據(jù)位，當(dāng)8位數(shù)據(jù)位全部發(fā)完后，置位TI，并申請中斷。（2）方式1：8位UART方式1接收：數(shù)據(jù)從引腳RXD(P3.0)端輸入。接收是在SCON寄存器中REN位置“l(fā)”的前提下，并檢測到起始位(RxD上檢測“1-0”的跳變，即起始位)而開始。

在第9位數(shù)據(jù)收齊之后(8位數(shù)據(jù)，一位停止位)，必須同時滿足兩個條件，這次接收才真正有效：RI=0和SM2=0或者接收到的停止位為1。如果不滿足這兩個條件，則這一次收到的數(shù)據(jù)就不裝入SBuF中，實際上就意味著丟失了一組數(shù)據(jù)。因為串行口馬上又開始尋找下一個起始位準(zhǔn)備接收下一組數(shù)據(jù)了。3、串行口方式2和方式3

此時，SM0=1、SM1=0、1

（1）特點：1）一幀有11位。1位起始，8位數(shù)據(jù)位，1位校驗/特征位（接收時該位進(jìn)入SCON的RB8），1位停止位。2）RXD引腳用于接收數(shù)據(jù)，TXD引腳用于發(fā)送數(shù)據(jù)?？梢酝瑫r進(jìn)行收、發(fā)。3）方式2波特率固定有兩種值；方式3波特率可變，由T1的溢出率決定。4）可以進(jìn)行多機(jī)通信。（3）方式2、方式3：9位UART

一般用于多機(jī)通信。一幀信息11位。

D0D1D2D3D4D5D6D7TB8停止位起始位發(fā)送發(fā)送完數(shù)據(jù)置位TI。

TB8D7D6D5D4D3D2D1D0起始位停止位接收接收到有效數(shù)據(jù)完畢，置位RI的條件：REN=1，RI=0且SM2=0或接收到第9位數(shù)據(jù)為1，此時，數(shù)據(jù)裝載SBUF，RI置1，第9位數(shù)據(jù)（TB8）RB8。

送RB8（2）方式2、3的發(fā)送與接收

與方式1類似，從略。時序如下圖所示，僅多了1位。發(fā)送時序接收時序四、波特率設(shè)計

波特率是串行通信協(xié)議中的一個重要內(nèi)容。在8051單片機(jī)串行通信的4種工作方式中,方式0和方式2的波特率固定，方式1和方式3的波特率可變，由T1的溢出率確定。1、方式0的波特率

波特率產(chǎn)生原理如下圖所示。波特率值=

?osc/12書中用≌，示數(shù)據(jù)關(guān)系2、方式2的波特率波特率產(chǎn)生原理如下圖所示。

波特率值=（2SMOD/64）×?osc

SMOD是PCON中的最高位，稱為波特率加倍位，為1時加倍。3、方式1和方式3的波特率波特率產(chǎn)生原理如下圖所示。方式2波特率：（固定）2SMOD/64×fosc3、波特率的設(shè)置方式0、方式2固定。方式1，方式3可變。波特率=2SMOD/32×（T1的溢出率）

T1溢出率=單位時間內(nèi)溢出次數(shù)=1/（T1的定時時間）而T1的定時時間t就是T1溢出一次所用的時間。此情況下，一般設(shè)T1工作在模式2（8位自動重裝初值）。

N=28－t/T，t=（28－N）T=（28－N）×12/fosc所以，T1溢出率=1/t=fosc/12（28－N），故，波特率=2SMOD/32×fosc/12（256－N）。若已知波特率，則可求出T1的計數(shù)初值：

y=256－2SMOD×fosc/（波特率×32×12）

波特率值=（2SMOD/32）×（T1溢出率）T1溢出率=1/定時時間t∵t=(2N-初值X)*機(jī)器周期Tcy

=(2N-初值X)×12/?osc∴波特率值=（2SMOD/32）×?osc/（12×（2N-X））

=?osc×（SMOD+1）/（384×（2N-X））∴初值X=

2N-?osc×（SMOD+1）/（384×波特率值）

13T1以模式0工作8192N=16T1以模式1工作對應(yīng)2N=65536

8T1以模式2工作256注意：T1以模式0、1工作時，（1）需要編寫中斷處理程序，在程序中需重新賦初值；（2）且有時間誤差，可調(diào)整初值補(bǔ)償。T1以模式2工作無這些問題。例、若fosc=6MHz，波特率為2400波特，設(shè)SMOD=1，則定時/計數(shù)器T1的計數(shù)初值為多少？并進(jìn)行初始化編程。

解：X=256－2SMOD×fosc/（2400×32×12）=242.98≈243=F3H

fosc=11.0592MHz，波特率為2400，設(shè)SMOD=0，則X=F4H。初始化編程：MOVTMOD，#20HMOVPCON，#80HMOVTH1，#0F3HMOVTL1，#0F3HSETBTR1

MOVSCON，#50H

常用的波特率與T1的初值、SMOD、振蕩頻率等參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系如表9-2所示。

例9-18051單片機(jī)的時鐘振蕩頻率為11.0592MHz，選用定時器T1工作于模式2作為波特率發(fā)生器，波特率為2400b/s。求T1的初值X，并編寫初始化程序段。解：設(shè)波特率加倍位SMOD=0

X=256-11.0592×106×(0+1)/(384×2400)=244=F4H

初始化程序段：：MOVTMOD，#20HMOVTH1，#0F4HMOVTL1，#0F4HSETBTR1

：二、串行口方式1的發(fā)送和接收例9-5用8051的串行口以方式1發(fā)送ASCII數(shù)據(jù)塊，要求波特率為1200b/s，進(jìn)行校驗。試編寫采用查詢方式發(fā)送的程序。設(shè)數(shù)據(jù)在片內(nèi)RAM的20H~3FH單元，?osc=11.0592MHz。解：（1）最高位作校驗位，采用奇校驗，P最高位

（2）用定時器/計數(shù)器1以模式2定時，作為波特率發(fā)生器；計算初值，由初值X=

2N-?osc×（SMOD+1）/（384×波特率值）這里N=8，?osc=11.0592MHz

波特率為1200b/s，取SMOD=0PCON=00H得初值X=232D=0E8H。（3）TMOD=00100000B=20H

（4）SCON=01000000B=40H（5）程序清單：主程序

MOVTMOD，#20HMOV TL1，#0E8HMOVTH1，#0E8HSETBTR1MOVSCON，#40HMOVR0，#20HMOVR7，#32MOVA，@R0LCALLSP-OUTJNBP,ERRORINCR0DJNZR7,LP:串行口發(fā)送子程序

MOVC，PCPLCMOVACC.7,CMOVSBUF,AJNBTI,$CLRTIRETERROR:（略）SP-OUT:

P為0說明發(fā)送出的數(shù)據(jù)中有偶數(shù)個1，是錯誤的。LP:

例9-6用8051的串行口以方式1接收帶奇偶校驗位的數(shù)據(jù)塊（與上題配合）。試編寫采用查詢方式的程序，接收的數(shù)據(jù)放在片內(nèi)RAM的20H~3FH單元。?osc=11.0592MHz。解：（1）最高位為校驗位（采用奇校驗），應(yīng)去掉

（2）用定時器/計數(shù)器1以模式2定時，作為波特率發(fā)生器；計算初值，由初值X=

2N-?osc×（SMOD+1）/（384×波特率值）這里N=8，?osc=11.0592MHz

波特率為1200b/s，取SMOD=0PCON=00H得初值X=232D=0E8H。

（3）TMOD=00100000B=20H

（4）SCON=01010000B=50H（5）程序清單：主程序MOVSCON，#50HMOVPCON，#0MOVTMOD，#20HMOVTL1，#0E8HMOVTH1，#0E8HSETBTR1MOVR0，#20HMOVR7，#32LCALLSP-INJC

ERRORMOV

@R0，AINCR0DJNZR7,LP:串行口接收子程序

JNBRI,$CLRRIMOVSBUF,AMOVC，PCPLCANLA，#7FHRETERROR:（略）SP-IN:LP：

C為1說明接收的數(shù)據(jù)有偶數(shù)個1，是錯誤的（因采用奇校驗）。小結(jié)：1、什么叫串行通信？2、UART叫什么？（通用異步接收/發(fā)送器）3、單工、半雙工、全雙工？4、串口工作用到哪些寄存器？（PCON、SCON、SBUF）5、串口有幾種工作方式？6、波特率如何設(shè)置？（T1的計數(shù)初值如何確定）

中斷源與中斷標(biāo)志位分類中斷源SFR中的中斷申請標(biāo)志位中斷原因中斷入口外部中斷源外部中斷0IE0(TCON.1)P3.2/腳上的信號可以引起中斷申請0003H外部中斷1IE1(TCON.3)P3.3/腳上的信號可以引起中斷申請0013H內(nèi)部中斷源T0:定時器/計數(shù)器0中斷IF0(TCON.5)T0計數(shù)溢出后引起中斷申請000BHT0:定時器/計數(shù)器1中斷IE0(TCON.7)T1計數(shù)溢出后引起中斷申請001BH串行口中斷RI(SCON.0)串行口接收完一幀數(shù)據(jù)后引起中斷申請0023HTI(SCON.1)串行口發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后引起中斷申請INT1INT0INT0INT1外部中斷TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON.7.6.5.4.3.2.1TCON.0TCON:用于T0和T1

用于外部中斷IT0(TCON.0)——外部中斷0觸發(fā)方式控制位IE0(TCON.1)——外部中斷0中斷申請標(biāo)志位IT1(TCON.1)——觸發(fā)方式控制位,功能同IT0IE1(TCON.1)——中斷申請標(biāo)志位,功能同IE0INT1INT1中斷允許寄存器IEEAESET1EX1ET0EX0IE.7.6.5.4.3.2.1IE.0IE:總中斷允許EX0(IE.0)——外部中斷允許位ET0(IE.1)——

T0中斷允許位EX1(IE.2)——中斷允許位ET1(IE.3)—— T1中斷允許位ES(IE.4)—— 串行口中斷允許位EA(IE.7)—— 總中斷允許位INT0INT1中斷優(yōu)先級寄存器IP——————PSPT1PX1PT0PX0 IE.4.3.2.1IP.0IE:保留位INT0優(yōu)先級T0INT1T1串行口優(yōu)先級中斷入口中斷源中斷入口地址0003HT0000BH0013HT1001BH串行口0023HINT0INT1堆棧應(yīng)用用堆棧保護(hù)斷點的方法堆棧區(qū)與SP應(yīng)注意的五點：

1）從棧底到棧頂 2）數(shù)據(jù)先進(jìn)后出 3）PUSH與POP成對使用 4）堆棧區(qū)字節(jié)再做數(shù)據(jù)緩沖區(qū)使用 5）必須對SP置初值中斷響應(yīng)全過程中斷申請的準(zhǔn)備中斷申請的提出響應(yīng)中斷申請的條件CPU響應(yīng)一個中斷之后的操作中斷嵌套在中斷服務(wù)子程序執(zhí)行完的操作中斷實例——管腳輸入單脈沖的實驗圖中的按鍵S每被壓下一次，則單片機(jī)P1口上點亮的一個發(fā)光二極管VL將向下循環(huán)移一位。1111R1R0R6R7VL1VL0VL6VL7…P1.0P1.1P1.6P1.7……INT1+5VR9S8031STR_ADD EQU 0000HBRK_ADD EQU 0013H

;中斷服務(wù)子程序入口 ORG STR_ADD AJMP MAIN ORG BRK_ADD AJMP BREAK ORG STR_ADD+#30H ;MAIN=4030HMAIN: MOV A,#01H SETB IT1 ;設(shè)置成沿觸發(fā)方式 MOV IE,#10000100B ;開中斷 MOV P1,#0 ;關(guān)燈ROTATE: NOP SJMP ROTATE ORG STR_ADD+#60H ;BREAK=4060HBREAK: MOV P1,A ;點亮一個燈 RL A ;循環(huán)左移一位 CLR IE1 ;清中斷申請標(biāo)志 RETI ;中斷返回 END第二節(jié)

定時器/計數(shù)器及其應(yīng)用與定時器/計數(shù)器有關(guān)的特殊功能寄存器計數(shù)器定時器/計數(shù)器方式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TMOD.7.6.5.4.3.2.1TMOD.0TMOD: T1方式字段 T0方式字段GATE(位TMOD.3)——門控位。與TCON.4都為高電平 時才能啟動T0C/T(位TMOD.2)——定時或計數(shù)功能選擇位。M1和M0(TMOD.1和TMOD.0)——工作方式選擇位。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON.7.6.5.4.3.2.1TCON.0TCON:定時器控制 外部中斷控制定時器/計數(shù)器控制寄存器TCONTR0(

TCON.0)——T0的運(yùn)行控制位。TF0(

TCON.0)——T0溢出兼中斷申請標(biāo)志位。TR1——

T1的運(yùn)行控制位。TF1——

T1溢出兼中斷申請標(biāo)志位。

注：TMOD和TCON的復(fù)位值都是00H定時器/計數(shù)器的四種工作方式（一）方式0——13位定時器/計數(shù)器1。晶振電路機(jī)器周期C/T=0C/T=1TL0（5位）TH0（8位）TF0T0溢出標(biāo)志位門控開關(guān)中斷允許GATE位門控信號≥1&TR0位門控信號門控電平S6S5外部計數(shù)脈沖P3.4/

T0P3.2/INT0門控腳定時器/計數(shù)器的四種工作方式（二）方式1——16位定時器/計數(shù)器方式2——可自動重裝初值的 8位定時器/計數(shù)器方式3——兩個8位定時器/計數(shù)器定時器/計數(shù)器應(yīng)用實例·方式0應(yīng)用

例1

已知單片機(jī)晶振頻率為6MHz，要求使用T0定時器1ms，使單片機(jī)P1.0腳上連續(xù)輸出周期為2ms的方波。 解： 1、計算并確定T0的初值； 2、寫程序（如下）

ORG 0000H ;復(fù)位入口RESET： AJMP START ORG 000BH ;T0中斷入口 AJMP T0INT ORG 0030HSTART： MOV SP，#60H ;初始化程序 MOV TH0，#0F0H ;T0賦初值 MOV TL0，#0CH SETB TR0 ;啟動T0 SETB ET0 ;開中斷 SETB EA ;開總中斷MAIN: AJMP MAIN ;主程序T0INT: CPL P1.0 ;P1.0腳取反 MOV TL0,#0CH ;重裝初值 MOV TH0,#0F0H RETI精度不高,原因: 1,中斷服務(wù)子程序執(zhí)行時間未計入T0定時 2,從中斷申請到CPU響應(yīng)該中斷所經(jīng)歷的 時間未計入T0定時將中斷服務(wù)子程序改為:T0INT: CLR EA ;關(guān)總中斷 CLR TR1 ;停止T0計數(shù) MOV A,#0F0H ;取高8位計算的初值 ADD A,TH0 ;加修正值 MOV TH0,A ;修正后送TH0 MOV A,#0CH ;取低5位計算的初值 ADD A,#0EH ;加14個機(jī)器周期 JNB ACC.5,MMM ;加修正值 JNC TH0 ;判低5位有進(jìn)位否 ANL A,#0001111BMMM: MOV TL0,A ;修正后閉塞TL0 CPL P1.0 SETB TR1 ;啟動T0 SETB EA RETI補(bǔ)償方法,原理: 1,在中斷服務(wù)子程序執(zhí)行過程中關(guān)掉總中斷 防止其它中斷嵌套影響定時精度 2,用CLRTR0指令停止T0計數(shù)定時器/計數(shù)器應(yīng)用實例·方式1應(yīng)用

例2

試用單片機(jī)定時器/計數(shù)器T1的方式1完成對某生產(chǎn)線的傳送帶上不斷傳送的產(chǎn)品進(jìn)行計數(shù).+6V11+5V7V燈控S4010640106R3R2R1R5R4VTHL1紅傳送帶光電開關(guān)HL2C5C48031P3.3/INT0P3.5/T1其它電路

ORG 0000H ;復(fù)位入口 AJMP START ;T1中斷入口 ORG 001BH AJMP 0500H ORG 0100HSTART: MOV SP,#65H ;初始化程序 MOV TCON,#00H ;可省略 MOV TMOD,#0D0H MOV TH0,#00H ;可省略 MOV TL0,#00H ;可省略 MOV R0,#00H ;清中斷次數(shù)計數(shù)單元 MOV P3,#28H ;設(shè)置P3.5第二功能 SETB TR1 ;啟動T1 SETB ET1 ;開T1中斷 SETB EA ;開總中斷MAIN ACALL XSZ ;主程序,調(diào)顯示子程序 ……………… ORG 0500HT1INT: INC R0 ;中斷服務(wù)子程序 RETI ORG 0600HXSZ: ……………… ;顯示子程序,略 RET方式2應(yīng)用例3 設(shè)單片機(jī)8031使用的晶振頻率為6MHz，編程使P1.7腳輸出1kHz連續(xù)方波。

ORG 0

AJMP 0050H

ORG 000BH

AJMP 0250H

ORG 0050H

START: MOV SP,#60H

MOV TMOD,#2

MOV TH0,#6

MOV TL0,#6

MOV IP,#2

SETB TR0

MOV IE,#82H

MAIN: AJMP MAIN

ORG 0250H

T0INT: CPL P1.7

RETI例4 8031型單片機(jī)晶振為6MHz，設(shè)定8031和T1做為串行口波特率發(fā)生器，此時T1沒有申請中斷的功能。要求使用T0完成對某高頻發(fā)射機(jī)同步頭信號的寬度進(jìn)行監(jiān)測。

ORG 0

AJMP 0030H

ORG 001BH

AJMP 0700H

ORG 0030H

START: MOV SP,#60H

MOV IP,#8

MOV TMOD,#00101001B

MOV TL0,#0

MOV TH0,#