單片計算機及其應用

單片計算機及其應用第1頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一§7-1概述

當今社會已進入信息時代，網絡成為當今科技發(fā)展的一大方向，計算機系統(tǒng)通過網絡這一橋梁，在信息時代中發(fā)揮著越來越大的作用。在單片機的應用系統(tǒng)中，單機應用非常廣泛，但在一些大型、智能化系統(tǒng)中，必須要由多個單片機協(xié)同工作才能完成任務，因此，它們之間的信息傳遞成為了一種必然。在學習單片機間的通訊之前，我們有必要對通信的基礎知識有一些了解。第2頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一一、什么是串行通信？串行通信和并行通信

計算機1GND

計算機2GND并行通信

計算機1GND

計算機2GND發(fā)送接收串行通信并行通信，即數據的各位同時傳送；串行通信，即數據一位一位順序傳送。第3頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一二、串行通信的分類異步(AsynchronousCommunication)異步是指收發(fā)雙方時鐘異步，即收方和發(fā)方的時鐘各自獨立，由起始位和結束位來實現收、發(fā)同步。允許±5%的誤差。（1）幀結構幀為收發(fā)雙方傳數據的基本單位其結構如圖所示。由一個起始位“0”，5~8位數據（低位在前），再后為奇偶校驗位和一個停止位“1”構成。第4頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一異步(AsynchronousCommunication)（2）特點利用起始位和結束位來實現收發(fā)同步幀間間隔隨機位間隔固定每幀數據最多一個字節(jié)（3）錯誤檢驗方法：奇偶校驗第5頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一串行通信的分類同步(SynchronousCommunication)同步傳送方式是一種連續(xù)傳送方式，適合于大量數據的高速傳送。收發(fā)雙方的時鐘實現同步。（1）幀結構（2）特點利用同步字符或同步時鐘實現收、發(fā)同步每幀數據為一數據塊，故傳送速率較異步快同步時鐘要求較嚴格（3）校驗方法：CRC循環(huán)冗余校驗第6頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一三、波特率（Baudrate）波特率是指串行通訊中數據傳送的速率，即每秒種傳送的數據傳送的二進制位數。它指的是位與位之間的時間間隔。其單位為比特/秒，bps在異步通訊中，收發(fā)雙方是通過設定相同的波特率、依靠起始位和結束位來實現數據的準確傳送。例：設每秒傳送120個字符，其幀結構為1個起始位，7個數據位，1位校驗位和1位結束位，其波特率為：

120字符/秒*10位/字符=1200bps第7頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一四、串行通信制式

單工(simplex)

半雙工(halfduplex)

全雙工(fullduplex)第8頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一串行通信制式數據只能單向流動數據雖能雙向通訊，但任一時刻僅能單向傳送。數據雙向通訊，收、發(fā)各用一根信號線，可完全獨立工作。第9頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一§7-2MCS-51的串行接口概述有一個可編程全雙工串行通信接口（UART)(UniversalAsychronousReceiver/Transmitter)可同時發(fā)送、接收數據(Transmit/Receive)有四種工作方式，幀格式有8、10、11位。波特率(Baudrate)可設置波特率為每秒鐘傳送二進制數碼的位數，也叫比特數，單位為b/s，即位/秒（bps)。第10頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一一、串行口的構成

串行口內部組成示意圖如圖所示，結構較為復雜，我們在使用時可將其抽象為三個可供軟件直接訪問的的特殊功能寄存器：

PCON、SCON和SBUF。通過對它們的讀寫操作即可完全控制串行口。第11頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一構成第12頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一MCS-51串行接口寄存器SBUF——串行口數據緩沖器共兩個：一個發(fā)送寄存器SBUF，一個接收SBUF，二者共用一個地址99H。它在物理上對應兩個寄存器，發(fā)送寄存器和接收寄存器，由于它們并不在同一時刻使用，因此兩個寄存器共用一個地址并不會發(fā)生沖突，通過指令來區(qū)別是發(fā)送還是接收。其中，接收寄存器采用雙緩沖而發(fā)送寄存器采用單緩沖。SCON——串行口控制寄存器。它用來定義串行口的工作方式及監(jiān)視串行口的工作狀態(tài)。PCON——電源及波特率選擇寄存器，PCON.7為SMOD，波特率加倍位，當SMOD=1時，波特率為SMOD=0時的兩倍。PCON不能進行位尋址，可用ANL PCON，#7FH或ORLPCON，#80H來對其清零或置“1”。第13頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一只有該位有用，為1時，波特率×2；為0時不變。電源及波特率選擇寄存器PCONSMOD×××GF1GF0PDIDL87H第14頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一串行口控制寄存器SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI工作方式選擇多機通信控制位允許串行接收位REN=1時，允許接收；REN=0時，禁止接收。接收數據的第9位方式2、3中第九位，多機通訊中可用來表示是地址幀還是數據幀接收中斷標志,由硬件置“1”，而由軟件清零發(fā)送中斷標志9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H第15頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一SM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART可變10方式211位UARTfosc/64或fosc/3211方式311位UART可變串行方式的定義例：設串行口工作在方式1，允許接收，則指令為：

MOVSCON,#01010000B第16頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一串行口的四種工作方式方式的選擇由SM1、SM0實現。四種方式的比較：工作方式功能說明波特率方式08位同步移位寄存器常用于擴展I/O口fosc/12方式110位UART8位數據、起始位、結束位可變（取決于定時器1溢出率）方式211位UART8位數據、起始位0、結束位1和奇偶校驗位fosc/64或fosc/32方式311位UART8位數據、起始位、結束位可變（取決于定時器1溢出率）第17頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一1、方式0在此種方式下，串行口工作在移位寄存器方式，其波特率為fOSC/12，數據從RXD（P3.0）端移出，同步移位脈沖由TXD（P3.1）輸出。發(fā)送、接收的數據為低位在前。（1）發(fā)送。執(zhí)行MOVSBUF，A后，數據和同步時鐘從串行口發(fā)出，發(fā)送結束后，必須由軟件對TI清零。即：

JNB TI,$CLR TI其時序如圖所示：第18頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一第19頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一（2）接收

REN=1且RI=0時，啟動一個接收過程。數據從串行口輸入，接收完畢后，RI=1，執(zhí)行MOVA，SBUF后，數據進入CPU，要進行下一次接收，必須用軟件對RI清零，

SETB REN; MOVSCON,#10H JNB RI,$ MOVA,SBUF其接收時序如下圖所示：第20頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一接收時序第21頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一2、方式1串行口工作在8位異步通訊接口方式。其一幀信息為10位，其中，8位數據位，一位起始位（0）和一位停止位（1）。TXD端為發(fā)送端而RXD為接收端，波特率可變。TXDRXDMCU第22頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一(1)、方式1---發(fā)送執(zhí)行MOVSBUF，A后，數據從TXD輸出，發(fā)送完一幀信息后，置TI=1，再次發(fā)送前，須對TI清零。其時序圖如下圖所示：第23頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一（2）方式1-接收由于方式1發(fā)送時不傳送同步時鐘，因而接收端在接收數據是通過采樣來實現的。其采樣頻率為波特率的16倍，利用三中取二原則來確認接收數據。接收過程在REN置1的前提下，從搜索到起始位開始。直到9位接收完畢（含1位停止位）。在9位接收完畢后，只有：RI=0、SM2=0或接收到的停止位為1，才將8位數據送入SBUF，停止位送RB8，并置RI=1。第24頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一3、方式2和方式3方式2和方式3為9位異步通訊口，一幀信息由11位組成，即起始位（0）、8位數據位、1位可編程位和1位停止位。方式2和方式3的區(qū)別僅在于波特率不同方式2波特率=2SMOD64*fOSC方式3波特率=2SMOD32*（定時器T1的溢出率）第25頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一（1）發(fā)送

發(fā)送前，可以用任何位操作指令將第9位數據裝入TB8中，然后執(zhí)行MOVSBUF，A。串行口會自動將TB8作為第9位數據發(fā)出，發(fā)送完畢，TI=1。（2）接收

其方法與方式1類似第26頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一說明

由于方式1、2和3并不傳送同步時鐘，因此，必須保證發(fā)送方和接收方應工作在相同的波特率下，才能保證數據的準確傳送。第27頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一§7-3MCS-51單片機串行口的應用一、MCS-51單片機的串行通訊的波特率 串行口的傳送速率即波特率由fosc、PCON、SMOD及定時器Ti的設定。

第28頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一串行口的四種工作方式對應于三種波特率：1、方式0:其波特率固定為fosc/122、方式2:有兩種波特率可供選擇方式2波特率=2SMOD64*fOSC3、方式1和方式3波特率=2SMOD32*（定時器T1的溢出率）

定時器T1的溢出率=fOSC122K-初值1*其中，K是定時器的位數，取決于定時器的工作方式。為保證高精度，盡可能選擇方式2自動裝入方式。第29頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一定時器T1產生的常用波特率第30頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一二、串行口方式0用作擴展并行I/O口

用串行口擴展I/O口具有電路簡單易行，成本低等優(yōu)點，因而被經常使用。1、用方式0擴展并行輸出口

74LS164為TTL型,而CD4094為CMOS型串行移位寄存器 在串行口外接一個串入并出的移位寄存器，即可擴展一個并行I/O口。第31頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一例7-4-1用8051串行口外接74LS164擴展8位并行輸出口。

74LS164為一串入并出移位寄存器，其A、B為串行輸入端，CLK為移位時鐘，MR為清零端。串行口工作在方式0，移位寄存器方式，也可將清零端直接連到VCC端。8051RXDTXDP1.0VCC

發(fā)光二極管的顯示延時采用延時子程序DELAY來實現。SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H第32頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一程序清單： ORG2000HUART:MOV SCON,#00H MOV A,#80H CLR P1.0 ;移位寄存器清零

LCALLDELAY SETB P1.0STA: MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI RR A SJMP STA串行口發(fā)送標準模塊74LS165為TTL型,而CD4014為CMOS型串行移位寄存器SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H第33頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一2、用方式0擴展并行輸入口第34頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一例7-4-2用8051串行口外接CD4014擴展8位并行輸出口。CD4014為一并入串出移位寄存器，Q8為串行數據輸出端，CLK為移位時鐘端，P/S為預置/移位控制端。P/S=1時，并行置入數據，P/S=0時，開始串行移位。

輸入聯(lián)絡信號由K提供，K=0時，表示有數據輸入，當RI=1時，表示數據串行移入完畢，可以進行下一次輸入。

輸入允許開關則由SCON中的REN來控制，采用查詢RI的狀態(tài)的方式來決定數據傳送與否。SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI第35頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一程序清單：REC： JB P1.1,$ SETB P1.0 CLR P1.0 MOV SCON,#10H JNB RI,$ CLR RI MOV A,SBUF SJMP REC串行接收標準模塊

無論是擴展輸入,還是擴展輸出口,都可以進行級連,從而實現更多位的串行輸入或串行輸出擴展.

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI第36頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一三、方式1的點對點的異步通訊利用8031的串行口進行點對點的全雙工通訊。第37頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一例7-4-3假設兩個8031系統(tǒng)相距很近，它們以串行口直接相連，如圖所示。要求它們之間進行雙工的ASCII字符收發(fā)，最高一位用于奇偶校驗，波特率為1200bps，fosc=6Mhz1、由于數據位為7位，及1位奇偶校驗位，因而可采用方式1。2、由于波特率為1200bps，故定時器初值為：TXDRXDGND8031甲TXDRXDGND8031乙8031雙機通訊3、奇偶校驗作如下處理后，使A中1的個數始終為奇數個。MOV A,#ASCIIMOV C,PCPL CMOV ACC.7,C若A中原有奇數個1,則P=1,操作后A中仍有奇數個1;若A中原有偶數個1,則P=0,操作后A中則有奇數個1;第38頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一2、方式1串行口工作在8位異步通訊接口方式。其一幀信息為10位，其中，8位數據位，一位起始位（0）和一位停止位（1）。TXD端為發(fā)送端而RXD為接收端，波特率可變。TXDRXDMCU第39頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一串行口的四種工作方式對應于三種波特率：1、方式0:其波特率固定為fosc/122、方式2:有兩種波特率可供選擇方式2波特率=2SMOD64*fOSC3、方式1和方式3波特率=2SMOD32*（定時器T1的溢出率）

定時器T1的溢出率=fOSC122K-初值1*其中，K是定時器的位數，取決于定時器的工作方式。為保證高精度，盡可能選擇方式2自動裝入方式。第40頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一4、雙工通訊要求收發(fā)同時進行，收和發(fā)均在串行接口中進行，CPU只是把數據寫入緩沖器或從緩沖器中讀入數據。究竟是需要讀或是寫則通過檢測TI和RI來進行區(qū)別。下面給出實現指定功能的通訊程序，發(fā)送和接收通過子程序調用來實現，發(fā)送緩沖區(qū)首址為20H，接收緩沖區(qū)首址為40H。主程序：

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0023H LJMP SBR1 ORG 0100HMAIN:MOV TMOD ,#20H MOV TH1,#0F3H MOV TL1,#0F3H SETB TR1 MOV SCON,#50H MOV R0,#20H MOV R1,#40H ACALLSOUT AJMP $方式1允許接收REN=1第41頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一SBR1: JNB RI,SEND ACALLSIN SJMP NEXTSEND: ACALLSOUTNEXT: RETISOUT:MOV A,@R0 MOV C,P CPL C MOV ACC.7,C INC R0 MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI RETSIN: MOV A,SBUF CLR RI MOV C,P CPL C ANL A,#7FH MOV @R1,A INC R1 RET以上是基本的雙機通訊程序，大家可根據這一基本程序，加以發(fā)揮和擴充，即可完成較為復雜的通訊功能。第42頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一四、方式2、方式3與多機通訊RXDTXDGND8031主機8031多機通訊TXDRXDGND從機1TXDRXDGND從機2TXDRXDGND從機3通訊原理：利用多機通訊位SM2和TB8，主機發(fā)送接收數據的從機地址，該從機處于接收使能，能接收主機隨后發(fā)送的數據，地址不同的從機不能接收數據。第43頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一§7-4選學內容第44頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一單片機之間的通信雙機異步通信接口電路第45頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一RS-422A雙機異步通信接口電路第46頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一雙機通信軟件編程查詢方式

1)甲機發(fā)送編程將甲機片外1000H～101FH單元的數據塊從串行口輸出。定義方式2發(fā)送，TB8為奇偶校驗位。發(fā)送波特率375kb/s，晶振為12MHz,所以SMOD=1。第47頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一參考發(fā)送子程序如下：

MOV SCON，#80H；設置串行口為方式2 MOV PCON，#80H；SMOD=1 MOV DPTR，#1000H；設數據塊指針

MOV R7，#20H；設數據塊長度

START：MOVXA，@DPTR；取數據給A MOV C,P MOV TB8,C；奇偶位P送給TB8MOV SBUF,A；數據送SBUF，啟動發(fā)送

WAIT:JBCTI,CONT；判斷一幀是否發(fā)送完。若送完，清TI，取下一個數據

AJMPWAIT；未完等待

CONT：INCDPTR；更新數據單元

DJNZR7,START；循環(huán)發(fā)送至結束

RET第48頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一2)乙機接收編程使乙機接收甲機發(fā)送過來的數據塊，并存入片內50H～6FH單元。接收過程要求判斷RB8，若出錯置F0標志為1，正確則置F0標志為0，然后返回。在進行雙機通信時，兩機應采用相同的工作方式和波特率。第49頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一參考接收子程序如下：

MOVSCON，#80H ；設置串行口為方式2

MOVPCON，#80H ；SMOD=1

MOVR0，#50H ；設置數據塊指針

MOVR7，#20H ；設置數據塊長度

SETBREN ；啟動接收

WAIT：JBCRI，READ；判斷是否接收完一幀。若完，清RI，讀入數據 AJMPWAIT；未完等待

READ：MOVA，SBUF；讀入一幀數據a

JNBPSW.0,PZ；奇偶位為0則轉

JNBRB8,ERR；P=1，RB8=0，則出錯

SJMPRIGHT；二者全為1，則正確

PZ:JBRB8,ERR；P=0，RB8=1，則出錯

RIGHT:MOV@R0,A ；正確，存放數據

INCR0 ；更新地址指針

DJNZR7,WAIT ；判斷數據塊是否接收完

CLRPSW.5 ；接收正確，且接收完清F0標志

RET ；返回

ERR:SETBPSW.5 ；出錯，置F0標志為1

RET ；返回第50頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一第七章結束本章作業(yè)：2、3、6、7第51頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一第八章MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)

本章主要介紹51系列單片機中斷系統(tǒng)問題，本章將介紹以下具體內容：中斷系統(tǒng)----中斷源、中斷方式、中斷控制寄存器、中斷響應、中斷請求的撤除。第52頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一§8.2MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)8.2.1.MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)結構一、中斷的概念執(zhí)行主程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點中斷請求中斷響應執(zhí)行中斷處理程序中斷返回第53頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一IE0TF0IE1TF1TIRI中斷請求標志EX0ET0EX1ET1ES≥1PX0PT0PX1PT1PS高級低級二、MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)（圖8-1）內部查詢內部查詢入口地址入口地址INT0INT1T0T1TIRI中斷允許控制中斷優(yōu)先級EA中斷源第54頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一第55頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一一、中斷源

共有五個中斷源，分別是外部中斷兩個、定時中斷兩個和串行中斷一個，它們是：外部中斷0--INT0，由P3.2提供，外部中斷1—INT1，由P3.3提供，外部中斷有兩種信號方式，即電平方式和脈沖方式。T0溢出中斷；由片內定時/計數器0提供T1溢出中斷；由片內定時/計數器1提供串行口中斷RI/TI；由片內串行口提供8.2.2.MCS-51中斷源第56頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一二、中斷方式單片機的中斷為固定入口式中斷，即一響應中斷就轉入固定入口地址執(zhí)行中斷服務程序。具體入口如下：中斷源入口地址INT00003ＨT0000BHINT10013HT1001BHRI/TI0023H在這些單元中往往是一些跳轉指令，跳到真正的中斷服務程序，這是因為給每個中斷源安排的空間只有8個單元。第57頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一三、中斷控制的寄存器與中斷控制有關的控制寄存器有四個：TCON----定時控制寄存器，IE----中斷允許控制寄存器，IP----中斷優(yōu)先級控制寄存器，SCON----及串行口控制寄存器。1．定時控制寄存器TCOND7D6D5D4D3D2D1D0TF1TF0IE1IT1IE0IT0中斷請求標志觸發(fā)方式選擇0低電平1下降沿第58頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一2．串行口控制寄存器SCOND7D6D5D4D3D2D1D0TIRI串行中斷請求標志3．中斷允許控制寄存器IED7D6D5D4D3D2D1D0EAESET1EX1ET0EX04．中斷優(yōu)先級控制寄存器（IP）D7D6D5D4D3D2D1D0PSPT1PX1PT0PX00禁止，1允許0低級別，1高級別第59頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一四、中斷響應響應條件----CPU要響應中斷需滿足下列條件：①無同級或高級中斷正在服務；②當前指令周期結束，如果查詢中斷請求的機器周期不是當前指令的最后一個周期，則不行；③若現行指令是RETI、RET或訪問IE、IP指令，則需要執(zhí)行到當前指令及下一條指令方可響應。響應過程--單片機響應中斷后，自動執(zhí)行下列操作：①置位中斷優(yōu)先級有效觸發(fā)器，即關閉同級和低級中斷：②調用入口地址，斷點入棧，相當于LCALL指令；③進入中斷服務程序。第60頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一響應時間--從查詢中斷請求標志位到轉向中斷服務入口地址所需的機器周期數。（1）最快響應時間以外部中斷的電平觸發(fā)為最快。從查詢中斷請求信號到中斷服務程序需要三個機器周期：

1個周期（查詢）＋2個周期（長調用LCALL）（2）最長時間若當前指令是RET、RETI和IP、IE指令，緊接著下一條是乘除指令發(fā)生，則最長為8個周期：2個周期執(zhí)行當前指令（其中含有1個周期查詢）＋4個周期乘除指令＋2個周期長調用＝8個周期。第61頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一中斷返回—中斷處理程序的最后一條指令是RETI，它使CPU結束中斷處理程序的執(zhí)行，返回到斷點處，繼續(xù)執(zhí)行主程序。第62頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一

當有幾個處于同一優(yōu)先級的中斷同時發(fā)出中斷請求時，CPU響應哪個中斷呢？CPU則按照自然優(yōu)先級作出判斷并快速響應中斷請求。其自然優(yōu)先級為：中斷源同級自然優(yōu)先級外部中斷0最高級定時器T0中斷外部中斷1定時器T1中斷串行口中斷最低級四、中斷響應過程及響應時間1、中斷響應的操作過程

在每個機器周期的S5P2期間，各中斷標志采樣相應的中斷源，而CPU在下一個機器周期的S6期間按順序查詢中斷標志，并將相應中斷的標志置1，且在再下一個機器周期的S1期間按優(yōu)先級進行中斷處理。第63頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一

中斷響應后，由硬件產生長調用指令“LCALL”，并將當前的PC指針壓入椎棧保護，然后將對應的中斷矢量裝入程序計數器PC，使程序轉向該中斷矢量地址單元，執(zhí)行中斷服務程序，直到執(zhí)行“RETI”指令返回，斷點處PC指針從椎棧中彈入PC，繼續(xù)執(zhí)行中斷前的程序。中斷矢量如下表所示：中斷源矢量地址外部中斷00003H定時器T0中斷000BH外部中斷10013H定時器T1中斷001BH串行口中斷0023H第64頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一

在編寫中斷服務程序時，應注意以下幾點：（1）在中斷矢量地址放一條長轉移指令，使中斷服務程序可以靈活地安排在64KB程序存儲器的任意位置。（2）在執(zhí)行中斷服務程序時，應注意保護現場。（3）在執(zhí)行中斷服務程序時，為避免更高優(yōu)先級的中斷，可用軟件關閉CPU中斷，或禁止某中斷源中斷，在中斷返回前再開放中斷。（4）中斷返回指令“RETI”不能用“RET”來代替。2、外部中斷的響應時間

外部中斷從產生到響應，至少要經歷3個以上的機器周期，再加上CPU在執(zhí)行指令時的時間延遲。因此，為保證可靠響應外部中斷，中斷請求信號至少要保持3~8個機器周期。第65頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一§8-3擴充外部中斷源MCS-51系列單片機提供2個外部中斷源，在很多情況下，僅有兩個中斷源是遠遠不夠的。因此，我們有必要對其進行擴充。其方法主要有兩種：1、將定時器T0、T1擴充為外部中斷源2、采用中斷和查詢相結合的方法擴充外部中斷源一、利用定時器擴充外部中斷源51系列單片機具有內部定時/計數器，可以用作對外部事件計數，其計數脈沖從相應引腳輸入。利用這一特點，我們將計數初值設置為滿程，一旦外部有一個脈沖輸入，計數器加1并產生溢出中斷。因此可以把外部計數引腳T0（P3.4）或T1（P3.5）擴充為外部中斷，而T0和T1為外部中斷的中斷矢量入口。例8-3-1將定時器T0設為方式2，并將其擴充為一個外部中斷源。第66頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一其程序清單為： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP TIMER0 ORG 0100HMAIN：MOV TMOD，#06H MOV TH0，#0FFH MOV TL0，#0FFH SETB TR0 SETB ET0 SETB EA …………… LJMP $TIMER0:………… RETI第67頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一

這樣，相當于在T0引腳上擴展一個外部中斷源。二、利用中斷和查詢相結合的方法擴充外部中斷源

利用這種方法可以擴充多個外部中斷源，并可按需求劃分它們的優(yōu)先級別。例8-3-2如圖所示，試編寫出中斷服務程序。XI0最高XI1XI2XI3XI4最低其優(yōu)先級別要求如下表所示：第68頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一程序清單：EXINT1：PUSH PSW PUSH ACC JB P1.0,SAV1 JB P1.1,SAV2 JB P1.2,SAV3 JB P1.3,SAV4DISUB:POP ACC POP PSW RETISAV1:…….. AJMP DISUBSAV2:…….. AJMP DISUBSAV3:…….. AJMP DISUBSAV4:…….. AJMP DISUB ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP EXINT0 ORG 0013H LJMP EXINT1 ORG 0100HMAIN: SETB EX0 SETB EX1 SETB EA

……………….. LJMP $EXINT0:

……………….. RETI第69頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一

由于在查詢工作按P1.0~P1.3的順序進行，因此其優(yōu)先級別為XI1最高，而XI4最低。

注意：外部中斷采用電平觸發(fā)與采用邊沿觸發(fā)基本相似。其區(qū)別僅在于：如果是邊沿觸發(fā)，中斷響應后會自動清除中斷請求標志，而電平觸發(fā)不會自動清除中斷請求標志。因此，在實際使用時，應注意以下兩點：

1：請求中斷的低電平必須保持足夠的時間，以確保中斷請求被可靠響應。

2、中斷請求信號保持時間不宜太長。在中斷返回前，請求信號必須被撤除，以避免同一中斷請求被二次響應。可在中斷返回前加判中斷信號是否撤除指令，如上例中，加上JNB P3.2,$或JNB P3.3,$，即可保證同一中斷請求不會被二次響應。第70頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一§8-4中斷系統(tǒng)的應用（X=0，1）一、8051系統(tǒng)的單步操作

這種操作方式廣泛應用于單片機的開發(fā)系統(tǒng)中，在常規(guī)系統(tǒng)的設計中一般很少使用，我們不作過多介紹。二、只有一個外部中斷源的情況例8-4-1如圖所示，將P1.7~P1.4設置為輸入方式，P1.3~P1.0設置成輸出方式，驅動發(fā)光二極管，用于顯示P1.7~1.4的輸入情況。要求外部中斷每中斷一次，完成一次讀寫操作。

中斷請求由INT0輸入，并采用了去抖動電路。第71頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一程序清單： ORG 0000H LJMP GAFN ORG 0003H LJMP XTGA ORG 0100HGAFN:SETB EX0 SETB IT0 SETB EA AJMP $ ORG 2000HXTGA:MOV A,#0FFH MOV P1,A MOV A,P1 SWAP A MOV P1,A RETI第72頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一三、多個外部中斷源的情況例8-4-3如圖所示，中斷線路可實現多個故障顯示。當系統(tǒng)無故障時，4個故障源輸入端為低電平，顯示燈全滅，當某部分出現故障時，其相應的輸入線才由低電平變?yōu)楦唠娖?，從而引起中斷，中斷服務程序的任務是判定故障源，并用相應的燈顯示。第73頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一程序清單： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP SERVE ORG 0100HMAIN:ANL P1,#55H SETB IT0 SETB EX0 SETB EALOOP1:MOV A,P1 ANL A,#55H JNZ LOOP1 ANL P1,#55H SJMP LOOP1SERVE:JNB P1.0,L1 SETB P1.1 SJMP L2L1: CLR P1.1L2: JNB P1.2,L3 SETB P1.3 SJMP L4L3: CLR P1.3L4: JNB P1.4,L5 SETB P1.5 SJMP L6L5: CLR P1.5L6: JNB P1.6,L7 SETB P1.7 SJMP L8L7: CLR P1.7L8: RETI第74頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一本章作業(yè)：1、3、8第75頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一人機接口鍵盤接口顯示器接口模擬量輸入/輸出接口D/A轉換接口A/D轉換接口綜合應用單片機與LCD接口第

九

章

單

片

機

應用系統(tǒng)

本章內容SingleChipMicrocomputer第76頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一PC機除了主機以外還需要哪些部分呢？單片機電路有時候也需要鍵盤、顯示等外設。第77頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一9.1鍵盤接口按鍵的特點及輸入原理獨立式按鍵矩陣式按鍵第78頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一按鍵的特點及輸入原理鍵輸入原理：

通過按鍵的接通與斷開，產生兩種相反的邏輯狀態(tài)低電平“0”與高電平“1”。鍵功能的實現：對于一組鍵或一個鍵盤，需通過接口電路與單片機相連?？刹捎貌樵兓蛑袛喾绞綔y試有無鍵按下，再確定是哪一個鍵按下，將該鍵號送入累加器ACC，然后判斷是數字鍵還是功能鍵，若是數字鍵，則將鍵號對應的數字送入相關輸入緩沖區(qū)；若是功能鍵，則通過跳轉指令轉入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。

第79頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一鍵盤接口需要解決的問題是否有鍵按下按鍵識別：鍵抖動及消除：機械按鍵抖動時間在5ms～10ms之間

硬件方案——雙穩(wěn)態(tài)去抖電路

軟件方案——延時10ms～20ms后再次判斷消除方法：求鍵號第80頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一----掃描（判斷哪個鍵按下）、去抖動、判斷按鍵是否抬起（以防止重復進行鍵處理）。

前沿抖動后沿抖動鍵按下閉合穩(wěn)定鍵釋放第81頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一獨立式按鍵接口電路：特點：一線一鍵，按鍵識別（編程）簡單；但占用較多口線，適合8鍵以下使用。第82頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一原理----當任何一個鍵被按下時，與其相連的輸入線被置成“0”，平時該線為“1”。鍵處理程序ORG2000HSTART：MOVA，#0FFH；先置P1口為“1”MOVP1，AMOVA，P1；輸入鍵狀態(tài)JNBACC.0，P0F；查詢0號鍵JNBACC.1，P1F；查詢1號鍵JNBACC.2，P2F；查詢2號鍵JNBACC.3，P3F；查詢3號鍵JNBACC.4，P4F；查詢4號鍵JNBACC.5，P5F；查詢5號鍵JNBACC.6，P6F；查詢6號鍵JNBACC.7，P7F；查詢7號鍵LJMPSTART鍵盤掃描第83頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一P0F：LJMPPROM0；入口地址表P1F：LJMPPROM1P6F：LJMPPROM6P7F：LJMPPROM7……PROM0：…..；0號鍵功能程序PROM7：…..；7號鍵功能程序…..LJMPSTART；0號鍵處理完返回鍵盤掃描LJMPSTART；7號鍵處理完返回鍵盤掃描…......第84頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一例1：用P1口檢測三個按鍵的狀態(tài)并完成相應的功能解：資源分配：用P1口的低3位檢測3個按鍵的輸入，為1則表示按鍵沒有按下，為0則表示相應按鍵被按下。流程圖：第85頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一 ORG0000HKB: MOVP1,#0FFH MOVA,P1 CPLA ANLA,#0FH JZKBACK LCALLD10MS MOVA,P1 CPLA ANLA,#0FH JZKBACK CJNEA,#01H,KB01 LCALLPGM1 SJMPKBACKKB01: CJNEA,#02H,KB02 LCALLPGM2 SJMPKBACKKB02: CJNEA,#04H,KB LCALLPGM3KBACK:LJMPKB END編程(1)：按三個按鍵中的任一鍵都對應一個特定功能。若判斷鍵釋放應如何修改？第86頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一矩陣式按鍵關鍵：如何判斷鍵號？3210476511109815141312+5VP1.4P1.3P1.0MCS-51P1.7P1.6P1.5P1.2P1.1接口電路：特點：按鍵識別應采用掃描法或線路反轉法編程較為復雜，節(jié)省口資源，8鍵以上使用第87頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一鍵盤掃描子程序一般包括以下內容：

1.判別有無鍵按下；

2.掃描獲取閉合鍵的行、列值；

3.用計算法或查表法得到鍵值；

4.判斷閉合鍵釋放否，如沒釋放則繼續(xù)等待；

5.保存閉合鍵號。第88頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一鍵按下/釋放判斷

KS：MOVA，#00H MOVP1，A ；全掃描字#00H送P1口

MOVP1，#0FHMOVA，P1；讀入P1口狀態(tài)

CPLA；變正邏輯，高電平表示有鍵按下

ANLA,#0FH；取低4位

RET ；返回，A≠0表示有鍵按下

第89頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一按鍵識別——掃描法

流程：

當第0列處于低電平時，逐行查找是否有行線變低，若有，則第0列與該行的交叉點按鍵按下；若無，則表示第0列無鍵按下，再讓下一列處在低電平，依此循環(huán)，這種方式稱為鍵盤掃描。

原理：

在某一時刻只讓一條列線處于低電平，其余列線均處于高電平，則當這一列有鍵按下時，該鍵所在的行電平將會由高電平變?yōu)榈碗娖?，可判定該列相應的行有鍵按下。第90頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一例2：鍵盤掃描程序SERCH:MOVR2,#0EFH MOVR3,#00HLINE0:MOVA,R2 MOVP1,A MOVA,P1 JBACC.3,LINE1 MOVA,#00H AJMPTRYKLINE1:JBACC.2,LINE2 MOVA,#04H AJMPTRYK LINE2:JBACC.1,LINE3MOVA,#08H接口電路第91頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一

AJMPTRYK

LINE3:JBACC.0,LINE4

MOVA,#0CH

AJMPTRYK

LINE4:INCR3

MOVA,R2

RL A

JNBACC.0,BACK

MOVR2,A

AJMPLINE0

TRYK:ADDA,R3

BACK:RET 接口電路第92頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一矩陣式按鍵關鍵：如何判斷鍵號？3210476511109815141312+5VP1.4P1.3P1.0MCS-51P1.7P1.6P1.5P1.2P1.1接口電路：特點：按鍵識別應采用掃描法或線路反轉法編程較為復雜，節(jié)省口資源，8鍵以上使用第93頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一定時掃描方式

定時掃描方式就是每隔一段時間對鍵盤掃描一次，它利用單片機內部的定時器產生一定時間（例如10ms）的定時，當定時時間到就產生定時器溢出中斷。CPU響應中斷后對鍵盤進行掃描，并在有鍵按下時識別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序。第94頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一中斷掃描方式

為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式。其工作過程如下：當無鍵按下時，CPU處理自己的工作，當有鍵按下時，產生中斷請求，CPU轉去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。第95頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一9.2顯示器接口技術LED的結構和顯示原理靜態(tài)顯示方式動態(tài)顯示方式動態(tài)顯示的實現動態(tài)顯示方式第96頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一問題引入：

LED顯示器如何顯示出指定數字/字符？comcom第97頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一例：模擬產品計數顯示電路第98頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一編程

ORG 1000HSTAR：MOV TMOD，#60H ；定時器T1工作在方式2計數

MOV TH1，#00H；T1置初值

MOV TL1，#00HMAIN：MOV P1，#0C0H ；數碼管顯示0DISP：JBP3.3，DISP；監(jiān)測按鍵信號

ACALL DELAY ；消抖延時

JBP3.3，DISP；確認低電平信號DISP1：JNB P3.3，DISP1 ；監(jiān)測按鍵信號

ACALL DELAY ；消抖延時

JNB P3.3，DISP1 ；確認高電平信號

SETBTR1；啟動計數器DISP2：MOVA，TL1MOVCA，@A+DPTR；查表獲取數碼管顯示值

MOV P1，A ；數碼管顯示計數值

CJNEA，#8E，DISP2 LJMP STAR TAB：0C0H，0F9H，0A4H…… DELAY：MOVR2，#14HDELAY1：MOVR3，#0FAHDJNZR3，$DJNZR2，DELAY1RETEND第99頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一靜態(tài)顯示方式連接

所有LED的位選均共同連接到+VCC或GND，每個LED的8根段選線分別連接一個8位并行I/O口，從該I/O口送出相應的字型碼顯示字型。

特點原理簡單；顯示亮度強，無閃爍；占用I/O資源較多。第100頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一動態(tài)顯示方式連接

所有LED的段選線共同連接在一起共用一個8位I/O口，而每個LED的位選分別由一根相應的I/O口線控制。因此必須采用動態(tài)掃描顯示方式，每一個時刻只選通其中一個LED，同時在段選口送出該位LED的字型碼。

第101頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一動態(tài)顯示基本原理

電路的接法決定了必須采用逐位掃描顯示方式。即從段選口送出某位LED的字型碼，然后選通該位LED，并保持一段延時時間。然后選通下一位，直到所有位掃描完。

要注意的兩個問題：

1.字型碼通常通過查表指令MOVC來求得.2.換位顯示時通常要加一段程序使所有的LED全滅.第102頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一動態(tài)顯示程序流程圖

采用動態(tài)掃描方式依次循環(huán)點亮各位數碼管，構成多位動態(tài)數碼管顯示電路。開始顯示緩沖區(qū)首地址送R0顯示位數送R2起始顯示位送R3禁止所有位（關顯示）從緩沖區(qū)取要顯示的數查表得字型碼指向段選口，送字型碼指向位選口，送位選碼延時指向顯示緩沖區(qū)下一個單元位選碼左移結束11掃描完一遍嗎?YN第103頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一

試編制程序，要求當其中某一按鍵壓下時與其對應的二極管將被點亮。課堂練習P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.08031＋5V第104頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一9.3D/A轉換器接口D/A轉換器的作用典型芯片DAC0832DAC0832的應用第105頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一D/A轉換器的作用單片機控制對象D/A轉換將數字量轉換為模擬量，以便操縱控制對象。D/A轉換器的主要指標

轉換速度：一般幾十微秒到幾百微秒，快速的可達1微秒。轉換精度（分辨率）：決定于輸入數字量的位數，位數越多，精度越高。第106頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一典型芯片-DAC0832介紹DAC0832是一個八位D/A轉換器，轉換時間1微秒，結構如下：輸出為模擬電流，可轉換為電壓。LE1或LE2=1，當前寄存器的輸出跟隨輸入LE1或LE2=0，鎖存數據第107頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一DAC0832功能分析DI0-DI7：轉換數據輸入CS：片選信號ILE，WR1：控制輸入寄存器

ILE=1，WR1=0時：直通

ILE=1，WR1=1時：鎖存因此，DAC0832可以有三種工作形式：直通、單級鎖存、兩級鎖存。XFER，WR2：控制DAC寄存器

XFER=0，WR2=0時：直通

XFER=1orWR2=1時：鎖存第108頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一

單緩沖方式的接口（1）

譯碼器輸出——一個處于直通方式，另一個處于受控的鎖存方式

第109頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一“同時”做何解釋?單緩沖方式的接口（2）

——兩個輸入寄存器同時受控的方式

第110頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一單緩沖方式的應用

——產生鋸齒波

假定采用接口（1）方式，即輸入寄存器受控，而DAC寄存器直通，輸入寄存器地址為E000H，產生鋸齒波。源程序清單如下：

ORG0200 MOVDPTR，#0E000H；指向輸入寄存器地址

MOVA，#00H；轉換初值WW: MOVX@DPTR，A；WR1有效，啟動D/A轉換

INCA NOP；延時

NOP AJMPWW第111頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一1/282/283/28254/28255/280產生的鋸齒波的過程第112頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一D/A轉換產生的鋸齒波

用同樣的方法也可以產生三角波、矩形波、梯形波。若將A的初值改為FFINC改為DEC?ORG0200 MOVDPTR，#0E000H；指向輸入寄存器地址

MOVA，#0FFH；轉換初值WW: MOVX@DPTR，A；WR1有效，啟動D/A轉換

A NOP；延時

NOP AJMPWWDECINC第113頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一——兩個鎖存器都接成受控鎖存方式。雙緩沖方式的接口和應用對一個數字量的轉換，需兩步完成，程序如下：MOVDPTR，#00E0HMOVX@DPTR,AMOVDPTR,#00C0HMOVX@DPTR,A輸入寄存器地址：00E0HDAC寄存器地址：00C0H你知道它與第二種單緩沖方式的區(qū)別嗎?Y7A7

A6A574LS138Y6C

B

AY7Y6第114頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一9.4A/D轉換器接口A/D轉換器的作用典型芯片ADC0809ADC0809的應用第115頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一A/D轉換器的作用將模擬量轉換為數字量，以便計算機接收處理傳感器單片機A/D轉換雙積分式A/D轉換器逐次逼近式A/D轉換器。第116頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一A/D轉換器概述逐次逼近式典型A/D轉換器芯片有：(1)ADC0801~ADC0805型8位MOS型A/D轉換器(2)ADC0808/0809型8位MOS型A/D轉換器(3)ADC0816/0817第117頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一典型芯片—ADC0809介紹ADC0809是一個8位8通道的AD轉換器。第118頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一ADC0809功能分析CLK：時鐘信號，可由單片機ALE信號分頻得到。轉換有以下幾步：ALE信號上升沿有效，鎖存地址并選中相應通道。ST信號有效，開始轉換。A/D轉換期間ST為低電平。EOC信號輸出高電平，表示轉換結束。OE信號有效，允許輸出轉換結果。第119頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一ADC0809和單片機的連接寫信號、P2.0有效時，啟動AD轉換。轉換結束后，輸出高電平，向CPU發(fā)出中斷請求讀信號、P2.0有效時，允許輸出AD轉換結果。轉換時鐘由ALE分頻得到。803174LS373ADC0809÷2CLKD0-D7≥1≥1111GEOCSTALEOERDP2.0WRINT1ALEP0A0-A7A0A1A2ABCVR(+)VR(-)+5VGNDIN0IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1轉換結果由此輸出第120頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一通道選擇表

選擇的通道000001010011100101110111IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7CBA8031A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00809×××××××ST×××××CBA

×××××××0×××××000

…

…

×××××××0×××××1111.首先分析各個通道的地址。(IN0到IN7的地址為0000H到0007H）第121頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一編程應用—中斷方式編程：可采用中斷、查詢兩種方式。中斷方式：

ORG0000H ；主程序入口地址

AJMPMAIN ；跳轉主程序

ORGOO13H ；中斷入口地址

AJMPINT1 ；跳轉中斷服務程序

MAIN：SETBIT1 ；邊沿觸發(fā)

SETBEA ；開中斷

SETBEX1 ；允許中斷

MOVDPTR，#0007H；指向0809IN7通道地址第122頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一MOVX@DPTR,A ；啟動A/D轉換

SJMP$ ；等待中斷INT1:MOVXA,@DPTR

；讀A/D轉換結果

MOVB,A ；存數

RETI ；返回第123頁，共156頁，2023年，2月20日，星期一查詢方式：

ORG0000H ；主程序入口地址

AJMPMAIN ；跳轉主程序

ORG1000H ；中斷入