MCS-51单片机的功能模块

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1、 5.1 MCS-51单 片 机 并 行 I/O口 5.2 MCS-51单 片 机 中 断 系 统 5.3 MCS-51单 片 机 定 时 器 /计 数 器 5.4 MCS-51单 片 机 串 行 接 口 5.5 思 考 与 练 习 题 http:/ 第 五 章 MCS-51单 片 机 的 功 能 模 块主 要 内 容 : 介 绍 51系 列 单 片 机 主 要 内 部 功 能 模 块 :有 并 行 I/O口 、 中 断 系 统 、 定 时 /计 数 器 和 串 行 接 口 。 要 求 : 1、 掌 握 51系 列 单 片 机 的 各 功 能 模 块 的 结 构 和 工 作原 理 ; 2、 各

2、 模 块 应 用 程 序 的 编 写 。 http:/ 5.1 MCS-51单 片 机 并 行 I/O口 I/O口 的 作 用 :v 1 实 现 CPU与 外 设 间 的 速 度 匹 配 ;v 2 改 变 数 据 的 传 送 方 式 ( 并 行 、 串 行 ) ;v 3 改 变 信 号 的 性 质 ( A/D) 和 信 号 的 电 平 ( TTL电 平 与RS232电 平 )外 设 的 编 址 :v 独 立 编 址 编 址 范 围 0000H0FFFFH, 有 专 有 的 传 送 指令 ; v 与 存 储 器 统 一 编 址 编 址 范 围 0FF00H0FFFFH, 传 送 指令 MOVX

3、A, DPTR MOVX DPTR, Ahttp:/ 5.1 MCS-51单 片 机 并 行 I/O口 I/O 数 据 的 四 种 传 送 方 式v 无 条 件 传 送 ( 同 步 传 送 )v 条 件 传 送 ( 异 步 传 送 )v 中 断 传 送v DMA传 送 http:/ 5.1 MCS-51单 片 机 并 行 I/O口 v MCS-51单 片 机 具 有 4个 双 向 的 8位 I/O口 P0P3, P0口 为三 态 双 向 口 , 负 载 能 力 为 8个 TTL电 路 , P1P3口 为 准双 向 口 (用 作 输 入 时 , 口 线 被 拉 成 高 电 平 , 故 称 为 准

4、双 向 口 ), 负 载 能 力 为 4个 TTL电 路 。v 各 口 中 的 每 一 位 都 是 由 锁 存 器 ( 称 特 殊 功 能 寄 存 器SFR) 、 输 出 驱 动 器 和 输 入 缓 冲 器 组 成 。 这 种 结 构 ,在 数 据 输 出 时 可 锁 存 , 但 对 输 入 信 息 是 不 锁 存 的 , 所以 从 外 部 输 入 的 信 息 必 须 保 持 到 取 数 指 令 执 行 完 为 止 。 http:/ 5.1.1 P0口 P0口 是 一 个 三 态 双 向 口 , 在 系 统 扩 展 时 ,可 作 为 低 8位 地 址 线 和 数 据 总 线 的 分 时 复 用

5、 口 ,在 其 他 状 态 下 可 作 为 通 用 I/O接 口 , 其 1位 的 结 构原 理 如 图 5.1所 示 , P0口 由 8个 这 样 的 电 路 组 成 。 http:/ 5.1.1 P0口 图 5.1http:/ 5.1.1 P0口 P0口 是 一 个 多 功 能 8位 口 , 可 以 字 节 访 问 , 也 可位 访 问 , 字 节 访 问 地 址 为 80H, 位 访 问 地 址 为80H87H。(1) P0口 用 于 I/O口 是 准 双 向 I/O口 。 作 为 I/O口 使 用 时 , 控 制 信 号 应 为 “ 0”, 多 路开 关 接 通 输 出 锁 存 器 的

6、 端 。 同 时 与 门 关 闭 , 上 拉FET截 止 , 形 成 P0口 的 输 出 电 路 为 漏 极 开 路 输 出 。 需要 外 接 上 拉 电 阻 。a)作 输 出 口 时 : 不 需 要 条 件 , 可 以 正 确 的 输 出b)作 输 入 口 时 : 当 CPU复 位 后 进 行 输 入 操 作 时 , 输 入 信 息 是 正 确 的 。 当 P0口 的 某 位 ( 或 整 个 P0口 ) 先 进 行 了 输 出 操 作 ,而 后 要 由 输 出 变 成 输 入 操 作 方 式 时 , 必 须 先 用 输 出指 令 将 锁 存 器 置 “ 1”, 才 能 保 证 输 入 信 息

7、 正 确 。 ( 即 是 准 双 向 的 含 义 )Q http:/ 5.1.1 P0口( 2) P0口 用 于 地 址 /数 据 分 时 复 用 时 是 真 正 双 向 I/O口 。 当 控 制 =1时 , MUX接 通 地 址 /数 据 输 出 端 。a)当 地 址 /数 据 输 出 线 置 1时 , “ 与 ” 门 输 出 为 1, 上 拉FET导 通 , 同 时 地 址 /数 据 输 出 通 过 反 相 器 输 出 0, 控制 下 拉 FET截 止 , 这 样 A点 电 位 上 拉 , 地 址 /数 据 输 出线 为 1。b)当 地 址 /数 据 输 出 线 置 0时 , “ 与 ”

8、门 输 出 为 0, 上 拉FET截 止 , 同 时 地 址 /数 据 输 出 通 过 反 相 器 输 出 1, 控制 下 拉 FET导 通 , 这 样 A点 电 位 下 拉 , 地 址 /数 据 输 出线 为 0。 输 入 数 据 , 控 制 =0, 分 析 同 ( 1) 中 的 输 入 中 的 第 一 种情 况 。 通 过 上 述 分 析 可 以 看 出 , 此 时 的 输 出 状 态 随 地 址 /数 据线 而 变 。 因 此 , P0口 可 以 作 为 地 址 /数 据 复 用 总 线 使用 ( 需 要 加 地 址 锁 存 器 ) 。 此 时 的 P0口 相 当 一 个 双向 口 。

9、http:/ 5.1.2 P1口v P1口 是 一 个 8位 口 , 可 以 字 节 也 可 按 位 访 问 ,其 字 节 地 址 为 90H, 位 访 问 地 址 为 90H97H。v P1口 是 一 个 准 双 向 I/O口 , 其 1位 的 内 部 结构 如 图 5.2所 示 。 http:/ 5.1.2 P1口 图 5.2http:/ 5.1.2 P1口 它 在 结 构 上 与 P0口 的 区 别 在 于 输 出驱 动 部 分 , 其 输 出 驱 动 部 分 由 场 效 应管 V1与 内 部 上 拉 电 阻 组 成 。 当 其 某 位输 出 为 1时 , 使 输 出 驱 动 器 中 的

10、 场 效 应管 截 止 , 该 位 的 输 出 由 内 部 等 效 的 上拉 电 阻 拉 成 高 电 平 , 输 出 1。 当 输 出 为0时 , 输 出 场 效 应 管 导 通 则 输 出 引 脚 为低 电 平 , 输 出 为 0。 不 必 像 P0口 那 样 需要 外 接 上 拉 电 阻 。 http:/ 5.1.2 P1口v 在 8051/80C51单 片 机 中 , P1口 只 有 通 用 I/O接 口 一 种 功 能 , 它 的 每 一 位 可 以 分 别 定 义 为输 入 或 输 出 , 其 输 入 输 出 原 理 特 性 与 P0口作 为 通 用 I/O接 口 使 用 时 一 样

11、 。 P1口 具 有 驱动 4个 LSTTL负 载 的 能 力 。v 在 8052/80C52单 片 机 中 , P1口 P1.0与 P1.1除 作 为 通 用 I/O接 口 线 外 , 还 具 有 第 二 功 能 ,即 P1.0可 作 为 定 时 器 /计 数 器 2的 外 部 计 数 脉冲 输 入 端 T2, P1.1可 作 为 定 时 器 /计 数 器 2的外 部 控 制 输 入 端 T2EX。 http:/ 5.1.3 P2口 P2口 也 是 一 个 准 双 向 I/O口 , 其 1位内 部 结 构 见 图 5.3。 在 访 问 外 部 存 储 器时 , P2口 作 为 高 8位 地

12、址 输 出 口 , 在 其他 时 候 作 为 一 般 I/O接 口 使 用 。 http:/ 5.1.3 P2口 图 5.3http:/ 5.1.3 P2口v 当 作 为 准 双 向 通 用 I/O口 使 用 时 , 控 制 信 号 为 低电 平 无 效 , 多 路 转 换 器 MUX接 通 锁 存 器 Q端 , 锁存 器 Q端 经 反 相 器 3接 控 制 场 效 应 管 V1, 其 工 作原 理 与 P1相 同 , 负 载 能 力 也 与 P1相 同 。v 当 作 为 外 部 扩 展 存 储 器 的 高 8位 地 址 总 线 使 用 时 ,控 制 信 号 应 为 高 电 平 “ 1”有 效

13、 , 多 路 转 换 开 关MUX接 通 地 址 信 号 , 来 自 程 序 计 数 器 PC的 高 8位地 址 PCH, 或 数 据 指 针 DPTR的 高 8位 地 址 DPH经 反相 器 3和 V1反 相 后 复 原 在 P2.x口 的 引 脚 上 , 输 出高 8位 地 址 A8A15。 在 上 述 情 况 下 , 口 锁 存 器 的内 容 不 受 影 响 , 所 以 , 取 指 或 访 问 外 部 存 储 器结 束 后 , 由 于 转 换 开 关 又 接 至 左 侧 , 使 输 出 驱动 器 与 锁 存 器 Q端 相 连 , 引 脚 上 将 恢 复 原 来 的 数据 。 http:/

14、 5.1.4 P3口 P3口 是 一 个 多 功 能 的 8位 口 , 可 以 字 节访 问 也 可 位 访 问 , 其 字 节 访 问 地 址 为 B0H,位 访 问 地 址 为 B0H B7H。P3口 的 功 能 : ( 1) 可 作 I/O口 使 用 , 为 准 双 向 口 。 这 方 面的 功 能 与 P1口 一 样 。 ( 2) 每 一 位 均 具 有 第 2功 能 。 http:/ 5.1.4 P3口 图 5.4http:/ 5.1.4 P3口v 当 P3口 作 为 通 用 I/O接 口 时 , 要 求 第 2功 能 输 出线 保 持 高 电 平 , 使 与 非 门 3的 输 出

15、取 决 于 口 锁 存器 的 状 态 。 在 这 种 情 况 下 , P3口 仍 是 1个 准 双 向口 , 它 的 工 作 方 式 、 负 载 能 力 均 与 P1、 P2口 相同 。 v 当 P3口 作 为 第 2功 能 (各 引 脚 功 能 见 表 5.1)使 用 时就 不 能 再 做 通 用 输 出 口 使 用 , 其 锁 存 器 Q端 必 须为 高 电 平 , 以 允 许 第 2功 能 输 出 , 在 做 第 2功 能输 入 时 , 虽 仍 做 通 用 输 入 口 , 但 已 无 实 际 意 义 。 http:/ 5.1.5 接 口 的 使 用 原 则1. I/O接 口 的 读 、

16、写 、 修 改每 个 I/O口 均 有 两 种 “ 读 ” 方 式 : 读 引 脚 和 读 锁存 器 。读 引 脚 : 是 读 外 部 接 口 的 电 平 信 号 , 读 引 脚 信 号有 效 。 真 正 读 引 脚 的 指 令 只 有 MOV A, Px读 锁 存 器 : 是 将 接 口 锁 存 器 的 Q端 信 号 读 回 , 写锁 存 器 信 号 有 效 。 读 锁 存 器 指 令 主 要 用 于 读 修 改 写 指 令 。如 下 列 这 些 指 令 :如 : ORL 、 XRL 、 JBC 、 CPL 、 INC 、 DEC 、DJNZ 、 MOV Px ,y 、 CLR Px.y和

17、SET Px.y。 http:/ 5.1.5 接 口 的 使 用 原 则2. 使 用 原 则v MCS-51单 片 机 中 的 4个 I/O口 在 实 际 使 用 中 , 一 般 遵 循以 下 用 法 : P0口 一 般 做 系 统 扩 展 地 址 低 8位 /数 据 复 用口 , P1口 一 般 做 I/O扩 展 口 , P2口 做 系 统 扩 展 地 址 高 8位 和 I/O口 扩 展 的 地 址 译 码 用 , P3口 做 中 断 输 入 、 串行 通 用 口 使 用 。v 在 各 个 口 的 带 负 载 能 力 和 接 口 要 求 上 , 由 于 P0口 的 输出 级 与 P1P3口

18、的 输 出 级 在 结 构 上 不 同 , 所 以 , 要 求也 不 同 。 P0口 的 每 一 位 可 驱 动 8个 TTL输 入 , 在 做 通 用I/O口 使 用 时 , 输 出 级 是 开 漏 电 路 , 故 需 外 部 加 上 拉电 阻 。 在 做 地 址 /数 据 总 线 使 用 时 , 不 需 要 外 接 上 拉电 阻 。 P1P3的 输 出 级 内 部 有 高 效 的 上 拉 电 阻 , 每 一位 输 出 可 驱 动 4个 TTL输 入 。 http:/ v 在 实 际 使 用 中 , 一 般 用 户 在 I/O扩 展 时 , 很 难计 算 I/O的 负 载 能 力 。 对 扩

19、 展 集 成 芯 片 , 如74LS系 列 的 一 些 大 规 模 集 成 芯 片 (如 8155、8255、 8253、 8259等 ), 都 可 与 MCS-51直 接 接口 。 其 他 一 些 扩 展 用 芯 片 , 使 用 中 可 参 考 器件 手 册 及 典 型 电 路 。v 对 于 一 些 线 性 元 件 , 如 键 盘 、 码 盘 及 LED显 示等 输 入 /输 出 设 备 , 由 于 MCS-51单 片 机 提 供 不了 足 够 的 驱 动 电 流 , 应 尽 量 设 计 驱 动 部 分 。5.1.5 接 口 的 使 用 原 则 http:/ 5.2 MCS-51单 片 机

20、中 断 系 统 5.2 MCS-51单 片 机 中 断 系 统一 、 中 断 的 基 本 概 念“ 中 断 ” 是 处 理 事 件 的 一 个 “ 过 程 ” , 这 一过 程 一 般 是 由 计 算 机 内 部 或 外 部 某 种 紧 急 事 件 引起 并 向 主 机 发 出 请 求 处 理 的 信 号 , 主 机 在 允 许 情况 下 响 应 请 求 , 暂 停 正 在 执 行 的 程 序 , 保 存 好 “断 点 ” 处 的 现 场 , 转 去 执 行 中 断 处 理 程 序 , 处 理完 后 恢 复 现 场 , 自 动 返 回 到 原 断 点 处 , 继 续 执 行原 程 序 。 这

21、一 处 理 过 程 就 称 为 “ 中 断 ” 。 http:/ 5.2 MCS-51单 片 机 中 断 系 统中 断 程 序 与 子 程 序 的 区 别 :调 用 中 断 服 务 程 序 的 过 程 类 似 于 调 用 子 程 序 ,其 区 别 在 于 调 用 子 程 序 在 程 序 中 是 事 先 安 排好 的 , 而 何 时 调 用 中 断 服 务 程 序 事 先 却 无 法确 定 , 因 为 “ 中 断 ” 的 发 生 是 由 外 部 因 素 决定 的 , 程 序 中 无 法 事 先 安 排 调 用 指 令 , 因 此 ,调 用 中 断 服 务 程 序 的 过 程 是 由 硬 件 自

22、动 完 成的 。 http:/ 5.2.1 中 断 的 基 本 概 念 图 5.5 中 断 执 行 过 程http:/ 1. 中 断 源 : 中 断 源 就 是 中 断 请 求 信 号 的 来 源 。2. 中 断 响 应 与 返 回3. 优 先 级 控 制 图 5.6 二 级 中 断 嵌 套 的 中 断 过 程5.2.1 中 断 的 基 本 概 念 http:/ 二 、 中 断 源 和 中 断 请 求 标 志 中 断 源 是 指 在 计 算 机 系 统 中 向 CPU发 出 中 断 请求 的 来 源 , 中 断 可 以 人 为 设 定 , 也 可 以 是 为 响 应突 发 性 随 机 事 件

23、而 设 置 。 通 常 有 I/O设 备 、 实 时控 制 系 统 中 的 随 机 参 数 和 信 息 故 障 源 等 。 可 分 为外 部 中 断 和 内 部 中 断 。5.2.2 中 断 源 和 中 断 请 求 标 志 http:/ 5.2.2 中 断 源 和 中 断 请 求 标 志图 5.7 中 断 系 统 结 构 http:/ IT0(IT1): 外 部 中 断 0(或 1)触 发 方 式 控 制 位 。IT0(或 IT1)=0, 则 选 择 外 部 中 断 为 电 平 触 发 方 式 , 低 电 平 有 效 ;IT0(或 IT1)=1, 则 选 择 外 部 中 断 为 边 沿 触 发

24、 方 式 , 负 跳 沿 有 效 。这 两 位 由 用 户 用 根 据 需 要 用 软 件 编 程 写 入 “ 1”或 “ 0”, 进 而 控 制 外中 断 请 求 信 号 方 式 。 可 以 使 用 字 节 操 指 令 , 也 可 用 位 操 作 指 令 :CLR IT0 ; 定 义 外 中 断 0为 电 平 触 发 方 式 。ORL TCON , #05H; 定 义 两 外 中 断 均 为 脉 冲 触 发 方 式5.2.2 中 断 源 和 中 断 请 求 标 志1 外 部 中 断由 P3.2、 P3.3输 入 中 断 请 求 信 号 , 外 部 中 断 请 求 有 两 种 触 发 方 式

25、:电 平 触 发 及 边 沿 触 发 。 用 户 可 以 通 过 对 特 殊 功 能 寄 存 器 TCON中 IT0和IT1位 的 编 程 来 选 择 。 相 应 位 定 义 格 式 如 下 : 0INT 1INThttp:/ IE0(IE1): 外 部 中 断 0(或 1)的 中 断 请 求 标 志 位 。 (硬 件 置位 、 硬 件 复 位 ) IE0(IE1)=1, 表 示 ( )检 测 到 有 效的 中 断 请 求 信 号 ; IE0(IE1)=0, 表 示 ( )上 无 有 效 的中 断 请 求 信 号 。 0INT 1INT0INT 1INT5.2.2 中 断 源 和 中 断 请

26、求 标 志 http:/ 2 内 部 中 断内 部 中 断 有 : 定 时 器 /计 数 器 T0/T1的 溢 出 中 断 ,串 行 口 的 发 送 /接 收 中 断 。 T0/T1的 溢 出 中 断 标 志 位 TF0、 TF1 : 对 外 部 脉 冲 计数 由 P3.4 、 P3.5输 入 脉 冲 信 号 。 当 T0/T1计 数 到 由 全 1变为 全 0时 , 由 硬 件 自 动 置 位 TCON的 TF0或 TF1, 向 CPU申 请中 断 。 CPU响 应 中 断 后 能 自 动 撤 除 中 断 请 求 信 号 (硬 件 复位 )。 5.2.2 中 断 源 和 中 断 请 求 标

27、志 http:/ 串 行 口 的 中 断 标 志 位 TI 、 RI : 当 串 行 口 发 送 完 或 接收 完 一 帧 信 息 后 , 通 过 接 口 硬 件 自 动 置 位 SCON的 TI或 RI位 向 CPU申 请 的 。 当 CPU响 应 中 断 后 , 需 用 户 采 用 软 件 方法 清 零 , 以 便 撤 除 中 断 请 求 信 号 。5.2.2 中 断 源 和 中 断 请 求 标 志 http:/ 串 行 口 控 制 器 SCONTI: 串 行 口 发 送 中 断 源 。 发 送 完 一 帧 , 由 硬 件 置 位 。 响 应中 断 后 , 必 须 用 软 件 清 0。RI

28、: 串 行 口 接 收 中 断 源 。 接 收 完 一 帧 , 由 硬 件 置 位 。 响 应中 断 后 , 必 须 用 软 件 清 0。5.2.2 中 断 源 和 中 断 请 求 标 志 http:/ 三 、 中 断 系 统 控 制1 中 断 允 许 控 制 寄 存 器 MCS-51单 片 机 对 各 中 断 源 的 中 断 开 放 (允 许 )或 关 闭 (屏蔽 )是 由 内 部 的 中 断 允 许 寄 存 器 IE的 各 位 来 进 行 两 级 控 制的 。 所 谓 两 级 控 制 是 指 各 个 中 断 源 的 允 许 控 制 位 与 一 个 中断 允 许 总 控 位 EA配 合 实

29、现 对 中 断 请 求 的 控 制 。 EA( IE.7) : 允 许 禁 止 全 部 中 断 。 当 EA=0, 则 禁 止 所 有中 断 的 响 应 ; 当 EA 1, 则 各 中 断 源 的 响 应 与 否 取 决 于 各自 的 中 断 控 制 位 的 状 态 。5.2.3 中 断 系 统 控 制 http:/ 5.2.3 中 断 系 统 控 制 X(IE.6) : 保 留 位 , 无 意 义 。ET2(IE.5) : 定 时 计 数 器 2( 8052型 单 片 机 ) 的 溢 出 或 捕获 中 断 响 应 控 制 位 。 ET2=0则 禁 止 中 断 响 应 ( 关 中 断 ) ;E

30、T2=1为 允 许 中 断 响 应 ( 开 中 断 ) 。ES( IE.4) : 串 行 通 信 接 收 发 送 中 断 响 应 控 制 位 。 ES0, 禁 止 中 断 响 应 ( 关 中 断 ) ; ES=1, 允 许 中 断 响 应( 开 中 断 ) 。ETi( IE.3, IE.1 ) : 定 时 器 计 数 器 i(i=0、 1)的 溢 出中 断 响 应 控 制 位 。 ETi=0, 禁 止 中 断 响 应 ( 关 中 断 ) ;ETi=1, 则 允 许 中 断 响 应 ( 开 中 断 ) 。EXi( IE.2 、 IE.0 ) : 外 部 中 断 i( ) 中 断 响 应 控 制位

31、 。 EXi=0, 禁 止 中 断 响 应 ( 关 中 断 ) ; EXi=1则 允许 中 断 响 应 ( 开 中 断 ) 。 iINThttp:/ 5.2.3 中 断 系 统 控 制例 如 :要 使 INT0开 中 (其 余 关 中 ), 可 执 行 下 列 指 令 : MOV IE, #1000000lB ; 或 者 : SETB EA ; SETB EX0 ; http:/ 5.2.3 中 断 系 统 控 制 2 中 断 优 先 级 控 制 CPU同 一 时 间 只 能 响 应 一 个 中 断 请 求 。 若 同 时 来 了 两个 或 两 个 以 上 中 断 请 求 , 就 必 须 有

32、先 有 后 。 MCS-51单 片 机的 中 断 源 有 两 个 用 户 可 控 的 中 断 优 先 级 , 即 高 、 低 中 断 优先 级 , 从 而 实 现 中 断 嵌 套 。 http:/ 5.2.3 中 断 系 统 控 制CPU响 应 中 断 的 原 则 是 :1) 先 高 后 低 如 果 多 个 中 断 请 求 同 时 出 现 , CPU首 先 响 应 优 先 级 别 最高 的 中 断 请 求 ;2) 高 可 断 低 高 优 先 级 的 中 断 请 求 可 中 断 正 在 执 行 的 低 优 先 级 中 断 服务 程 序 , 实 现 中 断 嵌 套 ;3) 同 低 不 断 同 级

33、或 低 优 先 级 的 中 断 请 求 不 能 中 断 正 在 执 行 的 中 断 服务 程 序 。 如 果 有 两 个 或 两 个 以 上 的 同 一 优 先 级 别 的 中 断 源同 时 向 CPU申 请 中 断 , 则 这 些 同 级 中 断 源 的 中 断 优 先 权 按CPU对 内 部 硬 件 的 查 询 次 序 决 定 。 http:/ 5.2.3 中 断 系 统 控 制IP寄 存 器 的 格 式 如 下 : (可 通 过 软 件 设 置 , 定 义 各 中 断源 的 中 断 优 先 级 别 )、( IP.6、 IP.7) : 保 留 位 , 无 定 义 。PT2( IP.5) :

34、 T2的 中 断 优 先 级 设 置 位 。 通 过 编 程 设 置 PT2=1, 则 定 义 为 高 优 先 级 中 断 ; 设 置 PT2=0, 则 定义 为 低 优 先 级 中 断 。PS( IP.4) : 串 行 通 信 中 断 优 先 级 设 置 位 。 软 件 设 置 PS=1, 则 定 义 为 高 优 先 级 中 断 ; 设 PS=0, 则 定 义 为低 优 先 级 中 断 。 http:/ 5.2.3 中 断 系 统 控 制PTi( IP.3、 IP.1) : Ti中 断 优 先 级 设 置 位 。 软 件 设置 PTi=1, 则 定 义 为 高 优 先 级 中 断 ; 设 置

35、 PTi=0,则 定 义 为 低 优 先 级 中 断 。 PXi( IP.2、 IP.0) : 外 部 中 断 i中 断 优 先 级 设 置 位 。软 件 设 置 PXi=1, 则 定 义 为 高 优 先 级 中 断 ; 设 置PXi=0, 则 定 义 为 低 优 先 级 中 断 。例 如 :若 要 将 INT1、 串 行 口 设 置 为 高 优 先 级 , 其 余 中 断源 设 置 为 低 优 先 级 , 可 执 行 下 列 指 令 : MOV IP, #00010100B; http:/ 5.2.3 中 断 系 统 控 制 当 同 时 有 两 个 或 两 个 以 上 优 先 级 相 同 的

36、 中 断 请 求 时 ,则 由 内 部 按 查 询 优 先 顺 序 来 确 定 该 响 应 的 中 断 请 求 , 其 优先 顺 序 由 高 向 低 顺 序 排 列 。 优 先 顺 序 排 列 如 下 : 中 断 优 先 原 则 :1、 低 级 不 打 断 高 级2、 高 级 不 睬 低 级3、 同 级 不 能 打 断4、 同 级 、 同 时 中 断 ,事 先 约 定 。 http:/ 5.2.4 中 断 处 理 过 程四 、 中 断 处 理 过 程中 断 处 理 过 程 大 致 可 分 为 四 步 : 中 断 请 求 、 中 断 响应 、 中 断 服 务 、 中 断 返 回 。1. 中 断

37、请 求 中 断 源 发 出 中 断 请 求 信 号 , 相 应 的 中 断 请 求 标 志 位 (在 中断 允 许 控 制 寄 存 器 IE中 )置 “ 1”。 http:/ 5.2.4 中 断 处 理 过 程2 中 断 响 应1)响 应 的 条 件 CPU在 每 个 机 器 周 期 的 S6按 照 优 先 级 查 询中 断 标 志 位 , 当 相 应 中 断 源 有 中 断 请 求 且 满 足 如 下 条 件 之一 时 , MSC-51单 片 机 响 应 中 断 。(1)无 同 级 或 高 级 中 断 正 在 处 理 或 CPU处 在 非 中 断 响 应 状 态 ,CPU处 于 开 中 断

38、(即 EA=1)状 态 且 相 应 中 断 是 开 放 的 (中 断 允许 寄 存 器 IE相 应 位 置 1)。(2)若 CPU正 在 响 应 某 一 中 断 请 求 时 又 来 了 新 的 中 断 请 求 ,则 应 满 足 高 级 中 断 可 以 中 断 低 级 中 断 , 实 现 中 断 嵌 套 ; 低级 中 断 只 能 等 待 现 有 中 断 服 务 完 成 后 再 被 响 应 的 原 则 。(3)若 CPU现 行 执 行 的 指 令 为 RETI或 任 何 访 问 IE、 IP(如SETB EA)的 指 令 时 , 则 执 行 完 该 指 令 且 紧 随 其 后 的 另 一 条 指

39、令 也 已 执 行 完 毕 后 才 响 应 该 中 断 请 求 。http:/ 5.2.4 中 断 处 理 过 程2)中 断 响 应 过 程 首 先 , 根 据 中 断 源 的 优 先 级 高 低 , 对 相 应 的 优 先 级 状态 触 发 器 置 1; 然 后 , 保 护 断 点 , 把 当 前 程 序 计 数 器 PC的 内 容 压 入 堆栈 。 其 次 , 封 锁 同 级 和 低 级 中 断 , 以 防 在 响 应 中 断 期 间 受 其他 中 断 的 干 扰 , 清 除 相 应 的 中 断 请 求 标 志 位 ( 串 行 口 中 断请 求 标 志 RI和 TI除 外 ) ; 最 后

40、, 根 据 中 断 源 入 口 地 址 , 转 入 执 行 相 应 中 断 服 务 程序 , 各 中 断 服 务 程 序 的 入 口 地 址 见 表 5.1。 http:/ 5.2.4 中 断 处 理 过 程中 断 源 入 口 地 址INT0 0003HT0 000BHINT1 0013HT1 001BHRI/TI 0023H表 5.1 中 断 源 入 口 地 址 http:/ 5.2.4 中 断 处 理 过 程3)中 断 响 应 时 间 所 谓 中 断 响 应 时 间 是 指 CPU检 测 到 中 断 请 求 信 号 到 转入 中 断 服 务 程 序 入 口 所 需 要 的 机 器 周 期

41、数 。 MCS-51单 片 机 响 应 中 断 的 最 短 时 间 为 3个 机 器 周 期 ,时 间 最 长 需 要 8个 机 器 周 期 。 http:/ 5.2.4 中 断 处 理 过 程3 执 行 中 断 服 务 程 序 中 断 服 务 程 序 应 包 含 以 下 几 部 分 : 保 护 现 场 : 中 断 时 刻 单 片 机 存 储 单 元 中 的 数 据 或 状 态 . (2)允 许 中 断 和 禁 止 中 断 在 CPU执 行 当 前 中 断 服 务 程 序 的 过 程 中 , 往 往 又 会 有 其 它 中 断 源 的 中 断 请 求 出 现 。 (3)执 行 中 断 服 务

42、程 序 主 体 , 完 成 相 应 操 作 (4)恢 复 现 场 http:/ 5.2.4 中 断 处 理 过 程4 中 断 返 回 在 中 断 服 务 程 序 最 后 , 必 须 安 排 一 条 中 断 返 回 指 令RETI, 当 CPU执 行 RETI指 令 后 , 自 动 完 成 下 列 操 作 : 恢 复 断 点 地 址 。 开 放 同 级 中 断 , 以 便 允 许 同 级 中 断 源 请 求 中 断 。 http:/ 5.2.5 中 断 请 求 的 撤 除五 、 中 断 请 求 的 撤 除 中 断 源 发 出 中 断 请 求 , 相 应 中 断 请 求 标 志 置 “ 1” 。

43、CPU响 应 中 断 后 , 必 须 清 除 中 断 请 求 “ 1” 标 志 。 否 则 中 断响 应 返 回 后 , 将 再 次 进 入 该 中 断 , 引 起 死 循 环 出 错 。 对 定 时 /计 数 器 T0、 T1中 断 , 外 中 断 边 沿 触 发 方 式 , CPU响 应 中 断 时 就 用 硬 件 自 动 清 除 了 相 应 的 中 断 请 求 标 志 。 对 外 中 断 电 平 触 发 方 式 , 需 要 采 取 软 硬 结 合 的 方 法 消 除后 果 。 对 串 行 口 中 断 , 用 户 应 在 串 行 中 断 服 务 程 序 中 用 软 件 清除 TI或 RI。

44、 http:/ 5.2.6 中 断 的 应 用 及 编 程六 、 中 断 的 应 用 及 编 程 中 断 初 始 化 设 置 堆 栈 指 针 SP 定 义 中 断 优 先 级 定 义 外 中 断 触 发 方 式 开 放 中 断 安 排 好 等 待 中 断 或 中 断 发 生 前 主 程 序 应 完成 的 操 作 内 容 。 http:/ 5.2.6 中 断 的 应 用 及 编 程 中 断 服 务 主 程 序 在 中 断 服 务 入 口 地 址 设 置 一 条 跳 转 指 令 , 转移 到 中 断 服 务 程 序 的 实 际 入 口 处 。 根 据 需 要 保 护 现 场 。 中 断 源 请 求

45、 中 断 服 务 要 求 的 操 作 。 恢 复 现 场 。 与 保 护 现 场 相 对 应 , 注 意 先 进 后出 、 后 进 先 出 操 作 原 则 。 中 断 返 回 , 最 后 一 条 指 令 必 须 是 RETI。 http:/ 5.2.6 中 断 的 应 用 及 编 程例 5-1 若 要 求 外 部 中 断 引 脚 为 边 沿 触 发 方 式 , 以 及 处于 高 中 断 优 先 级 , 编 写 中 断 系 统 初 始 化 程 序 。解 : 程 序 的 编 制 有 两 种 方 法 , 一 种 是 采 用 位 操 作 指 令 进 行编 制 , 另 一 种 是 字 节 型 指 令 编

46、 制 。 程 序 分 别 如 下 。方 法 一 : SETB EASETB EX1 ;开 INT1中 断SETB PX1 ;令 INT1为 高 优 先 级SETB IT1 ;令 INT1为 边 沿 触 发 方 式方 法 二 : MOV IE, #84H ;开 INT1中 断ORL IP, #04H ;令 INT1为 高 优 先 级ORL TCON, #04H ;令 INT1为 边 沿 触 发 方 式1INT http:/ 5.2.6 中 断 的 应 用 及 编 程例 5-2: 单 片 机 通 过 P1口 以 中 断 方 式 向 外 设 输 出 数 据 , 当 外 设 准备 好 接 收 数 据

47、时 , 就 发 出 选 通 信 号 , 经 触 发 器 和 非 门 至 INT0,如 下 图 所 示 。 请 编 制 相 应 程 序 。P1口P3.0 Q DCP SD 外 设 选 通 信 号接 地INT0 数 据 至 外 设8031 http:/ 5.2.6 中 断 的 应 用 及 编 程解 : 当 外 设 准 备 好 接 收 一 个 数 据 后 , 发 出 选 通 信 号 , 使 触发 器 输 出 高 电 平 后 经 非 门 至 INT0引 脚 , 向 CPU发 出 中 断 请求 , CPU响 应 这 个 中 断 请 求 后 , 在 中 断 处 理 程 序 中 先 撤 除中 断 请 求 信

48、 号 , (通 过 P3.0=1, 使 INT0=1)再 由 P1口 将 单 片机 内 部 的 数 据 输 出 到 外 设 。 ORG 0000HSTART: LJMP MAIN ORG 0003H LJMP IINT0 ORG 0030H ;主 程 序MAIN: CLR IT0 ;低 电 平 触 发 SETB EA SETB EX0 ;开 中 断 SETB PX0 ; 优 先 级 设 置 MOV DPTR, #1000H ; 外 设 首 地 址 . http:/ 5.2.6 中 断 的 应 用 及 编 程 ORG 0100HIINT0: PUSH PSW ;中 断 处 理 程 序 PUSH

49、ACC CLR P3.0 NOP NOP SETB P3.0 ;撤 除 INT0 MOV A, P1 ;输 入 数 据 MOVX DPTR, A ;保 存 数 据 INC DPTR . POP ACC ;恢 复 现 场 POP PSW RETI ;返 回 主 程 序 http:/ 5.3 MCS-51单 片 机 定 时 器 /计 数 器5.3 MCS-51单 片 机 定 时 器 /计 数 器软 件 定 时 : 循 环 程 序 , 定 时 准 确 , 无 需 硬 件 电路 , 但 增 加 CPU开 销硬 件 定 时 : 硬 件 电 路 实 现 , 不 占 用 CPU时 间 ,使 用 不 够 方

50、便可 编 程 定 时 /计 数 器 : 对 系 统 时 钟 脉 冲 的 计 数定 时 , 计 数 值 通 过 程 序 设 定 , 定 时 准 确 , 使 用灵 活 方 便 http:/ 5.3 MCS-51单 片 机 定 时 器 /计 数 器 定 时 器 /计 数 器 可 以 是 独 立 的 集 成 芯 片 , 也可 以 构 成 于 单 片 机 内 部 , 但 无 论 何 种 形 式 都 具有 以 下 共 性 :1、 定 时 、 计 数 器 的 核 心 部 件 是 一 个 加 1计 数 器 。 两 种 工 作 方 式 的 区 别 在 于 计 数 脉 冲 来源 ,定 时 器 /计 数 器 可 以

51、 工 作 于 计 数 方 式 也 可 以工 作 于 定 时 方 式 。 书 P812、 定 时 器 /计 数 器 的 计 数 值 在 范 围 内 是可 变 的 , 这 取 决 于 计 数 器 的 位 数 。 计 数 的 最 大值 也 就 限 定 了 定 时 的 最 大 值 。 书 P853、 在 到 达 设 定 的 定 时 或 计 数 值 时 发 出 溢出 中 断 申 请 , 实 现 定 时 控 制 。 PPT 5.2节 http:/ 5.3 MCS-51单 片 机 定 时 器 /计 数 器 在 MCS-51单 片 机 内 部 有 两 个 16位 定 时 器 /计 数 器 T0和 T1, 它

52、们 均 可 作 为 定 时 器 或 计 数器 使 用 , 均 具 有 4种 不 同 的 工 作 方 式 , 用 户 可通 过 对 特 殊 功 能 寄 存 器 的 编 程 , 方 便 地 选 择适 当 的 工 作 方 式 及 设 定 T0或 T1工 作 于 定 时 器还 是 计 数 器 。( 1) : 何 时 控 制 启 动 计 数 器 ? 问 题 : ( 2) : 如 何 控 制 是 定 时 还 是 计 数 ?( 3) : 如 何 控 制 定 时 /计 数 的 长 短 ? http:/ 5.3.1 T0、 T1的 结 构一 、 T0、 T1的 结 构1 内 部 结 构 外 部 输 入 脉 冲

53、图 5.8http:/ 1 加 法 计 数 器 的 初 值 可 以 由 程 序 设 定 , 设 置 的 初值 不 同 , 加 法 器 达 到 溢 出 所 需 的 计 数 值 或 定 时时 间 就 不 同 。 2 对 定 时 器 /计 数 器 工 作 模 式 、 工 作 方 式 的 设 定及 控 制 是 通 过 方 式 选 择 寄 存 器 TMOD和 控 制 寄 存器 TCON这 两 个 特 殊 功 能 寄 存 器 来 完 成 的 。 5.3.1 T0、 T1的 结 构 http:/ 2 定 时 器 /计 数 器 方 式 选 择 寄 存 器 TMOD 定 时 器 /计 数 器 T0、 T1都 有

54、 4种 工 作 方 式 , 可 通 过程 序 对 TMOD的 编 程 来 设 置 。 其 位 定 义 如 下 :5.3.1 T0、 T1的 结 构 http:/ C/ : 定 时 或 计 数 功 能 选 择 位 , “ 1”时 为 计 数 方 式 ; “ 0”时 为 定 时 方 式 。M1、 M0: 定 时 器 /计 数 器 工 作 方 式 选 择 位 ,T5.3.1 T0、 T1的 结 构 http:/ 5.3.1 T0、 T1的 结 构GATE: 门 控 位 , 用 于 控 制 定 时 器 /计 数 器 的 启 动是 否 受 外 部 引 脚 中 断 请 求 信 号 的 影 响 。当 GAT

55、E=0时 , TRx=1, 启 动 Tx计 数 ; TRx=0, 停 止Tx计 数 。当 GATE=1时 , 仅 当 TRx=1且 =1时 , 才 允 许 Tx计 数 , 该 位 由 软 件 进 行 设 置 。 GATE=0 TRx=1 一 般 情 况 下 , 选 用 该 方 法 xINT http:/ 3 定 时 器 /计 数 器 控 制 寄 存 器 TCONTF0(TF1): T0(T1)溢 出 中 断 标 志 位 。 当 T0/T1启 动 计 数后 , 从 初 值 开 始 加 1计 数 , 当 T0(T1)计 数 溢 出 时 , 由 硬 件将 该 位 置 位 , 并 在 允 许 中 断

56、的 情 况 下 , 向 CPU发 出 中 断 请求 信 号 , CPU响 应 中 断 转 向 中 断 服 务 程 序 时 , 由 硬 件 自 动将 该 位 清 零 , TF0(TF1)也 可 以 由 程 序 查 询 或 清 零 。5.3.1 T0、 T1的 结 构 http:/ 5.3.1 T0、 T1的 结 构TR0(TR1): T0(T1)运 行 控 制 位 。当 GATE=0时 , TRx=1, 启 动 Tx计 数 ; TRx=0, 停止 计 数 。当 GATE=1时 , 仅 当 TRx=1且 =1时 , 才 允 许Tx计 数 , 该 位 由 软 件 进 行 设 置 。控 制 字 中 其

57、 余 用 于 中 断 控 制 。 xINT xINThttp:/ 5.3.2 T0、 T1的 4种 工 作 方 式 二 、 T0、 T1的 4种 工 作 方 式 T0和 T1都 具 有 4种 工 作 方 式 , 当 工 作 于 方 式 0、 1、 2时 , T0和 T1功 能 相 同 , 但 工 作 在 3时 ,其 功 能 不 同 。 下 面 分 别 介 绍 这 4种 工 作 方 式 。1 工 作 方 式 0( M1M0=00) 定 时 /计 数 方 式 0是 13位 计 数 器 , 即 THx高 8位 (作 计 数 器 )和 TLx的 低 5位 (32分 频 的 定 标 器 )构 成 , T

58、Lx的 高 3位 未 用 。 (x=0或 1) 计 数 时 , TLx的 低 5位 溢 出 后 向 THx进 位 , THx溢 出 后 将 TFx置 位 , 并 向 CPU申 请 中 断 。 http:/ 图 5.9 定 时 /计 数 方 式 0: 13位 计 数 器 示 意 图 5.3.2 T0、 T1的 4种 工 作 方 式 http:/ 2 工 作 方 式 1 (M1M0=01) 由 THx和 TLx组 成 16位 计 数 器 。 其 组 成 结 构 与 定时 计 数 方 式 0完 全 相 同 , 但 计 数 范 围 比 定 时 计数 方 式 0扩 大 了 很 多 。 计 数 信 号 从

59、 TLx的 低 位 输 入 , 计 数 每 溢 出 一 次 ,THx计 数 器 加 1。 当 16位 由 全 “ 1”变 成 全 “ 0”时 , 最高 位 产 生 溢 出 , 置 位 TFx, 向 主 机 请 求 中 断 。 图 5.10 定 时 计 数 方 式 1: 16位 计 数 器 示 意 图 5.3.2 T0、 T1的 4种 工 作 方 式 http:/ 5.3.2 T0、 T1的 4种 工 作 方 式模 式 0、 1的 特 点 :v 13位 和 16位 的 计 数 器 模 式 。v 启 动 后 , 从 某 一 个 初 值 的 基 础 上 进 行“ 加 一 ” 计 数 。 当 计 到

60、“ 全 ” 时 再 来一 个 计 数 脉 冲 , 计 数 器 就 会 产 生 一 个“ 溢 出 ” 即 TFx=1, 此 时 计 数 器 本 身 为“ 全 零 ” 。v 如 果 需 要 重 复 性 的 完 成 某 一 值 的 定 时 或计 数 , 需 要 在 每 一 次 计 数 前 不 断 的 重 新预 装 初 值 , 称 之 为 “ 软 件 重 装 初 值 ” 。 http:/ 5.3.2 T0、 T1的 4种 工 作 方 式3 工 作 方 式 2 (M1M0=10) TLx自 动 设 置 初 始 值a) 由 TLx作 为 8位 计 数 器 , THx作 为 计 数 初 值 寄 存器 , 设

61、 置 初 值 时 同 时 送 THx和 TLx。b) TLx进 行 加 1计 数 , 在 计 数 溢 出 时 , 不 仅 置 溢 出标 志 TFx, 还 自 动 将 THx中 的 内 容 自 动 送 入 TLx,使 TLx重 新 从 初 值 开 始 计 数 。 THx的 内 容 可 由 软件 置 入 , 且 在 计 数 器 工 作 期 间 其 值 不 变 。 非 常适 合 进 行 重 复 性 定 时 的 场 合 , 如 产 生 连 续 方 波信 号 等 。 编 成 中 省 去 了 软 件 重 装 初 值 的 麻 烦 。c) 方 式 2适 用 于 产 生 固 定 时 间 间 隔 的 控 制 脉

62、冲 ,也 可 以 做 为 串 口 波 特 率 发 生 器 。 http:/ 5.3.2 T0、 T1的 4种 工 作 方 式 图 5.11 定 时 /计 数 方 式 2: 8位 自 动 再 装 入 计 数 器 示 意 图http:/ 5.3.2 T0、 T1的 4种 工 作 方 式4 工 作 方 式 3 (M1M0=11)(只 有 T0有 方 式 3)a) 将 定 时 器 计 数 器 T0分 成 两 个 独 立 的 8位 计 数 器 , 用TL0组 成 完 整 的 8位 定 时 器 计 数 器 ( 既 可 以 定 时 , 又可 以 计 数 ) , 用 TH0组 成 只 能 定 时 的 8位 定

63、 时 器 。 TL0占用 原 T0的 各 个 控 制 位 、 引 脚 和 中 断 标 志 ; TH0分 别 借 用了 定 时 器 T1的 TR1、 TF1和 ET1为 自 己 服 务 , 使 TH0能 象TL0那 样 用 TR1启 动 定 时 , 并 用 TF1来 作 为 TH0的 溢 出 中断 的 标 志 。 T1无 方 式 3, 若 硬 设 为 方 式 3, 则 T1立 即 停止 计 数 。 b) T0为 方 式 3时 , T1可 为 方 式 02, 仅 用 T1的 C/T位 进 行 控制 , 计 数 器 溢 出 时 , 只 能 将 输 出 送 入 串 口 或 不 用 于 中断 的 场 合

64、 。 适 用 场 合 : T0较 少 选 用 方 式 3, 只 在 T1用 作波 特 率 发 生 器 时 , T0才 选 作 方 式 3, T1常 设 为 方 式 2的 波 特 率 发 生 器 。 http:/ 5.3.2 T0、 T1的 4种 工 作 方 式 图 5.12 定 时 /计 数 方 式 3: 二 个 8位 计 数 器 示 意 图http:/ 5.3.2 T0、 T1的 4种 工 作 方 式 图 5.13 计 数 格 式 http:/ 5.3.3 定 时 器 /计 数 器 应 用 举 例三 、 定 时 器 /计 数 器 应 用 举 例1. 初 始 化 步 骤通 常 情 况 下 设

65、置 顺 序 大 致 如 下 :( 1) 工 作 方 式 控 制 字 ( TMOD) 的 设 置 ;( 2) 计 数 初 值 的 计 算 及 装 入 TLx、 THx;( 3) 中 断 允 许 位 ETx、 EA的 设 置 , 使 主 机 开 放 中断 ;( 4) 给 中 断 优 先 级 寄 存 器 IP选 送 中 断 优 先 级 字 ,以 设 定 中 断 优 先 级 ;( 5) 启 停 位 TRx的 设 置 等 。 http:/ 5.3.3 定 时 器 /计 数 器 应 用 举 例2. 计 数 器 初 值 计 算 方 法 假 设 将 计 数 器 计 满 为 0所 需 要 的 计 数 值 为 N

66、,应 装 入 的 计 数 初 值 为 X, n为 计 数 器 的 位 数 , 则 :X=2n-N 其 中 n与 计 数 器 工 作 方 式 有 关 。 在 方 式 0时 n=13,在 方 式 1时 n=16, 在 方 式 2和 方 式 3时 n=8。 http:/ 5.3.3 定 时 器 /计 数 器 应 用 举 例3. 定 时 器 初 值 计 算 方 法假 设 定 时 时 间 为 T, 机 器 周 期 为 Tp, 即 12/晶 振 频率 。 X为 定 时 器 的 定 时 初 值 , 则 : T=(2n-X)Tp X=2n-T/Tp (n同 上 ) 再 将 计 算 出 的 初 值 转 换 为 二 进 制 数 TB, 然 后 再 分 别送 入 THi、 TLi( 对 于 T0, i=0; 对 于 T1, i=1) http:/ 5.3.3 定 时 器 /计 数 器 应 用 举 例例 5-3: 设 定 时 时 间 T=5ms, 机 器 周 期 Tp=2 s, 则可 求 得 计 数 次 数 ( T/TP) 为 5ms/2 s=2500次 。P85 例 5-2v 选 用 方 式 0: n=13

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