第三章 MCS51单片机的内部资源及应用.doc

思考题与习题部分参考答案第三章 MCS51单片机的内部资源及应用1什么是中断和中断系统？其主要功能是什么？3.1解：当CPU正在处理某件事情的时候，外部发生的某一事件请求CPU迅速去处理， CPU暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件，处理完该事件以后，再回到原来被中止的地方，继续原来的工作。这种过程为中断，实现这种服务的部件称为中断系统。 功能：实时处理，能对外界异步发生的事件作出及时的处理。完全消除了CPU在查询方式中的等待现象，大大提高了CPU的工作效率。实现实时控制。2什么是是中断优先级？中断优先级 处理的原则是什么？3.2解: 中断优先级是CPU响应中断的先后顺序。中断优先处理的原则是:(1)先响应优先级高的中断请求，再响应优先级低的中断请求。(2)如果一个中断请求己被响应，同级的其他中断请求将被禁止。(3)如果同级的多个中断请求同时出现，CPU则按单片机内部的自然优先级顺序响应各中断请求。单片机内部自然优先级顺序（由高到低）为:外部中断0定时器0中断外部中断l定时器1中断串行接口中断。38051有哪些中断级？如何对各中断请求进行控制？3.3解: （1）80C51有以下中断源： 外部中断0（）请求，低电平有效。 外部中断1（）请求，低电平有效。 T0：定时器/计数器0溢出中断请求。 T1：定时器/计数器1溢出中断请求。 TI/RI：串行接口中断请求。（2）通过对特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP的各位进行置位或复位等操作，可实现对各种中断的控制功能。5简述MCS51单片机的中断响应过程。3.5解: 单片机一旦响应中断请求, 就由硬件完成以下功能: （1） 根据响应的中断源的中断优先级, 使相应的优先级状态触发器置1；（2） 执行硬件中断服务子程序调用, 并把当前程序计数器PC的内容压入堆栈，保护断点，寻找中断源； （3） 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）； （4） 把被响应的中断源所对应的中断服务程序的入口地址（中断矢量）送入PC, 从而转入相应的中断服务程序。（5）中断返回，程序返回断点处继续执行。68051怎么管理中断？怎样开放和禁止中断？怎么设置优先级？3.6解: （1）由中断源提出中断请求，由中断控制允许控制决定是否响应中断，如果允许响应中断，则CPU按设定好的优先级的顺序响应中断。如果是同一优先级的中断，则按单片机内部的自然优先级顺序（外部中断0定时器0中断外部中断l定时器1中断串行接口中断）响应中断。CPU响应中断请求后，就立即转入执行中断服务程序。保护断点、寻找中断源、中断处理、中断返回，程序返回断点处继续执行。(2)由中断允许寄存器IE控制开放和禁止中断。欲开放某一中断，则应先开放总中断允许（EA置1），然后开放相应中断的中断允许（相应位置1）；若要要禁止中断，则EA置O即可。(3)由中断优先级控制寄存器IP控制中断优先级，相应位置1，则设为高级中断，置0则为低级。其中：PS为串行中断优先级，PTl(0)为定时中断1(0)优先级，PXl(0)外部中断1(0)优先级。78051在什么条件下可响应中断？3.7解: (1)有中断源发出中断请求。(2)中断总允许控制位EA=l， CPU开放总中断。(3)申请中断的中断源的中断允许位为1，即该中断没有被屏蔽。(4)无同级或更高级中断正在服务。(5)当前指令周期已经结束。(6)若现行指令为RETI或访问IE或IP指令时，读指令以及紧接着的另一条指令已执行完毕。 满足以上条件，则CPU响应响应中断元的中断请求。9说明MCS-51单片机响应中断后，中断服务的入口地址。3.9解:中断服务程序的入口地址如下表：中断源中断矢量外部中断0（）0003H定时器T0中断000BH外部中断1（）0013H定时器T1中断001BH串行口中断0023H118051单片机外部中断源有几种触发中断请求的方法？如何实现中断请求？3.11解: 有两种方式:电平触发和边沿触发。（1）电平触发方式：CPU在每个机器周期的S5P2期间采样外部中断引脚的输人电平。若为低电平，便置IEl(IEO)为“1” ，申请中断；若外部中断引脚为高电平，则IEl(IEO)清零。（2）边沿触发方式：CPU在每个机器周期的S5P2期间采样外部中断请求引脚的输人电平。如果在相继的两个机器周期采样过程中，一个机器周期采样到外部中断请求为高电平，接着下一个机器周期采样到外部中断请求为低电平，则使IEl(IEO)置1，申请中断;否则，IEl(1E0)置0。3.12解: 可以。在相应的中断源的中断程序入口地址处，用一条长跳转指令（LJMPAdd16），转到相应64K程序存储器的任意地址（Add16）处，执行相应的中断程序。3.13 解: 将3个中断源的中断请求经过与门连接到MCS-51的外部中断0的输入引脚上。3、2、1中断源的输入引脚分别接到P1.0、P1.1、P1.2引脚上，以备查询。程序如下：X1 EQU 2000H；定义中断源1的入口地址X2 EQU 2100HH；定义中断源2的入口地址X3 EQU 2200H ；定义中断源3的入口地址ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP INT00START: INT00: JB P1.0, LP1 ；查询中断源，若此中断源无中断则转LP1LJMP 2200H；转入相应的中断服务LP1: JB P1.1, LP2；查询中断源，若此中断源无中断则转LP2LJMP 2100H ；转入相应的中断服务LP3: LJMP 2000H ；转入相应的中断服务 X1: RETIX2: RETIX3: RETI148051单片机内部有几个定时器/计数器？它们是由哪些特殊功能寄存器组成？3.14解: 80C51单片机片内设有2个定时器计数器：定时器计数器T0和定时器计数器T1，T0由TH0、TL0组成，T1由TH1、TLl组成。T0、T1由特殊功能寄存器TMOD、TCON控制。17定时器/计数器的4种工作方式个有何特点 ？如何选择、设定？3.17解: (1) 工作方式O: 13位定时器/计数器工作方式。 工作方式0由TH0的全部8位和TL0的低5位构成13位加1计数器，此时TL0的高3位未用。在计数过程中，当TL0的低5位溢出时，都会向TH0进位，而全部13位计数器溢出时，则计数器溢出标志位TF0置位。 (2) 工作方式l: 16位的定时器/计数器方式。工作方式1由TH0作为高8位，TL0为低8位，在计数过程中，当全部16位计数器溢出时，则计数器溢出标志位TF0置位。 (3) 工作方式2: 自动重新装入计数初值的8位定时器/计数器工作方式。工作方式2的16位定时器/计数器被拆成两个8位寄存器TH0和TL0，CPU在对它们初始化时必须装入相同的定时器/计数器初值。定时器/计数器启动后，TL0按8位加1计数器计数，当TL0计数溢出时，置位TF0的同时又从预置寄存器TH0中重新获得计数初值并启动计数。如此反复。适合于需要重复计数的应用场合，也可以当做串行数据通信的波特率发生器使用。 (4) 工作方式3: 两个8位定时器/计数器（仅适用于T0）。在工作方式3时，定时器/计数器0被拆成两个独立的8位计数器TL0和TH0。其中，TL0既可以作计数器使用，也可以作为定时器使用，定时器/计数器0的各控制位和引脚信号全归它使用。其功能和操作与方式0或方式1完全相同。TH0只能作为简单的定时器使用，只能借用定时器/计数器1的控制位TR1和TF1，也就是以计数溢出去置位TF1，TR1则负责控制TH0定时的启动和停止。一般情况下，只有在T1以工作方式2运行（当波特率发生器用）时，才允许T0工作于方式3。TMOD用于控制定时器/计数器T0和T1的工作方式，M1M0为工作方式选择位。M1M0=00 方式0，13位定时器/计数器；M1M0=01 方式1，16位定时器/计数器；M1M0=10 方式2，自动重新装入计数初值的8位定时器/计数器；M1M0=11 方式3，两个8位定时器/计数器（仅适用于T0）。为定时方式/计数方式选择位。若设定=0，则选择定时器工作方式；若设定=1，则选择计数器工作方式。一个定时器/计数器同一时刻或者作定时用，或者作计数用，不能同时既作定时又作计数用。GATE：门控位。它的状态决定了定时器/计数器启/停控制取决于TR0还是取决于TR0和引脚两个条件的组合。若GATE=0，则只由TCON中的启/停控制位TR0控制定时器/计数器的启/停。此时，只要TR0=1，则接通模拟开关，使计数器进行加法计数，定时器/计数器启动工作。而如果TR0=0，则断开模拟开关，定时器/计数器停止工作。若GATE=1，由外部中断请求信号和TCON中的启/停控制位TR0组合状态控制定时器/计数器的启/停。只有TR0=1，且引脚也是高电平，才能启动定时器/计数器工作，否则，定时器/计数器停止工作。定时器/计数器的定时器/计数器范围为：工作方式0：13位定时器/计数器方式，因此，最多可以计到213，也就是8 192次。工作方式1：16位定时器/计数器方式，因此，最多可以计到216，也就是65 536次。工作方式2和工作方式3：都是8位的定时器/计数器方式，因此，最多可以计到28，也说是256次。18使用一个定时器，如何通过软硬结合方法实现较长时间的定时？3.18解: 设定好定时器的定时时间，采用中断方式用软件设置计数次数，进行溢出次数累计，从而得到较长的时间。23波特率、比特率和数据传送的含义是什么？3.23解:为了衡量串行通信的速度，应该有一个测量单位，在数据通信中，描述数据传送速度的方式有3种: 波特率定义为每秒传送信号的数量，单位为波特（Baud）。比特率定义为每秒传送二进制数的信号数（或每秒传送二进制码元的个数），单位是bps（bit per second）或写成b/s（位/秒）。数据传送速率(或字符传送速率)定义为每秒传送多少个字符(或单位时间内平均数据传移速率，单位是字符/秒。在串行通信中，传送的信号可能是二进制、八进制或十进制等。只有在传送的信号是二进制信号时，波特率才与比特率数值上相等。而在采用调制技术进行串行通信时，波特率是描述载波信号每秒钟变化为信号的数量（又称为调制速率）。在这种情况下，波特率与比特率在数值上可能不相等。24什么是串行异步通信？它有哪些特征？3.24解: 异步通信中，接收器和发送器有各自的时钟，数据常以字符为单位组成字符帧传送，用一帧来表示一个字符，其字符帧的数据格式为：在一帧格式中，先是一个起始位“0”（低电平），然后是58个数据位，规定低位在前，高位在后，接下来是1位奇偶校验位（可以省略），最后是12位的停止位“1”（高电平）。异步通信的优点是不需要传送同步脉冲，可靠性高，所需设备简单；缺点是字符帧中因包含有起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。27简述串行接口接收和发送数据的过程？3.27解：串行接口的接收和发送是对同一地址(99H)两个物理空间的特殊功能寄存器SBUF进行读或写的。当向SBUF发写命令时(执行MOVSBUF，A指令)，即向发送缓冲器SBUF装载并开始由TXD引脚向外发送一帧数据，发送完使发送中断标志位TI=1。在满足串行接口接收中断标志位RI(SCON.O)=0的条件下，置允许接收位REN(SCON.4)=1，就会接收一帧数据进入移位寄存器，并装载到接收SBUF中，同时使R1=1。当发读SBUF命令时(执行MOV A，SBUF指令)，便从接收缓冲器SBUF读取信息通过80C5l内部总线送CPU。32利用8051串行口控制8位发光二极管工作,要求发光二极管每1s交替地亮、灭，画出电路图并编写程序。3.32解： 主程序框图如下：串口初始化FFH送SBUF设 标 志调延时程序标志位取反标志为零标志为1FF送SBUF标志为零OOH送SBUF 程序如下：ORG0040H MOVSCON，#00H MOVSBUF，#0FFH SETBCMOV00H，CAA：ACALLDELAYCPL00HMOVC，00HJCBBMOVSBUF，#00HSJMP CCBB：MOVSBUF，#0FFHCC：AJMPAADELAY：MOV R7，#8D1：MOV R6，#250D2：MOV R5，#250D3：DJNZ R5，D3DJNZ R6，D2DJNZ R7，D1 RET END33试编写一串行通讯的数据发送程序，发送片内RAM的20H2FH单元的16字节数据，串行接口方式设定为方式2，采用偶校验方式。设晶振频率 为6MHZ。3.33 解：采用查询方式编写发送程序如下： ORG0000HLJMPSTARTORG0030HSTART：MOVSCON，#80H；设定方式2发送MOVPCON，#80HMOVR0，#20H；给待发送数据块地址指针R0置初值MOVR7，#16；给数据块长度计数器R7置初值LS：MOVA，R0；取一字节数据送AMOVC，PMOVTB8，C；P随A变，PTB8MOVSBUF，A；启动发送JNBTI，$；查询发送标志，等待一字节发送完CLRTI；清TI标志位DJNZR7，LSRETEND34试编写一串行通讯的数据接收发送程序，将接收到的16字节数据送入片内RAM 30H 3FH单元中。串行接口设定为方式3，波特率为1200bps，晶振频率为6MHZ。3.34 解： 程序如下： ORG0000HLJMPSTARTORG0100HSTART：MOVTMOD，#20H；设定T1为模式2定时MOVTH1，#0F3H；送时间常数MOVTL1，#0F3HSETBTR1；启动定时器T1MOVSCON，#0D0H；串行接口设定为方式3，并允许接收MOVR0，#