第1章单片机概述_gai_

1、第第1 1章章 单片机概述单片机概述 单片机是指一个集成在一块芯片单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统，它以体积小、上的完整计算机系统，它以体积小、价格便宜、功能强大著称，在军事、价格便宜、功能强大著称，在军事、工业、农业、交通、日常生活都有广工业、农业、交通、日常生活都有广泛的应用。泛的应用。 单片机的基本功能是按照预定的单片机的基本功能是按照预定的程序完成各种指定操作程序完成各种指定操作 本章学习目标本章学习目标 了解单片机相关知识及应用了解单片机相关知识及应用 了解了解MCS51MCS51单片机基本结构单片机基本结构 掌握掌握I/OI/O口端口及应用特性口端口及应用特性 掌握单

2、片机内部结构、内部资源配置掌握单片机内部结构、内部资源配置 了解单片机工作时序等基础知识了解单片机工作时序等基础知识主要内容主要内容 1.1单片机概述单片机概述 1.2 MCS51单片机引脚及功能单片机引脚及功能 1.3 MCS-51单片机内部功能模块单片机内部功能模块 1.4 工作频率工作频率1.1.1单片机是什么单片机是什么 单片机英文缩写单片机英文缩写MCU，全拼为，全拼为Micro Controller Unit。又称单片微型计算机。又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer-SCM)，是指将计算机的，是指将计算机的中央处理中央处理单元单元CPU、数据存储器

3、数据存储器RAM、指令存储器指令存储器ROM、定时计数器和输入输出、定时计数器和输入输出、I/O接口电路、中断控制器、接口电路、中断控制器、模模/数转换器、数数转换器、数/模转换器、调制解调器模转换器、调制解调器等部件集等部件集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。应用场合做不同组合控制。 1.1单片机概述单片机概述图图1.1 单片机内部模块组成单片机内部模块组成 MCS51是指具有美国是指具有美国INTEL公司内核的公司内核的一系列单片机的总称，包括一系列的产品，如一系列单片机的总称，包括一系列的产品，如8031，80

4、51，8751，8032，8052，8752等，等，其中其中8051是最早最典型的产品。该系列其它是最早最典型的产品。该系列其它单片机都是在单片机都是在8051的基础上进行功能的增、的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来来称呼称呼MCS51系列单片机。系列单片机。8031是早年在我国是早年在我国最流行的单片机，目前已经淘汰。最流行的单片机，目前已经淘汰。1.1.2 单片机分类单片机分类 单片机按其存储器类型可分为单片机按其存储器类型可分为MASK(掩模掩模)ROMOTP(一次性可编程一次性可编程)ROMFLASH(电改写电改写)ROM等

5、类型。等类型。表表1.1 不同不同ROM的单片机的单片机 掩膜掩膜MCU 一次性编程一次性编程MCU 电擦写电擦写MCU 紫外线擦除紫外线擦除MCU 1.1.3 单片机的发展与应用单片机的发展与应用 从单片机处理数据角度看，历经了从单片机处理数据角度看，历经了4位、位、8位位,到现在的到现在的16位及位及32位位,甚至甚至64位，其中位，其中8位成位成为市场主流。为市场主流。 从单片机系统体系上看，经历了单片微型计从单片机系统体系上看，经历了单片微型计算机算机SCM（Single chip microcomputer）、）、微控制器微控制器MCU(micro controller unit)、

6、片上、片上系统系统SoC(system on chip)三大阶段。三大阶段。 表表1.2 单片机主要应用场合单片机主要应用场合单片机位数主要应用场合4位计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等8位电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器（CallerID）、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等16位行动电话、数字相机及摄录放影机等32位Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与

7、彩色传真机等64位高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器（如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy）及高级终端机等1.1.4 单片机的封装单片机的封装 常用的单片机封装有常用的单片机封装有DIP、QFP、SOP、PLCC，如表，如表1.3 。 其中：其中： DIP（Dual Inline Package）双列直插）双列直插 QFP Quad Flat Package 方块平面封装方块平面封装 SOP Small Out-Line Package 小外形封装小外形封装 PLCC Plastic Leaded Chip Carrier 带引线带引线的塑料芯片封装的塑料芯

8、片封装表表1.3 常用单片机封装常用单片机封装DIPQFPSOPPLCC1.2 MCS51单片机引脚及功能单片机引脚及功能 最常用最常用DIP40(双列直插双列直插)51单片机单片机 ，管脚共，管脚共40个个 ( a) (b) 图1.2 MCS51单片机引脚及功能1.2.1 主电源及地引脚主电源及地引脚 VCC（40脚）：电源，正常操作时接脚）：电源，正常操作时接+5V电源。电源。 VSS（20脚）：地线。脚）：地线。 以上两个引脚对于单片机来说都是输入，作用是以上两个引脚对于单片机来说都是输入，作用是提供单片机工作的电能需求。提供单片机工作的电能需求。 1.2.2外接晶振引脚外接晶振引脚 X

9、TAL1（19脚）：接外部晶振的一个引脚，是脚）：接外部晶振的一个引脚，是内部反相放大器的输入端。内部反相放大器的输入端。 XTAL2（18脚）：接外部晶振的一个引脚，是脚）：接外部晶振的一个引脚，是内部反相放大器的输出端。内部反相放大器的输出端。1.2.3 并行输入输出引脚并行输入输出引脚 P0.0P0.7（3932脚）：脚）：8位漏极开路的三态（高电平、位漏极开路的三态（高电平、低电平、高阻）双向输入低电平、高阻）双向输入/输出口，具有地址和数据传输功输出口，具有地址和数据传输功能，可以驱动能，可以驱动8个个LSTTL管。管。 P1.0P1.7（18脚）：脚）：8位带有内部上拉电阻的准双向

10、输位带有内部上拉电阻的准双向输入入/输出口，对于输出口，对于52系列单片机有变异功能，可以驱动系列单片机有变异功能，可以驱动4个个LSTTL管。管。 P2.0P2.7（2128脚）：脚）：8位带有内部上拉电阻的准双位带有内部上拉电阻的准双向输入向输入/输出口，具有地址传输功能，可以驱动输出口，具有地址传输功能，可以驱动4个个LSTTL管。管。 P3.0P3.7（1017脚）：脚）：8位带有内部上拉电阻的准双位带有内部上拉电阻的准双向输入向输入/输出口，具有第二功能，可以驱动输出口，具有第二功能，可以驱动4个个LSTTL管。管。表表 1.4 P3口第二功能口第二功能1.2.4 控制类引脚控制类引

11、脚（1）RST（9脚）脚）：复位信号输入引脚，高电平有：复位信号输入引脚，高电平有效。在该引脚上输入大于效。在该引脚上输入大于24个晶振振荡周期高电平个晶振振荡周期高电平时，单片机系统复位，当高变低电平时，系统开始时，单片机系统复位，当高变低电平时，系统开始执行程序。执行程序。（2）EA/VPP(31脚脚)：访问程序存贮器选择信号输：访问程序存贮器选择信号输入线。当为低电平时，入线。当为低电平时，CPU只能访问外部程序存储只能访问外部程序存储器。当器。当 为高电平时，为高电平时，CPU先访问内部程序存储器先访问内部程序存储器（当（当51单片机的单片机的PC值小于等于值小于等于0FFFH时），然

12、后时），然后访问外部程序存储器（当访问外部程序存储器（当PC值大于值大于0FFFH时）。时）。VPP编程电源（编程电源（+25V）,固化程序提供专门的编程固化程序提供专门的编程电源。电源。_EA_EA（3）PSEN（29脚）脚）：外部程序存储器的读选通输：外部程序存储器的读选通输出信号，低电平有效。在读外部程序存储器时出信号，低电平有效。在读外部程序存储器时CPU会送出有效的低电平信号。当访问外部程序存储器会送出有效的低电平信号。当访问外部程序存储器读取指令时，将以读取指令时，将以1/6的振荡频率产生有效信号；当的振荡频率产生有效信号；当执行片内程序及访问外部数据存储器时，不产生有执行片内程序

13、及访问外部数据存储器时，不产生有效信号。效信号。（4）ALE/PROG（30脚脚）：）：ALE地址锁存允许信地址锁存允许信号输出端，高电平有效。在访问外部存储器时，该号输出端，高电平有效。在访问外部存储器时，该信号将信号将P0口送出的低口送出的低8位地址锁存到外部地址锁存位地址锁存到外部地址锁存器中。编程脉冲器中。编程脉冲, 固化程序需要提供专门的编程脉冲。固化程序需要提供专门的编程脉冲。当访问外部存储器时，将以当访问外部存储器时，将以1/12的振荡频率输出脉的振荡频率输出脉冲；当非访问外部存储器时，将以冲；当非访问外部存储器时，将以1/6的振荡频率输的振荡频率输出固定频率脉冲。出固定频率脉冲

14、。1.3 MCS-51单片机内部功能模块单片机内部功能模块 图图1.3 MCS51单片机内部功能模块示意图单片机内部功能模块示意图1.3.1 中央处理单元中央处理单元CPU 中央处理单元（英文中央处理单元（英文Central Processing Unit，CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心。中央）是一台计算机的运算核心和控制核心。中央处理单元处理单元CPU(Central Processing Unit)就好像是就好像是城市控制中心，负责按照法规，监控整个城市的全城市控制中心，负责按照法规，监控整个城市的全部动作运行。在这个控制中心中只有一个部动作运行。在这个控制中心中只有一个“官官”

15、，名叫：名叫：main()。 中央处理器（中央处理器（CPU）是单片机的核心，由是单片机的核心，由运算器运算器ALU、布尔控制器、专用寄存器和总线、布尔控制器、专用寄存器和总线等组合在一等组合在一起，完成运算和控制功能，起，完成运算和控制功能，MCS51单片机的单片机的CPU能能处理处理8位二进制数或代码，故称为位二进制数或代码，故称为8位机。位机。1.3.2存储器存储器 在计算机系统中有两大类型存储器：在计算机系统中有两大类型存储器：RAM数数据存储器和据存储器和ROM程序存储器。程序存储器。 MCS51单片机内部存储器采用的是哈佛结构单片机内部存储器采用的是哈佛结构存储器，即数据存储器与程

16、序存储器分离的存储器，即数据存储器与程序存储器分离的结构，可以通过不同指令进行分别访问结构，可以通过不同指令进行分别访问。（1）RAM MCS51芯片中共有芯片中共有256个内部个内部RAM单元，其中单元，其中51系列的后系列的后128个单元（个单元（0 x80-0 xff）被专用寄存器）被专用寄存器占用，能作为存储器供用户使用的只有前占用，能作为存储器供用户使用的只有前128个单个单元（元（0 x0-0 x7f），用于存储可读写的数据。），用于存储可读写的数据。52系列系列的后的后128个单元在物理空间上被分为两块：一块个单元在物理空间上被分为两块：一块(128字节字节)被专用寄存器占用，另

17、一块被专用寄存器占用，另一块(128字节字节)提提供给用户可以间接寻址供给用户可以间接寻址 图图1.4 内部内部RAM结构结构 （2）ROM 51系列的系列的MCS51内共有内共有4KB ROM（52系列为系列为8KB），通常用于存放程序、原始数据、表格等。），通常用于存放程序、原始数据、表格等。大多数大多数51系列单片机内部都配置一定数量的程序存系列单片机内部都配置一定数量的程序存储器储器ROM，如，如8051芯片内有芯片内有4KB ROM存贮单元，存贮单元，52有有8KB ROM。对于。对于51系列芯片内部配置了系列芯片内部配置了4KB FlashROM，它们的地址范围均为，它们的地址范围

18、均为0 x00 xFFF。对。对于于52系列芯片内部配置了系列芯片内部配置了8KB FlashROM，它们的，它们的地址范围均为地址范围均为0 x00 x1FFF。 在程序存储器中有各个中断源的入口向量在程序存储器中有各个中断源的入口向量地址，分配如下：地址，分配如下：0 x03：外部中断：外部中断0中断地址中断地址0 x0B：定时器：定时器/计数器计数器0中断地址中断地址0 x13：外部中断：外部中断1中断地址中断地址0 x1B：定时器：定时器/计数器计数器1中断地址中断地址0 x23：串行中断地址：串行中断地址 1.3.3 输入、输出接口输入、输出接口 输入输出接口就像是汽车通道，允许数输

19、入输出接口就像是汽车通道，允许数据的进和出。据的进和出。MCS-51中共有中共有4个个8位位I/O（P0、P1、P2、P3），可以实现数据），可以实现数据的并行输出输入。的并行输出输入。 P0口是功能最强的口，可作为一般的口是功能最强的口，可作为一般的I/O口使用，口使用，也可作为也可作为数据线、地址线分时复用数据线、地址线分时复用使用。当使用。当P0口作口作为一般的为一般的I/O口输出时，由于端口各端线输出电路是口输出时，由于端口各端线输出电路是漏极开路电路，漏极开路电路，必须外接上拉电阻才能有高电平输出必须外接上拉电阻才能有高电平输出。当当P0口作为一般的口作为一般的I/O口输入时，必须使

20、电路中的锁口输入时，必须使电路中的锁存器写入高电平存器写入高电平“1”，使场效应管，使场效应管FET截止，以避免截止，以避免锁存器为锁存器为“0”状态时对引脚输入的干扰，使状态时对引脚输入的干扰，使P0.状状态始终为态始终为“0”；当作为数据线、地址线分时复用使；当作为数据线、地址线分时复用使用时，用时，P0端口是总线口，分时出现数据端口是总线口，分时出现数据D7D0、低、低8位地址位地址A7AO，以及三态，用来接口存储器、外部，以及三态，用来接口存储器、外部电路与外部设备，体现是一个真正完全双向的并口。电路与外部设备，体现是一个真正完全双向的并口。 图图1.5 P0.x口结构示意图口结构示意

21、图 P1口通常作为通用口通常作为通用I/O口使用。作为输出口口使用。作为输出口时，由于电路内部已经带上拉电阻，因此无时，由于电路内部已经带上拉电阻，因此无需外接上拉电阻；作为输入口时，需外接上拉电阻；作为输入口时，(从输出转从输出转输入时输入时)也需先向锁存器写入也需先向锁存器写入“1”，是一个准，是一个准双向的双向的I/O口。输出的信息有锁存，输入有读口。输出的信息有锁存，输入有读引脚和读锁存器之分。引脚和读锁存器之分。图图1.6 P1.x口结构示意图口结构示意图 P2端口在片内既有上拉电阻，又有切换开关端口在片内既有上拉电阻，又有切换开关MUX，所以，所以P2端口在功能上兼有端口在功能上兼

22、有P0端口和端口和P1端口端口的特点。的特点。P2口可以作为普通口可以作为普通I/O口使用，也可以作为口使用，也可以作为高高8位地址总线位地址总线使用，用来周期性地输出从外存中取使用，用来周期性地输出从外存中取指令的地址指令的地址(高高8位地址位地址)，分时地输出从内部总线来，分时地输出从内部总线来的数据和从地址信号线上来的地址。因此的数据和从地址信号线上来的地址。因此P2端口是端口是动态的动态的I/O端口。输出数据虽被锁存，但不是稳定地端口。输出数据虽被锁存，但不是稳定地出现在端口线上。其实，这里输出的数据往往也是出现在端口线上。其实，这里输出的数据往往也是一种地址，只不过是外部一种地址，只

23、不过是外部RAM的高的高8位地址。位地址。 图图1.7 P2.x口结构示意图口结构示意图 P3端口和端口和Pl端口的结构相似，作为普通端口的结构相似，作为普通I/O口输入时，口输入时，P3口也需先向锁存器写入口也需先向锁存器写入“1”，输出，输出的信息有锁存，输入有读引脚和读锁存器之分，的信息有锁存，输入有读引脚和读锁存器之分，也是静态准双向也是静态准双向I/O端口。区别仅在于端口。区别仅在于P3端口的端口的各端口线有两种功能选择（第二功能见表各端口线有两种功能选择（第二功能见表1.4）。）。当处于第一功能时，第二输出功能线为当处于第一功能时，第二输出功能线为1，当处，当处于第二功能时，锁存器

24、输出于第二功能时，锁存器输出1，通过第二输出功，通过第二输出功能线输出特定的信号，在输入方面，即可以通过能线输出特定的信号，在输入方面，即可以通过缓冲器读入引脚信号，还可以通过替代输入功能缓冲器读入引脚信号，还可以通过替代输入功能读入片内的特定第二功能信号。读入片内的特定第二功能信号。图图1.8 P3.x口结构示意图口结构示意图1.3.4中断系统中断系统 （1）中断中断的定义的定义 当单片机执行正常程序时，系统中出现当单片机执行正常程序时，系统中出现某些急需处理的某些急需处理的异常情况和特殊请求异常情况和特殊请求（如定（如定时时/计数器溢出，被监视电平突变等），这时计数器溢出，被监视电平突变等

25、），这时CPU暂时中断暂时中断现行程序，转去处理发生的事现行程序，转去处理发生的事件，处理完成后，件，处理完成后，CPU自动返回自动返回到原来被中到原来被中断的地方，执行原来的程序，这一过程称为断的地方，执行原来的程序，这一过程称为中断。中断。 日常中断的例子日常中断的例子 你正在专心看书，突你正在专心看书，突然电话铃响，于是你然电话铃响，于是你记下记下正在看的书的页数，去接正在看的书的页数，去接电话，接完电话后再回来电话，接完电话后再回来接着接着看书。看书。时间时间 中断处理过程 中断处理过程分为三个阶段：中断处理过程分为三个阶段：中断响应、中断中断响应、中断处理和中断返回。处理和中断返回。

26、v 中断响应中断响应v 中断处理中断处理(又称中断服务又称中断服务)v 中断返回中断返回 v（硬件或软件中断请求撤除） 中断响应中断返回 MCS-51MCS-51的中断系统的中断系统中断源中断源8051单片机有单片机有5个中断请求源：个中断请求源：单片机单片机INT0或 外部输入中断源外部输入中断源INT0(P3.2)INT1或 外部输入中断源外部输入中断源INT1(P3.3)T0 定时定时/记数器记数器T0的溢出的溢出T1 定时定时/记数器记数器T1的溢出的溢出串行口 片内串行口发送或接收中断源片内串行口发送或接收中断源特殊功能寄存器(SFR) IE 中断允许中断允许SFR IP 中断优先中

27、断优先SFR TCON 中断控制中断控制SFR TMOD 定时器方式定时器方式SFR SCON 串行口控制串行口控制SFR (SBUF 串行口缓冲串行口缓冲SFR )单片机单片机中断响应条件中断响应条件 中断源有中断请求；中断源有中断请求； 此中断源的中断允许位为此中断源的中断允许位为1； CPU开中断（即开中断（即EA=1）。）。以上三条同时满足时，以上三条同时满足时，CPU才有可能响才有可能响应中断应中断。中断请求的撤除中断请求的撤除 CPU响应某中断请求后，在中断返回前，应该撤除该中断响应某中断请求后，在中断返回前，应该撤除该中断请求，否则会引起另一次中断。请求，否则会引起另一次中断。

28、定时器定时器0或或1溢出：溢出：CPU在响应中断后，在响应中断后，硬件硬件清除了有关的清除了有关的中断请求标志中断请求标志TFO或或TF1，即中断请求是自动撤除的。，即中断请求是自动撤除的。 外部中断：外部中断：CPU在响应中断后，也是用在响应中断后，也是用硬件硬件自动清除有关自动清除有关的中断请求标志的中断请求标志IE0或或IE1。 串行口中断：串行口中断：CPU响应中断后，没有用硬件清除响应中断后，没有用硬件清除T1、R1，故这些中断不能自动撤除，而要靠故这些中断不能自动撤除，而要靠软件软件来清除相应的标志。来清除相应的标志。MCS-51MCS-51的中断系统的中断系统中断寄存器中断寄存器

29、 IE EA ESET1EX1 ET0EX0IE寄存器寄存器中断允许寄存器中断允许寄存器EA 中断允许总控位中断允许总控位ES 串行通讯中断允许串行通讯中断允许ET1、ET0 定时定时/记数记数1、0溢出中断允许溢出中断允许EX1、EX0 外部中断外部中断1、0允许允许76543210SFR MCS-51MCS-51的中断系统的中断系统中断允许中断允许INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中断源中断源中断标志位中断标志位 EA总中断允许位，总中断允许位，EA=1开放所有中断，开放所有中断，EA=0，禁止所有中断；，禁止所有中断； 某一个中断源还有相应的中断允许位，某一个中

30、断源还有相应的中断允许位，1允许相应中断源的中断，允许相应中断源的中断，0禁禁止相应中断源的中断。止相应中断源的中断。中断允许中断允许IEESET0EX0EX1ET1EA 51单片机有两个中断优先级单片机有两个中断优先级高级和低级高级和低级 专用寄存器专用寄存器IP为中断优先级寄存器，用户可用软件设定为中断优先级寄存器，用户可用软件设定 相应位为相应位为1，对应的中断源被设置为，对应的中断源被设置为高优先级高优先级，相应位为，相应位为0，对应的中断源被设置为低优先级对应的中断源被设置为低优先级 系统复位时，均为低优先级系统复位时，均为低优先级 PSPT1PX1PT0PX0MCS-51MCS-5

31、1的中断系统的中断系统中断寄存器中断寄存器 IP 76543210IP寄存器寄存器中断优先级寄存器中断优先级寄存器SFR MCS-51MCS-51的中断系统的中断系统中断优先级中断优先级INT0INT1T0T1串口中断源中断源 单片机中有两个中断优先级，即单片机中有两个中断优先级，即高高优先级中断和优先级中断和低低优先级中断，前者优先级中断，前者优先权高于后者（在程序中设置，优先权高于后者（在程序中设置，IPIP相应位相应位=1=1，为高优先级，为高优先级）；）； 同一优先级别的中断源按照自然优先级顺序确定优先级别（硬件形成，同一优先级别的中断源按照自然优先级顺序确定优先级别（硬件形成，无法改

32、变）。无法改变）。自然优先级自然优先级高低优先控制优先控制IPPSPT0PX0PX1PT1 同一优先级同一优先级(IP)中的中断申请不止一个时，则有中的中断申请不止一个时，则有中断优先权排队问题。同一优先级的中断优先权排中断优先权排队问题。同一优先级的中断优先权排队，由中断系统硬件确定的自然优先级形成，其排队，由中断系统硬件确定的自然优先级形成，其排列如所示：列如所示：图图1.10 中断嵌套过程示意图中断嵌套过程示意图1.3.5定时定时/计数器计数器 8051内共有内共有2个个16位的定时器位的定时器/计数器（计数器（52内有内有3个个16位的定时器位的定时器/计数器），以实现硬件定时或计数功

33、计数器），以实现硬件定时或计数功能。能。 （1）定时器）定时器/计数器（计数器（T/C） 两个基本定时器两个基本定时器/计数器是定时器计数器是定时器/计数器计数器T/C0和和T/C1，具有计数功能和定时功能。计数功能是指对，具有计数功能和定时功能。计数功能是指对输入端（输入端（T0对应于对应于P3.4）和（）和（T1对应于对应于P3.5）对外）对外部脉冲信号的计数；定时功能是指对内部晶振驱动部脉冲信号的计数；定时功能是指对内部晶振驱动时钟进行计数。显然定时计数器从本质上说就是计时钟进行计数。显然定时计数器从本质上说就是计数器。数器。 （2）定时器）定时器/计数器的结构计数器的结构 16位定时器

34、位定时器T0由由TH0和和TL0组成；组成；16位定时位定时器器T1由由TH1和和TL1组成。其中组成。其中TH0（TH1）表）表示高示高8位，位，TL0（TL1）表示低）表示低8位。位。TMOD寄寄存器用来确定工作方式；存器用来确定工作方式；TCON是控制寄存是控制寄存器，用来控制器，用来控制T0和和T1启动、计数、停止以及启动、计数、停止以及设置溢出标志等。设置溢出标志等。 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCON T1溢出中断标志溢出中断标志(TCON.7): T1启动计数启动计数(TR1=1)后，计满溢出由硬件置位后，计满溢出由硬件置位TF1=1，向，向C

35、PU请求中断，此标志一直保持到请求中断，此标志一直保持到CPU响应中断后，响应中断后，才由硬件自动清才由硬件自动清0。也可用软件查询。也可用软件查询该标志，并由软件清该标志，并由软件清0。(同样同样T0 在在TR0=1,TF0的状态处理的状态处理)76543210TCONTCON寄存器寄存器T0T0和和T1T1控制寄存器控制寄存器 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCON外部中断外部中断INT1中断标中断标志位志位(TCON.3) : IE11，外部中断，外部中断INT1 向向CPU申请中断申请中断 外部中断外部中断INT1触发方触发方式控制位式控制位(TCON.

36、2)： IT1=0，电平触发方，电平触发方式式 IT1=1, 下降沿触发下降沿触发方式方式76543210TCONTCON寄存器寄存器T0T0和和T1T1控制寄存器控制寄存器(同理同理 外部中断外部中断INT0) TMODD7D6D5D4D3D2D1D0GATA M1M0GATAM1M0T1方式字段方式字段T0方式字段方式字段GATE 门控位。门控位。 GATE = 0 启动不受启动不受 /INT0或或 /INT1的控制；的控制； GATE = 1 启动受启动受 /INT0 或或 /INT1 的控制。的控制。 C/T 外部计数器外部计数器 / 定时器方式选择位定时器方式选择位 C/T = 0

37、定时方式；定时方式； C /T = 1 计数方式计数方式。 M1M0 工作模式选择位（编程可决定四种工作模式）工作模式选择位（编程可决定四种工作模式）。 表表1.10 M1M0工作模式选择工作模式选择M1M0工作模式工作模式功能功能0 0模式模式013位定时位定时/计数器（计数器（TH 8位位+TL低低5位）位）0 1模式模式116位定时位定时/计数器计数器 （TH 8位位+TL 8位）位）1 0模式模式28 位定时位定时/计数器（自动重装初值）（计数器（自动重装初值）（TL计数，计数，TH放重装值）放重装值）1 1模式模式3T0 中中TH0和和TL0为两个独立为两个独立8位定时位定时/计数分

38、别置计数分别置TF1和和TF0 ；T1停止工作停止工作在计数工作方式下，计数器的计数值范围是：在计数工作方式下，计数器的计数值范围是： 18192（2的的13方）方） 256*32=8192当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为：当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为： （ 8192 -计数初值）计数初值）晶振周期晶振周期12或或 （ 8192 -计数初值）计数初值）机器周期机器周期其时间单位与晶振周期或机器周期相同。其时间单位与晶振周期或机器周期相同。如果单片机的晶振选为如果单片机的晶振选为6.000MHz，则最小定时时间为：，则最小定时时间为： 81928191210-6=210-6(

39、s)=2(us)最长定时时间为：最长定时时间为： (81920)210-6=1638410-6(s)=16,384(us)。方式方式0(溢出值-计数初值)X晶振周期X12=定时时间或溢出值-定时时间X晶振频率/12=计数初值 思考：思考： 12M晶振最长、最短时间？晶振最长、最短时间？ 16X=2 -N方式方式1 方式方式1的计数位数是的计数位数是16位，由位，由TL0作为低作为低8位、位、TH0作为高作为高8位，组成了位，组成了16位加位加1计数器计数器 。计数个数与计数初值的关系为：计数个数与计数初值的关系为： 计数值计数值 = 溢出值溢出值 - 初值初值在在工作方式工作方式1下，计数器的

40、计数值范围是：下，计数器的计数值范围是： 165536（2的的16方）方） 256*256=65536当为定时工作方式当为定时工作方式1时，定时延时时间的计算公式为：时，定时延时时间的计算公式为： （65536计数初值）计数初值） 晶振周期晶振周期12或或 （65536计数初值）计数初值） 机器周期机器周期其时间单位与晶振周期或机器周期相同。其时间单位与晶振周期或机器周期相同。如果单片机的晶振选为如果单片机的晶振选为6.000MHz，则最小定时时间为：，则最小定时时间为： 6553665535210-6=210-6(s)=2(us)最长定时时间为：最长定时时间为： (655360)210-6=

41、13107210-6(s)=131072(us)。(溢出值-计数初值)X晶振周期X12=定时时间或溢出值-定时时间X晶振频率/12=计数初值方式方式2与方式与方式0、1的区别：的区别： 工作方式工作方式0和工作方式和工作方式1的最大特点就是计数溢出后，计的最大特点就是计数溢出后，计数器为全数器为全0，因而循环定时或循环计数应用时就存在反复设，因而循环定时或循环计数应用时就存在反复设置初值的问题，这给程序设计带来许多不便，同时也会影置初值的问题，这给程序设计带来许多不便，同时也会影响计时精度。响计时精度。 工作方式工作方式2就具有就具有自动重装载自动重装载功能，即自动加载计数初值，功能，即自动加

42、载计数初值，所以也有的文献称之为自动重加载工作方式。在这种工作所以也有的文献称之为自动重加载工作方式。在这种工作方式中，方式中，16位计数器分为两部分，即以位计数器分为两部分，即以TL0为计数器，以为计数器，以TH0作为预置寄存器，初始化时把计数初值分别加载至作为预置寄存器，初始化时把计数初值分别加载至TL0和和TH0中，当计数溢出时，不再象方式中，当计数溢出时，不再象方式0和方式和方式1那样那样需要需要“人工干预人工干预”，由软件重新赋值，而是由预置寄存器，由软件重新赋值，而是由预置寄存器TH以硬件方法自动给计数器以硬件方法自动给计数器TL0重新加载。重新加载。 方式方式2在串口通讯时，常用

43、作波特率发生器。在串口通讯时，常用作波特率发生器。 如果定时如果定时/计数器计数器0工作于工作于工作方式工作方式3，那么定时，那么定时/计计数器数器1的工作方式就因为自己的一些控制位已被定时的工作方式就因为自己的一些控制位已被定时/计数器计数器0借用，只能工作在方式借用，只能工作在方式0、方式、方式1或方式或方式2下下.怎样编制计数程序？怎样编制计数程序？ 首先必须对定时计数器进行初始化，然后再开启定时或首先必须对定时计数器进行初始化，然后再开启定时或计数。简单的总结一下，定时计数器的初始化包括以下内计数。简单的总结一下，定时计数器的初始化包括以下内容。容。（1）确定工作方式）确定工作方式对对

44、TMOD赋值；赋值；如：如：TMOD=0 x01; /定时器定时器0方式方式1（2）预置定时计数器中计数的初值）预置定时计数器中计数的初值直接写入直接写入TH和和TL；如：如： TH0=0 xf8; TL0=0 x30; /装入时间常数装入时间常数（3）根据需要开放定时器）根据需要开放定时器/计数器的中断计数器的中断对对IE位赋值；位赋值；如：如： IE=0 x82; /开启定时器开启定时器0中断中断（4）启动定时器）启动定时器/计数器；计数器；如：如： TR0=1; /启动定时器启动定时器T0 ，或，或TCON=0X10思考：若同时启动 定时器 T0、T1，如何设置TCON= 0X501.3

45、.6串行接口串行接口 通信：通信：单片机与外界进行信息交换统称为通单片机与外界进行信息交换统称为通信。信。 通信方式有两种：通信方式有两种： 并行通信：并行通信：数据的各位数据的各位(二进制二进制)同时发送或同时发送或接收。特点是传送速度快、效率高，但成本接收。特点是传送速度快、效率高，但成本高。适用于短距离传送数据。计算机内部的高。适用于短距离传送数据。计算机内部的数据传送一般均采用并行方式。数据传送一般均采用并行方式。 串行通信：串行通信：数据一位一位数据一位一位(二进制二进制)顺序发送顺序发送或接收。特点是传送速度慢，但成本低。适或接收。特点是传送速度慢，但成本低。适用于较长距离传送数据

46、。计算机与外界的数用于较长距离传送数据。计算机与外界的数据传送一般均采用串行方式。据传送一般均采用串行方式。通信原理通信原理通信过程中相关因素通信过程中相关因素 * *通信方式通信方式方向方向( (单工单工/ /半双工半双工/ /全双工全双工) )、连接连接( (一对一一对一/ /一对多一对多/ /多对多多对多) )、同步串、同步串行行/ /异步串行；异步串行； * *速度控制速度控制波特率、发送波特率、发送/ /接收时钟；接收时钟； 串行通信方式串行通信方式 通信方向通信方向TRTRTRRTTR单工方式单工方式 半双工方式半双工方式 全双工方式全双工方式 单工方式：单工方式：数据仅按一个固定

47、方向传送；半双工方式：半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行；全双工方式：全双工方式：允许双方同时进行数据双向传送；多工方式：多工方式：在同一线路上实现资源共享。MCS-51串行口 MCS-51内部有一个内部有一个可编程的全双工串行通可编程的全双工串行通信接口信接口，该串行口有，该串行口有4种工作方式，以供不种工作方式，以供不同场合使用。波特率可由软件设置，由片同场合使用。波特率可由软件设置，由片内的定时器内的定时器/计数器产生。接收、发送均可计数器产生。接收、发送均可工作在查询方式或中断方式工作在查询方式或中断方式。串行口的结构与控制 MCS-51单片机内部的串行口有两个物理上单片机

48、内部的串行口有两个物理上独立的独立的接收、发送缓冲器接收、发送缓冲器SBUF，可同时接，可同时接收和发送数据。发送缓冲器只能写入不能收和发送数据。发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入。两读出，接收缓冲器只能读出不能写入。两个缓冲器占用同一个地址（个缓冲器占用同一个地址（0X99）。）。 控制控制MCS-51单片机串行口的控制寄存器共单片机串行口的控制寄存器共有两个，即特殊功能寄存器有两个，即特殊功能寄存器SCON和和PCON。 串行口控制寄存器SCON SM0、SM1：控制串行口的工作方式。 SM2：允许方式2和方式3进行多机通信控制位。 REN：允许串行接收控制位。REN=

49、1，允许接收。 TB8：是工作在方式2和方式3时要发送的第9位数据，根据需要由软件置位和复位。 RB8：是工作在方式2和方式3时接收到的第9位数据。 TI：发送中断标志位。必须由软件清零。 RI：接收中断标志位。必须由软件清零。特殊功能寄存器PCON SMOD：波特率倍增位。当SMOD=1时，波特率加倍；当SMOD=0时，波特率不加倍。 GF1、GF0：两个通用标志位，用户使用。 PD、IDL :电源控制 串行口的工作方式 串行接口的工作方式有四种，由SCON中的SM0、SM1定义，编码及功能如下表。在这四种工作方式中，串行通信只使用方式1，方式2，方式3。方式0主要用于用串口扩展并行口。 当

50、SCON中的SM0、SM1=00时，串行口以工作方式0工作，串行口为同步移位寄存器输入/输出方式，其波特率固定不变为fosc/12。数据由RXD（P3.0）端输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）端输出，发送、接收的是8位数据，低位在先。 当SM0、SM1=01时，串行口以工作方式1工作，此时串行口为8位数据异步通信接口。波特率可变，低位在先。 当SM0、SM1=10时，串行口以工作方式2工作，发送和接收的一帧信息由11位组成，即1位起始位、8位数据位（低位在先）、1位可编程位（第9位数据位）和1位停止位。TB8根据需要设为0或1, 作为多机通信中的地址数据标志位或数据的奇偶校验位。波特

51、率固定不变（ fosc/64或fosc/32），低位在先。 当SM0、SM1=11时，串行口以工作方式3工作。波特率可变的9位数据异步通信方式，其余与方式2相同。低位在先。图图1.12 方式方式0用于扩展用于扩展I/O口输出口输出 图图1.13 串口通信工作在方式串口通信工作在方式1下的数据格式下的数据格式 图图1.14 串口通信工作在方式串口通信工作在方式2、3下的数据格式下的数据格式波特率的计算注：若SMOD=0，则K=1；若SMOD=1，则K=2 常用的波特率及计算器初值 【例】【例】要求串行口以方式要求串行口以方式1工作，通信波特率为工作，通信波特率为2400b/s，设振荡频率，设振荡

52、频率fosc为为6MHz，请初始化，请初始化T1和串口。和串口。解：由题可得解：由题可得T1的初始值为的初始值为:则则T1的初始化为：的初始化为：TMOD=0 x20;TH1=0 xFA;TL1=0 xFA;串口工作于模式串口工作于模式1，若允许接收，则初始化为：，若允许接收，则初始化为：SCON=0 x50;串口通信设计步骤串口通信设计步骤 串口初始化串口初始化 主要针对主要针对SCON,TMOD,IE,TCON,TH1,TL1,PCON,IP特殊功能特殊功能寄存器的设置。寄存器的设置。确定定时器确定定时器1的工作方式的工作方式编程编程TMOD寄存器。寄存器。确定波特率确定波特率 -计算定时

53、器计算定时器1的初值，并装载的初值，并装载TH1、TL1；考虑；考虑PCON是否需加倍。是否需加倍。串行口在中断方式工作时，设置串行口在中断方式工作时，设置IE寄存器。寄存器。确定串行口的控制确定串行口的控制编程编程SCON。启动定时器启动定时器1编程编程TCON中的中的TR1位；位； 查询查询 RI 或或TI (或在中断中判或在中断中判) 发送数据发送数据-SBUF 或或 接收数据接收数据 -SBUF 清清 TI(或或RI)特殊功能寄存器PCON SMOD：波特率倍增位。当SMOD=1时，波特率加倍；当SMOD=0时，波特率不加倍。 GF1、GF0：两个通用标志位，用户使用。 PD、IDL :电源控制 注注1：掉电保护方式：掉电保护方式 用指令使用指令使PD=1，单片机一切工作停止，只有内部，单片机一切工作停止，只有内部RAM单元的内容被保存。需硬件启动。单元的内容被保存。需硬件启动。 注注2：待机方式：待机方式 用指令使用指令使PCON