智能仪表第2章+主机电路(2.2+主机电路)课件

1、主机电路022.1 MCS-51单片机51 系列单片机内部的串行接口有两个缓冲器： 发送缓冲器SBUF 接收缓冲器SBUF两个缓冲器共用一个地址 2.1.5 串行口串行口SIO 也有03四种工作方式，应对SCON 和 PCON设置初值，以确定工作方式和波特率系数，并按要求计算波特率。T1为波特率发生器。2.1 MCS-51单片机a. 控制寄存器SCON1、串行口寄存器RITIRB8TB8RENSM2SM1SM0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SM0、SM1：串行口的方式选择位。SM0SM1 工作方式00移位寄存器方式（用于I/O扩展）018位UART，波特率可变109位UART，

2、波特率有fosc/64, fosc/32119位UART，波特率可变2.1 MCS-51单片机RITIRB8TB8RENSM2SM1SM0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SM2：方式2、方式3 时的多机通信控制位。方式2、方式3 时，SM2=1, 接收到的第9位数据=0时，不激活RI。方式1时， SM2=1, 仅在接收到有效的停止位时激活RI。方式0时， SM2=0。REN：允许串行接收位。由软件置位或清零。REN=1允许接收，REN=0禁止接收。2.1 MCS-51单片机RITIRB8TB8RENSM2SM1SM0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0TB8：发送数据位

3、。该位是方式2、3中要发送的第9位数据。在多机通信中用来表示是地址帧还是数据帧，1为地址帧，0为数据帧。RB8：接收数据位。是方式2、3中接收到的第9位数据，在多机通信中为地址、数据标识位。方式0中，未用。方式1中，SM2=0，RB8是已接收的停止位。2.1 MCS-51单片机RITIRB8TB8RENSM2SM1SM0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0TI：发送中断标志。方式0时，发送完第8 位数据时硬件自动置位；在其他方式时，在发送停止位之初由硬件置位。TI=1时申请中断,CPU响应中断后发送下一帧数据。TI必须由软件清零。RI：接收中断标志。方式0时，在接收完第8 位数据时硬

4、件自动置位；在其他方式时，在接收停止位的中间点由硬件置位。RI=1时申请中断，要求取走数据。但在方式1中，未收到有效的停止位时不会对RI置位。RI也必须由软件清零。 2.1 MCS-51单片机b. 波特率控制寄存器PCONSmodD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SMOD：串行接口波特率系数控制位。SMOD=1时波特率加倍。2.1 MCS-51单片机串行接口的4种工作方式中，串行通信只使用方式1、2、3。方式0主要用于扩展并行输入输出口。2、串行口的工作方式a. 方式1（ 8位异步通信接口）一帧数据有10位 ，1位起始位，8位数据位，1位停止位。一般设T1为工作方式2， 波特率则为

5、2.1 MCS-51单片机a. 方式1（ 8位异步通信接口）发送时：数据由TXD端输出。当数据写入发送缓冲器SBUF后，启动串行口发送器发送，待一帧数据发送完毕TI置1。接收时：数据由RXD端输入。在REN置1后，接收器开始以所选波特率16倍的速率采样RXD端的电平，检测到起始位有效时，开始接收数据一帧的其余信息。当RI=0,并且接收到的停止位为1(或SM2=0)时，停止位进入RB8,接收到的数据进入接收缓冲器，且置RI=1,若两个条件不满足，信息将丢失。2.1 MCS-51单片机b. 方式2、方式3（9位异步通信接口）一帧数据有11位 ，1位起始位，8位数据位，1位可程控为1或0 的第9位数

6、据位和1位停止位。方式2，波特率固定，为方式3，波特率可变，为2.1 MCS-51单片机b. 方式2、方式3（9位异步通信接口）发送：TI=0时,数据由TXD端输出，必须在启动发送前将附加的第9 位数据装入SCON中的TB8, 由用户决定其作用。准备好TB8以后，就可以启动发送，用一条以SBUF为目的地址的指令启动发送。串行口能自动把TB8取出，并装入到第9 位数据，再逐一发送出去。发送完后TI=1。接收：方式2的接收与方式1基本相似，不同之处就是要接收9位有效数据。在方式1 时是把停止位当作第9位来处理的，在方式2（或方式3）中存在着真正的第9 位数据。因此，有效接收数据的条件为：RI=0；

7、SM2=0或接收到的第9位数据为1。若这两个条件成立，接收到的第9 位数据进入RB8，前8位数进入SBUF以便CPU读取，并使RI=1。若条件不满足，则不置位。2.1 MCS-51单片机举例 要求从SIO输出40H4FH的数据。SIO工作于方式2，TB8作奇偶校验位。TRT:MOVSCON，#80H；串行口初始化 MOV PCON，#80H；波特率设置 MOV R0，#40H；置数据指针 MOV R7，#10H；置字节长度 LOOP:MOV A，R0；数据A MOV C，P；PTB8 MOV TB8，C MOV SBUF，A；数据SBUF，启动发送 JBC TI，CONT；判断发送中断标志 S

8、JMP WAIT CONT:INC R0 DJNZ R7，LOOP；判断发送是否结束 RET 2.1 MCS-51单片机要求从SIO输入数据并放入40H4FH。SIO工作于方式2。MOVSCON，#90H；串行口初始化 MOV PCON，#80H MOV R0，#40H；置数据指针 MOV R7，#10H；置字节长度 WAIT:JBC RI，CON；判断接收中断标志SJMP WAIT CON:MOV A，SBUF；接收数据 JNB PSW.0，CON1；判断P=RB8? JNB RB8，ERR SJMP RGT CON1:JB RB8，ERRRGT:MOVR0, A；存数据 INC R0 DJ

9、NZ R7, WAIT；判断接收是否结束 CLR PSW.5 ；置正确接收完标志 RET ERR:SETB PSW.5；置出错标志 RET2.1 MCS-51单片机单片机与外部事件信息的交换方式：查询方式和中断方式。中断方式CPU效率高。 2.1.6 中断系统当CPU正在处理某事件时外界发生了更为紧急的请求，要求CPU暂停当前的工作，去处理这个紧急事件。处理完毕后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。实现这一功能的部件称为中断系统，请求CPU中断的请求源称为中断源。1、中断的概念2.1 MCS-51单片机 屏蔽中断：是通过指令使中断系统与外界隔开，使外界发来的中断请求不

10、起作用。常见2、常见的中断类型 非屏蔽中断：这是计算机要处理的中断方式，不能用软件屏蔽。一般用于掉电等紧急情况。软件中断：这是一种用指令系统中专门的中断指令来实现的一种中断。用于程序中断点的设置，便于程序调试。2.1 MCS-51单片机 开中断或关中断：这是CPU能否接收中断申请的关键。只有在开中断的情况下，才有可能接收中断源的申请。中断的开放或关闭通过指令实现。3、中断系统的任务 中断的排队：对于多中断源系统，在开中断的条件下，如果有若干个中断申请同时发生，就需要决定先对哪一个中断申请进行响应。也就是说要对中断源作一个优先级的排队。2.1 MCS-51单片机 中断的响应：单片机在响应中断源的

11、申请时，(1)应使CPU从主程序转去执行中断服务子程序，(2)同时要把断点地址送入堆栈进行保护，以便在执行完中断服务子程序后能返回到原来的断点，继续执行主程序。(3)中断系统还要能确定各个被响应中断源的中断服务子程序的入口。3、中断系统的任务 中断响应原则：根据中断源的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求源（每一个中断源有一个优先级别）。中断源有高、低两个优先级，可实现两级中断嵌套。2.1 MCS-51单片机 中断嵌套：当CPU正在处理一个中断源请求时，发生了另一个优先级比它高的中断源请求。CPU暂停对原来中断源的处理程序，转而去处理优先级更高的中断源请求，处理完以后，再回到原来的低级中

12、断处理程序。这就是中断嵌套。3、中断系统的任务2.1 MCS-51单片机a. 运行控制寄存器TCON4、与中断有关的寄存器IT0IE0IT1IE1D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0IT0：选择外中断INT0的中断触发方式。IT0=1电平输入方式；IT0=0负边沿输入方式。IT0的状态由指令置位或复位。IE0：外中断INT0的中断申请标志。当检测到INT0上存在有效中断申请时，由硬件使IE0置位。当CPU 转向中断服务程序时，由硬件清0。IT1：选择外中断INT1的中断触发方式。IE1：外中断INT1的中断申请标志。2.1 MCS-51单片机b. 中断允许寄存器IE（位地址A8HAF

13、H）EX0ET0EX1ET1ESEAD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0EA：CPU中断允许的总控制位。ES：串行口中断允许位。ES=1串行口开中断，ES=0关中断。ET1：T1的溢出中断允许位。ET1=1允许T1溢出中断，ET1=0不允许T1溢出中断。EX1：外部中断1(INT1)的中断允许位。EX1=1允许外部中断1的中断申请，EX1=0不允许中断。ET0：T0的溢出中断允许位。EX0 ：外部中断0(INT0)的中断允许位。2.1 MCS-51单片机c. 中断优先级寄存器IP（位地址B8HBCH）PX0PT0PX1PT1PSD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0PS：串行

14、口中断优先级控制位。PT1：T1中断优先级控制位。PX1：外部中断INT1中断优先级控制位。PT0：T0中断优先级控制位。PX0：外部中断INT0中断优先级控制位。2.1 MCS-51单片机c. 中断优先级寄存器IP（位地址B8HBCH）当两个同优先级级别的中断申请同时来到时，按固有的次序来处理中断响应。中断源入口地址优先权说明INT00003H最高来自P3.2的外部中断请求T0000BHT0溢出使中断请求标志TF0有效INT10013H来自P3.3的外部中断请求T1001BHT1溢出使中断请求标志TF1有效SIO0023H最低发送/接收一帧数据后使TI/RI有效2.1 MCS-51单片机a.

15、 中断响应条件：5、中断响应 必须没有同级或更高级的中断正在得到响应。如果有则必须等CPU为它们服务完之后才能响应新的中断申请。 必须要等当前正在执行的指令执行完毕之后，CPU才能响应新的中断申请。若正在执行的指令是RETI或是任何访问IE或IP寄存器的指令，则必须要在执行完另外一条指令之后才可以响应新的中断申请。2.1 MCS-51单片机b. 中断响应任务(CPU在下一个及其周期响应)5、中断响应 把中断点的地址送入堆栈保护。 根据中断的不同来源把程序的执行转到相应的中断服务子程序的入口。c. 中断标志位清除可自动撤除中断请求的中断源：定时器中断和外部中断不可自动撤除中断请求的中断源：串行中

16、断中的TI和RI，需软件指令撤销。2.1 MCS-51单片机6、中断初始化51系列单片机在响应中断之前，必须对中断系统进行初始化。中断系统的初始化需要完成以下操作：a. 开中断；b. 确定各中断源的优先级；c. 若为外部中断，应规定触发方式。（电平或负边沿）定时器中断应用举例要求T0产生1ms的定时，并使P1.0输出周期为2ms的方波。工作方式1，fosc=12MHz。EX0ET0EX1ET1ESEAD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D02.1 MCS-51单片机计算T0的初值：x=64536或x=0FC18H中断服务程序：STA:MOVTMOD，#01H ；定时器初始化 MOVTL0

17、，#18H MOV TH0，#0FCH MOVIE，#82H ；允许T0中断 SETB TR0；启动T0 LOOP:SJMP LOOP ；等待中断 000BH:LJMPINT INT:MOVTL0，#18H；重置定时器初值 MOVTH0，#0FCH CPLP1.0 RETI 2.2 主机电路设计1、扩展存储器的必要性 2.2.1 外接存储器满足需要较大存储容量的智能仪表的需要2、外接存储器的类别程序存储器数据存储器3、半导体存储器的分类2.2 主机电路设计RAM：6116、6264、62128、62256等EPROM：2732、2764、27256、27512等EEPROM：2816、2864

18、等2.2 主机电路设计4、单片机与外部存储器I/O的连接当PSEN有效时，CPU通过P0口读取外扩ROM中的指令字节。对外部RAM的读写由RD和WR控制。2.2 主机电路设计它们之间的数据交换是通过累加器A来实现的，具体的可通过以下指令完成。第一类指令第二类指令读：MOV DPTR, #addr16 MOVX A, DPTR写：MOV A, #data MOVX DPTR, A读： MOV P2, #addr.H8 MOV Ri, #addr.L8 MOVX A, Ri写：MOV A, #data MOVX Ri, A2.2 主机电路设计1、接口连接线 2.2.2 外接I/O(8155)256

19、字节的RAM、两个8位并行口、一个6位并行口和一个14位的减法计数器。AD(07)：地址数据线。用于CPU和8155之间的信息交换(地址、数据、命令、状态)RD：读选通信号线WR：写选通信号线CE：选片信号线IO/M：RAM/IO选择线。CE=0、IO/M=0时，对RAM读写; CE=0、IO/M=1时，对I/O口读写，I/O编址见下页。2.2 主机电路设计A7A6A5A4A3A2A1A0I/O口000命令状态口001PA口010PB口011PC口100定时器低8位寄存器101定时器高6位寄存器，方式寄存器2位8155I/O口编址2.2 主机电路设计1、接口连接线 2.2.2 外接I/O(81

20、55)ALE：地址锁存信号输入线。ALE的下降沿将CPU输出到AD上的地址信息及CE、IO/M状态锁存到8155的内部寄存器。TIMERIN、TIMEROUT：定时/计数器的输入线和输出线。2.2 主机电路设计2、I/O口的工作方式a. 命令寄存器(只能写入)PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0命令寄存器对8155的I/O工作方式进行选择，该命令寄存器只能写入，不能读出。其中低4位定义I/O的工作方式，D4、D5为A、B口的中断控制位，D6、D7为定时器的运行控制位。2.2 主机电路设计PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2D7 D6

21、 D5 D4 D3 D2 D1 D0PA：0-A口为输入方式；1-A口为输出方式PB：0-B口为输入方式；1-B口为输出方式PC2、PC1：I/O工作方式选择，如下表所示00ALT1: A口和B口为基本输入输出，C口为输入方式01ALT2: A口和B口为基本输入输出，C口为输出方式10ALT3: A口选通输入输出，B口为基本输入输出方式11ALT4: A口和B口均为选通输入输出2.2 主机电路设计PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0IEA：A口中断控制位 0-禁止A口中断 1-允许A口中断IEB：B口中断控制位 0-禁止B口中断 1-允许B

22、口中断TM2、TM1：定时器运行控制，如下表所示00空操作，不影响计数器操作01停止定时器操作10若定时器正常计数，长度减为0时停止计数11启动，置定时器方式和长度后立即启动计数； 若正在计数，溢出后按新的方式和长度计数2.2 主机电路设计b. 状态寄存器(只能读出)用于锁存8155的I/O口和定时器的当前状态，供CPU查询。状态寄存器口只能读出，不能写入，且它与命令寄存器共享一个口地址0，CPU写入命令字，读出8155的状态。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0INTRAABFINTEAINTRBBBFINTEBTIMERINTRA:A口中断请求标志ABF:A口缓冲器满空标志INTEA:A口中断允许标志INTRB:B口中断请求标志BBF:B口缓冲器满空标志INTEB:B口中断允许标志TIMER:定时器中断标志，定时器计数到指定长度置12.2 主机电路设计3、8155的定时器8155有一个14位的减法计数器，对输入脉冲进行减法计数，计数器包含高位字节(05H)和低位字节(04H