单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章

第五章

中断系统、定时器/计数器和串行口 §5-1MCS-51的中断系统 §5-2

定时/计数器 §5-3MCS-51单片机的串行口单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章1

§5-1MCS-51的中断系统一、中断概述 1、

中断源 中断源指引起正在执行的程序中断，转而执行中 断服务程序的设备或事件。可分为硬中断、软中断。 MCS-51单片机的5个中断源： ①外部中断2个：、，中断请求信号分别由P3.2、P3.3输入,低电平有效、脉冲下降沿有效可选。 入口地址：0003H，0013H。 ②定时/计数溢出中断2个：T0、T1,计数溢出时置“1”TF0、TF1位，从而发出内部中断请求。 入口地址：000BH，001BH。 §5-1MCS-51的中断系统2

③串行中断1个：串行接收或发送完一帧数据时就产生一个内部中断请求RI或TI。 入口地址：0023H。

2、

中断处理过程 包含：中断请求、中断响应、中断服务、中断返回四个阶段. ①中断请求：中断源将相应请求中断的标志位置 “1”，表示发出请求，并由CPU查询。 ②中断响应：在一条指令的最后一个周期按优先级 顺序查询中断标志，为“1”并满足响应条件时响应。 ③串行中断1个：串行接收或发送完一帧数据时就产3 响应操作:断点压栈→撤除中断标志→关闭低同级中断允许→中断入口地址送PC。

实际上响应中断的主要操作是有硬件自动产生一条长调用指令LCALL。 ③中断服务：根据入口地址转中断服务程序，包含 保护现场、执行中断主体、恢复现场。 ④中断返回：断点出栈→开放中断允许→返回原程序。

3、中断优先级及其嵌套 优先级2个---高优先级、低优先级，可通过SFR寄存器IP设置。 中断嵌套原则为高优先级的中断不能被低优先的中断所中断，同级中断不能相互中断。 响应操作:断点压栈→撤除中断标志→关闭低同级4 4、中断控制的特点①中断是随机发生的，并且是可编程的。②通过执行特定功能的程序段而获得预定目的。 5、MCS-51中断汇集 4、中断控制的特点5

二、中断控制 通过对特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP等四个寄存器的设定而实现。 1、中断请求控制 （1）定时中断、外中断请求控制寄存器TCON 字节地址88H，位地址8FH~88H，与中断请求有关的各位表示如下： TF1、TF0：T1/T0溢出中断请求标志。IE1、IE0：外中断/请求标志。IT1、IT0：外中断/触发方式定义位，“1”—后沿触发 二、中断控制6

（2）串行中断请求控制寄存器SCON 串行中断请求由TI、RI的逻辑“或”得到。即不论是发送标志还是接收标志，都将发生串行中断请求。 字节地址98H，位地址9FH~98H，与中断请求有关的各位表示如下： TI为发送中断，RI为接收中断，为“1”时，请求中断，响应后必须由用户软件清零。 （3）中断请求的撤销 中断响应后，必须及时清除TCON、SCON中的已响应中断请求标志，否则，会引起中断的重复查询和响应。 （2）串行中断请求控制寄存器SCON7

①外中断请求的撤销：对于边沿触发方式：由于触发信号过后就消失，撤销自然也就是自动的。 对于电平触发方式：需通过软硬件结合的方法来实 现撤销。 ②定时中断请求的撤销：定时中断后，硬件自动清 “0”。③串行中断请求的撤销：不能自动清“0”，须用软件 的方法在中断服务子程序中进 行清“0”。 2、中断允许控制 由SFR寄存器IE设置，分二级允许控制。以EA位作为总控，以各中断源的允许位作为分控。 ①外中断请求的撤销：8

IE字节地址A8H，位地址AFH~A8H，与中断允许有关的各位表示如下： 单片机复位后，（IE）=00H，因此，整个中断系统为禁止状态。

3、中断优先级控制 由SFR寄存器IP设置，有2个优先级，相应位置“1”，为高优先级。相应位置“0”，为低优先级。 IE字节地址A8H，位地址AFH~A8H，与中断允9

IP字节地址B8H，位地址BFH~B8H，与中断优先有关的各位表示如下： 注意：5个中断优先位全部置“1”时，和全部清0效果一样，为同优先级中断，按自然优先级处理，即为→T0→→T1→串行口，优先级依次从高到低。

三、中断应用 1、中断应用的准备工作 IP字节地址B8H，位地址BFH~B8H，与中断优先10（1）中断初始化设置：定义SP、IP、IE和外中断触发 方式选择；（2）中断服务程序：中断入口、现场保护、中断主体 程序、恢复现场返回。

2、应用举例

例5-1通过P1.0~P1.7控制发光二极管，输出两种节日灯，并利用外中断P3.2，在两种状态之间切换。要求：主程序中状态：亮1灯左移循环,间隔1S，中断程序中的状态：以1秒间隔8灯依次亮起，再依次熄灭,循环3次后返回。（1）中断初始化设置：定义SP、IP、IE和外中断触发11

主流程图（略），程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H ；中断入口 LJMP INT0 ORG 0030H MAIN： MOV SP， #60H SETB IT0 ；设定下跳有效 SETB EX0 ；开中 SETB EA MOV IP， #01H MOV A， #01H

LOOP： MOV P1， A RL A LCALL DELAY AJMP LOOP 主流程图（略），程序如下：12

中断服务程序流程图： 中断服务程序流程图： 13

中断服务程序：

INT0： PUSH ACC CLR A MOV R0， #00H LOOP1： SETB C RLC A MOV P1， A LCALL DELAY JNB ACC.7， LOOP1 LOOP2： CLR C RLC A MOV P1， A LCALL DELAY JB ACC.7， LOOP2 INC R0 CJNE R0， #03H， LOOP1 POP ACC RETI DELAY： （略） ；1秒延时 中断服务程序：14

§5-2

定时/计数器一、定时/计数器构成1、定时方法软件延时通过执行循环而获得延时，短时间延时；硬件延时由硬件电路实现延时，长时间延时；可编程定时通过对系统时钟脉冲的计数而获得延时。2、MCS-51单片机的定时/计数器 16位定时/计数器T0、T1，分别由4个8位计数器组成，均属SFR寄存器。T0由TH0、TL0构成，字节地址为8CH、8AH；T1由TH1、TL1构成，字节地址为8DH、8BH； §5-2定时/计数器15

MCS-51单片机定时器结构示意图3、MCS-51单片机定时/计数器的功能 归根结底是计数器。 （1）定时功能对片内机器周期进行计数，即每个机器周期产生一个计数脉冲，计数加1。

16

（2）计数功能对片外从T0（P3.4）、T1（P3.5）引脚输入的外部脉冲信号进行计数，下降沿计数加1。

二、定时/计数器的控制寄存器 与定时/计数器有关的控制寄存器有3个：1、定时器控制寄存器TCON（88H） SFR寄存器TCON既参与定时控制又参与中断控制，有关定时控制的有4位，表示如下： （2）计数功能对片外从T0（P3.4）、T1（P3.517

TF1/TF0：当T1/T0的计数器计数溢出时，该位置“1”。TR1/TR0：T1/T0运行控制位。软件将其置“1”时，启动T1/T0工作。2、设定定时器工作方式寄存器TMOD（89H） SFR寄存器TMOD用于2个定时器/计数器T1/T0的工作方式设定，各位的含义表示如下：

18

GATE：门控位，定义T1/T0的启动方式，逻辑如图：C/：定时/计数功能选择位。 为“0”，作定时器用；为“1”，作计数器用。M1M0：工作方式选择位。 00方式0 13位计数器 01方式1 16位计数器 10方式2 初值自动重装8位计数器 GATE：门控位，定义T1/T0的启动方式，逻辑如图：19 11方式32个8位计数器，仅适用于T0

3、中断允许控制寄存器IE（A8H）三、定时器/计数器工作方式1、工作方式0M1M0=00——13位计数器（1）结构 由TH0的全部8位和TL0的低5位构成，如下页图。当TL0低5位计数满时直接向TH0进位，并当全部13位计数满溢出时，TF0置“1”。（2）TMOD值： 作定时器：TMOD=00000000=00H 作计数器：TMOD=00000100=04H 11方式32个8位计数器，仅适用于T020（3）计数初值 最大计数值为213=8192 △T=（213—计数初值）×机器周期（12/fosc） 计数初值=213—欲计数脉冲数=213—△T/机器周期单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章21

2、工作方式1M1M0=01——16位计数器方式1时的电路逻辑结构如图所示作定时器，TMOD=01H；作计数器，TMOD=05H；△T=（216—计数初值）×机器周期（12/fosc）计数初值=216—欲计数脉冲数=216—△T/机器周期 2、工作方式1M1M0=01——16位计22 例如：定时500us，fosc=6MHz时， 初值=216—500/2=65536-250=65286=FF

06H 那么：TH0=FFH，TL0=06H

3、工作方式2M1M0=10——自动复位的8位计数器

以TL0作计数器，而TH0作为预置寄存器。当计数满溢出时，TF0置“1”，同时TH0将计数初值以硬件方法自动装入TL0。逻辑结构，如图所示： 例如：定时500us，fosc=6MHz时，23 作定时器，TMOD=02H； 作计数器，TMOD=06H； 最大计数值为28=256，若fosc=12MHz，则方式2的最大定时时间为256us。当作为定时器用时，定时时间的计算公式： △T=（28—计数初值）×机器周期（12/fosc） 计数初值=28—欲计数脉冲数=28—△T/机器周期例如：定时500，fosc=6MHz时，初值=28—500/2=6=06H则：TH0=TL0=06H4、工作方式3M1M0=11——2个8 位计数器（仅限于T0）在T0方式3下，T0、T1的设置和使用是不同的。（1）T0方式3TL0：使用T0原有控制资源，功能与方式0、1相同。TH0：借用T1的TR1、TF1，只能对片内机器周期脉冲计数，作8位定时器。 作定时器，TMOD=02H；24 T0方式3时的T0、T1电路逻辑结构，如图所示 T0方式3时的T0、T1电路逻辑结构，如图所示25 T0方式3时的T0初值计算完全同方式2（2）T0方式3下的T1

T0方式3时，T1仍然可工作于方式0~方式2，如上页图所示。C/控制位仍可使T1工作在定时器或计数器方式，只是由于其TR1、TF1被T0的TH0占用，因而没有计数溢出标志可供使用，计数溢出时只能将输出结果送至串行口，即用作串行口波特率发生器。

T0方式3下的T1方式2，因定时初值能自动恢复，用作波特率发生器更为合适。四、定时/计数器的应用 【例5-2】已知fosc=6MHz，利用T1定时500us，在P1.0口输出周期为1ms的方波脉冲，使用方式0~方式2编程。 T0方式3时的T0初值计算完全同方式226解：1）方波波形如图所示： 2）计数初值：方式0：计数初值=213—欲计数脉冲数=213—△T/机器周期 =213-500/2=1F06H∴TH1=F8H，TL1=06H方式1：计数初值=216—欲计数脉冲数=216—△T/机器周期 =216-500/2=FF06H∴TH1=FFH，TL1=06H方式2：计数初值=28—欲计数脉冲数=28—△T/机器周期 =28-500/2=06H∴TH1=TL1=06H 3）定时到达P1.0的翻转方法：查询方式、中断方式 4）流程、程序如下：

单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章27

方式0：采用查询方式 程序：流程： ORG 0030H START： MOV TMOD，#00H MOV TH1， #0F8H MOV TL1， #06H MOV IE， #00H SETB TR1 WT： JNB TF1， WT CPL P1.0 CLR TF1 MOV TH1， #0F8H MOV TL1， #06H SJMP WT 方式0：采用查询方式28方式1：采用中断方式 ORG 0000H LJMP START

ORG 001BH LJMP 0100H ORG 0030H START： MOVTMOD，#10H

MOV TH1， #0FFH MOV TL1， #06H MOV IE， #88H MOV IP， #00001000B

SETB TR1 SJMP ＄中断服务程序： ORG 0100H CPL P1.0

MOV TH1， #0FFH MOV TL1， #06H RETI 方式1：采用中断方式29

方式2：采用中断方式 ORG 0000H LJMP START

ORG 001BH LJMP 0100H ORG 0030H START： MOV TMOD，#20H

MOV TH1， #06H MOV TL1， #06H MOV IE， #88H MOV IP， #08H SETB TR1 SJMP ＄ 中断服务程序： ORG 0100H

CPL P1.0 RETI 方式2：采用中断方式30【例5-3】用软件延时和定时器中断方式、查询方式定时的方法编程，试设计控制六盏LED灯的程序，设晶振fosc=12MHZ，要求： 1）K合上后，L1~L6轮流点亮1秒，如此循环 2）K断开后，全灭，等待下次启动 3）要求用T0定时器、软件程序延时两种方案实现解：（1）硬件原理图及I/O分配，如图所示； （2）用定时器T0方式1实现延时： ①定时器T0初值：

定时时间：tmax=65536×1us=65.536ms，取50ms 1秒延时实现：50ms延时20次T0的初值：=216-50000us/1us=15536=3CB0H TMOD=（00000001）B=01H【例5-3】用软件延时和定时器中断方式、查询方式31

②控制流程 查询方式：通过对TF0的查询，获得50ms延时，并循环20次，获得1S延时 中断方式：通过T0溢出中断，获得50ms延时，并循环20次，获得1S延时

32单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章33③指令代码（略） （3）用软件程序延时 ORG0000H LJMPSTART ORG0030HSTART：MOVP3，#04H MOVA，#01HLOOP1：MOVP1，#00H WT：JBP3.2，WTLOOP2：MOVP1，A MOVR7，#10DL3：MOVR6，#200DL2：MOVR5，#125

③指令代码（略）34

DL1：JNBP3.2，LOOP1 DJNZR5，DL1

DJNZR6，DL2 DJNZR7，DL3 JBACC.5，JP1 RLA AJMPLOOP2 JP1：MOVA，#01H AJMPLOOP2

35§5-3MCS-51单片机的串行口一、串行通信基本概念1、并行通信和串行通信通信的基本方式：并行通信：数据的各位同时送出。传送距离：小于30米。串行通信：数据的各位逐位送出，只需一对传送线即可完成传送。传送距离：几米~几千公里。§5-3MCS-51单片机的串行口362、串行通信（1）串行通信的数据传送方向。 单工、半双工、全双工三种方式（2）串行通信的工作方式同步方式：数据按块传送，包括同步字符、数据块。异步方式：数据按字符传送，每一个字符均按固定的字符格 式传送，又被称为帧，如图。 包含字符的起始位、数据位、校验位、停止位四个部分。2、串行通信373、串行通信的波特率（Baudrate） （1）波特率：传送数据位的速率，一般指每秒种传送二进 制代码的位数。单位：bps。 （2）通用异步接收/发送器（UART）：用于数据串、并转 换的串行接口电路。 包括串行化电路（发送器）、并行化电路（接收器）、控制电路3部分。二、MCS-51单片机的串行口 全双工的串行口（P3.0、P3.1）：能同时进行发送和接收。既可作UART用，也可作同步移位寄存器使用，还可用于网络通信，其帧格式可有8位、10位和11位，并能设置各种波特率。3、串行通信的波特率（Baudrate）381、串行口的结构 MCS-51单片机的串行口主要由2个物理上独立的串行数据缓冲器SBUF、输入移位寄存器和控制器等组成。 还有2个SFR寄存器SCON和PCON，用于串行口的初始化编程。 结构如图所示。单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章39 串行口的发送和接收是以SBUF的名义进行读或写，它们共用一个地址99H。 发送：执行写命令MOVSBUF，A指令，发送完后使中断标志TI置“1”。 接收：当RI=0时，置“1”允许接收位时，即启动接收，并时使RI=1。执行读命令MOVA，SBUF时，即可从接收SBUF取出信息并由内部总线送CPU。2、串行口控制寄存器

SCON用于存放串行口的控制和状态信息，PCON用于改变串行口的通信波特率，波特率发生器可由定时器T1方式2构成。（1）串行控制寄存器SCON单元地址98H，位地址9FH~98H。寄存器及位地址表示如下： 串行口的发送和接收是以SBUF的名义进行读或写，它40 SCON：SM0和SMl串行口工作方式选择位。SM2多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。若置SM2＝1，则允许多机通信。REN允许接收控制位。由软件置1或清0，只有当REN＝l时才允许接收，相当于串行接收的开关；若REN＝0、则禁止接收。TB8发送数据的第9位(D8)装入TB8中。在方式2或方式3中．根据发送数据的需要由软件置位或复位。在许多通信协议中可作奇偶校验位，也可在多机通信中作为发送地址帧或数据帧的标志位。在方式0和方式1中，该位末用。 SCON：41RB8接收数据的第9位。在方式2或方式3中、接收到的第9位数据放在RB8位。它或是约定的奇／偶校验位，或是约定的地址／数据标识位。TI发送中断标志。在一帧数据发送完时被置位。在方式0串行发送第8位结束时，或其它方式串行发送到停止位的开始时由硬件置位，可用软件查询。它同时也申请中断，TI置位意味着向CPU提供“发送缓冲器SBUF已空”的信息，CPU可以准备发送下一帧数据。串行口发送中断被响应后，TI不会自动复0，必须由软件清0。RB8接收数据的第9位。在方式2或方式3中、接收到的42RI接收中断标志。在接收到一帧有效数据后由硬件置位。在方式0中，第8位数据发送结束时，由硬件置位；在其它三种方式下，则在接收到停止位中间时由硬件置位。RI＝1，中请中断。表示一帧数据接收结束，并已装入接收SBUF中，要求CPU取走数据。CPU响应中断，取走数据。RI也必须由软件清0，（2）电源控制寄存器PCON 字节地址87H，不可位寻址。它的D7位SMOD为串行口波特率控制位，可由软件置位或清零。若SMOD=1，则使工作在方式1、2、3时的波特率加倍。RI接收中断标志。在接收到一帧有效数据后由硬件置位。43串行口的工作方式串行口的工作方式443、串行工作方式0——同步移位寄存器方式 方式设定：SM0SM1=00，通过执行MOVSCON，#00H。此时： RXD（P3.0）：数据的发送或接收口。 TXD（P3.1）：输出同步移位脉冲。 发送、接收的是8位数据，不设起始位和停止位，低位在前，波特率固定为fosc/12。。 在串行方式0时，是将串行口变成并行口使用。并要有串并转换芯片74LS164、74LS165转换。3、串行工作方式0——同步移位寄存器方式45方式0时序方式0时序46方式13、串行工作方式1——8位UART,波特率由T1决定。 方式设定：SM0SM1=01串行方式1波持率＝／〔216一初值〕方式13、串行工作方式1——8位UART,波特率由47方式1方式148常用的波特率及定时器初值常用的波特率及定时器初值49三、MCS-51串行口方式0驱动数码管 1、LED数码管 （1）结构 COM：显示器位选线a~dp：显示器段选线三、MCS-51串行口方式0驱动数码管50

发光管驱动额定电流：10~40mA，静态取下限。 （2）静态显示及其段码 静态显示：利用8位锁存功能的I/O口线驱动一个数码管，多 个数码管同时显示，需增加I/O口线。 段码形成：在COM送入低电平或高电平，然后控制个各笔 段引脚电平，即可形成相应段码。【例5-4】：利用P1口并行输出控制八段数码管，设小数点暗，采用共阳顺序、共阴顺序、共阴逆序确定0~9的显示程序为：

解：1）共阳顺序显示硬件结构如图： 2）共阳顺序、共阴顺序、共阴逆序的段码如下：

51共阳顺序段码：C0H，F9H，A4H，B0H，99H，92H，82H，F8H，80H，90H共阴顺序段码：3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH（Dp→a）共阴逆序段码：FCH，60H，DAH，F2H，66H，B6H，BEH，E0H，FEH，F6H（a→Dp）单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章522）并行输出，循环显示0~9秒的显示程序：DIR： MOV R0，#0 MOV DPTR，#TABLOOP：MOV A，R0 MOVC A，＠A+DPTR MOV P1，A LCALL DELAY INC R0 CJNE R0，#0AH，LOOP AJMP DIRTAB：DBC0H，F9H，A4H DBB0H，99H，92H DB82H，F8H，80H，90H2）并行输出，循环显示0~9秒的显示程序：532、串行口方式0驱动数码管 （1）串行口与并行口转换控制①

串入并出移位寄存器74LS164图（a）②

并入串出移位寄存器74LS165图（b）2、串行口方式0驱动数码管54（2）利用74LS164驱动共阴数码管【例5-5】：利用8031串行口控制八段数码管，设小数点暗，采用共阴逆序，设计循环显示0~9秒的程序。 解：1）硬件结构图（共阴逆序、小数点暗） 2）控制流程、程序（2）利用74LS164驱动共阴数码管55START：MOV SCON，#00H MOV R0， #00H CLR ES；禁止中断 MOV DPTR， #TABLE LOOP：MOV A， R0 MOVC A， ＠A+DPTR CLR TI MOV SBUF， A LCALL DELAY INC R0 CJNE R0， #10， LOOP MOV R0， #00H AJMP LOOPTABLE：DB 0FCH，60H，0DAH，0F2H，66H DB0B6H，0BEH，0E0H，0FEH，0F6HORG 0100HDELAY：1秒延时程序（略） RETSTART：MOV SCON，#00H56本章小结

1、

定时器/计数器的工作方式和初值设定、方式0～方式2应用和定时编程举例2、

中断及中断请求源、特殊功能寄存器IP，IE、简单应用 3、串行口的组成和功能、串行口的工作方式及波特率方式0 应用及简单编程举例重点：掌握定时器/计数器的初值计算及定时程序编制，串行口工作于方式0的发送/接收数据。难点：对TMOD、SCON等特殊功能寄存器参数设定，中断系统现场保护。本章小结57第五章

中断系统、定时器/计数器和串行口 §5-1MCS-51的中断系统 §5-2

定时/计数器 §5-3MCS-51单片机的串行口单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章58

§5-1MCS-51的中断系统一、中断概述 1、

中断源 中断源指引起正在执行的程序中断，转而执行中 断服务程序的设备或事件。可分为硬中断、软中断。 MCS-51单片机的5个中断源： ①外部中断2个：、，中断请求信号分别由P3.2、P3.3输入,低电平有效、脉冲下降沿有效可选。 入口地址：0003H，0013H。 ②定时/计数溢出中断2个：T0、T1,计数溢出时置“1”TF0、TF1位，从而发出内部中断请求。 入口地址：000BH，001BH。 §5-1MCS-51的中断系统59

③串行中断1个：串行接收或发送完一帧数据时就产生一个内部中断请求RI或TI。 入口地址：0023H。

2、

中断处理过程 包含：中断请求、中断响应、中断服务、中断返回四个阶段. ①中断请求：中断源将相应请求中断的标志位置 “1”，表示发出请求，并由CPU查询。 ②中断响应：在一条指令的最后一个周期按优先级 顺序查询中断标志，为“1”并满足响应条件时响应。 ③串行中断1个：串行接收或发送完一帧数据时就产60 响应操作:断点压栈→撤除中断标志→关闭低同级中断允许→中断入口地址送PC。

实际上响应中断的主要操作是有硬件自动产生一条长调用指令LCALL。 ③中断服务：根据入口地址转中断服务程序，包含 保护现场、执行中断主体、恢复现场。 ④中断返回：断点出栈→开放中断允许→返回原程序。

3、中断优先级及其嵌套 优先级2个---高优先级、低优先级，可通过SFR寄存器IP设置。 中断嵌套原则为高优先级的中断不能被低优先的中断所中断，同级中断不能相互中断。 响应操作:断点压栈→撤除中断标志→关闭低同级61 4、中断控制的特点①中断是随机发生的，并且是可编程的。②通过执行特定功能的程序段而获得预定目的。 5、MCS-51中断汇集 4、中断控制的特点62

二、中断控制 通过对特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP等四个寄存器的设定而实现。 1、中断请求控制 （1）定时中断、外中断请求控制寄存器TCON 字节地址88H，位地址8FH~88H，与中断请求有关的各位表示如下： TF1、TF0：T1/T0溢出中断请求标志。IE1、IE0：外中断/请求标志。IT1、IT0：外中断/触发方式定义位，“1”—后沿触发 二、中断控制63

（2）串行中断请求控制寄存器SCON 串行中断请求由TI、RI的逻辑“或”得到。即不论是发送标志还是接收标志，都将发生串行中断请求。 字节地址98H，位地址9FH~98H，与中断请求有关的各位表示如下： TI为发送中断，RI为接收中断，为“1”时，请求中断，响应后必须由用户软件清零。 （3）中断请求的撤销 中断响应后，必须及时清除TCON、SCON中的已响应中断请求标志，否则，会引起中断的重复查询和响应。 （2）串行中断请求控制寄存器SCON64

①外中断请求的撤销：对于边沿触发方式：由于触发信号过后就消失，撤销自然也就是自动的。 对于电平触发方式：需通过软硬件结合的方法来实 现撤销。 ②定时中断请求的撤销：定时中断后，硬件自动清 “0”。③串行中断请求的撤销：不能自动清“0”，须用软件 的方法在中断服务子程序中进 行清“0”。 2、中断允许控制 由SFR寄存器IE设置，分二级允许控制。以EA位作为总控，以各中断源的允许位作为分控。 ①外中断请求的撤销：65

IE字节地址A8H，位地址AFH~A8H，与中断允许有关的各位表示如下： 单片机复位后，（IE）=00H，因此，整个中断系统为禁止状态。

3、中断优先级控制 由SFR寄存器IP设置，有2个优先级，相应位置“1”，为高优先级。相应位置“0”，为低优先级。 IE字节地址A8H，位地址AFH~A8H，与中断允66

IP字节地址B8H，位地址BFH~B8H，与中断优先有关的各位表示如下： 注意：5个中断优先位全部置“1”时，和全部清0效果一样，为同优先级中断，按自然优先级处理，即为→T0→→T1→串行口，优先级依次从高到低。

三、中断应用 1、中断应用的准备工作 IP字节地址B8H，位地址BFH~B8H，与中断优先67（1）中断初始化设置：定义SP、IP、IE和外中断触发 方式选择；（2）中断服务程序：中断入口、现场保护、中断主体 程序、恢复现场返回。

2、应用举例

例5-1通过P1.0~P1.7控制发光二极管，输出两种节日灯，并利用外中断P3.2，在两种状态之间切换。要求：主程序中状态：亮1灯左移循环,间隔1S，中断程序中的状态：以1秒间隔8灯依次亮起，再依次熄灭,循环3次后返回。（1）中断初始化设置：定义SP、IP、IE和外中断触发68

主流程图（略），程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H ；中断入口 LJMP INT0 ORG 0030H MAIN： MOV SP， #60H SETB IT0 ；设定下跳有效 SETB EX0 ；开中 SETB EA MOV IP， #01H MOV A， #01H

LOOP： MOV P1， A RL A LCALL DELAY AJMP LOOP 主流程图（略），程序如下：69

中断服务程序流程图： 中断服务程序流程图： 70

中断服务程序：

INT0： PUSH ACC CLR A MOV R0， #00H LOOP1： SETB C RLC A MOV P1， A LCALL DELAY JNB ACC.7， LOOP1 LOOP2： CLR C RLC A MOV P1， A LCALL DELAY JB ACC.7， LOOP2 INC R0 CJNE R0， #03H， LOOP1 POP ACC RETI DELAY： （略） ；1秒延时 中断服务程序：71

§5-2

定时/计数器一、定时/计数器构成1、定时方法软件延时通过执行循环而获得延时，短时间延时；硬件延时由硬件电路实现延时，长时间延时；可编程定时通过对系统时钟脉冲的计数而获得延时。2、MCS-51单片机的定时/计数器 16位定时/计数器T0、T1，分别由4个8位计数器组成，均属SFR寄存器。T0由TH0、TL0构成，字节地址为8CH、8AH；T1由TH1、TL1构成，字节地址为8DH、8BH； §5-2定时/计数器72

MCS-51单片机定时器结构示意图3、MCS-51单片机定时/计数器的功能 归根结底是计数器。 （1）定时功能对片内机器周期进行计数，即每个机器周期产生一个计数脉冲，计数加1。

73

（2）计数功能对片外从T0（P3.4）、T1（P3.5）引脚输入的外部脉冲信号进行计数，下降沿计数加1。

二、定时/计数器的控制寄存器 与定时/计数器有关的控制寄存器有3个：1、定时器控制寄存器TCON（88H） SFR寄存器TCON既参与定时控制又参与中断控制，有关定时控制的有4位，表示如下： （2）计数功能对片外从T0（P3.4）、T1（P3.574

TF1/TF0：当T1/T0的计数器计数溢出时，该位置“1”。TR1/TR0：T1/T0运行控制位。软件将其置“1”时，启动T1/T0工作。2、设定定时器工作方式寄存器TMOD（89H） SFR寄存器TMOD用于2个定时器/计数器T1/T0的工作方式设定，各位的含义表示如下：

75

GATE：门控位，定义T1/T0的启动方式，逻辑如图：C/：定时/计数功能选择位。 为“0”，作定时器用；为“1”，作计数器用。M1M0：工作方式选择位。 00方式0 13位计数器 01方式1 16位计数器 10方式2 初值自动重装8位计数器 GATE：门控位，定义T1/T0的启动方式，逻辑如图：76 11方式32个8位计数器，仅适用于T0

3、中断允许控制寄存器IE（A8H）三、定时器/计数器工作方式1、工作方式0M1M0=00——13位计数器（1）结构 由TH0的全部8位和TL0的低5位构成，如下页图。当TL0低5位计数满时直接向TH0进位，并当全部13位计数满溢出时，TF0置“1”。（2）TMOD值： 作定时器：TMOD=00000000=00H 作计数器：TMOD=00000100=04H 11方式32个8位计数器，仅适用于T077（3）计数初值 最大计数值为213=8192 △T=（213—计数初值）×机器周期（12/fosc） 计数初值=213—欲计数脉冲数=213—△T/机器周期单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章78

2、工作方式1M1M0=01——16位计数器方式1时的电路逻辑结构如图所示作定时器，TMOD=01H；作计数器，TMOD=05H；△T=（216—计数初值）×机器周期（12/fosc）计数初值=216—欲计数脉冲数=216—△T/机器周期 2、工作方式1M1M0=01——16位计79 例如：定时500us，fosc=6MHz时， 初值=216—500/2=65536-250=65286=FF

06H 那么：TH0=FFH，TL0=06H

3、工作方式2M1M0=10——自动复位的8位计数器

以TL0作计数器，而TH0作为预置寄存器。当计数满溢出时，TF0置“1”，同时TH0将计数初值以硬件方法自动装入TL0。逻辑结构，如图所示： 例如：定时500us，fosc=6MHz时，80 作定时器，TMOD=02H； 作计数器，TMOD=06H； 最大计数值为28=256，若fosc=12MHz，则方式2的最大定时时间为256us。当作为定时器用时，定时时间的计算公式： △T=（28—计数初值）×机器周期（12/fosc） 计数初值=28—欲计数脉冲数=28—△T/机器周期例如：定时500，fosc=6MHz时，初值=28—500/2=6=06H则：TH0=TL0=06H4、工作方式3M1M0=11——2个8 位计数器（仅限于T0）在T0方式3下，T0、T1的设置和使用是不同的。（1）T0方式3TL0：使用T0原有控制资源，功能与方式0、1相同。TH0：借用T1的TR1、TF1，只能对片内机器周期脉冲计数，作8位定时器。 作定时器，TMOD=02H；81 T0方式3时的T0、T1电路逻辑结构，如图所示 T0方式3时的T0、T1电路逻辑结构，如图所示82 T0方式3时的T0初值计算完全同方式2（2）T0方式3下的T1

T0方式3时，T1仍然可工作于方式0~方式2，如上页图所示。C/控制位仍可使T1工作在定时器或计数器方式，只是由于其TR1、TF1被T0的TH0占用，因而没有计数溢出标志可供使用，计数溢出时只能将输出结果送至串行口，即用作串行口波特率发生器。

T0方式3下的T1方式2，因定时初值能自动恢复，用作波特率发生器更为合适。四、定时/计数器的应用 【例5-2】已知fosc=6MHz，利用T1定时500us，在P1.0口输出周期为1ms的方波脉冲，使用方式0~方式2编程。 T0方式3时的T0初值计算完全同方式283解：1）方波波形如图所示： 2）计数初值：方式0：计数初值=213—欲计数脉冲数=213—△T/机器周期 =213-500/2=1F06H∴TH1=F8H，TL1=06H方式1：计数初值=216—欲计数脉冲数=216—△T/机器周期 =216-500/2=FF06H∴TH1=FFH，TL1=06H方式2：计数初值=28—欲计数脉冲数=28—△T/机器周期 =28-500/2=06H∴TH1=TL1=06H 3）定时到达P1.0的翻转方法：查询方式、中断方式 4）流程、程序如下：

单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章84

方式0：采用查询方式 程序：流程： ORG 0030H START： MOV TMOD，#00H MOV TH1， #0F8H MOV TL1， #06H MOV IE， #00H SETB TR1 WT： JNB TF1， WT CPL P1.0 CLR TF1 MOV TH1， #0F8H MOV TL1， #06H SJMP WT 方式0：采用查询方式85方式1：采用中断方式 ORG 0000H LJMP START

ORG 001BH LJMP 0100H ORG 0030H START： MOVTMOD，#10H

MOV TH1， #0FFH MOV TL1， #06H MOV IE， #88H MOV IP， #00001000B

SETB TR1 SJMP ＄中断服务程序： ORG 0100H CPL P1.0

MOV TH1， #0FFH MOV TL1， #06H RETI 方式1：采用中断方式86

方式2：采用中断方式 ORG 0000H LJMP START

ORG 001BH LJMP 0100H ORG 0030H START： MOV TMOD，#20H

MOV TH1， #06H MOV TL1， #06H MOV IE， #88H MOV IP， #08H SETB TR1 SJMP ＄ 中断服务程序： ORG 0100H

CPL P1.0 RETI 方式2：采用中断方式87【例5-3】用软件延时和定时器中断方式、查询方式定时的方法编程，试设计控制六盏LED灯的程序，设晶振fosc=12MHZ，要求： 1）K合上后，L1~L6轮流点亮1秒，如此循环 2）K断开后，全灭，等待下次启动 3）要求用T0定时器、软件程序延时两种方案实现解：（1）硬件原理图及I/O分配，如图所示； （2）用定时器T0方式1实现延时： ①定时器T0初值：

定时时间：tmax=65536×1us=65.536ms，取50ms 1秒延时实现：50ms延时20次T0的初值：=216-50000us/1us=15536=3CB0H TMOD=（00000001）B=01H【例5-3】用软件延时和定时器中断方式、查询方式88

②控制流程 查询方式：通过对TF0的查询，获得50ms延时，并循环20次，获得1S延时 中断方式：通过T0溢出中断，获得50ms延时，并循环20次，获得1S延时

89单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章90③指令代码（略） （3）用软件程序延时 ORG0000H LJMPSTART ORG0030HSTART：MOVP3，#04H MOVA，#01HLOOP1：MOVP1，#00H WT：JBP3.2，WTLOOP2：MOVP1，A MOVR7，#10DL3：MOVR6，#200DL2：MOVR5，#125

③指令代码（略）91

DL1：JNBP3.2，LOOP1 DJNZR5，DL1

DJNZR6，DL2 DJNZR7，DL3 JBACC.5，JP1 RLA AJMPLOOP2 JP1：MOVA，#01H AJMPLOOP2

92§5-3MCS-51单片机的串行口一、串行通信基本概念1、并行通信和串行通信通信的基本方式：并行通信：数据的各位同时送出。传送距离：小于30米。串行通信：数据的各位逐位送出，只需一对传送线即可完成传送。传送距离：几米~几千公里。§5-3MCS-51单片机的串行口932、串行通信（1）串行通信的数据传送方向。 单工、半双工、全双工三种方式（2）串行通信的工作方式同步方式：数据按块传送，包括同步字符、数据块。异步方式：数据按字符传送，每一个字符均按固定的字符格 式传送，又被称为帧，如图。 包含字符的起始位、数据位、校验位、停止位四个部分。2、串行通信943、串行通信的波特率（Baudrate） （1）波特率：传送数据位的速率，一般指每秒种传送二进 制代码的位数。单位：bps。 （2）通用异步接收/发送器（UART）：用于数据串、并转 换的串行接口电路。 包括串行化电路（发送器）、并行化电路（接收器）、控制电路3部分。二、MCS-51单片机的串行口 全双工的串行口（P3.0、P3.1）：能同时进行发送和接收。既可作UART用，也可作同步移位寄存器使用，还可用于网络通信，其帧格式可有8位、10位和11位，并能设置各种波特率。3、串行通信的波特率（Baudrate）951、串行口的结构 MCS-51单片机的串行口主要由2个物理上独立的串行数据缓冲器SBUF、输入移位寄存器和控制器等组成。 还有2个SFR寄存器SCON和PCON，用于串行口的初始化编程。 结构如图所示。单片机原理与应用授课(东北石油大学教学课件李玉爽)第五章96 串行口的发送和接收是以SBUF的名义进行读或写，它们共用一个地址99H。 发送：执行写命令MOVSBUF，A指令，发送完后使中断标志TI置“1”。 接收：当RI=0时，置“1”允许接收位时，即启动接收，并时使RI=1。执行读命令MOVA，SBUF时，即可从接收SBUF取出信息并由内部总线送CPU。2、串行口控制寄存器

SCON用于存放串行口的控制和状态信息，PCON用于改变串行口的通信波特率，波特率发生器可由定时器T1方式2构成。（1）串行控制寄存器SCON单元地址98H，位地址9FH~98H。寄存器及位地址表示如下： 串行口的发送和接收是以SBUF的名义进行读或写，它97 SCON：SM0和SMl串行口工作方式选择位。SM2多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。若置SM2＝1，则允许多机通信。REN允许接收控制位。由软件置1或清0，只有当REN＝l时才允许接收，相当于串行接收的开关；若REN＝0、则禁止接收。TB8发送数据的第9位(D8)装入TB8中。在方式2或方式3中．根据发送数据的需要由软件置位或复位。在许多通信协议中可作奇偶校验位，也可在多机通信中作为发送地址帧或数据帧的标志位。在方式0和方式1中，该位末用。 SCON：98RB8接收数据的第9位。在方式2或方式3中、接收到的第9位数据放在RB8位。它或是约定的奇／偶校验位，或是约定的地址／数据标识位。TI发送中断标志。在一帧数据发送完时被置位。在方式0串行发送第8位结束时，或其它方式串行发送到停止位的开始时由硬件置位，可用软件查询。它同时也申请中断，TI置位意味着向CPU提供“发送缓冲器SBUF已空”的信息，CPU可以准备发送下一帧数据。串行口发送中断被响应后，TI不会自动复0，必须由软件清0。RB8接收数据的第9位。在方式2或方式3中、接收到的