并行口和定时器

并行口和定时器第1页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.1P0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口，在其他状态下可作为通用I/O接口。第2页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.1P0口

第3页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.1P0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80H~87H。(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：①当CPU复位后进行输入操作时，输入信息是正确的。②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”，才能保证输入信息正确。（即是准双向的含义）第4页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.1P0口（2）P0口用于地址/数据分时复用时是真正双向I/O口。①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”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。②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。第5页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.2P1口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90H~97H。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。

第6页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.2P1口第7页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.2P1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。第8页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.2P1口在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。P1口具有驱动4个LSTTL负载的能力。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。第9页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.3P2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位地址输出口，在其他时候作为一般I/O接口使用。第10页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.3P2口第11页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.3P2口当作为准双向通用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。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，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A8~A15。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。第12页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.4P3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。

第13页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.4P3口第14页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.4P3口当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。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。第15页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.5接口的使用原则1.I/O接口的读、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。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：ANLP1,AXRLP3,AINCP2第16页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.5接口的使用原则2.使用原则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。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P1~P3口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。P1~P3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。第17页，课件共61页，创作于2023年2月5.1.5接口的使用原则在实际使用中，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。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。第18页，课件共61页，创作于2023年2月五.

应用举例例：用4个发光二极管对应显示4个开关的开合状态。 如P1.0合则P1.4亮。MCS-51P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.01.无条件传送方式：指示灯立即反映开关状态。 ORG0000H AJMPMAIN ORG0100HMAIN：ORL A，#0FH MOVP1，A MOVA，P1 SWAPA MOVP1，A SJMPMAIN第19页，课件共61页，创作于2023年2月8.5.3可编程接口电路的扩展

可编程接口：其功能可由指令来加以改变的接口芯片。在MCS-51单片机中常用的两种接口芯片：8255可编程通用并行接口8155带256字节RAM和14位定时/计数器的可编程并行接口。1.8255可编程并行I/O接口1）8255结构8255具有3个可编程并行I/O端口，A口﹑B口和C口。这3个8位I/O端口的功能由编程决定，其组成框图及引脚见图8-29第20页，课件共61页，创作于2023年2月图8-298255内部结构与引脚

第21页，课件共61页，创作于2023年2月3）8255的工作方式8255有3种工作方式:方式0﹑方式1﹑方式2。

方式0（基本输入/输出方式）：方式0不需要任何选通信号。A口﹑B口及C口的高4位和低4位都可以被设定为输入或输出。作输出口时，输出的数据被锁存；作输入口时，输入的数据不锁存。方式1（选通输入/输出方式）：在这种方式下，A﹑B﹑C三个口将被分为两组。A组包括A口和C口的高4位，A口可由编程设定为输入口或输出口，C口的高4位则用来作为输入/输出操作的控制和同步信号；B组包括B口和C口的低4位，B口可由编程设定为输入口或输出口，C口的低4位则用来作为输入/输出操作的控制和同步信号。A口和B口的输入数据或输出数据都被锁存。第22页，课件共61页，创作于2023年2月方式2（双向总线方式）：在这种方式下，A口为8位双向总线口，C口的PC3~PC7用来作为输入/输出的控制同步信号。应注意的是，只有A口允许作为双向总线口使用，这时B口和PC0~PC2则可编程为方式0或方式1工作。4)8255的控制字8255工作方式的选择是通过对控制口输入控制字（或称命令字）的方式实现的。控制字有方式选择控制字和C口置位/复位控制字。①

方式选择控制字方式选择控制字的格式与定义如图第23页，课件共61页，创作于2023年2月8255A可编程接口并行I/O扩展8255A接口工作状态选择表

A1A0工作状态01000A口数据→数据总线01B口数据→数据总线10C口数据→数据总线10000总线数据→A口01总线数据→B口10总线数据→C口11总线数据→控制字寄存器XX1XX数据总线→三态01011非法状态110XX数据总线→三态第24页，课件共61页，创作于2023年2月8255A可编程接口并行I/O扩展命令字8255A片内有1个8位控制命令寄存器，有两种命令字，即方式控制字和PC口置位/复位控制字，均写入命令寄存器。第25页，课件共61页，创作于2023年2月8255A可编程接口并行I/O扩展第26页，课件共61页，创作于2023年2月8255A可编程接口并行I/O扩展图6.248255A和8031的接口电路第27页，课件共61页，创作于2023年2月8255A可编程接口并行I/O扩展8255A的PA口地址为FF7CH，PB口地址为FF7DHPC口地址为FF7EH，控制口地址为FF7FH例6-5：结合上图说明8255A初始化设计:

对8255A的端口方式设置：设端口PA为方式0输入，端口PB方式1输出，端口PC上半部PC7~PC4输出,下半部PC3~PC0输入。

8255A相应控制字为10010101B=95H，其初始化程序为：

MOVDPTR，#0FF7FH;控制口地址送DPTR MOVA，#95H;方式控制字送A MOVX@DPTR，A ;方式控制字送8255A控制口第28页，课件共61页，创作于2023年2月8255A可编程接口并行I/O扩展例6-6：结合图6.24对端口Ｃ进行置位/复位。把PC口的第5位PC5置1，再把PC口的PC5复位。解：对PC5的置位控制字为00001011B＝0BH，复位控制字为00001010B＝0AH，程序如下：

MOV DPTR,＃0FF7FHMOV A,＃0BHMOVX＠DPTR,A ;控制字→控制口，PC5＝1MOV A,＃0AHMOVX＠DPTR,A ;控制字→控制口，PC5＝0第29页，课件共61页，创作于2023年2月

定时器/计数器：Timer/Counter

本质上都是加法计数器，当对固定周期的脉冲信号计数时是定时器，对脉冲长度不确定的信号计数时是计数器。每接收到一个计数脉冲，加法计数器的值就加一，当计满时发生溢出，并从0开始继续计数。加法计数器的计满溢出信号就是定时/计数器的输出，该信号使TCON的某位（TF0或TF1位）置一，作为定时器/计数器的溢出中断标志。6.1定时器/计数器的结构及工作原理第30页，课件共61页，创作于2023年2月6.2方式和控制寄存器一、定时器/计数器的方式寄存器TMOD图6.2TMOD各位定义8位分为两组，高四位控制T1，低4位控制T0。第31页，课件共61页，创作于2023年2月对TMOD的各个位的说明：GATE位：门控位。GATE＝1时，T0、T1是否计数要受到外部引脚输入电平的控制，INT0引脚控制T0，INT1引脚控制T1。可用于测量在INT0和INT1引脚出现的正脉冲的宽度。若GATE＝0，即不使能门控功能，定时计数器的运行不受外部输入引脚INT0、INT1的控制。第32页，课件共61页，创作于2023年2月C/T位：计数器模式和定时器模式的选择位。C/T＝0，为定时器模式，内部计数器对晶振脉冲12分频后的脉冲计数，该脉冲周期等于机器周期，所以可以理解为对机器周期进行计数。从计数值可以求得计数的时间，所以称为定时器模式。C/T＝1，为计数器模式，计数器对外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）的外部脉冲（负跳变）计数，允许的最高计数频率为晶振频率的1/24。第33页，课件共61页，创作于2023年2月M1M0：四种工作方式的选择位表6.1工作方式选择表M1M0方式说明00013位定时器(TH的8位和TL的低5位）01116位定时器/计数器102自动重装入初值的8位计数器113T0分成两个独立的8位计数器,T1在方式3时停止工作第34页，课件共61页，创作于2023年2月

定时器初值的确定：加法计数器是计满溢出时才申请中断,所以在给定时器/计数器赋初值时,不能直接输入所需的计数值,而应输入的是计数器计数的最大值与这一计数值的差值,设最大值为M,计数值为N,初值为X,则X的计算方法如下:

计数状态:X=M－N

定时状态:X=M－定时时间/T

而T=12÷晶振频率第35页，课件共61页，创作于2023年2月

二、定时器/计数器控制寄存器TCONTF0、TF1分别是定时器/计数器T0、T1的溢出标志位,加法计数器计满溢出时置1,申请中断,在中断响应后自动复0。TF产生的中断申请是否被接受,还需要由中断是否开放来决定。

TR1、TR0分别是定时器/计数器T1、T0的运行控制位,通过软件置1后,定时器/计数器才开始工作,在系统复位时被清0。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0第36页，课件共61页，创作于2023年2月6.3工作方式一、方式0图6.3

方式0（13位计数器）第37页，课件共61页，创作于2023年2月

在方式0下，T0和T1工作在13位的定时/计数器方式，由TH的高8位和TL的低5位组成。当T0的13位计数器加到全部为1以后，再加1就产生溢出，这时置TCON的TF0为1，同时把计数器全部变0，然后从0开始继续计数。

第38页，课件共61页，创作于2023年2月

方式0的计数长度M为2的13次方。初值也是13位二进制数，但要注意是高8位赋值给TH0，低5位前面补足3个0凑成8位赋给TL0。例如，如要求计数值为1000，则初值为

x＝M－1000＝8192－1000

＝1C18H＝1110000011000B

则赋初值时，TH0＝0E0H，TL0＝18H。第39页，课件共61页，创作于2023年2月二、方式1图6.4方式1（16位计数器）第40页，课件共61页，创作于2023年2月

方式1和方式0的工作原理基本相同，唯一不同是T0和T1工作在方式1时是16位的计数/定时器。方式1时的计数长度M是2的16次方。16位的初值直接拆成高低字节，分别送入TH和TL即可。第41页，课件共61页，创作于2023年2月三、方式2图6.5方式2（初始常数自动重装载）第42页，课件共61页，创作于2023年2月

工作方式0和工作方式1的最大特点就是计数溢出后，计数器为全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。工作方式2就针对这个问题而设置，它具有自动重装载功能，即自动加载计数初值，所以也称为自动重加载工作方式。第43页，课件共61页，创作于2023年2月

在这种工作方式中，16位计数器分为两部分，即以TL0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TL0和TH0中，当计数溢出时，不再象方式0和方式1那样需要“人工干预”，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TL0重新加载。第44页，课件共61页，创作于2023年2月

四、方式3图6.6方式3（两个8位独立计数器）第45页，课件共61页，创作于2023年2月

在工作方式3模式下，定时/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/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就没有那么多“资源”可利用了，只能作为简单的定时器使用，而且由于定时/计数器0的控制位已被TL0占用，因此只能借用定时/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。第46页，课件共61页，创作于2023年2月

由于TL0既能作定时器也能作计数器使用，而TH0只能作定时器使用而不能作计数器使用，因此在方式3模式下，定时/计数器0可以构成二个定时器或者一个定时器和一个计数器。

如果定时/计数器0工作于工作方式3，那么定时/计数器1的工作方式就不可避免受到一定的限制，因为自己的一些控制位已被定时/计数器借用，只能工作在方式0、方式1或方式2下，如果设置T1工作在方式3，则T1停止工作，相当于其他方式时令TR1＝0。第47页，课件共61页，创作于2023年2月6.4定时器/计数器应用举例

一、方式0的应用

例1

利用定时器输出周期为2ms的方波,设单片机晶振频率为6MHz。选用定时器/计数器T0作定时器,输出为P1.0引脚,2ms的方波可由间隔1ms的高低电平相间而成,因而只要每隔1ms对P1.0取反一次即可得到这个方波。定时1ms的初值:

因为机器周期=12÷6MHz=2μs所以1ms内T0需要计数N次: N=1ms÷2μs=500第48页，课件共61页，创作于2023年2月

由此可知:使用方式0的13位计数器即可,T0的初值X为

X=M－N=8192－500=7692=1E0CH

但是,因为13位计数器中,低8位TL0只使用了5位,其余码均计入高8位TH0的初值,则T0的初值调整为

TH0=0F0H,TL0=0CH TMOD初始化:TMOD=00000000B=00H

（GATE=0,C/T=0,M1=0,M0=0）

TCON初始化:启动TR0=1IE初始化:开放中断EA=1,定时器T0中断允许ET0=1第49页，课件共61页，创作于2023年2月程序清单如下:ORG0000HAJMPSTART;复位入口

ORG000BHAJMPTOINT;T0中断入口

ORG0030HSTART:MOVSP,＃60H;初始化程序

MOVTH0,＃0F0H;T0赋初值

MOVTL0,＃0CHMOVTMOD,＃00HSETBTR0;启动T0第50页，课件共61页，创作于2023年2月SETBET0;开T0中断

SETBEA;开总允许中断

MAIN:AJMPMAIN;主程序

T0INT:CPLP1.0MOVTL0,＃0CHMOVTH0,＃0F0HRETI第51页，课件共61页，创作于2023年2月

二、方式1应用

方式1与方式0基本相同,只是方式1改用了16位计数器。要求定时周期较长时,13位计数器不够用,可改用16位计数器。例2

已知某生产线的传送带上不断地有产品单向传送,产品之间有较大间隔。使用光电开关统计一定时间内的产品个数。假定红灯亮时停止统计,红灯灭时才在上次统计结果的基础上继续统计,试用单片机定时器/计数器T1的方式1完成该项产品的计数任务。第52页，课件共61页，创作于2023年2月图6.7硬件原理图第53页，课件共61页，创作于2023年2月(1)初始化:TMOD=11010000B=0D0H

（GATE=1,C/T=1,M0M1=01）

TCON=00H(2)T1在方式1时,溢出产生中断,且计数器回零,故在中断服务程序中,需用R0计数中断次数,以保护累积计数结果。第54页，课件共61页，创作于2023年2月(3)启动T1计数,开T1中断。程序清单如下:ORG0000HAJMPSTART;复位入口

ORG001BHAJMPT1INT;T1中断入口

ORG0100HSTART:MOVSP,＃60H;初始化程序

MOVTCON,＃00HMOVTMOD,＃0D0HMOVTH1,＃00H第55页，课件共61页，创作于2023年2月MOVTL1,＃00HMOVR0,＃00H;清中断次数计数单元

MOVP3,＃28H;设置P3.5第二功能

SETBTR1;启动T1SETBET1;开T1中断

SETBEA;开总中断

MAIN:ACALLDISP;主程序,调显示子程序

…

ORG0A00HT1INT:INCR0;中断服务子程序

RETIDISP:… ;显示子程序

RET第56页，课件共61页，创作于2023年2月

三、方式2应用

方式2是定时器自动重装载的操作方式,在这种方式下,定时器0和1的工作是相同的,它的工作过程与方式0、方式1基本相同,只不过在溢出的同时,将8位二进制初值自动重装载,即在中断服务子程序中,不需要编程送初值,这里不再举例。定时器T1工作在