第4章MCS-51功能模块的编程与仿真.ppt

1、第4章 MCS-51功能模块的编程与仿真,4.1 单片机的并行输入/输出口,4.2 中断的系统,4.3 MCS-51的定时/计数器,4.4 串行接口,4.1 单片机的并行输入输出端口,8051单片机有4个8位并行I/O端口，每条I/O口线都能独立地用作输入或输出。 在无片外扩展存储器的系统中，这四个I/O口都可以作为通用I/O口使用。 在有片外扩展存储器的系统中，P2口送出高8位地址，P0口分时送出低8位地址和8位数据。,图4.1 P0 的位结构图,1. 并行I/O的结构和原理 （1）P0口,P0口用作通用I/O口。 P0口用作输出口，此时必须外接上拉电阻。 P0口用作输入口，分读引脚和读锁存

2、器两种情况。 读引脚：CPU在执行“MOV”类输入指令时(如：MOV A , P0)，内部产生的操作信号是“读引脚”。P0.X引脚上的数据经过缓冲器2读入到内部总线。注意在读引脚时，必须先向电路中的锁存器写入1。 读锁存器：CPU在执行“读-改-写”类输入指令时(如：ANL P0, A )，内部产生的操作信号是“读锁存器”，锁存器中的数据经过缓冲器1送到内部总线，然后与A的内容进行逻辑“与”，结果送回P0的端口锁存器并出现在引脚。除了MOV类指令外，其他的读端口操作指令都属于这种情况。 在扩展系统中，P0口作地址/数据总线。,（2） P1口 P1口仅作通用I/O口使用。由于在内部输出端已接有上

3、拉电阻，所以不需再外接上拉电阻。,图4.2 P1 的位结构图,(3) P2口 当控制信号等于零时，MUX拨向下方，P2口作为通用I/O口使用 当控制信号等于1 时，MUX拨向上方，P2口作为高8位地址线使用。,图4.3 P2 的位结构图,4、P3口 锁存器Q端接与非门的一个输入端，第二功能输出线接与非门的另一个输入端。,图4.4 P3 的位结构图,表4.1 P3口的第二功能表,2、MC5-51并行I/O的应用举例,1、七段数码管的结构与原理 在单片机应用系统中通常使用的是8段式LED数码管显示器，它有共阴极和共阳极两种，如图所示。,数码管不同的发光段亮，可组成不同字型，这种组合称为字型码或断码

4、。在COM送入低电平或高电平，然后控制个各段引脚电平，即可形成相应段码。 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（Dpa）,例4.1：要求通过开关输入4位二进制数，送到数码管显示出来如图(见书)。 汇编源程序 ORG 0000H LJMP STA ORG 0100h STA: MOV P1, #0FFH ;关数码管 LOP: MOV P0, #0FFH ;读引脚前端口置1 MOV A, P0 ;读开关状态 CPL A ;转成数据信息 ANL A,

5、#0FH ;保留低4位信息 MOV DPTR, #TAB MOVC A, A+DPTR ;查表取得断码信息 MOV P1, A ;断码送数码管显示 AJMP LOP END, C程序 #include reg51.h /包含8051单片机寄存器定义头文件 #define LED P1 #define KEY P0 char code disp =0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0, 0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8, 0 x80,0 x90,0 x88,0 x83, 0 x0C6,0 xA1,0 x86,0 x8E; /定义断码表 main() int i; LED=

6、0 xFF; /关数码管 while(1) KEY=0XFF; /读引脚前端口置1 i=KEY; i=i; /转成数据信息 i=i /查表取得断码信息,断码送数码管显? , 仿真实验 在Proteus ISIS 中画出设计电路，并进行电气检测。 根据电路设计图，在Keil C中编写源程序。 编译程序，并产生HEX文件。 将HEX文件加入AT89c51,并仿真电路，通过拨动开关观察发光二极管的显示状况，如图所示。,图4.7 例4.1的仿真图,例4.2：要求对某引脚送入的脉冲进行计数，把脉冲的个数送到八个发光二极管以二进制数的形式显示出来，并进行仿真实验。,汇编语言源程序： ORG 0000h A

7、JMP STAR ORG 0100H STAR: MOV A, #0ffh MOV P1, A CLR A ;计数器清0 L081D: JB P3.0, L081D ;P3.0为低吗? MOV R2, #10H LCALL DELY JNB P3.0, $ ;延时后再判断P3.0为低吗? INC A ;累加器加1 PUSH ACC CPL A ;转成驱动二极管的电平 MOV P1, A ;A送P1口 POP ACC AJMP L081D DELY: ;延时子程序 RET END, 仿真实验： 在Proteus ISIS 中画出设计电路，并进行电气检测。 根据电路设计图，在Keil C中编写源程

8、序。 编译程序，并产生HEX文件。 将HEX文件加入AT89c51,并仿真电路，通过拨动开关观察发光二极管的显示状况，如图所示。,图4.8-9 例4.2的仿真图,4.2 中断系统,4.2.1 中断的概述 1.中断的基本概念 2.中断优先权与嵌套,图4.10 中断过程流程图,图4.11 中断嵌套过程图,4.2.2 MCS-51的中断系统 8051共有5个中断源。分为高级和低级两个中断优先级，可实现2级中断服务嵌套。,1. MCS-51的中断源 8051允许5个中断源： 外部中断源 由外部原因引起的，可以通过两个固定引脚 INT0 （ P3.2 ）和INT1（ P3.3 ）来引入。这两个中断源的请

9、求方式有两种：低电平触发或下降沿触发。 内部中断源 T0：定时/计数器0中断，由T0回零溢出引起。 T1：定时/计数器1中断，由T1回零溢出引起。 TI/RI：串行I/O中断，完成一帧字符发送/接收引起。 2、中断控制 , 定时控制寄存器TCON,TF0/TF1：定时器溢出中断申请标志位（由硬件自动置位）。 =0：定时器未溢出； =1：定时器溢出（由全“1”变成全“0”）时由硬件自动置位，申请中断，中断被CPU响应后由硬件自动清零。 TR0/TR1：定时器运行启停控制位 =0：定时器停止运行； =1：定时器启动运行。,IE0/IE1：外部中断申请标志位（由硬件自动置位 ，中 断响应后转向中断服

10、务程序时，由硬件自动清0 ）。 =0：没有外部中断申请； =1：有外部中断申请。 IT0/IT1：外部中断请求的触发方式控制位（可由用户通过软件设置 ）。 =0： 在INT0/INT1端申请中断的信号低电平有效； =1： 在INT0/INT1端申请中断的信号负跳变有效。,TI/RI：串行口发送/接收中断申请标志位 =0：没有串行口发送/接收中断申请； =1：有串行口发送/接收中断申请。 这两位不会由硬件自动置位，所以用户必须在中断服务子程序中用软件清0。 例如： CLR TI RE TI,串行口控制寄存器SCON,中断允许寄存器IE,ES： 串行口中断允许位。 ET1 ：定时器/计数器T1的溢

11、出中断允许位。 EX1 ：外部中断1中断允许位。 ET0 ：定时器/计数器T0的溢出中断允许位。 EX0 ：外部中断0中断允许位。 EA： 总的中断允许控制位（总开关）： =0 ：禁止全部中断； =1 ：允许中断。,中断优先级寄存器IP,PX0/PX1：外部中断0 /外部中断1 优先级控制位： =0 ：属低优先级； =1 ：属高优先级。PT0/PT1：T0/T1中断优先级控制位： =0 ：属低优先级； =1 ：属高优先级。PS1：串行口中断优先级控制位： =0 ：属低优先级； =1 ：属高优先级。,当同级的几个中断源同时发中断请求时， MCS-51单片机的中断系统对各中断源的中断优先级有一个统

12、一的规定，称为自然优先级。自然优先级的排列如下：,3. 中断响应及处理过程, 中断响应的条件 相应的中断是开放的； 没有同级的中断或更高级别的中断正在处理； 正在执行的指令必须执行完最后 1个机器周期； 若当前正在执行的是中断返回指令（RETI），或对IE或IP寄存器操作的指令，则必须执行完当前指令的下一条指令才能响应中断。 中断响应的过程 中断过程包括中断请求、中断响应、中断服务、中断返回四个阶段。 中断优先级状态触发器置1。 由硬件自动生成一条长调用指令,将断点的地址压入堆栈区进行保护， CPU将执行中断服务子程序，包含保护现场、执行中断主体、恢复现场。 中断返回：中断子程序最后为中断返回

13、RETI指令，该指令使断点出栈，然后开放中断允许，中断过程结束，CPU返回原程序。, 中断服务程序入口地址（中断矢量） 中断入口地址就是中断服务子程序的起始地址，即第一条指令的第一个字节在程序存储器中的位置。单片机的中断入口地址由单片机硬件电路决定，各中断服务子程序的入口地址为： 中断源 入口地址 INT0 0003 T0 000BH INT1 0013H T1 001BH RI/TI 0023H, 外部中断触发方式的选择,边沿触发 当ITx=1时，外部中断为边沿触发方式。CPU在每个机器周期的S5P2期间采样INT1 (P3.3)引脚。若在连续两个机器周期采样到先高电平后低电平，则认为有中断

14、申请，硬件自动使IE0置1，此标志一直保持到CPU响应中断时，才由硬件自动清0。在边沿触发方式下，为保证CPU在两个机器周期内检测到先高后低的负跳变，输入高低电平的持续时间至少要保持12个时钟周期。,电平触发 当ITx=0时，外部中断为电平触发方式。若CPU检测外部中断请求输入引脚为低电平，硬件自动置位相应的中断标志位IEx；若为高电平，则认为无中断申请，硬件自动清除中断标志位。所以，外部中断请求输入信号，必须保持到CPU响应该请求为止。当CPU响应请求后通过硬件清零IEx，但请求信号并没有被清除，在该中断服务子程序返回之前，这个中断请求信号必须撤掉，否则，将引起再次响应。为此，用以下电路清除

15、外部中断请求信号，并在中断服务程序中执行以下指令：,ORL P1,#01H ANL P1,#0FEH,4.2.3 MCS-51中断的应用举,【例4.3】：见书P85。,图4-12 用二极管显示中断请求信号, 汇编语言源程序： ORG 0000H AJMP MAIN ;转向主程序 ORG 0013H ;外部中断1入口地址 AJMP PINT ORG 0050H MAIN: SETB IT1 ;置边沿触发方式 SETB EX1 SETB EA ;开发外部中断1 LOOP: MOV A, P1 ANL A, #0FH CJNE A,#0FH , LOOP ;有外部 中断请求，去LOOP ORL P1

16、,#0FFH ;无中断请求，外部灯全灭 LJMP LOOP SJMP $,；中断子程序 JB P1,0 , L2 CLR P1.4 L2: JB P1.1, L3 CLR P1.5 L3: JB P1.2 L4 CLR P1.6 L4: JB P1.3 L5 CLR P1.7 L5: RETI END, C语言程序 #includereg51.h sbitP11=P11; sbitP12=P12; sbitP13=P13; sbitP14=P14; sbitP15=P15; sbitP16=P16; sbitP17=P17; void extern0_IR(void) interrupt 1

17、p14=p10; p15=p11; p16=p12; p17=p13; ,void main(void) unsigned char c; IT1=1; EX0=1; EA=1; while(1) c=P1; c ,例4.4 平时LED发光二极管处于全亮状态；INT0外中断控制二极管循环左移8次；INT1外中断控制二极管循环右移8次；并进行仿真实验,汇编语言源程序： ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0013H LJMP PINT1 ORG 0030H START: MOV SP, #30H SETB IT0 ；外部中断1为边沿触发方式

18、 SETB IT1 ; 外部中断1为边沿触发方式 SETB EX0 SETB EX1 SETB EA ；开放外部中断0和1 MOV IP , #04H ；外部中断1为高优先级 LOOP: MOV P1 , #00H ；灯全亮 SJMP LOOP ； 等中断,；INT0中断服务子程序 PINT0: PUSH PSW CLR RS1 SETB RS0 MOV R1 , #8 MOV A , #0FEH ；置灯的初态 LP0: MOV P1 , A LCALL DELAY RL A ；循环左移 DJNZ R1 , LP0 POP PSW RETI,；INT1中断服务子程序 PINT1: PUSH P

19、SW SETB RS1 CLR RS0 MOV R1 , #8 MOV A , #07FH ；置灯的初态 LP1: MOV P1 , A LCALL DELAY RR A ；循环右移 DJNZ R1 , LP1 POP PSW RETI ；延时子程序 略, C程序 #include“reg51.h /定 8051接触器的头文件 void pint1(void ); void pint1(void ); void delay(void); void main(void ) IT0=1; IT1=1; /外部中断0、1为边沿触发方式 EX0=1; EX1=1; EA=1; /开放外部中断0和1 I

20、P =0 x04; /外部中断1为高优先级 while(1); P1=0 x00; delay() /灯全亮 ,/INT0中断服务子程序 void pint0(void ) interrupt 0 int,i; P1=0 xfe ； /置灯的初态 for(i=0,i1； /循环右移 delay (void)； /延时子程序 略, 仿真实验,图4.16 例题4.4 仿真图,4.3 定时/计数器的结构和原理,8051内部提供两个十六位的定时器/计数器T0和T1,1计数功能： 所谓计数功能是指对外部脉冲进行计数。外部脉冲从单片机的T0(P3.4)和T1(P3.5)两个引脚输入，最高计数脉冲频率为晶振

21、频率的1/24。 2定时功能： 以定时方式工作时，计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期使计数器加1，所以，计数频率是振荡频率的1/12，,4.3.2定时/计数器的工作方式选择及控制,1.方式控制寄存器TMOD,工作方式选择位M1、M0,门控位：GATE。 GATE=0：软件启动定时器，使TRx置1即可启动定时器。 GATE=1：软件和硬件共同启动定时器，除了要使TRx置1外，外部中断请求信号输入端INTx还必须输入高电平才能启动定时器。 功能选择位：C/T。 C/T=0时，以定时器方式工作。 C/T=1时，以计数器方式工作。,2.定时器控制寄存器TCON,定时器启动控制位：TR0、TR1

22、TRx=0，停止定时器/计数器1工作。 TRx=1，启动定时器/计数器1工作。 该位由软件置位和复位 定时器溢出中断标志位：TF0、 TF1 当定时/计数器溢出时，由硬件自动置1。使用查询方式时，此位做状态位供CPU查询，查询有效后需由软件清零；使用中断方式时，此位做中断申请标志位，进入中断服务后被硬件自动清零,4.3.3 定时器/计数器的工作方式,方式0(以定时器/计数器T0为例) 定时寄存器由TH0的8位和TL0的低5位（高3位不用）组成一个13位计数器。 当GATE=0时，只要TR0为1，13位计数器就开始进行加1计数；当GATE=1以及TR0=1时，是否计数还取决于INT0引脚信号，当

23、INT0引脚为高电平时开始计数，当INT0为低电平时停止计数。 当定时器溢出时，初值寄存器TH0、TL0会自动清零，要对它们重新装初值，否则，下次它们将从0开始进行加法计数。 方式0为定时工作方式时，定时时间计算公式为： t=（213 计数初值X）晶振周期12,图4.18 计数器0的方式0结构图,方式1 方式是16位的定时器/计数器，其余与方式0相同。 方式1的定时时间计算公式为： (216计数初值)晶振周期12,图4.19 计数器0的方式1结构图,3、方式2 它是一个能自动重装初值的8位定时器/计数器， 方式2是由TL0组成8位计数器，TH0作为常数缓冲器。 当TL0产生溢出时，一方面使溢出

24、标志位TF0置；同时硬件电路又把TH0中的数据重新装入T0L中，重装初值后，TH0的内容保持不变。 其定时时间为：t=（28-T0初值）晶振周期12,图4.20 计数器0的方式2结构图,4.方 式3 只有T0能够工作于这种方式，此时，TL0和TH0成为两个相互独立的8位计数器，TL0占用了全部T0的控制位和信号引脚，即GATE、CT、TR0、TF0等。而TH0只用作定时器使用。而且由于定时器/计数器0的控制位已被TL0独占，因此TH0只好借用定时器/计数器1的控制位TR1和TF1进行工作。,图4.21 计数器0的方式3结构图,4.3.4 定时/计数器的初始化 定时/计数器作为一种可编程部件，在

25、使用前，对其进行初始化，以确定其工作方式和功能。 定时/计数器的初始化步骤 确定定时/计数器的工作方式，并写入TMOD。 计算计数初值，并写入THx、TLx。 如果使用中断方式，则开放定时/计数器的中断，根据需要给IE中的相关位赋值。 启动定时/计数器，给TRx置1。,4.3.5 定时/计数器的应用举例,例4.5： 设单片机晶振频率为12MHz，试用T0在P1.0端线输出周期为1ms的方波脉冲如图所示，如用方式0分别以查询方式和中断方式实现。并在仿真实验中用示波器观察输出波形。,图4.22 例4.5波形图, 计数初值计算。 由题意可得，只要从P1.0口每隔500s交替输出高低电平即可得到周期为

26、1ms的方波，所以T0的定时时间为500s。得：, 记数初值 X21350076921111000001100B 即 TH0F0H，TL00CH 依题意得(TMOD)00H,（2）查询方式 汇编语言源程序： ORG 0000H AJMP MAIN ；转向主程序。 ORG 0040H MAIN： MOV SP， #30H ；堆栈设置。 MOV TMOD， #00H ；TMOD初始化。 MOV TH0， #0F0H MOV TL0， #0CH ；设置计数初值。 MOV IE， #00H ；禁止中断。 SETB TR0 ；启动T0。 LOP： JBC TF0， LOOP1 ；查询等待 AJMP LO

27、P ；继续查询。 LOOP1： MOV TH0，#0F0H ；重新设置计数初值。 MOV TL0，#0CH CPL P1.0 ；输出状态翻转。 AJMP LOP ；返回LOOP END,C语言程序 #includereg51.h /定义8051寄存器的头文件 sbit P10=P10; void time0(void ) p10=p10; /输出状态翻转 TH0=0 xF0; /重新设置计数初值。 TL0=0 x0C; void main(void ) TMOD=0 x00； /TMOD初始化。 TH0=0 xF0； TL0=0 x0C； /设置计数初值。 EA=0； /禁止中断。 TR0=1

28、； /启动T0。 while(1) while（TF0=0）；time0(); ,（3）用中断方式编写程序 汇编语言源程序： ORG 0000H AJMP MAIN ；转向主程序。 ORG 000BH ；T0中断服务程序固定入口地址。 AJMP ZD ；转向T0中断服务程序。 ORG 0040H MAIN： MOV SP， #30H ；设置堆栈指针。 MOV TMOD， #00H ；TMOD初始化。 MOV TH0， #0F0H ；设置计数初值。 MOV TL0， #0CH SETB ET0 ；开放T0中断。 SETB EA ；开放总中断。 SETB TR0 ；启动T0。 HERE：AJMP

29、HERE ；等待中断。 ZD： CPL P1.0 ；输出取反。 MOV TH0， #0F8H ；重新设置计数初值。 MOV TL0， #06H RETI ；返回。 END,C语言程序 #includereg51.h /定义8051寄存器的头文件 sbit P10=P10; void time0(void ) interrupt 1 p10=p10; /输出状态翻转 TH0=0 xF0; /重新设置计数初值。 TL0=0 x0C; void main(void ) TMOD=0 x00； /TMOD初始化。 TH0=0 xF0； TL0=0 x0C； /设置计数初值。 ET0=1 EA=1； /

30、禁止中断。 TR0=1； /启动T0。 while（1）； ,（4）仿真实验,图4.23 例4.5仿真图,图4.24 仿真中用示波器观察到的波形图,4.4 串行接口,4.4.1 串行通信基本知识 1、 串行通信的传送方式 单工方式 单工方式是指甲乙双方通信时只能单向传送数据，发送方和接收方固定。,图4.25 单工方式,半双工方式 半双工方式是指通信双方都有自己的发送器和接收器，既可发送也可接收，但不能同时接收和发送。,图4-22 半双工方式,全双工制式 全双工制式是指通信双方均有发送器和接收器，并且信道划分为发送信道和接收信道，因此全双工制式可实现甲乙双方同时发送和接收数据，发送时能接收，接收

31、时也能发送。,图4.27 双工方式,(2) 同步和异步通信 (1)同步通信: 在数据块传送开始时先发送12个同步字符，并由同时传送的时钟信号来实现发送端和接收端同步，即接受方检测到规定的同步字符后，接着就连续按顺序传送数据。,图4.28 同步通信数据帧格式,(2)异步通信 异步通信中，数据按字符组成字符帧。字符发送端一帧一帧地发送，接收端一帧一帧地接收。 异步通信以字符为传送单位，用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束。 发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，并不要求同步，,图4.29 异步通信数据帧格式,异步通信字符帧的格式 起始位：发送器通过发送起始

32、位开始一帧字符的传送。 数据位：起始位之后传送数据位。数据位中低位在前，高位在后。数据位可以是5、6、7、8位。 奇偶校验位：实际上是传送的附加位，若该位用于用于奇偶校验，可校检串行传送的正确性。 停止位：标志一个字符传送的结束。停止位可以是1、1.5或2位。 （3）波特率（band rate） 波特率是异步通信中数据传送速率的单位，其意义是每秒传送多少位二进制数。 例如：数据传送的速率为120个字符每秒，每个字符由1个起始位、8个数据位和1个停止位组成，则其传送波特率为： 10b120s1200bs1200波特,4.4.2MCS-51 串行口及控制,51单片机具有一个可编程的全双工串行接口，

33、它可用作通用异步接收和发送器（UART），也可用作同步移位寄存器。 1、 单片机串行口的结构 8051单片机通过串行数据接收端RXD (P3.0引脚)和串行数据发送端TXD(P3.1引脚)与外界进行通信。其中有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同一地址99H，通过读写方式区分,图4.30 8051 单片机串口硬件图,2、串行数据接收： 数据通过RXD引脚输入，一位一位地存入移位寄存器中，然后再整体8位存入接收SBUF中；同时接收中断标志位RI自动置1，向CPU申请中断； CPU响应中断，软件清RI,读取SBUF数据；接着又开始接收下一个数据，直至全部数据接收完毕。 3、串行数据

34、发送： 将数据写入SBUF寄存器中，UART自动添加起始位和停止位，数据从TXD引脚串行发送，当一个数据发送完TI自动置1，向CPU发中断请求；CPU响应中断后，用软件清TI位，同时将下一个数据写入SBUF中继续发送，直到所有数据发送完毕。 例如 MOV SBUF，A 启动一次数据发送,可向SBUF再发送下一个数,4.串行口控制,(1)串行口控制寄存器SCON,SM0 SM1串行口工作方式选择位, SM2-多机通信控制位。在方式2和方式3中，若SM2=1，且RB8=1时，将接收到的前8位数据送入SBUF，并置位RI，产生中断请求；否则，将接收到的8位数据丢弃。而当SM2=0时，则不论第9位数据

35、为0还是为1，都将前8位数据装入SBUF中，并产生中断请求。在方式0时，SM2必须为0。 REN-允许接收控制位。REN=0，禁止接收；REN=1，允许接收。该位由软件置位或复位。 TB8-方式2和方式3中要发送的第9位数据。在方式2和方式3时，TB8是发送的第9位数据。在多机通信中，以TB8位的状态表示主机发送的是地址还是数据：TB8=0表示数据，TB8=1表示地址。该位由软件置位或复位。TB8还可用于奇偶校验位。,RB8-方式2和方式3中要接收的第9位数据。在方式2或方式3时，RB8存放接收到的第9位数据。 TI-发送中断标志。当方式0时，发送完第8位数据后，该位由硬件置位。在其他方式下，

36、遇发送停止位时，该位由硬件置位。因此TI=1，表示帧发送结束，可软件查询TI位标志，也可以请求中断。TI位必须由软件清0。 RI-接收中断标志。当方式0时，接收完第8位数据后，该位由硬件置位。在其他方式下，当接收到停止位时，该位由硬件置位。因此RI=1，表示帧接收结束，可软件查询RI位标志，也可以请求中断。RI位也必须由软件清0。,(2)电源控制寄存器PCON,PCON中只有SMOD与串口有关： SMOD =1 时，波特率加倍 SMOD =0 时，波特率不加倍。,5. MCS-51 串行口的工作方式 (1)方式0: 同步移位寄存器方式，其波特率是fosc的1/12。 方式0输出,图4.31 串

37、行口方式0的输出,方式0接收 在REN=1,RI=0时，串行口作为并行输入口使用时，要外接并行输入串行输出的移位寄存器。如图当接收器接收完8位数据后，置中断标志RI=1，请求中断，响应中断后，必须用软件将RI清零。,图4.32串行口方式0的输入,例4.6：串行口工作在方式0，将开关送来的8位数据利用74LS165转成串行数据从RxD引脚输入，并通过P1口所连接的8个LED显示出来，如图4-29。要求用Proteus 进行仿真实验,图4.33 例 4.6 方式0输入应用,汇编源程序 ORG 000h AJMP START ORG 0100H START: MOV SCON, #11H ;串口设置

38、为方式0接收 LOP: CLR P3.2 SETB P3.2 ;发送移位脉冲 CLR RI ;清RI WAIT: JNB RI,WAIT MOV A,SBUF ;读取数据 MOV P1,A ;送LED显示 SJMP LOP END,C程序 sbit p32=p32 void main(void) SCON=0 x11; /串口设置为方式0接收 while(1) p32=0; p32=1; /发送移位脉冲 RI=0; /清除RI while(RI=0); LED=SBUF; /读取数据，送LED显示 ,仿真实验,图4.34 例 4.6 仿真图,(2)方式1 方式1用于8位异步通信接口。TXD与R

39、XD分别用于发送与接收数据此方式的传送波特率可调.,图4.35 10位的帧格式,数据发送 发送时只要将数据写入SBUF，就启动了发送器开始发送，由硬件自动加入起始位和停止位。一帧数据发送完毕，将SCON中的TI置1。,数据接收 接 收时，在REN=1前提下，当采样到RXD从1向0跳变状态时，就认定为已接收到起始位，启动接收器。一帧数据接收完毕，必须同时满足以下两个条件：即RI=0和停止位为1或SM2=0，这次接收才真正有效，接收数据进入SBUF，停止位进入RB8，并置中断请求标志RI为1，该标志也必须由用户在中断服务程子程序中由软件清零。,方式2和方式3 串行口工作方式2和方式3均为每帧11位

40、异步通信格式，即1位起始位，8位数据位(低位在前)，1位可编程的第9数据位和1位停止位。,方式2和方式3的发送 发送前，先根据通信协议由软件设置TB8，可作为可作为奇偶校验位或多机通信中地址数据信息的标志位, 然后将要发送的数据写入SBUF, 即可启动发送过程。.串行口能自动把TB8取出,并装入到第9位数据位的位置， 再逐一发送出去，发送完毕，使TI=1. 方式2和方式3的接收 接收时, 使REN=1，允许接收。当检测到RXD端有1到 0的负跳变，并判断起始位有效后，开始接收9位数据，送入移位寄存器。当满足RI=0且SM2=0,或接收到的第9位数据为1时,前8位数据送入SBUF,第9位数据送入

41、RB8，置RI为1；否则，这次接收无效,也不置位RI，重新搜索RXD端的负跳变,图4.36 11位的帧格式,6. MCS-51 串行口的波特率 方式0的波特率 方式0的波特率是固定的，其值为fosc/12(fosc为主机频率)。 方式2的波特率 通信波特率为fosc/32或fosc/64，根据特殊功能寄存器PCON中SMOD位的状态来决定串行口在那个波特率下工作。选择公式为： 方式1和方式3的波特率 在这两种方式下，串行口波特率是由定时器的溢出率决定的，因而波特率是可变的。波特率的公式为： 溢出率即T1溢出一次所需时间的倒数，计算公式为：,7. 单片机多机通信原理 单片机多机通信是指一台主机和

42、多台从机之间的通信。串行口以方式2或方式3接收时，若SM21，则仅当接收到的第九位数据为1时，才将数据送入接收缓冲器SBUF，并置位RI发出中断请求信号，否则将丢失信息；而当SM20时，则无论第九位是0还是1，都能将数据装入SBUF，并产生中断请求信号。,以主机向从机发送数据为例，在编程前，可先定义各从机通信地址，设三个从机地址分别为00H，01H，和02H。主机和从机在初始化程序中将串行口工作方式设定为11位异步通信方式（方式2或方式3），且置位SM2，允许接收和开放串行口中断。 在主机和某一从机通信之前，先向所有从机发出所选从机的地址，接着发送数据或命令。主机在发送地址时，地址数据标识位T

43、B8设置1，以表示是地址信息。各从机接收到主机发来的地址信息后，则置位中断标志RI，请求CPU处理，从机在中断服务子程序中判断主机送来的地址是否与本从机相符。若为本地址，则将SM2位清0，准备与主机进行数据通信。 而地址不符合的从机则保持SM2为1状态。接着主机发送数据帧，数据帧的第9位TB8为0，各串行口同时收到了数据帧，而只有已选中的从机（SM20）才能产生中断并接收该数据，其余从机因收到第九位数据RB8为0且本机SM21，所以将数据丢掉。这就实现了主机和从机的一对一通信。,例4.7： 设甲乙机以串行方式1进行数据传送，fosc=11.0592MHz，波特率为1200b/s。使用定时计数器

44、T1作为数据传输率数据发生器，T1选工作方式2，设SMOD=0；甲机发送片外RAM 1000H101FH单元的16个数据, 乙机接收后存在片外RAM 1000H101FH单元中。,解：串行方式1波特率取决于T1溢出率(设SMOD=0), 计算T1定时初值：, 汇编语言源程序： 甲机发送程序： ORG 0000H LJMP START ORG 0023H LJMP UART1 ORG 0030H START： MOV TMOD, #20H ;置T1定时器工作方式2 MOV SCON, #40H ;置串行方式1, 禁止接收 MOV PCON, #00H ;置SMOD=0(SMOD不能位操作) MO

45、V TL1, #0E8H ;置T1计数初值 MOV TH1, #0E8H ;置T1计数重装值 SETB TR1 ;T1启动 MOV IE , #90H ;开放串行口中断 MOV R2, #16 ;置发送数据长度 MOV DPTR ,#1000H ;置发送数据区首地址 MOV A, DPTR ;读一个数据 MOV SBUF, A ;发送 LOP : SJMP LOP ;等待中断,甲机中断子程序 UART1 : CLR EA ;关中断 CLR TI ;清除中断标志位 DJNZ R2, NEXT ;判断是否发送完毕 CLR ES ;关串口中断 LJMP TEND ;转向中断返回 NEXT: INC

46、DPTR MOV SBUF ,A ;发送下一个数据 TEND: SETB EA ;开中断 RETI END,乙机接收程序 ORG 0000H LJMP START ORG 0023H LJMP UART1 ORG 0030H START: MOV SCON, #50H ;置串行方式1,允许接收 MOV PCON, #00H ;置SMOD=0 MOV TMOD, #20H ;置T1定时器工作方式2 MOV TL1, #0E8H ;置T1计数初值 MOV TH1, #0E8H ;置T1计数重装值 SETB TR1 ;T1启动 MOV IE, #90H ;开放串行口中断 MOV R2, #16 ;置

47、接收数据长度 MOV DPTR, #1000H ;置接收数据区首地址 LOP : SJMP LOP ;等待中断,乙机中断子程序 UART 1: CLR EA ;关中断 CLR RI ;清除中断标志位 MOV A , SBUF ;取接收到的数 MOV A, DPTR ;接收的数据存入缓冲区 DJNZ R2, NEXT ;判断是否发送完毕 CLR ES ;接收完毕，关串口中断 LJMP REND ;转向中断返回 NEXT: INC DPTR REND: SETB EA ;开中断 RETI END,C语言程序 甲机发送程序 #include “reg51.h” /包含8051单片机寄存器定义头文件 unsigned char xdata ADDR16; /定义外部RAM16个单元 unsigned char i=0; /定义计数变量 unsigned char *p; /定义指针变量 甲机中断子程序 void uart1(void) interrupt 4 /4号位串行中断 EA=0; /